 |
Устройство и принцип работы расходомера-счетчика
|
|
|
|
Устройство
Общий вид расходомера – счетчика (комплект) представлен на рис.1.
|
|
Рис. 1 Общий вид прибора US800 (комплект)
Ультразвуковой преобразователь расхода на Ду 32 и более представляет собой отрезок трубы из нержавеющей или кислотостойкой стали, к торцам которой приварены два фланца по ГОСТ 12815-80. В средней зоне трубы приварены держатели. Держатели служат для установки ПЭП, которые устанавливаются с паронитовыми прокладками и фиксируются в держателях гайками.
Конструкция вторичного преобразователя (ЭБ) представляет собой приборный корпус из пластмассы для настенного монтажа.
В нижней части корпуса расположены разъемы для подключения питания(XS1, XS3), ПЭП при помощи высокочастотных кабелей и входов других приборов или устройств, принимающих аналоговые и частотные сигналы ЭБ (рис 2).
Лицевая панель электронного блока защищена прозрачной крышкой, крепящейся четырьмя винтами к корпусу через уплотнение (рис 2).
1.
1.1.
1.2.
На ллицевой панели US800 расположены:
Рис.2. Лицевая панель US800
Функциональная клавиатура из четырех кнопок: 1- «»(выбор разряда параметра),
2 -«ВВОД», 3- «» (изменение значения разряда выбранного параметра),
4- «ОТМЕНА»;
5-Девятиразрядный цифровой индикатор;
Два единичных светодиодных индикатора:
6- «НОРМА»,
7- «ОТКАЗ».
Таблички с названием функций:
8-Расход; 9-Объем; 10-Время;11- Параметры; 12-Программирование параметров.
На боковой панели расположена кнопка: Режим (13)
|
|
|
Программируемые параметры
Надписи на табличке (14) с программируемыми параметрами:
1.Временые интервалы 4.База датчиков 7.Нулевой уровень
2.Шкала измерений 5.Уровень отсечки 8.Контроль
3.Диаметр трубы 6.Постоянная времени 9.Длина кабеля
0.Коэфициент.
Размещение функциональных узлов ЭБ внутри корпуса вы-
полнено по платно-модульному принципу. Соединение между платами, являющимися функционально законченными узлами ЭБ, осуществляется через кросс-плату. На кросс-плату при помощи разъемных соединений устанавливаются:
§ аналоговые платы;
§ микропроцессорная плата;
Функциональная схема US800 приведена на рис. 3.
В состав US800 входят:
§ электронный измерительный блок (ЭБ);
§ ультразвуковой преобразователь расхода (УПР)
представляет собой участок трубопровода с условным
диаметром от 15 до 2000 мм с установленными на нем пьезоэлектрическими преобразователями (рис.1).
Аналоговая плата обеспечивает:
§ гальваническую развязку ПЭП от измерительной части
канала измерения;
§ посылку мощных импульсов через кабельную линию с
волновым сопротивлением 50 Ом на ПЭП;
Рис.3. Функциональная схема US800
§ прием (усиление и детектирование) слабых сигналов от ПЭП;
§ логическое согласование временных процессов посылки и
приема импульсов;
§ автоматическую регулировку коэффициента усиления
приемника в зависимости от уровня сигнала, поступающего на его вход;
§ увеличение разрешения для точного измерения времени
распространения ультразвуковых импульсов.
Микропроцессорная плата:
§ управляет процессом попеременного зондирования потока
жидкости ультразвуковыми импульсами;
§ вычисляет значения измеряемых параметров;
§ обеспечивает ввод программируемых параметров с клавиатуры и вывод информации на индикатор;
§ формирует выходные аналоговые сигналы
пропорциональные расходам в каждом канале измерения;
|
|
|
§ обеспечивает связь по сети RS485;
§ проводит периодическую самодиагностику.
Кросс - плата обеспечивает:
§ Необходимые напряжения питания;
Принцип работы
US800 измеряет расход на основе измерения времени распространения импульсов ультразвукового колебания через двигающуюся жидкость.
Разность между временами распространения ультразвуковых импульсов в прямом и обратном направлениях относительно движения жидкости пропорциональна скорости ее потока.
Возбуждение ультразвуковых колебаний осуществляется пьезоэлектрическими преобразователями ПЭП1, ПЭП2 (рис.4), располагаемых на участке трубопровода, в котором производится измерение расхода жидкости.
