Вихревой счетчик пара

НАСЫЩЕННЫЙ И ПЕРЕГРЕТЫЙ ПАР, ОБЩИЕ ВОПРОСЫ, АСПЕКТЫ И ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА

Учет пара – непростая задача, прежде всего, из-за его высокой температуры и давления. При этом температура насыщенного и перегретого пара влияет на другие параметры измеряемой среды

Например, когда степень сухости насыщенного пара падает ниже 70%, вследствие изменения параметров рабочего процесса, среда становится двухфазной.

Причины могут быть в повреждении теплоизоляции трубопровода или в превышении требуемого размера диаметра трубы. Это ведет к снижению температуры или давления.

Еще один фактор – коррозия и накипь, которые способствуют появлению в потоке механических включений. Кроме того, вероятно возникновение термоударов и гидроударов. Следовательно, средство измерения должно быть рассчитано на высокие перегрузки. В соответствии с требованиями нормативных документов по измерению пара расходомер должен иметь возможность коррекции показаний по температуре и давлению.

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ МЕТОДИКИ И НОРМАТИВЫ

При всем разнообразии существующих методов измерения, выбор расходомеров для учета пара ограничен. В данной статье предлагаем рассмотреть два основных способа – с помощью сужающих устройств и вихревых расходомеров.

Первый метод предусматривает установку в трубопроводе сужающего устройства (СУ). Преимущественно в качестве СУ используются диафрагмы, но также возможно применение сопел, труб Вентури и других местных гидравлических сопротивлений.

При прохождении потока через диафрагму характер его течения меняется. Непосредственно перед сужающим устройством давление среды возрастает, а после него – снижается. Чем больше разница давления до диафрагмы и после неё, тем выше расход. 

Давление среды, а также его перепад на сужающем устройстве измеряют методами и СИ, соответствующими требованиям ГОСТ 8.586.5. Учет пара данным методом также регламентируется ГОСТ Р 8.586.1 – 2005, в котором, в частности, прописано, что по условиям применения стандартных сужающих устройств, контролируемая среда должна быть однофазной и однородной по физическим свойствам (п. 6.2.2), а её расход должен быть постоянным или медленно изменяющимся во времени. (п. 6.3.1)

Второй метод с помощью вихревых расходомеров основан на эффекте фон Кармана. За телом обтекания по обеим его сторонам в потоке происходит поочередное образование вихрей. Частота вихреобразования пропорциональна скорости потока. Измерив пульсацию давления, возникающего в потоке вихрей за телом обтекания, возможно узнать расход.

При учете пара вихревыми расходомерами, помимо расхода в рабочих условиях, также необходимо дополнительно измерять давление и температуру среды. Измеренные параметры поступают в тепловычислитель, который рассчитывает значение массы пара либо тепловой энергии.

Отметим, что для измерения массы насыщенного пара достаточно только одного внешнего датчика на выбор, поскольку определенное значение давления соответствует значению температуры.

Таблица температуры и давления насыщенных паров здесь

Алгоритмы расчета теплофизических свойств пара прописаны в методике Государственной службы стандартных справочных данных ГСССД МР 147-2008.

Как правило, в составе средств измерения указанные выше алгоритмы являются принадлежностью вычислителя или контроллера. Однако, применительно к вихревым расходомерам торговой марки «ЭМИС», такие алгоритмы являются составной частью программного обеспечения электронного блока вторичного преобразователя самого счетчика – расходомера.

В соответствии с данными алгоритмами «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» самостоятельно осуществляет коррекцию и вычисления, благодаря возможностям электронного блока с функцией вычислителя («ВВ»), предусматривающего подключение внешних датчиков давления и температуры.

Прибор рассчитывает следующие параметры: мгновенный и массовый расход пара, его плотность, энтальпию и накопленную энергию.

Таблица: Параметры алгоритмов расчета

При этом важно отметить, что при поверке функции «ВВ» расходомера в момент его выпуска из производства данная процедура должна осуществляться с применением датчика давления и температуры.

