«Изучение структуры и схемы измерения прибора trz g 000 du 300»

2.Техническая часть

2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ

2.1 Выбор элементов системы
Для разработки функциональной схемы необходимо определиться с
оборудованием и составными частями ИИС.
Основой данной информационно-измерительной системы является
турбинный счетчик газа TRZ G4000/1.6 ДУ300

Рисунок 2.1 – Внешний вид TRZ G4000

Данный прибор имеет хорошие технические характеристики и
отличительные особенности.

Характеристики:

− Диапазон рабочих расходов: от 5 м³/ч до 6500 м³/ч.
− Диаметр условного прохода: от Ду50 до Ду300.
− Максимальное рабочее давление газа: 1,6 МПа.
− Диапазон измерений: Qmin/Qmax 1:20 (1:30).
− Диапазон температуры окружающей среды: от -40°С до +70°С.
− Диапазон температуры измеряемой среды: от -30°С до +60°С.
− Пределы допускаемой относительной погрешности: 0,9% в диапазоне от
Qmin до Qmax.
− Межповерочный интервал: 10 лет.
Отличительные особенности:
− Широкий диапазон измерения расходов.
− Высокая точность измерения до 0,9%.
− Измерительное устройство отделяется от корпуса и является сменным
(картриджем), что позволяет производить поверку заменяя устройство на заранее
поверенное.
− Измерительное устройство не связано жестко с корпусом

2.Техническая часть

2.1.Расходомеры переменного перепада давления

Одним из наиболее распространенных средств измерений расхода жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, являются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. В комплект расходомерного устройства также входят прямые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными сопротивлениями.
Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока измеряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давления, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных) сужающих устройств, применяются измерительные диафрагмы, сопла, сопла
Вентури и трубы - Вентури. В качестве измерительных приборов применяются различные дифференциальные манометры, снабженные показывающими, записывающими, интегрирующими, сигнализирующими и другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о расходе в соответствующей форме и виде.
Измерительная диафрагма представляет собой диск, установленный так, что центр его лежит на оси трубопровода. При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее образуются зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит потеря давления .
Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара.

