Многопараметрический расходомер

Размещено на http://allbest.ru

Введение

Автоматизация технологических процессов как и любая наука должна иметь четкую и точную формулировку основных понятий чтобы обеспечить единое толкование сущности рассматриваемых явлений, решаемых задач и возникающих вопросов.

Слово автоматизация происходит от греческого слова (автоматос) что означает самодвижущийся. Мы понимаем термин автоматизация не как дословный перевод греческого слова а как такую операцию производственного процесса, в которой все действия необходимые для ее выполнения включая и управление протеканием процесса происходят без непосредственного участия человека. Человек только налаживает устройства и контролирует их работу.

Важнейшим этапом в автоматизации является измерение физических величин. Измерительный прибор это техническое устройство предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Часто измерительным прибором называют средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператора.

К измерительным приборам относятся датчики и преобразователи серии Эмерсон, которые непосредственно участвуют в измерениях и регулировании технологического процесса, вырабатывают управляющие сигналы для работ систем автоматики. Применение датчиков давления обеспечивает надежную работу систем автоматического управления и точность при регулировании параметров.



1. Назначение прибора

Основное назначение данных расходомеров - измерение расхода массы газа или жидкости, но, благодаря применяемому принципу измерения, они также позволяют измерять плотность и температуру проходящей через них среды. Применяемый в этих расходомерах двухтрубный изогнутый тип измерения кориолисового эффекта на сегодня является самым надежным и точным способом измерения, позволяя в данных расходомерах реализовывать точность до 0,1% (точность измерения плотности может достигать +/- 1 г/л.).

Оптимальный подбор толщины трубок и частоты возбуждения, с одной стороны, максимально снижают влияние вибрации на измерение, с другой стороны, не оказывают негативного воздействия на среду, обычно присущего высоким частотам возбуждения (например, расслоение или дегазация). Специальная конструкция детекторов и измерительных трубок делают расходомер независимым от внешних нагрузок и вибраций, а простая конструкция измерительных трубок обеспечивает их самоочистку и предотвращает загрязнение.

1.1 Принцип действия

Кориолисовый расходомер состоит из сенсора и преобразователя. Сенсор представляет собой пару параллельных изогнутых трубок, по которым движется поток. Измеряемая среда, поступающая в сенсор, разделяется на равные половины, протекающие через каждую из сенсорных трубок. Движение задающей катушки приводит к тому, что трубки колеблются вверх и вниз в противоположном направлении друг к другу.



Сборки магнитов и катушек-соленоидов, называемые детекторами, установлены на сенсорных трубках. Катушки смонтированы на одной трубке, магниты на другой. Каждая катушка движется внутри однородного магнитного поля постоянного магнита. Сгенерированное напряжение от каждой катушки детектора имеет форму синусоидальной волны. Эти сигналы представляют собой движение одной трубки относительно другой. Когда расход отсутствует, синусоидальные сигналы, поступающие с детекторов, находятся в одной фазе.



При движении измеряемой среды через сенсор проявляется физическое явление, известное как эффект Кориолиса.

Поступательное движение среды в колеблющейся сенсорной трубке приводит к возникновению кориолисового ускорения, которое, в свою очередь, приводит к появлению кориолисовой силы. Эта сила направлена против движения трубки, приданного ей задающей катушкой, т.е. когда трубка движется вверх во время половины ее собственного цикла, то для жидкости, поступающей внутрь, сила Кориолиса направлена вниз.

Как только жидкость проходит изгиб трубки, направление силы меняется на противоположное. Таким образом, во входной половине трубки сила, действующая со стороны жидкости, препятствует смещению трубки, а в выходной способствует. Это приводит к изгибу трубки.

Когда во второй фазе вибрационного цикла трубка движется вниз, направление изгиба меняется на противоположное. Сила Кориолиса и, следовательно, величина изгиба сенсорной трубки прямо пропорциональны массовому расходу жидкости. Детекторы измеряют фазовый сдвиг при движении противоположных сторон сенсорной трубки.