Помимо встроенных аттестованных алгоритмов, в соответствие с ГСССД, в числе преимуществ вихревых расходомеров также следующие возможности:

-удаленная передача данных, в том числе беспроводная;
-цифровая фильтрация сигнала;
-имитационная поверка без снятия с трубопровода;
-бесплатное фирменное сервисное и диагностическое ПО «ЭМИС»-Интегратор».

Вместе с тем необходимо заметить, что при требовании или желании заказчика может поставляться узел учета тепловой энергии «ЭМИС-Эско 2210», в состав которого также будет входить вычислитель, как отдельное средство СИ.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПАРА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Учитывая тот факт, что зачастую значение расхода пара изменяется, в зависимости от объемов производства и других факторов, существенную роль играет диапазон измерений. У вихревого расходомера этот показатель составляет от 1:20 до 1:40. Если же в качестве средства измерения используется сужающее устройство, то в комплектации с интеллектуальными датчиками давления его динамический диапазон с приемлемой для заказчика погрешностью будет в пределах 1:10. При этом стоимость комплекса будет сопоставима с вихревыми расходомерами.

Еще один важный момент, который надо учесть, это максимальная температура пара, которая может быть от +100 до +600 градусов. Расходомеры перепада давления способны работать во всем обозначенном диапазоне, предел для вихревых расходомеров составляет +450 градусов.

При этом прибор имеет конструктивные особенности и исполнения: перфорированную стойку, которая не допускает перегрева преобразователя, а также два датчика пульсации давления, расположенных за телом обтекания по обе стороны от него без выступления в проточную часть. Эти датчики также содержат пьезоэлементы, которые преобразуют пульсации давления в электрические сигналы.

Что касается температуры окружающей среды, то для вихревых расходомеров допускается эксплуатация при -60 градусах, в то время как в неотапливаемом помещении комплексы учета на сужающем устройстве требуют повышенного внимания: обеспечения подогрева и продувки импульсных линий во избежание их замерзания.

УЗЛЫ УЧЕТА ПАРА НА БАЗЕ ДИАФРАГМЫ

В 2020 году в продуктовой линейке компании «ЭМИС» ожидается появление измерительных комплексов на базе сужающих устройств, в качестве которых используется диафрагма, что стало закономерным шагом в связи с запуском в 2018 году производства интеллектуальных датчиков давления «ЭМИС»-БАР». Их основная приведенная погрешность составляет от ±0,04 %, что позволяет осуществлять учет методом перепада давления с требуемой точностью.

По запросу заказчиков, компания «ЭМИС» готова поставлять полностью укомплектованные комплексы, включающие диафрагму, интеллектуальные датчики абсолютного и дифференциального давления «ЭМИС»-БАР», термопреобразователь, откалиброванные прямолинейные участки, фланцы, импульсные трубки, клапанные блоки, конденсационные и уравнительные сосуды и другие комплектующие для монтажа.

Узлы учета пара на базе вихревых расходомеров.

Как уже говорилось ранее, для измерения пара компания «ЭМИС» по требованию или желанию заказчика может поставлять измерительные комплексы «ЭМИС-Эско 2210» как средство измерения (внесены в Госреестр СИ под №72830-18), в состав которых входят: вихревой расходомер «ЭМИС»-ВИХРЬ 200», датчик давления «ЭМИС»-БАР», тепловычислитель и первичный преобразователь температуры утвержденного типа.

При использовании узла учета «ЭМИС-Эско 2210», в составе которого имеется контроллер, сохраняются ранее перечисленные преимущества вихревых расходомеров, но при этом появляются и дополнительные:

• архив глубиной не менее: часового – 60 суток, суточного – 6 месяцев, месячного– 36 месяцев;
• часы реального времени;
• соответствие Правилам коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя, утвержденным Постановлением Правительства РФ от  18.11.2013 №1034 (далее Правила).