В зависимости от установки ПЭП1 и ПЭП2 относительного сечения потока, скорость последнего измеряется по двум или одному лучам ультразвуковых колебаний (рис.4.)
Рис.4. Принцип работы US800
Участок трубопровода с ПЭП1 и ПЭП2, установленными на его диаметрально противоположенных сторонах, образует первичный ультразвуковой преобразователь расхода.
В однолучевом УПР устанавливаются два ПЭП, которые размещаются на оси проходящей через диаметр поперечного сечения УПР. Двухлучевой УПР содержит две пары ПЭП, которые размещены на осях параллельных друг другу и проходящих через равные хорды поперечного сечения.
Оси установки ПЭП располагаются под углом к оси УПР или совпадают с нею (только в однолучевом УПР).
Движение жидкости вызывает изменение времени полного распространения ультразвуковых сигналов по потоку и против него.
Скорость распространения ультразвукового импульса в жидкости, заполняющей трубопровод, представляет собой сумму скоростей ультразвука в неподвижной жидкости и скорости потока жидкости в проекции на рассматриваемое направление распространения ультразвука.
Таким образом, время распространения ультразвука по потоку и против него определяется в соответствии с формулами (1) и (2):
1.
1.1
1.2
t1 = 
, (1)
t2 = 
, (2)
где t1, t2 - время распространения ультразвукового импульса
по потоку и против потока;
Lа - длина активной части акустического канала;
Lд - расстояние между мембранами ПЭП;
Со - скорость ультразвука в неподвижной воде;
V - скорость движения воды в трубопроводе;
|
|
|
ƛ - угол в соответствии с рис. 4.
Режимы работы US800
Прибор эксплуатируется в двух режимах:
Режим “РАБОТЫ” и режим “ПРОГРАММИРОВАНИЯ ”
В режиме «РАБОТА» выполняются следующие функции:
§ измерение текущего среднего объемного расхода и накоп-
ление объема в счетчиках жидкости по каждому из каналов;
§ отображение текущих расходов, счетчиков объема и вре-
мени наработки на цифровом индикаторе по инициативе пользователя – оперативное управление индикацией осуществляется посредством кнопки «РЕЖИМ» (рис.2);
§ сигнализация работоспособного состояния и возникающих
сбоев по каждому из каналов измерения на светодиодных индикаторах;
§ приема/передачи информации по RS485;
§ автоматическая компенсация смещения нуля канала измерения по инициативе пользователя.
Режим Программирование служит для доступа к программируемым параметрам US800. Программируемые параметры
определяют функционирование US800 в режиме работы, поэтому
их некорректный ввод может привести к ошибкам в измерениях и
отображении информации на индикаторе, к потере связи по RS485.
Программируемые параметры включают в себя:
§ параметры канала измерения – задаются для отдельного канала;
§ системные параметры – задаются для US800 в целом.
В режиме программирования не производятся измерения расхода и объема при действующих функциях измерения времени t1 и t2
(формулы 1 и 2).
Порядок программирования:
Вывести на индикацию в режиме работы с помощью
кнопки «РЕЖИМ», для которого необходимо ввести программируемые параметры.
Перевести ЭБ в режим программирования длительным (не менее 3 секунд) нажатием кнопки «ВВОД».
Об установлении режима программирования свидетельствует
появление на индикаторе параметра «Временные интервалы».
Переход от установленного параметра к следующему
осуществляется последовательно нажатием кнопки «ВВОД», при этом
происходит запоминание установленного параметра, но не его сохранения в энергонезависимой памяти. Поэтому при отключении в режиме программирования питания или нажатии кнопки «СБРОС» программируемые параметры принимают значения, установленные в предыдущих режимах программирования.
|
|
|
Выход из режима программирования возможен нажатием
кнопки «СБРОС», если не требуется сохранения вновь введенных
параметров – в основном после просмотра параметра «Временные интервалы» или из параметра «Контроль выходных сигналов».
Чтобы изменить значение программируемого параметра используются кнопки «», и «»(рис.2):
кнопкой «», выбирается разряд параметра.
Выбор разряда подтверждается его миганием; кнопкой «»осуществляется изменение цифры выбранного разряда.
|
|
|