В результате изгиба сенсорных трубок на детекторах генерируются сигналы, не совпадающие по фазе, так как сигнал с входного детектора запаздывает по отношению к сигналу с выходного детектора. Разница во времени между сигналами измеряется в микросекундах и прямо пропорциональна массовому расходу. Чем больше разница во времени, тем больше массовый расход.

1.2 Характеристика прибора

Функциональные характеристики

Применение

Газ, жидкость или пар

Сенсор перепада давления

Пределы

* Код 1: от -25 до 25 дюймов вод.ст. (от -0,062 до 0,062 бар)

* Код 2: от -250 до 250 дюймов вод.ст. (от - 0,622 до 0,622 бар)

* Код 3: от -1000 до 1000 дюймов вод. ст.(от - 2,49 до 2,49 бар)

Сенсор абсолютного давления

Пределы

* Код 3: от 0,5 до 800 psiа (от 0,0344 до 55,2 бар)

* Код 4: от 0,5 до 3,626 psiа (от 0,0344 до 250 бар)

Сенсор избыточного давления

Пределы

* Код С: от 0 до 800 psig (от 0 до 55,2 бар)

* Код D: от 0 до 3,626 psig (от 0 до 250 бар)

Температурный сенсор

Температурный диапазон рабочей среды:

* От -184 до 816°C

Фиксированный температурный диапазон:

* От -273 до 1927°C

Пределы перекомпрессии

От 0 psia до удвоенного значения диапазона сенсора абсолютного давления, но неболее 3,626 psiа (250 бар).

Пределы статического давления

Работает с указанными техническими характеристиками при статическом давлении влинии от 0,5 psia до верхней границы диапазона сенсора абсолютного давления.

Выход 4-20 мА (код выхода А )

Регулировка нуля и шкалы

Значения нуля и шкалы в пределах диапазона могут устанавливаться любыми. Значение шкалы должно быть больше или равно минимальному значению шкалы.

Выход

Двухпроводной выход 4-20 мА с выбираемой пользователем характеристикой дляизмерения перепада давления, абсолютного давления, избыточного давления,температуры, массового расхода или общего расхода. Цифровой сигнал HART накладывается на аналоговый сигнал 4-20 мА и может быть принят любымрегистрирующим устройством, поддерживающим протокол HART.

Источник питания

Требуется внешний источник питания. Датчик работает при напряжении источникапостоянного тока от 11 до 55 В постоянного тока.

Ограничения нагрузки

Максимальное сопротивление контура определяется уровнем напряжения внешнего источника в соответствии с диаграммой:

Макс. сопротивление контура =Напряжение питания 0,022



Источник питания

a. При установке в опасных зонах, требующей аттестации CSA, напряжение питания не должно превышать 42,4 В постоянного тока.

b. Для обеспечения передачи данных по протоколу HART минимальное сопротивление контура должно составлять от 250 до 1100 Ом включительно.

FOUNDATION fieldbus (кодвыхода V)

Источник питания

Требуется внешний источник питания; датчики работают при напряжении 9,0-32,0

В пост.тока на клеммах датчика.

Потребление тока

17,5 мА для всех конфигураций (в том числе для варианта с ЖК индикатором).

Пределы влажности

От 0 до 100% относительной влажности .

Время включения

Цифровые и аналоговые сигналы измеряемых параметров выходят на заданныйуровень в течение 7-10 секунд после включения питания.

Цифровой и аналоговый выходные сигналы расхода выходят на заданный уровень втечение 10-14 секунд после включения питания.

Сигнализация аварийного режима

Код выхода А

Если программа самодиагностики обнаружит неустранимую неисправность датчика, аналоговый сигнал устанавливается либо ниже 3,75 мА, либо выше 21,75мА для оповещения пользователя. Высокий или низкий уровень выходного сигналааварийного режима выбирается пользователем с помощью соответствующейустановки перемычки.