Наилучшим подтверждением надежности измерений с использованием вихревых расходомеров является многолетний опыт эксплуатации. В частности, расходомеры «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» уже более 10 лет безотказно выполняют задачи по учету теплоносителей на предприятии «Магнезит». В своём отзыве заказчик отмечает, что с 2010 года по настоящее время для учета перегретого пара используются три измерительных узла на базе приборов «ЭМИС»-ВИХРЬ 200». Замечаний по их работе не выявлено. В процессе эксплуатации расходомеры показали себя надежным средством измерения, полностью соответствующим заявленным производителем параметрам.

Положительные отзывы поступили от многих заказчиков, в числе которых также специалисты «Уральского электрохимического комбината», входящего в госкорпорацию «Росатом»:

«Службой Главного энергетика АО «УЭХК» более 10 лет на коммерческих узлах учета пара используются преобразователи расхода вихревые «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» Ду – 25, 50, 150. Приборы установлены как в помещениях, так и на улице. Общее количество – 14 штук. За время эксплуатации замечаний к их работе не зафиксировано, отрицательных результатов поверки не отмечено».

УЗЛЫ УЧЕТА АИП НА БАЗЕ “ЭМИС”-ВИХРЬ 200″ И ДИАФРАГМЫ

Обратная связь от заказчиков и их пожелания зачастую становятся стимулом к поиску новых задач измерения расхода. Так по запросу одной из нефтедобывающих компаний в 2011 году инженерный центр ЗАО «ЭМИС» первым в России разработал и запатентовал узел учета пара с автономным источником питания.

Измерительный комплекс запитывается от теплогенератора (ТЭГ), тепловая энергия преобразуется в электрическую, а показатели измеряемых параметров передаются оператору по GSM-каналу.

Принцип действия ТЭГ основан на эффекте Пельтье. Генератор устанавливается на трубопроводе ниже по потоку после расходомера, датчиков давления и температуры. Питание с ТЭГ посредством специального преобразователя напряжения передается на измерительные приборы, расположенные в шкафу. Сигналы с них поступают на расчетно-измерительный преобразователь или в электронный блок вихревого расходомера, который осуществляет вычисления и архивирует результаты. Также он обеспечивает связь с ПК для конфигурирования и передачи любых измеренных параметров по каналам связи общего пользования GSM/GPRS с помощью контроллера.

По желанию заказчиков термоэлектрический генератор может быть применен в качестве автономного источника питания и для узла учета на базе диафрагмы. Сигналы с датчиков давления и температуры будут поступать на вычислитель, далее при помощи передающего контроллера измеренные и вычисленные значения будут передаваться в сеть по GSM/GPRS/.

ЗАО «ЭМИС», предлагая различные варианты технических решений по учету пара, стремится максимально удовлетворить все требования и пожелания Заказчика, руководствуясь при этом основными принципами:

• целесообразности применения конкретного технического решения;
• экономической выгоды Заказчика;
• промышленной безопасности при эксплуатации.

Если у вас остались вопросы по работе расходомеров или узлов учета, вы можете задать свой вопрос инженерам компании “ЭМИС”:

С каждым днём условия конкуренции среди производителей контрольно-измерительных приборов и автоматики усложняются и ужесточаются. За последнее время перечень базовых методов измерения не изменялся, и остаётся прежним. Революционный прорыв произвели массовые расходомеры, а качество и цена перестали быть конкурентными преимуществами, и перешли в разряд обязательных критериев отбора оборудования.

В настоящее время благодаря высокому уровню развития микропроцессорной техники перспективным направлением в создании приборов измерения расхода веществ видится применение методов цифровой обработки сигнала с использованием спектрального анализа. Цифровые расходомеры обладают рядом явных преимуществ, в сравнении с аналоговыми приборами измерения расхода. Такие продукты российского инжиниринга на отечественном рынке появились в 2013г. Наиболее широкое распространение цифровая электроника получила на базе вихревых расходомеров.

