Ультразвуковой измерительный преобразователя расхода и расходомер переменного

Лабораторная работа
№7

конструкции и способам настройки расходомера.

План работы:

I. Теоретическая информация
II. Настройка прибора


Состав рабочего места:
- Стол СР-1
- Стенд СТ-Р
- Ультразвуковой расходомер US800-M-11-025-G-005-P-RS232-A (вход 4-20 мА) для воды (или аналогичный, по согласованию)

Цели , план лабораторной работы. Состав рабочего места

1, поз. 1.
Принцип работы любого ультразвукового расходомера основан на базовом

явлении распространения ультразвука в среде. Сигнал ультразвука одновременно излучается в двух направлениях от одного датчика к другому. Когда ультразвуковой сигнал распространяется в движущейся среде - газе или жидкости, время распространения сигнала в направлении движения среды и против него будут различаться. Это время еще называют временем пролета или временем прохода сигнала, а принцип, соответственно, иногда называют времяпролетным.  Эта разница пропорциональна скорости движения потока.
V = M×D/ sin(2θ) × ΔT/ Tup ×Tdown
ΔT=Tup-Tdown   ,  где
V- средняя скорость M - ультразвуковая частота отражений D - диаметр трубопровода θ - угол между направлением сигнала и потока Tup - время пролета во встречном потоку направлении Tdown  - время пролета  попутном направлении    

Расходомер-счетчик жидкостей ультразвуковой US800

Рисунок 1 - Расходомер-счетчик жидкостей ультразвуковой US800
   

располагаемых на участке трубопровода, в котором производится измерение расхода жидкости.

В зависимости от установки ПЭП относительно сечения потока, скорость последнего измеряется по двум или одному лучам ультразвуковых колебаний.
Принцип работы поясняется на рисунке 1.
Участок трубопровода с ПЭП, установленными на его диаметрально противоположных сторонах, образует первичный ультразвуковой преобразователь расхода (далее – УПР). 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 V в проекции на рассматриваемое направление распространения ультразвука.

установке одной пары ПЭП на оси, проходящей через диаметр поперечного

сечения трубы;
- двухлучевой – при установке двух пар ПЭП на осях, параллельных друг другу и проходящих через равные хорды поперечного сечения.
УЗРЖ предназначен для измерения среднего объемного расхода (в дальнейшем расхода) и объема жидкостей, протекающих в одном или двух напорных трубопроводах. УЗРЖ измеряет расход и объем жидкостей, свойства и течение которых в трубопроводе с условным диаметром от 15 до 2000 мм соответствуют условиям:
число Рейнольдса не ниже 5000;
максимальная скорость не более 12 м/с;
полное заполнение трубопровода жидкостью;
температура от 0 до +150 оС;
содержание газообразных и твердых веществ не более 1% от объема;
УЗРЖ может передавать информацию об измеренных расходах и объемах внешним устройствам в виде:
унифицированных сигналов силы постоянного тока;
частотно/импульсных сигналов;
цифровых сигналов стандарта RS485 и RS232.
Относительная погрешность УЗРЖ, %:
при измерении времени распространения ультразвуковых импульсов и расхода ±0,4
при преобразовании расхода в частотный/импульсный сигнал ±0,1
- при преобразовании расхода в аналоговый сигнал ±0,4
- при измерении объема ±0,5
- времени наработки ±0,1

Теоретическая информация

канала измерения;
посылку мощных импульсов через кабельную линию с волновым

сопротивлением 50 Ом на ПЭП;
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 времен 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;
- формирование выходных частотно/импульсных сигналов.

герметичность соединений.
- Включить ЭБ в сеть питания. Через время

не более 30 секунд после включения питания US800 должен перейти в режим работы.
- Убедиться в работоспособности US800 по комбинациям световых сигналов светодиодов «НОРМА» и «ОТКАЗ» и цифровой индикации.
Ввод программируемых параметров осуществляется с помощью клавиатуры на лицевой панели ЭБ. (параметры каналов и их назначение приведены в таблице 12 руководства по эксплуатации на прибор).

Порядок программирования
- Вывести на индикацию в режиме работы с помощью кнопки «РЕЖИМ» канал, 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 «↑»:
- кнопкой «→» выбирается разряд параметра. Выбор разряда подтверждается его миганием;
- кнопкой «↑» осуществляется изменение цифры выбранного разряда.

Настройка прибора

(параметр 2), м3/ч: 20 (на экране «2 .2000

2»)
- внутренний диаметр (параметр 3), м: 25 мм (на экране «2 .2500 -1»)
- база датчика (параметр 4), м: 10 см (на экране «4 .1000 0»)
- контроль выходных сигналов (параметр 8): 0 (на экране «8 0»)
- длина кабеля, м (параметр 9): 5 м (на экране «9 .5000 1»)
- диапазон токового выхода (параметр out), мА: 4-20 (на экране «out 4-20»)