Код выхода V

Если программа самодиагностики обнаружит значительную ошибку датчика, система генерирует информацию о состоянии с указанием переменной (переменных) процесса.

Конфигурация

HART-коммуникатор (Модель 275 или 375)

* Выполняет традиционные функции интеллектуальных датчиков

Программный пакет EngineeringAssistant (EA) Multivariable 3095

* Содержит встроенную базу данных физических свойств

* Обеспечивает функции конфигурирования расхода, техобслуживания и диагностики через модем HART (код выхода А)

* Обеспечивает функции конфигурирования массового расхода через интерфейсPCMСIAдляFoundationfieldbus (кодвыходаV)

Первичные элементы

Поддерживает более 25 различных первичных элементов:

* Осредняющая трубка Пито Annubar

* Интегральная диафрагма модели 1195

* Компактная и стабилизирующая диафрагмы модели 405

* Фланцевые i 55,1 )вентили диафрагмы ISO/ASME

* Калиброванные и заказные первичные элементы

* Угловые вентили ISO/ASME

* Фланцевые вентили AGA

* Трубка Вентури ISO/ASME

* Сопло Вентури ISO/ASME

* Усредняющий измеритель

* V-Cone (V-конус)

База данных физических свойств

* Поддерживается в программном конфигураторе EngineeringAssistant

* Физические свойства свыше 110 жидких сред

* Природный газ согласно AGA

* Пар и вода и согласно ASME

* Прочие жидкие среды базы данных согласно Американскому Институту Инженеров-химиков (ALChE)

* Дополнительный ввод данных по заказу

Функциональные блоки Foundationfieldbus (код варианты выхода V)

Поддерживает следующие функциональные блоки

* Аналоговый Вход

* Аналоговый Выход

* ПИД

* Селектор входов

* Характеризация сигналов

* Арифметический

* Интегратор

* Селектор управления входами

* Разделитель выходов

Температурные пределы

Температура технологического процесса (при установке фланца разделительноймембраны датчика для атмосферных давлений и выше)

* Силиконовый наполнитель: от 40 до 121°C

* Инертный наполнитель: от -18 до 85°C (Если температура процесса (ТП) превышает 85°С, верхний предел допустимой температуры окружающей средыснижается в отношении 1,5:1).

Температура окружающей среды:

* От -40 до 85°C

* Со встроенным индикатором: от -20 до 80°C

Температура хранения:

* От -46 до 110°C

* Со встроенным индикатором: -40 до 85°C

Демпфирование

Пользователь может установить время отклика на входной ступенчатый сигнал впределах от 0 до 29 секунд для одной постоянной времени.

Вычисление расхода пара

Плотности пара, вычисляемые согласно таблицам по пару ASME.

Насыщенный пар конфигурируется при использовании статического давления на базевычислений плотности.

Вычисления расхода природного газа

Вычисления Tf1.6667 расхода согласно Отчету № 3, 1992 AGA (Американская газоваяассоциация) или ISO-5167 (2003).

Вычисления сжимаемости согласно Отчету № 8 AGA или ISO-12213.

Эксплуатационные характеристики

(Условия: диапазоны начинаются от нуля, стандартные условия, наполнитель -силиконовое масло, разделительные мембраны из нержавеющей стали 316, аналоговый выход 4-20 мА).

Доверительный интервал характеристик

Характеристики модели 3095 соответствуют доверительному интервалу не менее 3у.

Массовый расход

Полностью скомпенсированный по давлению, температуре, плотности, вязкости,коэффициенту расширения газа, расхода и вариаций тепловой коррекции в рабочем диапазоне.

Qm=NCdEY1d2{DP(с)}1/2.

UltraforFlow: Базовая измерения массового расхода (вариант U3)(1)

* ±1,0% от массового расхода в диапазоне 10:1

(100:1 диапазона перепада давления для жидкостей и газов).