В настоящей статье рассмотрены основополагающие принципы определения расхода современными программно-аппаратными средствами измерения; предложена структура, метод обработки оцифрованного сигнала с первичного датчика на примере вихревого расходомера. Также в статье определены основные преимущества, которые могут быть получены в результате цифровой обработки сигнала, указаны математические алгоритмы, позволяющие существенно улучшить качественные характеристики оборудования.

Цифровая электроника вихревых расходомеров ЭМИС-ВИХРЬ 200

Цифровая электроника вихревых расходомеров “ЭМИС-ВИХРЬ 200” (версии V.8) создана на базе мощного процессора цифровой обработки сигнала «Blackfin» от компании «Analog Devices», обладающего высоким быстродействием. Высокопроизводительный процессор способен обрабатывать сигнал от сенсора расходомера, используя математические методы спектрального анализа в режиме реального времени, что позволяет добиваться превосходных результатов в точности измерений.

В процессоре реализуется процедура автоматического анализа спектра сигнала, предназначенная для непрерывного контроля процесса измерения расхода в режиме реального времени. Коды диагностических сообщений автоматически выводятся на дисплей прибора в случае обнаружения кавитации или хаотического вихреобразования. Контроль процесса измерения обеспечивается также функцией самодиагностики расходомера. Прибор способен по команде оператора или по расписанию выполнять самостоятельное тестирование своих внутренних электронных блоков обработки сигнала. Коды диагностических сообщений автоматически выводятся на дисплей прибора в случае обнаружения нарушений в работе электронной части прибора. Датчики вибрации и температуры установлены на процессорной плате расходомера, что позволяет реализовать возможность удаленной диагностики условий эксплуатации прибора. При этом показания датчика температуры непрерывно архивируются.

Цифровая обработка сигнала в расходомере позволяет выполнять поверку прибора, как на жидкой, так и на газообразной среде.

Применяемая электроника (версии V.8) защищает все метрологические коэффициенты технологией «цифровая пломба». Это означает что прибор, на основе данных о своих метрологических коэффициентах, вычисляет определенное число, называемое «метрологической суммой». Метрологическая сумма уникальна для любого набора значений метрологических коэффициентов и позволяет однозначно судить о несанкционированном вмешательстве в настройки прибора.

Возможности вихревых расходомеров, оснащённых цифровой электроникой, выгодно отличаются от более простых аналогов по ряду эксплуатационных параметров:

• средняя наработка на отказ расходомеров составляет 75 000 часов;
• защита от воздействия окружающей среды по ГОСТ 14254 соответствует IP65;
• взрывозащита вида искробезопасная цепь, а также взрывонепроницаемая оболочка.

Функциональность и практичность цифровой электроники на базе прибора по измерению расхода достигается в результате применения программы-интегратора с удобным графическим интерфейсом на платформе Windows. Благодаря используемой технологии обработки сигнала методом прямого и обратного преобразования Фурье программа-интегратор предоставляет широкие возможности анализа качества процесса измерения: отображение в графическом виде спектра сигнала от сенсора расходомера, позволяющее однозначно судить о метрологической достоверности измерения; графическое представление спектра сигнала позволяет выявлять источники шумов и вибраций, оказывающих негативное воздействие на процесс измерения расхода.

Программа позволяет мгновенно включить и настроить необходимый цифровой фильтр и таким образом получить наилучшее соотношение «сигнал/шум». Цифровая фильтрация, основанная на анализе спектра сигнала, позволяет увеличить стойкость прибора к вибрации, а также расширить диапазон измерения расхода с сохранением метрологических характеристик.

