Устройства измерительные эхолокационные УИ-*М

Назначение

Устройства измерительные эхолокационные УИ-*М (далее по тексту- измерительные устройства) предназначены для дистанционных измерений и регистрации положения границы осадка под укрывным слоем жидкости в резервуарах.

Описание

Принцип действия измерительных устройств основан на измерении времени распространения ультразвукового импульса в рабочей среде от момента излучения в направлении дна резервуара до момента приема обратного импульса, отраженного от границы раздела измеряемых сред, пересчете измеренного временного интервала в расстояние при известной скорости распространения звука с преобразованием полученного значения в выходной сигнал.

Скорость распространения звука в рабочей среде определяется физическими свойствами жидкости, зависит от температуры, состава, содержания взвесей и учитывается в процессе измерений:

- посредством адаптивной калибровки (далее- калибровка), заключающейся в автоматической коррекции влияния параметров рабочей среды на результат измерений, выполняемой с помощью реперного отражателя;

- по известным данным, введенным через защищенный функционал измерительного устройства.

Рабочей средой, служащей для передачи излучаемого импульса до границы раздела сред и приема отраженного сигнала, может быть вода, технологические растворы и смеси, концентрированные солесодержащие растворы с плотным, рыхлым, илоподобным осадком в различных резервуарах, в том числе в составе оборудования на объектах использования атомной энергии.

Измерительные устройства изготавливаются в модификациях УИ-2М и УИ-3М отличающихся:

- конструктивным исполнением;

- массой и габаритными размерами;

- вариантами монтажа;

- исполнениями выходных сигналов.

Измерительное устройство УИ-2М (рисунок 1) состоит из преобразователя гидроакустического ПА-5 или ПА-5М (далее- акустический преобразователь) и блока преобразования и усиления (далее- блок преобразования) БПУ-5М, обеспечивает в автоматическом режиме непрерывные или периодические измерения и передачу измерительной информации на внешние устройства по линиям связи.

Измерительное устройство УИ-2М может быть использовано как автономно, так и в составе информационно-измерительных систем, АСУТП.

Места пломбирования измерительных устройств указаны на рисунках 1 и 2. Пломбирование акустического преобразователя не предусмотрено.

Блок преобразования и усиления

Компьютер с сервисной программой настройки и визуализации

Акустический преобразователь ПА-5 Базовая поверхность

Рисунок 1- Внешний вид измерительного устройства УИ-2М

Измерительное устройство УИ-3М (рисунок 2) состоит из акустического преобразователя и блока преобразования БПУ-5, обеспечивает разовые и многократные измерения и формирование измерительной информации при непосредственном подключении к блоку преобразования на месте эксплуатации вычислительного устройства (персонального компьютера) с предустановленной сервисной программой настройки и визуализации из комплекта поставки, обеспечивающей настройку, запуск измерений и сбор измерительной информации.

Блок преобразования и усиления

Компьютер с сервисной програм

мой настройки и визуализации

Акустический преобразователь ПА-5     Базовая поверхность

Рисунок 2- Внешний вид измерительного устройства УИ-3М

Особенность конструкции измерительных устройств заключается в раздельном исполнении акустического преобразователя и блока преобразования с возможностью монтажа блока преобразования в месте, удобном для эксплуатации и технического обслуживания.

По условиям размещения на объектах атомных станций акустический преобразователь может быть отнесен к группе по размещению 2 (технологические необслуживаемые помещения), а блок преобразования - к группе по размещению 3 (технологические периодически обслуживаемые помещения) по ОТТ 08042462 «Приборы и средства автоматизации для атомных станций. Общие технические требования».

Акустический преобразователь включает в себя размещенный в герметичном корпусе излучатель, выполненный на основе пьезокерамики и материалов, обладающих акустическим согласованием с рабочей средой и защитными свойствами.

Конструктивно  предусмотрено оснащение акустического преобразователя

встроенным термопреобразователем сопротивления по ГОСТ 6651-2009 (опция).

Акустический преобразователь ПА-5М, в отличие от акустического преобразователя ПА-5, имеет в составе конструкции реперный отражатель, с помощью которого обеспечивается калибровка измерительного устройства в условиях рабочей среды (рисунок 3).

Базовая поверхность

Рисунок 3- Вариант исполнения акустического преобразователя ПА-5М

Серийный номер в виде цифрового обозначения, состоящего из арабских цифр, наносится типографским способом на табличку, прикрепленную к корпусу блока преобразования и на табличку, располагаемую под прозрачной защитной трубкой на корпусе акустического преобразователя.

Примеры исполнений маркировочных табличек представлены на рисунке 4.

Рисунок 4- Примеры маркировочных табличек составных частей

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

Электрическая связь акустического преобразователя с блоком преобразования обеспечивается с помощью кабельной сборки с резьбовым герметизирующим штуцером, подключаемой к ответной части разъема, расположенного внутри корпуса акустического преобразователя.