2.2.Требования к расходомерам и счетчикам
Эти требований многочисленны и разнообразны. Удовлетворить совместно все требования очень трудно, если не невозможно. Одни типы приборов в большей мере удовлетворяют одним требованиям, а другие — другим. Поэтому при выборе того или иного типа прибора следует исходить из сравнительной важности тех или других требований, предъявляемых к измерению расхода или количества в каждом конкретном случае.
1. Высокая точность измерения. Это важнейшее требование, особенно когда надо измерить не мгновенный расход, а количество (массу или объем) прошедшего вещества. Если раньше погрешность измерения в 1,5-2 % считалась приемлемой, то теперь нередко требуется иметь погрешность не более 0,2-0.5 %. Эта весьма малая погрешность уже достигнута в камерных счетчиках жидкостей (лопастных, роликово-лопастных) и ряде других счетчиков. Но такие счетчики не предназначены для больших диаметров труб. Здесь преимущественно применяют расходомеры с сужающими устройствами. Для повышения их сравнительно ограниченной точности используют преобразователи давления, температуры или плотности, измерительные сигналы которых поступают в вычислительные устройства, вносящие коррекцию в показания расходомера - дифманометра. Имеются расходомеры с погрешностью всего 0,25-1,0% (тахометрические, вихревые, электромагнитные, ультразвуковые), но не все из них пригодны для больших трубопроводов.
2. Высокая надежность. Это второе важнейшее требование. Оно оценивается временем, в течение которого прибор сохраняет работоспособность в достигнутую точность. Это время зависит от типа прибора и от условий его применения. Некоторые расходомеры и их элементы, не имеющие движущихся частей, могут надежно работать очень долго. Так, трубы Вентури, установленные на водопроводных линиях Санкт-Петербурга, исправно действуют более 60 лет. Но тахометрические расходомеры и счетчики с движущимся ротором имеют много меньший срок службы, зависящий от степени чистоты измеряемого вещества и его смазывающей способности. В технических условиях на некоторые турбинные расходомеры установлен шестилетний меж поверочный срок нормальной работы.
3. Малая зависимость точности намерения от изменения плотности вещества. Лишь тепловые и силовые расходомеры, измеряющие массовый расход, обладают этим ценным свойством, у других типов приборов надо иметь устройства, автоматически вводящие коррекцию на изменение плотности или хотя бы температуры и давления измеряемого вещества. Это особенно необходимо при измерении расхода газа.
4. Быстродействие прибора или его высокие динамические характеристики. Это требование важно, когда расходомер применяют в системах автоматического регулирования и при измерении быстроменяющихся расходов. Быстродействие удобно оценивать значением постоянной времени Т прибора, т. е. временем, в течение которого его показания при скачкообразном изменении расхода от до изменяются приблизительно на две трети от значения . Имеется очень большая градация быстродействия от Т, измеряемого сотыми (и еще менее) долями секунды от турбинных, до Т, измеряемого десятками секунд у тепловых расходомеров.
Для улучшения быстродействия последних применяют особые (дифференцирующие) измерительные схемы. Расходомеры с сужающими устройствами занимают промежуточное положение. Их время Т тем меньше, чем короче соединительные трубки, чем меньше измерительный объем дифманометра и чем больше его предельный перепад давлений.
5. Большой диапазон изменения. У приборов с линейной характеристикой он равен 8-20 и более, а у расходомеров с СУ, имеющих квадратичную характеристику, он равен лишь 3-10. В случае необходимости его можно повысить до 16, подключая к СУ два дифманометра с разными  .
6. Обеспеченность метрологической базой. Образцовые расходомерные установки, необходимые для градуировки и поверки различных расходомеров, сложны и дороги, особенно при больших поверяемых расходах. В стране их сравнительно немного, и предназначены они преимущественно для поверки расходомеров воды и водосчетчиков. Одни лишь расходомеры с СУ не требуют образцовых расходомерных установок, потому что для большинства их разновидностей были экспериментально установлены и нормированы их коэффициенты расходов и расширения в международном стандарте ИСО 5167 и других рекомендациях ИСО. На их основе выпускаются в отдельных странах Правила по применению расходомеров с СУ. Сказанное объясняет преимущественное применение расходомеров с СУ, потому что почти все остальные типы требуют для своей поверки образцовых установок. В связи с их отсутствием и сложностью транспортирования первичных преобразователей расхода, особенно больших размеров, весьма актуальна как разработка имитационных методов поверки (они уже разработаны для магнитных расходомеров), так и разработка методов поверки на месте установки расходомеров без их демонтажа (концентрационный, меточный и другие методы).
7. Очень большой диапазон расходов, подлежащих измерению. Для жидкости надо измерять расходы в пределах от до кг/ч, а для газов — в пределах от до кг/ч, т. е. расходы, отличающиеся на десять порядков. Особые трудности возникают при измерении как очень малых, так и очень больших расходов. Здесь нередко приходится применять особые методы измерения, например парциальный (при больших расходах). Относительно проще измерять средние расходы.
8. Необходимость измерения расхода не только в обычных, но и в экстремальных условиях, при очень низкой или очень высокой температуре и давлении. Так, расход криогенных жидкостей, например сжиженного водорода, надо измерять при очень низких температурах (до—255 ), а расход перегретого пара сверхвысокого давления и расход расплавленных металлов теплоносителей — при температурах, достигающих +600 .
Подобные условия создают дополнительные трудности для обеспечения надежного измерения расхода.
9. Широкая номенклатура измеряемых веществ. Вещества могут быть не только однофазными и однокомпонентными, но также многофазными и многокомпонентными. При этом надо учитывать как особые свойства вещества (агрессивность, образивность, токсичность, взрывоопасность и т. д.), так и его параметры (давление, температура). Особая задача — измерение расхода расплавленных металлов — теплоносителей. Между тем основные методы измерения расхода были разработаны для однофазных сред (для жидкости, газа и пара). Теперь же все актуальнее становится задача измерения двухфазных и даже иногда трехфазных веществ. Имеются следующие основные разновидности двухфазных сред: гидросмесь пли пульпа-смесь жидкой и твердой фаз — это водогрунтовая смесь, целлюлозно-бумажная пульпа, гидротранспорт и т. п.; смесь газообразной и твердой фаз — это пылеугольное топливо, пневмотранспорт цемента и т. п.; смесь жидкости с газом — это нефтегазовая смесь и влажный насыщенный пар. Измерение их расхода очень важно, хотя и представляет определенные трудности. Пример трехфазной смеси — газированная пульпа, а трехкомпонентной — двухфазная смесь нефти, воды и газа.