Основной функционал программы-интегратора выглядит следующим образом. Прямые фильтры – для борьбы с нежелательными постоянными воздействиями (вибрацией, различными шумами); в электронике версии V.8 предусмотрено 4 полосовых настраиваемых фильтра и 1 фильтр для отключения наводок из сети (50Гц). На представленном спектре (рисунок 1а), мы видим, что полезный сигнал (на частоте 200 ГЦ) перекрывается помехой (на частоте 50 Гц), и прибор показывает некорректный расход. Природа данной помехи может быть неизвестна либо помеху невозможно устранить физически. Чтобы нивелировать её влияние, необходимо настроить прямой фильтр: примерно от 44 до 65 Гц, помеха должна уменьшиться в 100 раз (рисунок 1б).

Рисунок 1. Спектральное представление сигнала сенсора.

Полосовые фильтры не ограничены по ширине. Возможно их комбинирование. В электронике и программе присутствует медианный фильтр, используемый для устранения нежелательных случайных воздействий (в случае аккустических помех механического происхождения, например, вследствие вибраций). Данный фильтр отвечает за то, чтобы показания прибора не изменялись под влиянием случайной помехи. Неоспоримым достоинством данного вида фильтра является его способность работать в автоматическом режиме.

Использование электроники версии V.8 предоставляет возможность самотестирования, которая отображает состояние прибора. В программе на правой панели отображены индикаторы: зеленый индикатор означает, что данная подсистема работает нормально, красный – подсистема дала сбой. При активизации индикатора курсором «мыши» открывается окно с более подробным описанием и рекомендациями. Таким образом, первичную диагностику работы расходомера можно провести, подключив к расходомеру по RS-485 либо USB обычный компьютер или ноутбук.

Функциональные возможности электроники вихревых расходомеров

Сохранение (загрузка) настроек – с помощью данной функции можно осуществлять резервирование настроек расходомера. Функция дает возможность получать настройки для прибора от компании – производителя и настраивать прибор с учетом конкретных условий среды, без демонтажа расходомера. Функциональные возможности электроники и программы-интегратора позволяют сделать запись спектра и отправить его в сервисный центр производителя посредством обычной электронной почты. Запись (воспроизведение) работы прибора (спектра) – данная функция позволяет записывать работу прибора в файл и воспроизводить записанный ранее файл. Эта функция дает возможность записи работы прибора для отправки в сервисный центр для оценки измерения. По данной записи производителем могут быть даны однозначные оценки правильности настройки прибора, рекомендации. Кроме того, может быть создан файл настроек конкретно для Вашего прибора и рабочей среды. Важно отметить, что все эти действия осуществляются без прерывания процесса измерения, т.е прибор не нужно демонтировать.

Также функция дает возможность диагностировать состояние проточной части расходомера (загрязнение и др.) Для этого необходимо записать эталонный файл (сразу после установки расходомера на трубопровод). Подобная возможность, предоставляемая электроникой и программным обеспечением, предоставляет преимущество сравнивать работу прибора с эталонным файлом и диагностировать состояние проточной части.

В соответствии с предлагаемым подходом вихревой расходомер воспринимает сигналы с сенсора (например, пьезоэлектрического, термоанемометрического, ультразвукового и других) и производит его усиление, фильтрацию и обработку.

Упрощенная структурная схема обработки сигнала представлена на рисунке № 2:

Рисунок 2. Структурная схема обработки сигнала

Традиционно обработка проводится аналоговыми методами с помощью RLC-фильтров и операционных усилителей. Далее сигнал нормируется либо с помощью инструментальных усилителей, либо с помощью компаратора и микроконтроллера.

Наиболее перспективными способами проведения измерений в современной расходометрии являются методы цифровой обработки сигнала. В этом случае для нормирования и последующей обработки первичного физического сигнала, преобразованного к виду электрического используется аналого-цифровой преобразователь. Простейшая реализация данного метода измерения возможна с помощью 1-битного преобразования с применением компаратора. В данном случае микроконтроллер в части обработки сигнала осуществляет лишь подсчет количества импульсов за единицу.

