Комплексы для измерения количества газа ULTRAMAG

Назначение

Комплексы для измерения количества газа «ULTRAMAG» предназначены для измерения рабочего объема природного газа по ГОСТ 5542-2014, свободного нефтяного газа по ГОСТ Р 8.615-2000, других газов и автоматического приведения измеренного объема газа к стандартным условиям в зависимости от давления, температуры и коэффициента сжимаемости газа.

Описание

Принцип действия комплекса основан на измерении рабочего объема газа ультразвуковым преобразователем расхода, рабочего давления и рабочей температуры газа -преобразователями давления и температуры и вычисления по измеренным значениям объема газа, приведенного к стандартным условиям.

На комплексе использованы методы расчета коэффициента сжимаемости:

- природного газа по ГОСТ 30319.2-2015, ГОСТ 30319.3-2015, AGA-8 (международный стандарт ISO 20765-1:2005);

- свободного нефтяного газа, азота, воздуха, углекислого газа, инертных газов с использованием данных ГСССД.

В состав комплекса входят:

- измерительно-вычислительный блок (ИВБ) в состав которого входят корпус, микропроцессор, модуль связи, оптопорт, дисплей, клавиатура, автономный источник питания;

- ультразвуковой преобразователь рабочего расхода (УЗПР);

- интегрированный преобразователь абсолютного (избыточного) давления (ПД);

- интегрированный преобразователь температуры газа (ПТ).

Измерительно-вычислительный блок (ИВБ) представляет собой микроЭВМ, выполненный на базе современной микропроцессорной технологии, позволяющей производить с высокой точностью измерение требуемых параметров, проведение вычислений, а также хранение и вывод информации на внешние устройства.

В качестве дисплея применяется индикатор , предоставляющий возможность пользователю выводить информацию в доступном для него виде.

Управление работой индикатора, просмотр информации и программирование комплекса осуществляется с помощью клавиатуры

Обмен с комплексом и его программирование можно также производить с использованием сервисной программы «ULTRAMAG.ехе», входящей в штатный комплект поставки комплекса.

Электропитание комплекса осуществляется:

- от автономного встроенного источника питания батарейного типа напряжением не более 3,9 В. Напряжение холостого хода и ток короткого замыкания источника питания не превышают 3,9 В и 0,18 А;

- от внешнего источника питания (вход ~ 220 В; 50 Гц, выход = 6 В ±2 %, 220 мА).

На комплексе реализован ультразвуковой импульсный метод измерения рабочего расхода газа. Принцип действия УЗПР основан на измерении разницы времени прохождения ультразвуковых колебаний в прямом и обратном направлении (относительно потока газа). Ультразвуковые колебания генерируются и принимаются электроакустическим преобразователями (далее - ПЭА). Время распространения ультразвуковых колебаний зависит от скорости ультразвука в газе и скорости потока газа. Полученные с ПЭА электрические сигналы обрабатываются микропроцессором и вычисляется рабочий объем. На основе вычисленного значение рабочего объема и измеренных значений давления и температуры определяется стандартный объем.

На комплексе применяется ряд интегрированных преобразователей абсолютного (избыточного) давления от 0,08 до 1,6 (от 0 до 1,6) МПа. Максимальное значение рабочего диапазона измерения давления - 1:11. Преобразователи интегрированы в общую электрическую схему комплекса, электропитание их осуществляется от общей схемы, они могут быть встроенными в корпус ИВБ или выносными. Ток в цепи преобразователей давления 300-320 мкА напряжение 1,2-1,5 В, выход 10 мВ.

В качестве преобразователей температуры газа применяются термопреобразователи сопротивления по ГОСТ 6651-2009. Преобразователи температуры могут быть встроенными в корпус ИВБ или выносными. Ток в цепи преобразователей температуры 300-345 мкА, напряжение 0,04 В, выход 10 мВ.

Обмен комплекса с внешними устройствами производится по интерфейсам RS-232 и RS-485 и оптическому интерфейсу. Скорость передачи информации по интерфейсу RS-232 и оптическому интерфейсу 2400 бод (по умолчанию) и 19200 бод (по команде), при обмене используется протокол MODBUS-RTU. Обмен с внешними устройствами (компьютером, принтером, модемом, диспетчерской системой) осуществляется без переключения разъемов.

На комплексе предусмотрен низкочастотный НЧ-выход (частота не более 100 Гц) для подсоединения частотомера при проверке канала измерения рабочего объема.

Комплекс формирует архивы часовых, суточных, месячных значений параметров по учету газа, а также архивы нештатных ситуаций, изменений и т.д. Глубина часового архива не более 20 месяцев, суточного архива не более 60 месяцев, месячного архива не более 2000 месяцев, архивов нештатных ситуаций и изменений не более 4000 и 2000 записей соответственно.

Комплексы имеют фланцевое и муфтовое исполнение.

Предусмотрено реверсное (по направлению потока газа) изготовление комплекса.