Именно из указанных выше данных выберем прибор САПФИР 22 МПС модель 2430
Преобразователи измерительные Сапфир 22 МПС предназначены для непрерывного преобразования значения измеряемого параметра давления избыточного, разрежения, гидростатического и разности давлений нейтральных и агрессивных сред, а так же преобразования уровня в унифицированный токовый выходной сигнал и цифровой сигнал. Преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности, в том числе для применения во взрывоопасных производствах нефтяной, газовой и химической промышленности, на объектах атомной энергетики (ОАЭ) и для поставок на экспорт. Преобразователь состоит из измерительного и электронного блоков. Все преобразователи Сапфир 22МПС имеют унифицированный электронный блок и отличаются только конструкцией измерительного блока. Преобразователи имеют исполнение с встроенным цифровым индикатором, а также могут комплектоваться выносным цифровым индикатором.
Принцип действия преобразователей основан на воздействии измеряемого давления (разности давления) на мембраны измерительного блока , что вызывает деформацию упругого чувствительного элемента и изменение сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя. Это изменение преобразуется в электрический сигнал, который передается от тензопреобразователя из измерительного блока в электронный преобразователь, и далее в виде стандартного токового унифицированного сигнала [(0-5), (4-20), (5-0) или (20-4)] мА. Применение в преобразователях Сапфир 22МПС термокомпенсированного тензопреобразователя, корректирующего датчика температуры в электронном блоке и микропроцессорной электроники в преобразователе позволило повысить точность измерений в реальных условиях эксплуатации, в том числе значительно уменьшить температурную погрешность, существенно упростить настройку "нуля" и"диапазона измерения", а также установку любого верхнего предела измерения внутри модели, отличного от верхних пределов поддиапазонов.
\
Рис 3. САПФИР 22 МПС модель 2430


Рис 4



Рис 5.СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ САПФИР-22-Ех-М МОДЕЛИ 2430 Тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещен внутри основания 9 в замкнутой полости 11, заполненной кремнийорганической жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 8. Мембраны 8 приварены по наружному контуру к основанию 9 и соединены между собой центральным штоком 6, который связан с концом рычага тензопреобразователя 4 с помощью тяги 5. Фланцы 10 уплотнены прокладками 3. Воздействие измеряемой разности давлений (большее давление подается в камеру 7, меньшее - в камеру 12) вызывает прогиб мембран 8, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления тензорезисторов.
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермоввод 2. Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при такой перегрузке одна из мембран 8 ложится на профилированную поверхность основания 9.

Рис 6.Электронный преобразователь

Электронный преобразователь смонтирован на трех платах 5, 7, 9 или на двух платах 5 и 9. Платы размещены внутри специального корпуса 6. Плата 9 закрыта кожухом 10, который крепится двумя винтами 16. Корпус 6 закрыт крышками 4, 8 уплотненными резиновыми кольцами. Преобразователь имеет сальниковый кабельный ввод 13, клеммную колодку 1 для присоединения жил кабеля, винт 2 для подсоединения экрана, в случае исполнения экранизированного кабеля, и болт 14 для заземления корпуса. Клеммная колодка закрыта крышкой 15 и опломбирована. Корректоры 11 и 12 служат соответственно для плавной настройки диапазона и “нуля” выходного сигнала. Перемычки ХВ5 и ХВ6 служат для ступенчатого смещения “нуля”, перемычки ХВ7 – для ступенчатой настройки диапазона выходного сигнала.