Если сигнал близок синусоиде, что действительно при средних и больших скоростях движения среды, частота переходов сигнала через пороговый уровень соответствует расходу. Однако, если соотношение сигнал-шум понижается, что неизбежно при работе на малых скоростях (расходах) и в условиях повышенной вибрации, то сигнал становится далеким от синусоиды, появляются ложные срабатывания. Сравнение результатов простейшей оцифровки на большом и малых расходах приведены на рисунке 3.

Рисунок 3. Сравнение результатов простейшей оцифровки при различных расходах: (а) – большом, (б) – малом

Применения производительных электронно-вычислительных мощностей позволяет осуществлять сложные математические алгоритмы, что даёт возможность существенно расширить динамический диапазон и улучшить метрологическую составляющую учета. Одним из способов математической обработки сигналов является преобразование Фурье.

Рисунок 4. Пример цифровой обработки с применением БПФ и ОБПФ.

В простейшем случае входной сигнал с первичного преобразователя (сенсора) во временной области преобразуется в частотную область при помощи быстрого преобразования Фурье (БПФ). Частота составляющей спектра с наибольшей амплитудой считается частотой полезного сигнала.

Более точное и стабильное вычисление частоты вихреобразования может быть достигнуто применением комбинации прямого и обратного преобразования. Для этого выбранная составляющая спектра и ближайший к ней “лепесток” из ненулевых составляющих, полученных посредством прямого преобразования Фурье, преобразуются во временную область посредством обратного преобразования Фурье (ОБПФ). Полученный выходной сигнал имеет вид, приближенный к синусоиде, и может быть обработан посредством подсчета периода времени между переходами сигнала через пороговое значение. Работа метода проиллюстрирована на рисунке 4.

Преимущества расходомеров с цифровой обработкой сигнала

Достоинствами расходомеров с цифровой обработкой сигнала являются:

• Возможность фильтрации от различного рода помех;
• Возможность просмотра спектра, как исходных данных для обработки, а не только результата;
• Возможность диагностики нештатных состояний работы прибора, например кавитации и паразитного вихреобразования;
• Контроль за положением сигнала на шкале частот для определения выхода за метрологический диапазон;
• Подстройка метрологического диапазона под условия процесса (температура, давление, вязкость, плотность).

Дополнительным преимуществом является наличие обратной связи. Она позволяет прибору проводить контроль целостности своих выходных цепей.

Рисунок 5. Калибровка расходомера с помощью корректировочной таблицы

Цифровая обработка сигнала так же позволяет калибровать прибор, то есть вводить корректировку выходного сигнала в зависимости от его значения до калибровки. Действие такой калибровки условно показано рисунке 5. Полученная “калибровочная таблица” хранится в цифровом виде, и может быть легко восстановлена.

Таким образом, научный и инновационный подход к решению задач измерения одним из наиболее традиционных способов значительно расширяет функциональные возможности вихревого расходомера, создавая новые конкурентные преимущества, без значительного удорожания стоимости прибора.

Вихревые расходомеры «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» стали первыми приборами в продуктовой линейке компании «ЭМИС». Их разработка началась в 2003 году, при этом первые установленные приборы (2005г. выпуска) находятся в эксплуатации и в настоящее время и успешно проходят периодические поверки.

Расходомер «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» на объекте «РН-Краснодарнефтегаз». Дата ввода в эксплуатацию – 2006 год

Благодаря накопленному опыту эксплуатации десятков тысяч произведенных расходомеров, а также успешной реализации многочисленных НИОКР, на сегодняшний день вихревые счетчики «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» обладают техническими характеристиками, отвечающими самым высоким запросам ведущих компаний в нефтедобывающей, энергетической, химической, горнодобывающей, пищевой и других отраслях промышленности.

Результатом многолетней работы профессиональной команды стали конкурентные преимущества расходомеров «ЭМИС»-ВИХРЬ 200»:

В настоящее время на выбор Заказчика представлено несколько версий исполнения электронного блока с различными выходными сигналами и возможностями, в части измерения расхода газа, пара и жидкостей. Более подробно остановимся на особенностях данных исполнений.

Внедрение двухпроводной схемы подключения

Традиционно в электронном блоке вихревого расходомера «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» использовалась четырехпроводная схема подключения, при которой отдельно подается питание, и отдельно осуществляется съем сигнала. Отвечая требованиям времени и, прежде всего, требованиям Заказчика, в 2019 году было выведено исполнение с двухпроводной схемой подключения. В данной версии питание и съем сигнала осуществляются по токовой петле.

• аналоговый (токовый) выходной сигнал 4-20мА (с NAMUR или без);
• HART;
• частотно-импульсный c настраиваемым весом и длительностью импульса (с NAMUR или с «открытым коллектором»).
• интерфейс USB с протоколом Modbus RTU, применяемый для настройки и конфигурирования электронного блока;
• Modbus RTU RS-485.

Новые возможности расширенной версии электроники со встроенным вычислителем

Наряду с разработкой электронного блока с двухпроводной схемой подключения были внесены изменения в стандартное исполнение прибора с четырехпроводной схемой подключения.

В частности, были аттестованы алгоритмы встроенного вычислителя, с помощью которых осуществляется вычисление массового расхода воды, насыщенного и перегретого водяного пара по методике ГСССД МР 147-2008, объемного расхода в стандартных условиях природного газа – по ГОСТ Р 8.662 или ГОСТ 30319 (2,3)-2015, воздуха – по ГСССД 8-79, попутного нефтяного газа – по ГСССД МР 113-03.

Таблица: Параметры алгоритмов расчета природного газа, воздуха, нефтяного газа, воды и пара

В настоящее время ведется аттестация алгоритмов встроенного вычислителя расчета для газов: азот, ацетилен, кислород, диоксид углерода, аммиак, аргон, водород по стандарту ГСССД МР 134-07.

Обращаем внимание, что функция расчета массового расхода насыщенного и перегретого пара и объемного расхода газа, приведенного к стандартным условиям, доступна для расширенной версии электроники со встроенным вычислителем («ВВ») с возможностью подключения внешних датчиков давления и температуры. Контроллер при этом не требуется.

Выходные сигналы вихревого расходомера со встроенным вычислителем:

• частотно-импульсный или дискретный выходной сигнал;
• аналоговый (токовый) выходной сигнал 4-20мА без дополнительной погрешности;
• интерфейс RS-485 с протоколом Modbus RTU;
• интерфейс USB с протоколом Modbus RTU;
• токовая петля 4-20мА с протоколом HART.

Расходомер без функции вычислителя также предназначен для измерения объёма и объёмного расхода жидкостей, газов и агрессивных сред при рабочем давлении и рабочей температуре, но уже в составе комплексов учета, например, «ЭМИС-Эско 2210», с применением внешних вычислителей.

Необходимо отметить, что электроника вихревых расходомеров «ЭМИС»-ВИХРЬ 200», помимо поддержания современных коммуникационных стандартов в части выходных сигналов, (в том числе наличия DD и FDT/DTM библиотек) имеет возможность спектральной обработки и фильтрации входного сигнала с сенсора. Данная функция, а также применение для съема сигнала датчика изгибающего момента, патент на который был получен в 2019 году, обеспечивают заявленные классы точности при измерении жидкости, газа и пара, в том числе при наличии включений и неоднородной рабочей среде.

Настройки прибора

Выбирая какую-либо сложную продукцию технического назначения необходимо понимать, что, как правило, по умолчанию, она выпускается предприятием-производителем с заводскими настройками, которые, может случиться, не будут соответствовать требованиям реального технологического процесса в точке учета. В этой части ЗАО «ЭМИС» проявляет в рамках своей производственной и сбытовой политики лояльность своим покупателям и заказчикам.