Базовая погрешность массового расхода

* ±1,0 %от массового расхода в диапазоне 8:1

(64:1 диапазона перепада давления для жидкостей и газов).

Погрешность измерения суммарного массового расхода

* ±1,0% от суммарного массового расхода

Некалиброванный элемент для создания перепада давления (диафрагма) установленв соответствии с ASME MFC3M или ISO 5167-1. Погрешности для коэффициентарасхода, диаметра диафрагмы, диаметра трубы и коэффициента расширения газаопределены в соответствии с ASME MFC3M или ISO 5167-1. Погрешность плотностисоставляет 0,1%. Перепад давления достигает 1/10 от полной шкалы дляоптимального соотношения точности расхода/ перенастройки диапазона расхода.

Перепад давления

Диапазон 1

* от 0-0,5 до 0-25 дюймов вод.ст. (от 0-0,0344 до 0-0,0623 бар)

(возможна перенастройка диапазона 50:1)

Диапазон 2

* от 0-2,5 до 0-250 дюймов вод.ст. (от 0-6,22 до 0-622,7 мбар)

(возможна перенастройка диапазона 100:1)

Диапазон 3

* от 0-10 до 0-1000 дюймов вод.ст. (от 0-24,9 до 0-2490,9 мбар)

(возможна перенастройка диапазона 100:1)

Погрешность при стандартных условиях (учитывается нелинейность, гистерезис и повторяемость)

Диапазоны 2 и 3 - UltraforFlow (Вариант U3)(2)

* ±0,05% показаний перепада давления для перенастройки диапазонов от 1:1 до3:1 от ВГД.

* Для шкал с перенастройкой диапазона больше, чем 3:1 от ВГД

Погрешность =±[0,05 + 0,0145 (ВГД/Показание)]% от показания

Диапазоны 2 и 3

* ±0,075% от шкалы для шкал от 1:1 до 10:1 от ВГД

* Для шкал с перенастройкой больше, чем 10:1 ВГД,

Погрешность =±[0,025 + 0,005 (ВГД/Шкала)]% от шкалы

Диапазон 1

* ±0,10% от шкалы для шкал от 1:1 до 15:1 от ВГД.

* Для шкал с перенастройкой больше, чем 15:1 ВГД,

Погрешность =±[0,025 + 0,005 (ВГД/Шкала)]% от шкалы

Влияние изменения температуры окружающей среды на 28°C (2)

Диапазоны 2 и 3 UltraforFlow (Вариант U3)(2)

* ±0,130% показания для перенастройки диапазонов от 1:1 до 3:1 от ВГД

* ±[0,05+0,0345 (ВГД/показание)]% от показания > 3:1 до 100:1 от ВГД

Диапазоны 2 и 3

* ±(0,025% ВГД + 0,125% шкалы) для шкал от 1:1 до 30:1.

* ±(0,035% ВГД - 0,175% шкалы) для шкал от 30:1 до 100:1.

Диапазон 1

* ±(0,20% ВГД + 0,25% шкалы) для шкал от 1:1 до 30:1.

* ±(0,24% ВГД + 0,15% шкалы) для шкал от 30:1 до 50:1.

Влияние статического давления

Диапазоны 2 и 3

* Ошибка нуля = ±0,05% от ВГД на 1000 psi (68,9 бар)

* Ошибка шкалы = ±0,20% от показаний на 1000 psi (68,9 бар).

Диапазон 1

* Ошибка нуля = ±0,05% от ВГД на 800 psi (55,1 бар).

* Ошибка шкалы = ±0,40% от показаний на 800 psi (55,1 бар).