Комплексы имеют 3 варианта исполнения по погрешности измерения рабочего расхода и следующие модификации в зависимости от верхней границы диапазона измерения рабочего расхода: G10, G16, G25, G40, G65, G100, G 160, G250.

Рисунок 1 - Общий вид комплекса «ULTRAMAG»

Конструкцией комплексов предусмотрено ограничение доступа к определенным его частям в целях предотвращения несанкционированной настройки и вмешательства, которые могут привести к искажению результатов измерений.

На патрубках корпуса комплекса (при резьбовом соединении с трубопроводом) установлены 2 пломбы для предотвращения доступа в проточный канал комплекса. Пломбируются крышка ИВБ (2 пломбы и два пломбировочных винта для пломбировки комплекса в условиях эксплуатации), установлены 2 пломбы, закрывающие доступ к платам вычислителя и УЗПР. Пломбы установлены на переключателе программирования (1 пломба) и разъеме программирования (1 пломба).

Все вмешательства в работу блока и произведенные изменения фиксируются в архивах нештатных ситуаций и изменений с указанием времени и даты. Контрольная сумма калибровочных коэффициентов каналов измерения давления и температуры заносится в паспорт комплекса после проведения первичной поверки.

Рисунок 2 - Схема пломбировки комплекса

Программное обеспечение

Программное обеспечение является встроенным. Преобразование измеряемых величин и обработка измеренных данных выполняется с использованием внутренних аппаратных и программных средств. ПО «ULRTAMAG» хранится в энергозависимой памяти.

Программное обеспечение комплексов «ULTRAMAG» разделено на:

- метрологически значимую часть;

- метрологически незначимую часть;

Разделение программного обеспечения выполнено внутри кода ПО на уровне языка программирования. К метрологически значимой части ПО относятся:

- программные модули, принимающие участие в обработке (расчетах) результатов измерений или влияющие на них;

- программные модули, осуществляющие отображение измерительной информации, ее хранение, защиту ПО и данных;

- параметры ПО, участвующих в вычислениях и влияющие на результат измерений;

- компоненты защищенного интерфейса для обмена данными между «ULTRAMAG» и внешними устройствами.

Идентификационные данные метрологически значимой части программного обеспечения комплекса приведены в таблице 1.

Таблица 1

Уровень защиты метрологически значимой части программного обеспечения комплексов для измерения количества газа «ULTRAMAG» от преднамеренных изменений - «высокий» по Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Таблица 3 - Основные технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится на приборную панель комплекса методом плоской фотопечати и на титульные листы руководства по эксплуатации и паспорта типографским способом.

Комплектность

Комплектность поставки комплекса представлена в таблице 4.

Таблица 4

Поверка

осуществляется по документу СЯМИ.407229-671 МП «Инструкция. ГСИ. Комплексы для измерения количества газа «ULTRAMAG»» с изменением №1, утвержденному ФГУП «ВНИИР» 09.12.2016 г.

Основные средства поверки:

- установка поверочная для счётчиков газа - рабочий эталон 1го разряда по ГОСТ Р 8.618-2014, диапазон расходов от 0,01 до 2500 м3/ч, пределы допускаемой относительной погрешность ±0,25%; ±0,33%;

- манометр МТИ (регистрационный №1844-15), диапазон измерения от 0 до 2,5 МПа, класс точности 1,5;

- гигрометр психрометрический типа ВИТ-1, ВИТ-2 (регистрационный №42453-09), диапазон измерения относительной влажности от 20 до 90 %, диапазон измерения температуры от 15 до 40 °С, погрешность по температуре ±2 °С, по влажности ±5 %;

- барометр-анероид М 67 (регистрационный №3744-73), диапазон измерения от 81130 до 105320 Па, погрешность ±106 Па;

- секундомер СОС пр-2б-2 (регистрационный №11519-11), диапазон измерения от 0 до 3600 с, класс точности 2;

- частотомер электронно-счетный Ч3-64 (регистрационный №9135-83), пределы допускаемой относительной погрешности по частоте опорного генератора ±1,540-7;

- прибор цифровой для измерения давления DPI 145 (регистрационный №16348-05), диапазон измерения от 0 до 3,5 МПа, пределы допускаемой относительной погрешности ±0,025%;

- термостат жидкостный «Термотест-100» (регистрационный №25777-03), диапазон регулирования температуры от минус 30 до плюс 100 °C, нестабильность поддержания установленной температуры ±0,01 °C, неоднородность температурного поля в рабочем объёме термостата ±0,01 °C.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится в свидетельство о поверке и (или) паспорт

Сведения о методах измерений

ГОСТ 8.611-2013 ГСИ. Расход и количество газа. Методика (метод) измерений с помощью ультразвуковых преобразователей расхода

Нормативные документы

ГОСТ Р 8.618-2014 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений объемного и массового расхода

СЯМИ. 407229 - 671 ТУ. Комплексы для измерения количества газа «ULTRAMAG». Технические условия.

ТР ТС 012/2011 О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах

ГОСТ 30319.2-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о плотности и содержании азота и диоксида углерода

ГОСТ 30319.3-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе