Поверка расходомера акустического ультразвукового ЭХО-Р-03

Ультразвуковой расходомер сточных вод ЭХО-Р-03 акустический с интегратором позволяет организовать автоматический учет сточных вод в открытых каналах и безнапорных трубопроводах в системах сбора и фильтрации воды. Поверка расходомера акустического ультразвукового ЭХО-Р-03 проходит в аккредитованной лаборатории РЦСМ и занимает от 1 до 5 дней.

Выполнение измерений расхода и объема жидкости, протекающей в стандартных лотках, водоводах и безнапорных трубопроводах, осуществляется в соответствии с Методическими указаниями МИ 2406-97 «Расход жидкости в безнапорных каналах систем водоснабжения и канализации. Методика выполнения измерений при помощи стандартных водосливов и лотков», МИ 2220-13 «Расход и объем сточной жидкости. Методика измерений в безнапорных водоводах по уровню заполнения с предварительной калибровкой измерительного створа».

Исполнения ультразвуковых расходомеров ЭХО-Р-03

ЭХО-Р-03-1 — взамен расходомера ЭХО-Р-02 — для измерений объемного расхода и суммарного объема в водоводе прямоугольного, U-образного или круглого сечения при свободном истечении потока; включает в себя преобразователь передающий измерительный ППИ-1 и акустический преобразователь АП-11 или АП-13 (взамен ЭХО-Р-02);

ЭХО-Р-03-2 — для измерений объемного расхода и суммарного объема в двух водоводах прямоугольного, U-образного или круглого сечения одновременно (двухканальный) при свободном истечении потока; включает в себя преобразователь передающий измерительный ППИ-2 и два акустических преобразователя АП-11 или АП-13, устанавливаемых на разных водоводах;

ЭХО-Р-03-3 — для измерений объемного расхода и суммарного объема в безнапорных каналах прямоугольной формы, оборудованных измерительными лотками или водосливами при свободном и затопленном истечении потока (двухлучевой); включает в себя преобразователь передающий измерительный ППИ-3 и два акустических преобразователя АП-11 или АП-13 для измерения уровня в одном водоводе перед измерительным лотком и после него.

Расходомер ЭХО-Р-03 имеет дополнительный выходной сигнал 0-5, 0-20, 4-20 мА постоянного тока, который служит для индикации мгновенного значения расхода, возможность вывода информации на компьютер через встроенный интерфейс RS-232 или RS-485, а также релейные уставки сигнализации уровня заполнения водовода.

При измерении расхода в открытых каналах акустический преобразователь устанавливается над лотком, при измерении расхода в безнапорных трубопроводах — помещается в специальный звуковод и соединяется кабелем длиной до 200 м с электронным блоком, который устанавливается в отапливаемом помещении.

Расходомер ЭХО-Р-03-1 состоит из преобразователя первичного акустического АП-11 или АП-13 и преобразователя передающего измерительного ППИ-1. Прибор выпускается в пылеводозащищенном исполнении.

АП-11 — при измерении расхода жидкости, изменение уровня которой находится в пределах от 0 до 5 м.
АП-13 — при измерении расхода жидкости, изменение уровня которой находится в пределах от 0 до 0,3 м.

Соединительный кабель в комплект поставки не входит. Длина соединительного кабеля между АП и ППИ не должна превышать 200 м. По заказу расходомер может быть адаптирован к кабелю длиной до 300 м. Тип кабеля-любой экранированный кабель с количеством жил не менее пяти (например, КУПВ ГОСТ 18404.3).

Выходной сигнал расходомера ЭХО-Р 03

Расходомер может иметь дополнительные выходные сигналы (гальванически отделенные):

• сигнал постоянного тока с выбираемым диапазоном 0-5, 0-20 или 4-20 мА, служащий для индикации текущего значения расхода;
• от одного до трех релейных выходов, представляющих «сухие контакты» реле с настраиваемыми уровнями замыкания и размыкания контактов, служащих для сигнализации верхнего, номинального и нижнего
  уровней заполнения водовода, с нагрузочной способностью 60 В, 200 мА;
• импульсный выход с выбираемыми весом импульса и его длительностью, служащий для регистрации количества протекшей жидкости дополнительными устройствами (используется релейный выход Уст.3);
• вывод информации на компьютер осуществляется через встроенный интерфейс RS-232, RS-485 или USB.

Расходомер обеспечивает возможность подключения внешней нагрузки 2,5 кОм в цепь выходного сигнала 0-5 мА и 1 кОм в цепь выходного сигнала 0-20, 4-20 мА.

Показания жидкокристаллического дисплея ЭХО-Р-03

На жидкокристаллическом дисплее индуцируется информация:

Текущие значения измеряемых величин

• значение суммарного (интегрального) объема протекшей жидкости;
• мгновенного значения расхода;
• мгновенного значения уровня заполнения водовода;
• общее время учета;
• даты и времени;

Содержимое архивов

В памяти расходомера хранятся четыре архива данных:

• почасового – 8784 записей (1 год);
• посуточного – 2202 записей (6 лет);
• перерывов учета – 100 записей;
• дата и время превышения максимального уровня заполнения водовода – 100 записей;

Диагностические сообщения о неисправностях.

При заказе заполняется опросный лист, где должен быть указан тип водовода (безнапорный трубопровод или открытый канал) и его параметры.

Для трубопровода необходимо указать:

• внутренний диаметр;
• наличие измерительного U-образного лотка в месте измерения;
• уровень жидкости при максимальном заполнении;
• наличие подпора;
• скорость течения и уровень заполнения, при котором эта скорость измерена, а также метод измерения скорости, или строительный уклон;
• материал трубопровода;
• расположение трубопровода (под землей, в помещении, на открытом воздухе).

Для прямоугольного канала необходимо указать:

• ширину канала;
• уровень жидкости при максимальном заполнении;
• наличие подпора;
• скорость течения и уровень заполнения, при котором эта скорость измерена, а также метод измерения скорости, или строительный уклон;

Для открытого канала необходимо указать:

• тип сужающего устройства (лоток Вентури, Паршала, водослив с тонкой стенкой или др.);
• параметры сужающего устройства;
• уровень жидкости при максимальном заполнении;
• расположение канала (на открытом воздухе или в помещении).

В расходомере возможна установка 4-х режимов измерения:

• первый режим – измерение расхода во всем диапазоне изменения уровня;
• второй режим — измерение расхода в диапазоне (2-100)% изменения уровня; в диапазоне (0-2)% значение расхода равно 0;
• третий режим — измерение расхода во всем диапазоне изменения уровня с прекращением учета и фиксацией на дисплее «переполнения» водовода при
• максимальном значении уровня;
• четвертый режим — измерение расхода в диапазоне (2-100)% изменения уровня с прекращением учета и фиксацией на дисплее «переполнения» водовода при максимальном значении уровня; в диапазоне (0-2)% изменения уровня значение расхода равно 0.

Основные метрологические характеристики

Пределы допускаемой основной относительной погрешности Υд расходомеров при измерении объемного расхода и суммарного объема (количества) жидкости в диапазоне изменения уровня 20-100% диапазона изменения уровня должны быть не более ±3,0%.
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности расходомеров при измерении объемного расхода и суммарного объема (количества) жидкости в диапазоне изменения уровня от 0 до 20 % диапазона изменения уровня не должны превышать ±3%.
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения времени работы расходомера не должны превышать ±0,01%.
Дополнительная приведенная погрешность преобразования показаний жидкокристаллического дисплея в выходной сигнал постоянного тока не должна превышать ±1%.
Дополнительная относительная погрешность преобразований показаний жидкокристаллического дисплея в импульсный сигнал с нормированным «весом» импульса не должна превышать ±0,2%.

В расходомере применяется программное обеспечение (ПО) ECHO-3-1-2018, которое осуществляет преобразование измеренного времени распространения ультразвуковых колебаний от излучателя до контролируемой границы раздела сред и обратно до приемника в значение уровня, далее в мгновенное значение расхода и в суммарный (интегральный) объем, а также обеспечивает связь прибора с компьютером и с оператором и ввод настроечных параметров и поправочных коэффициентов.
От несанкционированного изменения ПО защищено запретом считывания и модификации исполняемого кода. Уровень защиты — высокий (в соответствии с Р 50.2.077-2014). Доступ к ПО через интерфейс невозможен. По интерфейсу возможен только вывод архивной информации и измеренных значений объемного расхода и суммарного объема.

Вывод информации с расходомера ЭХО-Р-03 на компьютер

• Через интерфейс RS-232, (подключение расходомера к компьютеру в соответствии со схемой соединений (длина линии связи не более 15 м).
  Для считывания информации с прибора через интерфейс RS-232 прилагается программа «Сигнур база данных». С ее помощью можно получить текущие значения объемного расхода и суммарного объема, а также содержимое архивов: почасового, посуточного, и перерывов учета.
• Через интерфейс RS-485, (подключение расходомера к компьютеру в соответствии со схемой соединений (длина линии связи не более 1200 м). Для подключения к компьютеру интерфейса RS-485 необходим конвертор RS485 — RS232 или RS485 — USB.
• Через интерфейс USB (подключение расходомера к компьютеру через разъем USB).

Общие определения, сведения и понятия об ультразвуковых (акустических) расходомерах

Эхо — это звуковые волны, отраженные от какого-либо препятствия (зданий, холмов, деревьев) и возвратившиеся к своему источнику.

Акустические волны (звуковые волны) — это возмущения упругой материальной среды (газообразной, жидкой или твёрдой), распространяющиеся в пространстве. Акустическими возмущениями являются локальные отклонения плотности и давления в среде от равновесных значений, смещения частиц среды от положения равновесия. Эти изменения состояния среды, передающиеся от одних частиц вещества к другим, характеризуют звуковое поле. В акустических волнах осуществляется перенос энергии и количества движения без переноса самого вещества.
В газообразных и жидких средах, обладающих объёмной упругостью, могут распространяться только продольные акустические волны, в которых смещения частиц совпадают по направлению с распространением волны.

Ультразвуковой преобразователь расхода (УПР), или просто расходомер – это устройство (прибор), принцип действия которого состоит в использовании акустических эффектов, возникающих при перемещении вещества, расход которого требуется вычислить. Неоспоримые достоинства ультразвуковых расходомеров: малое или почти полное отсутствие гидравлического сопротивления, надежность (т.к. нет подвижных трущихся механических элементов), относительно высокие точность, быстродействие и помехозащищённость, которые и оправдывают их широкое распространение в различных отраслях промышленности, энергетики и жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).

Существуют три основные методики определения расхода жидкости при помощи ультразвука:

• время-импульсный метод (метод фазового сдвига),
• доплеровский метод (основан на эффекте Доплера — изменение частоты и, соответственно, длины волны излучения, воспринимаемое наблюдателем/приёмником, вследствие движения источника излучения и/или движения самого наблюдателя/приёмника),
• метод сноса ультразвукового сигнала (корреляционный).

Принцип действия ультразвуковых (акустических) расходомеров основан на измерении разницы во времени прохождения сигнала. При этом два ультразвуковых датчика (сенсора), расположенные по диагонали напротив друг друга на одной оси, функционируют попеременно как излучатель и как приёмник. Таким образом, акустический сигнал, поочередно генерируемый обоими сенсорами, ускоряется, когда направлен по потоку, и замедляется, когда направлен против потока жидкости. Разница во времени, возникающая вследствие прохождения сигнала по измерительному каналу в обоих направлениях, прямо пропорциональна средней скорости потока, на основании которой можно затем рассчитать объёмный расход (в условно несжимаемой жидкости, как произведение скорости потока на площадь поперечного сечения трубопровода). А использование нескольких акустических каналов позволяет компенсировать искажения профиля эпюры скорости потока.