УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР US800

Устройство и работа US800

• ультразвуковой преобразователь расхода (УПР) - акустический преобразователь расхода с измеренными линейно-угловыми размерами, работающий в ультразвуковом диапазоне частот и осуществляющий ввод измерительных импульсов в поток жидкости с помощью пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП);
• ПЭП - составляют пары приемопередатчиков, каждая из которых формирует прямую линию (акустический луч), вдоль которой распространяются генерируемые импульсы звука;
• электронный блок (ЭБ) - устройство обработки сигналов с программным управлением, генерирует электрические импульсы на ПЭП, управляет процессом измерения, осуществляет диагностику, расчеты, поправки к измерениям и вывод результатов в визуальном виде, в виде электрических сигналов;
• источник питания (ИП) - осуществляет питание US800 в комплекте с ЭБ-М1,М2;
• линии связи-осуществляют соединение составных частей и выполняются высокочастотными коаксиальными кабелями с волновым сопротивлением 50Ом длиной до 500м и экранированными витыми парами длиной до 1000м, включают в себя дополнительные устройства: разъемы, формирования, распределительные коробки (РКС), соединители питания (СП).

По принципу действия US800 относятся к времяимпульсным ультразвуковым расходомерам. В таких расходомерах измеряется разность Δτ времен распространения коротких импульсов по направлению потока- τ1 и против него - τ2 , на измеренной длине пути активной части акустического луча Lа.

Возбуждение ультразвуковых колебаний осуществляется пьезоэлектрическими преобразователями (далее – ПЭП), располагаемых на участке трубопровода, в котором производится измерения расхода жидкости. В зависимости от установки ПЭП относительно сечения потока, скорость последнего измеряется по двум или одному лучам ультразвуковых колебаний.

ПЭП в паре работают попеременно в режиме приемник/излучатель и обеспечивают излучение в жидкость и прием из нее звуковых импульсов под углом к оси трубопровода.
Поток жидкости вызывает изменение времен полного распространения ультразвуковых колебаний в прямом и обратном направлениях относительно вектора потока. Скорость распространения ультразвукового колебания вдоль акустического луча представляет собой сумму скоростей звука в неподвижной жидкости С₀ и проекцию скорости потока жидкости υ, на активную часть акустического луча -υ_а.
Таким образом, для времен распространения коротких импульсов по направлению потока- τ1 и против него - τ2 справедливы уравнения:

Решив данную систему уравнений можно найти фактическую скорость звука в жидкости С₀ и среднюю местную скорость потока жидкости в зоне распространения ультразвукового колебания (акустического луча).Усредненная скорость потока жидкости по сечению далее находится в зависимости от способа измерения - однолучевого или многолучевого,с привлечением соответствующего математического аппарата распределения скоростей по сечению трубы.

Конструкция УПР, изготовленного в производственных условиях, представляет собой отрезок трубы круглого сечения, в торцах которой выполнена ответная часть присоединения к трубопроводам. Ответные части УПР могут быть изготовлены с фланцами по ГОСТ 33259, с кромками под приварку и резьбой. В средней зоне отрезка трубы вварены держатели, в которые через прокладки устанавливаются ПЭП и фиксируются гайками.
Материал корпуса УПР и фланцев выбирается из условий эксплуатации и степени агрессивности жидкости протекающей в полости УПР

ЭБ размещаются в корпусах из поликарбоната, ABS или сплава алюминия.
По конструкции корпуса имеют исполнения для настенного крепления и для крепления на DIN-рейку.Корпуса для крепления на DIN-рейку, также могут крепиться и на стену. В нижней части корпуса расположены разъемы для подключения УПР кабельными линиями связи и входов других приборов или устройств, принимающих аналоговые, частотные, цифровые сигналы ЭБ.
Лицевые панели ЭБ-Б,М1/ХХ закрываются прозрачными крышками для предотвращения несанкционированного доступа к кнопкам и изменению метрологически значимых параметров. Крышки крепятся четырьмя винтами к корпусам через уплотнение. Один из винтов пломбируется.
Лицевые панели ЭБ-А,М2/ХХ открыты и имеется доступ к кнопкам. Предоставляется возможность расширенного просмотра параметров для наблюдения за работой и изменения метрологически не значимых параметров без снятия защитных пломб.

В ЭБ выполняются функции:

• измерения времени распространения ультразвуковых импульсов по акустическому лучу в УПР;
• вычисления текущего расхода и накопления прошедшего объема жидкости через УПР в энергонезависимых счетчиках;
• сигнализации работоспособного состояния тракта измерительного луча и качества сигнала;
• измерения времени работоспособного состояния и накопления его в энергонезависимом счетчике наработки;
• просмотра текущих значений расхода, счетчиков объема и времени наработки на индикаторе;
• просмотра параметров настройки и измеренных значений времен распространения ультразвуковых импульсов в акустическом луче с лицевой панели - для ЭБ-А, ЭБ-М2 ;
• изменения метрологически не значимых параметров с лицевой панели ЭБ-А, ЭБ-М2;
• передачи значений текущего расхода внешним устройствам в виде частотного/импульсного сигнала, сигнала постоянного тока и цифровым интерфейсам;
• передачи значений энергонезависимых архивов и счетчиков, параметров настройки внешним устройствам по цифровым интерфейсам;
• изменения метрологически не значимых параметров по цифровым интерфейсам.

US800 для интеграции в системы АСУТП обеспечивают подключение дополнительных модулей интерфейсов Ethernet, HART, модулей беспроводной связи Bluetooth, радиомодемов (GSM, GPRS и т.п.) с импульсными и интерфейсными входами.