Стабильность перепада давления

Диапазоны 2 и 3 - UltraforFlow (Вариант U3)(2)

* ±0,25% от ВГД в течение 10 лет при изменениях температуры окружающей среды ±28°C и линейном давлении до 1000 psi (68,9 бар)

Диапазоны 2 и 3

* ±0,125% от ВГД в течение 5 лет при изменениях температуры окружающей среды ±28°C и линейном давлении до 1000 psi (68,9 бар)

Диапазон 1

* ±0,2% от ВГД в течение 1 года

1.3 Габаритные чертежи и примеры установки



автоматизация расходомер датчик кориолисовый





1.4 Поиск и устранение неисправностей

Если возникло подозрение, что расходомер функционирует неправильно, проверьте исправность расходомера и наличие связи, следуя описанным ниже процедурам. Варианты устранения сбойных ситуаций предусмотрены практически для всех основных симптомов.

Всегда следует начинать с проверки наиболее вероятных и легко проверяемых причин неправильного функционирования прибора.



2. Техника безопасности

2.1 Эксплуатационные характеристики

Эксплуатационные характеристики

Условия: диапазоны начинаются от нуля, стандартныеусловия, наполнитель - силиконовое масло,разделительные мембраны из нержавеющей стали 316,аналоговый выход 4-20 мА.

Доверительный интервал характеристик

Характеристики модели 3095 соответствуютдоверительному интервалу не менее 3у.

Массовый расход

Полностью скомпенсированный по давлению,температуре, плотности, вязкости, коэффициентурасширения газа, расхода и вариаций тепловой коррекциив рабочем диапазоне.

Qm=NCdEY1d2{DP(с)}1/2

UltraforFlow: Базовая измерения массового расхода (вариант U3)(1)

* ±1,0% от массового расхода в диапазоне 10:1 (100:1диапазона перепада давления для жидкостей игазов).

Базовая погрешность массового расхода

* ±1,0 %от массового расхода в диапазоне 8:1 (64:1диапазона перепада давления для жидкостей игазов).Погрешность измерения суммарного массового расхода

* ±1,0% от суммарного массового расхода. Некалиброванный элемент для создания перепададавления (диафрагма) установлен в соответствии с ASMEMFC3M или ISO 5167-1. Погрешности для коэффициента расхода, диаметра диафрагмы, диаметра трубы икоэффициента расширения газа определены в соответствии с ASME MFC3M или ISO 5167-1.

Погрешность плотности составляет 0,1%. Перепаддавления достигает 1/10 от полной шкалы дляоптимального соотношения точности расходаперенастройки диапазона расхода.

Перепад давления

Диапазон 1

* от 0-0,5 до 0-25 дюймов вод.ст. (от 0-1,25 до0-62,3 мбар) (возможна перенастройка диапазона50:1)

Диапазон 2

* от 0-2,5 до 0-250 дюймов вод.ст. (от 0-6,22 до0-622,7 мбар) (возможна перенастройка диапазона100:1)

Диапазон 3

* от 0-10 до 0-1000 дюймов вод.ст. (от 0-24,9 до0-2490,9 мбар) (возможна перенастройка диапазона100:1)

Погрешность при стандартных условиях(учитывается нелинейность, гистерезис и повторяемость)

Диапазоны 2 и 3 - UltraforFlow (Вариант U3)(1)

* ±0,05% показаний перепада давления дляперенастройки диапазонов от 1:1 до 3:1 от ВГД.

* Для шкал с перенастройкой диапазона больше, чем3:1 от ВГД,

Погрешность =±[0,05 + 0,0145 (ВГД/Показание)]% отпоказания

Диапазоны 2 и 3

* ±0,075% от шкалы для шкал от 1:1 до 10:1 от ВГД

* Для шкал с перенастройкой больше, чем 10:1 ВГД,

Погрешность =±[0,025 + 0,005 (ВГД/Шкала)]% от шкалы.

Диапазон 1

* ±0,10% от шкалы для шкал от 1:1 до 15:1 от ВГД.

* Для шкал с перенастройкой больше, чем 15:1 ВГД,

Погрешность =±[0,025 + 0,005 (ВГД/Шкала)]% от шкалы

Влияние изменения температуры окружающейсреды на 28°C

Диапазоны 2 и 3 UltraforFlow(Вариант U3)

* ±0,130% показания для перенастройки диапазонов от1:1 до 3:1 от ВГД

* ±[0,05+0,0345 (ВГД/показание)]% от показания > 3:1до 100:1 от ВГД

Диапазоны 2 и 3

* ±(0,025% ВГД + 0,125% шкалы) для шкал от 1:1 до30:1.

* ±(0,035% ВГД - 0,175% шкалы) для шкал от 30:1 до100:1.

Диапазон 1

* ±(0,20% ВГД + 0,25% шкалы) для шкал от 1:1 до 30:1.

* ±(0,24% ВГД + 0,15% шкалы) для шкал от 30:1 до50:1.

Влияние статического давления

Диапазоны 2 и 3

* Ошибка нуля = ±0,05% от ВГД на 1000 psi (68,9 бар)

* Ошибка шкалы = ±0,20% от показаний на 1000 psi(68,9 бар).

Диапазон 1

* Ошибка нуля = ±0,05% от ВГД на 800 psi (55,1 бар).

* Ошибка шкалы = ±0,40% от показаний на 800 psi(55,1 бар).

Стабильность перепада давления

Диапазоны 2 и 3 - UltraforFlow (Вариант U3)

* ±0,25% от ВГД в течение 10 лет при измененияхтемпературы окружающей среды ±28°C и линейномдавлении до 1000 psi (68,9 бар)

Диапазоны 2 и 3

* ±0,125% от ВГД в течение 5 лет при измененияхтемпературы окружающей среды ±28°C и линейномдавлении до 1000 psi (68,9 бар)

Диапазон 1

* ±0,2% от ВГД в течение 1 года

Абсолютное, избыточное давление

Абсолютный (возможна перенастройка диапазонов100:1)

Диапазон 3

от 0,5-8 до 0,5-800 psia (от 3,447-55.16 до 3,447-5516 кПа)

Диапазон 4

0,5-36,26 до 0,5-3,626 psiа (3,447-250 до 3,447-25000 кПа)

Избыточный (возможна перенастройка диапазонов 100:1)

Диапазон С

от 0-8 до 0-800 psig (0-55,16 до 0-5516 кПа)

Диапазон D

0-36,26 до 0-3,626 psig (0-250 до 0-25000 кПа)

Погрешность при стандартных условиях ( учитывается нелинейность, гистерезис ивоспроизводимость)

±0,075% от шкалы для шкал от 1:1 до 10:1 от ВГД.

Для шкал с перенастройкой больше, чем 10:1 ВГД,

Погрешность =±[0,03 + 0,0075 (ВГД/Шкала)]% от шкалы

Влияние изменения температуры окружающей среды на 28°C

±(0,050% ВГД + 0,125% шкалы) для шкал от 1:1 до 30:1.

±(0,060% ВГД - 0,175% шкалы) для шкал от 30:1 до100:1.

Сертификаты РФ

Преобразователи многопараметрические моделей 3095MV/FT/FB и расходомеры моделей3096MFA/MFC/MFP с маркировкой взрывозащиты

1ExdIICT5…T6 или 0ExiaIICT4…T5.

Сертификат ГОССТАНДАРТА

US.C.29.004.A № 22309

Сертификат ГОСТ Р

РОСС US.ГБ05.B01548



Заключение

Традиции компании Rosemount в обеспечении выдающихся современных технологий полностью реализованы в многопараметрическом расходомере модели 3095 MultiVariable.

Датчик модели 3095 позволяет выполнять измерения по четырем параметрам на базе платформы Coplanar, гарантируя несравнимые характеристики, включая динамически скомпенсированный массовый расход. Полностью скомпенсированный датчик модели 3095, комбинирующий лучшую технику и удобный монтаж, обеспечивает полный набор расходомеров по перепаду давления.

Размещено на Allbest.ru

...