Блок преобразования измерительного устройства включает в себя микроконтроллер с электронным преобразователем, обеспечивающим:

- выдачу на акустический преобразователь зондирующего импульса и прием от акустического преобразователя отраженного сигнала;

- измерение длительности временного интервала, пропорционального значению расстояния до границы раздела сред;

- вычисление скорости распространения звука в рабочей среде на основе измеренной длительности временного интервала в акустическом промежутке реперного отражателя (в режимах измерений с калибровкой);

- вычисление расстояния и (или) уровня на основе измеренной длительности временного интервала и скорости распространения звука в рабочей среде, полученной по результатам калибровки и (или) на основании параметров настройки, введенных через функционал измерительного устройства при его конфигурировании;

- вычисление дополнительных параметров (объем осадка, соотношение жидкой фазы и осадка, солесодержание жидкой фазы) при наличии градуировочной таблицы;

- формирование и запись эхограмм осадка;

- формирование архива измерительной информации;

- формирование отчетов по выполненным измерениям;

- передачу измерительной информации в виде аналогового сигнала во внешние устройства (обеспечивается измерительным устройством УИ-2М);

- обмен информацией по проводным интерфейсам передачи данных с компонентами информационно- измерительных систем (обеспечивается измерительным устройством УИ-2М);

- выдачу сигналов управления на вспомогательные устройства (электромагнитные клапаны, устройства перемещения акустического преобразователя, прочие устройства) в случае их применения совместно с акустическим преобразователем в составе установочного узла на месте эксплуатации (обеспечивается измерительным устройством УИ-2М);

- самодиагностику рабочего состояния измерительного устройства с записью информации об ошибке в соответствующий регистр и выдачей на внешние устройства аварийного сигнала тока (обеспечивается измерительным устройством УИ-2М).

В состав измерительных устройств входят комплекты монтажных частей, включающие в себя установочные узлы, монтажные устройства и приспособления, необходимые для монтажа составных частей измерительных устройств на местах эксплуатации, обслуживания, перемещения и позиционирования акустического преобразователя внутри резервуара.

Задание параметров настройки, доступных пользователю, осуществляется с помощью сервисной программы настройки и визуализации с регламентируемым доступом:

- через интерфейс USB персонального компьютера;

- дистанционно с рабочего места оператора через интерфейс RS-485 (обеспечивается при использовании измерительных устройств УИ-2М).

В измерительных устройствах реализован имитационный метод поверки без демонтажа.

Программное обеспечение

В измерительных устройствах предусмотрено внешнее и внутреннее программное обеспечение (сокращенно- ПО).

К внешнему ПО относится Сервисная программа настройки и визуализации, которая предназначена для обеспечения взаимодействия измерительного устройства с компьютером, с внешними устройствами и не оказывает влияния на метрологические характеристики измерительного устройства.

Внешнее ПО служит для конфигурирования и получения измерительной информации в процессе эксплуатации измерительного устройства пользователем.

Конфигурирование измерительного устройства включает задание пользовательских параметров применительно к месту эксплуатации и особенностям процесса.

Внешнее ПО также предусматривает возможность выдачи текстовых сообщений о состоянии измерительного устройства и возникающих в процессе его работы ошибках.

Внутреннее ПО состоит только из встроенной в микроконтроллер блока преобразования метрологически значимой части программы.

Внутреннее ПО является фиксированным, незагружаемым и может быть изменено только на предприятии-изготовителе.

Конструкция измерительных устройств исключает возможности несанкционированного влияния на программное обеспечение и измерительную информацию.

Метрологические коэффициенты и заводские параметры защищены от несанкционированного доступа с помощью системы паролей.

Идентификационные данные программного обеспечения представлены в таблице 1.

Таблица 1- Идентификационные данные программного обеспечения

Защита программного обеспечения и измерительной информации от преднамеренных

и непреднамеренных изменений соответствует уровню "Высокий" по Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Таблица 2- Метрологические характеристики

1) l0 - длина рамки реперного отражателя от базовой поверхности акустического преобразователя. l0=0 при отсутствии реперного отражателя в составе акустического преобразователя

2) ДТ- величина отклонения температуры воды от заданного значения. ДТ=0 в режиме термокомпенсации от встроенного термопреобразователя сопротивления

Таблица 3- Основные технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом и на маркировочную табличку на корпусе блока преобразования способом, принятым на предприятии-изготовителе.

Комплектность

Таблица 4

Сведения о методах измерений

приведены в руководстве по эксплуатации, раздел 2.

Нормативные документы

ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия;

ОТТ 08042462 Приборы и средства автоматизации для атомных станций. Общие технические требования;

РЮКЯ.408828.002ТУ Устройства для гидроакустического контроля, измерительные эхолокационные. Технические условия.