Например, по умолчанию, при выпуске с завода настраиваемый вес и длительность импульса вихревого расходомера «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» (модификация ЭВ200-050-А0-Ж-Н-Ф1-1,6-100-СИ-Т-А1-Н2-ГП) с двухпроводной схемой подключения Ду 50, предназначенного для измерения жидкости, имеют значения 0,02 л и 562мкс, что может не соответствовать входным значениям уже применяемого на предприятии заказчика вторичного оборудования. Но вопрос решается вполне легко: достаточно в своем запросе указать необходимые параметры, и прибор будет выпущен с завода с индивидуальными настройками. Такое же утверждение применимо и при приобретении узлов учета энергоносителей, в частности, внешний вычислитель, применяемый в комплексе, может быть заранее запрограммирован метрологической службой компании «ЭМИС» под параметры технологического процесса покупателя при выпуске продукции с завода. Тем более, данная услуга актуальна, если клиент приобретает вихревой расходомер ТМ «ЭМИС» со встроенным вычислителем: для поверки прибора однозначно требуются параметры процесса для программирования и настройки функции вычислителя, – отчего выигрывает и заказчик, так как получает уже настроенный на заводе прибор с уставками, соответствующими его (заказчика) технологическому процессу.

Также для всех версий исполнения электронных блоков доступна функция настроек:

• изменение параметров технологического процесса (такие как, степень сухости пара, компонентный состав газа) на месте эксплуатации по цифровым выходам или с помощью индикатора;
• применение мастера настройки фильтров (настройка по пустой трубе) для защиты расходомера от помех;
• восстановление заводских параметров расходомера из памяти расходомера по цифровым интерфейсам, в случае выполнения ошибочных настроек;
• сверка параметров расходомера с эталонными (или с заводскими, или с созданными заказчиком после настройки).

Цифровая фильтрация входного сигнала

Одним из элементов цифровой обработки сигнала является возможность фильтрации. Вторичный преобразователь расходомера «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» поддерживает несколько типов фильтров:

• 4 заграждающих (полосовых) фильтра;
• заградительный фильтр на 50 Гц;
• фильтр по минимальной амплитуде сигнала;
• фильтр по минимальному расходу;
• степень демпфирования расхода;
• медианный фильтр.

Все фильтры настраиваются при выпуске прибора, в большинстве случаев этого достаточно, чтобы без настройки эксплуатировать расходомер. Однако, при активном воздействии внешних факторов может потребоваться дополнительная настройка на месте эксплуатации, для чего используется фирменное программное обеспечение «ЭМИС-Интегратор».

Сертификация

Наряду с совершенствованием технических характеристик и развитием программного обеспечения расходомера «ЭМИС»-ВИХРЬ 200», проводится большая работа по сертификации прибора, в том числе в системах добровольной сертификации. В частности, в 2020 году был получен сертификат СДС «Интергазсерт», подтверждающий соответствие высоким требованиям ПАО «Газпром». Ранее, как уже упоминалось выше, счетчик-расходомер вихревой «ЭМИС» был аттестован АО «ВНИИГаз» на соответствие РТМ (Рекомендуемый технический материал) ПАО «Газпром» № 311.001-90 «Приборы для установок добычи и переработки природного газа и нефти, содержащих сероводород и углекислый газ. Требования к материалам приборов и условиям эксплуатации».

Кроме того, расходомеры «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» имеют сертификаты соответствия европейским директивам ATEX, PED и EMC, сертификаты соответствия требованиям ГОСТ Р 53679-2009 (ИСО 15156-1:2001) и ГОСТ Р 53678-2009 (ИСО 15156-2:2003) «Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа», сертификат уровня полноты безопасности SIL2 и другие.

С полным перечнем дополнительных сертификатов и обязательной разрешительной документацией возможно ознакомиться в соответствующем разделе сайта.

Если у вас остались вопросы по работе расходомеров, вы можете задать свой вопрос инженерам компании “ЭМИС”: