Основные характеристики ультразвукового счетчика воды

Оглавление

Программное обеспечение

Программное обеспечение расходомеров-счетчиков (далее — ПО) неизменяемое и не считываемое, имеет разделение на метрологически значимую часть и метрологически незначимую часть.

Метрологически значимая часть ПО расходомеров-счетчиков, реализует функции расчета объема, объёмного расхода, скорости потока, скорости звука в жидкости, определение направления потока, вывод информации на дисплей и интерфейсы связи,

токовый, частотный, импульсный выходы. Имеется возможность вычисления массового расхода.

Уровень защиты программного обеспечения «средний», в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Таблица 1 — Идентификационные данные программного обеспечения

Идентификационные данные (признаки)

Значение

Идентификационное наименование ПО

CG350

Номер версии (идентификационный номер) ПО

5.X.X

Примечание: Обозначение Х в записи номера версии ПО заменяет символы, отвечающие за метрологически незначимую часть.

Популярные модели водомеров

Рынок счетчиков наводнен приборами разных производителей в широком ценовом диапазоне. Ниже приводятся характеристики распространенных портативных счетчиков промышленного назначения. Приведенные цены ориентировочные, могут значительно различаться в зависимости от комплектации и поставщика.

модель диапазон температур º С диаметр трубы мм погрешность % скорость потока м/с цена руб.
Portaflow 220А от -20 до 135 13 – 1150 менее 2 0,1 – 20 240 000
GE Panametrics TransPort PT878 от -40 до 150 12,7 – 7500 менее 1,5 до 12,2 197 000
SLS – 700P Streamlux от -40 до 160 15 – 6000 менее 1 0,05 – 32  от 99 000

Установка УЗ водомера

При монтаже прибора следует выполнять определенные условия.

Требования к месту установки:

  • свободный доступ к прибору;
  • наличие в месте установки прямолинейного участка трубы необходимой протяженности. Длина зависит от типа применяемого прибора;
  • отсутствие на мерном участке пузырьков воздуха и завихрений жидкости;
  • температура воздуха не должна выходить за рамки допустимых условиями эксплуатации величин;
  • поблизости не должно быть сильных электромагнитных помех.

Непосредственно монтаж выполняется в следующей последовательности:

  • Установка УПР вместе с ПЭП. В случае использования отражателей, отключают подачу воды, затем осуществляется врезка преобразователя с помощью сварки, либо фланцевым соединением. При накладных датчиках отключение не требуется. Компоненты монтируются на трубопровод с внешней стороны. Во всех случаях требуется скрупулезное соблюдение геометрических размеров и углов наклона датчиков;
  • монтаж электронного блока управления;
  • прокладка соединительных кабелей;
  • подсоединение ПЭП.

Затем осуществляется сложная и трудоемкая калибровка прибора. Все операции требуют высокой квалификации исполнителя. Проявлять самостоятельность, не обладая достаточным опытом, не стоит.

Подробные характеристики ультразвуковых расходомеров-счетчиков РИТМ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Наименование характеристик расходомеров

Значения характеристик расходомеров для различных диаметров условного прохода, мм

50

65

80

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений (модификаций РИТМ-ВТ, РИТМ-АТ), %:

±

                     

±

                     
Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений (модификаций РИТМ-ВК, РИТМ-АК), %:

±

                     

±

                     
Вязкость рабочей жидкости, мм2/с

0,1-1000

Верхний предел измерений расхода газа, Gmax, дм3/мин                      
Нижний предел измерений расхода газа, Gmax, дм3/мин                      
Нижний предел измерений расхода жидкости Qmin, дм3/мин                      
Рабочее давление (Рраб, МПа)                      
Потеря давления при максимальном расходе газа, Па, не более
Потеря давления при максимальном расходе жидкости, Па, не более
Цена деления шкалы электронного счётного устройства

От 0,1 до 9999999,9

Напряжение питания электронного счётного устройства, В

От 3,6 В до 30 В

Потребляемая мощность электронного счётного устройства, Вт

0,5

                         
Температура окружающего воздуха, °С

От –40 до +80

Относительная влажность воздуха при температуре 35°С, %, не более

80

Атмосферное давление, кПа

66…106,7

Температура измеряемой среды, °С

От –40 до +145

Средний полный срок службы, лет, не менее

12

Габаритные размеры преобразователя расхода расходомера РИТМ, мм                      
Габаритные размеры электронного счётного устройства, мм

95x95x70

Масса расходомера РИТМ , кг:
                     

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

ДОКУМЕНТАЦИЯ

  1. РЭ РИТМ
  2. РЭ КРУ
  3. Паспорт РИТМ
  4. Паспорт ДМИ
  5. РСТ и EX приложение
  6. Свидетельство об утверждении типа средств измерений и приложение
  7. Методика поверки
  8. Технические условия

Принцип работы

Основывается на определении разницы в скорости распространения ультразвука по направлению течения воды и против него. На достаточном расстоянии друг от друга размещаются передатчик акустического сигнала и приемник.

Они универсальны. Периодически, с определенной частотой, меняются функциями. Передатчик излучает сигнал, приемник улавливает, и наоборот. Или ставятся отражатели. Этим достигается прохождение сигнала в двух направлениях, попутном и встречном.

По разнице во времени распространения двух волн вычисляется скорость течения жидкости. При известном сечении трубы нетрудно вычислить массовый расход воды. То есть объем, прошедший через счетчик в единицу времени. Что и отражается в показаниях водомера.

Справка! Скорость распространения звука в сотни раз превышает скорость частиц воды в магистрали. Поэтому разница во времени прохождения волны в двух направлениях измеряется миллионными долями секунды.

Для точного измерения используются сложные электронные схемы в сочетании с микропроцессорной техникой. В качестве излучателя и приемника используются пьезоэлементы.

«Сердце» конструкции – УЗ расхода (УПР). Это кусок трубы достаточной длины, к концам которой приварены фланцы для врезки в магистраль.

Внутри нее на специальных держателях закреплены пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП).

Они выполняют функции приемника и передатчика, располагаются по диагонали, под углом к направлению течения жидкости.

В двухлучевых УПР используются две пары ПЭП, установленные параллельно друг другу. Это позволяет избежать погрешности, вызванной турбулентностью и другими факторами, влияющими на равномерность потока. В приборах с накладными датчиками врезка в магистраль не нужна. В них ПЭП крепятся с внешней стороны трубы.

Формирование ультразвуковых импульсов, обработка сигналов, расчет расхода возложены на электронный блок, который дополнительно выполняет функции запоминающего устройства.

Блок архивирует и хранит информацию, ведет учет, делает возможными выборки мгновенного расхода в зависимости от времени и даты, суммирует расход.

Преимущества и недостатки УЗ счетных приборов

Ультразвуковые приборы учета воды, как и любые другие, обладают рядом достоинств и недостатков.

Преимущества:

  • минимальная погрешность измерений;
  • отсутствует сопротивление потоку. У приборов с отражателями внутри трубы оно минимально;
  • высокая надежность и долговечность, обусловленная отсутствием контакта со средой и механических движущихся деталей;
  • широкие границы измерений с сохранением высокой точности;
  • низкое потребление электроэнергии, автономность и независимость от состояния электросети;
  • не требует чрезмерной протяженности прямых участков магистрали.

К недостаткам можно отнести:

  • чувствительность к пузырькам воздуха в жидкости и равномерности течения;
  • сложность калибровки и регулировки;
  • высокая цена.

Внимание! Совокупность приведенных качеств обеспечивает безусловное лидерство ультразвуковых водомеров в системах коммерческого использования воды

Радарный водомер NivuFlow 7550 с датчиком OFR

Принцип действия радарного узла учета NivuFlow 7550 с датчиком OFR производства компании Nivus GmbH основан на определении поверхностной скорости движения потока и измерении уровня воды в канале или трубопроводе. Скорость на поверхности жидкой среды определяется радаром, а уровень потока – ультразвуковым датчиком.

Нужно отметить, что такой метод измерения не позволяет получать информацию о скорости движения на разных глубинах и поэтому точность его ограничена. Для получения более точных результатов применяют системы с кросс-корелляционными датчиками.

Бесконтактная система радарного учета используется для определения расхода сильно загрязненного потока или агрессивной жидкости, в которой нельзя использовать погружные датчики. Также она незаменима в условиях повышенной динамики потока и в труднодоступных местах измерения. Радарные расходомеры жидкости используют для ориентировочного измерения объема канализационных и технических стоков.

Преимущества и недостатки УЗ счетных приборов

Ультразвуковые приборы учета воды, как и любые другие, обладают рядом достоинств и недостатков.

Преимущества:

  • минимальная погрешность измерений;
  • отсутствует сопротивление потоку. У приборов с отражателями внутри трубы оно минимально;
  • высокая надежность и долговечность, обусловленная отсутствием контакта со средой и механических движущихся деталей;
  • широкие границы измерений с сохранением высокой точности;
  • низкое потребление электроэнергии, автономность и независимость от состояния электросети;
  • не требует чрезмерной протяженности прямых участков магистрали.

К недостаткам можно отнести:

  • чувствительность к пузырькам воздуха в жидкости и равномерности течения;
  • сложность калибровки и регулировки;
  • высокая цена.

Внимание! Совокупность приведенных качеств обеспечивает безусловное лидерство ультразвуковых водомеров в системах коммерческого использования воды.

Портативные счетчики ChronoFLO-2

Переносной ультразвуковой расходомер ChronoFLO-2 французского производителя Hydreka SAS используется для измерения расхода чистой или слегка загрязненной воды без вмешательства в конструкцию закрытых систем напорных трубопроводов (выполнения сварки, установки арматуры и т.д.). Узел учета оснащен контрольным блоком, накладными датчиками, кабелями. Ультразвуковой сигнал, передаваемый от датчика, обрабатывается в измерительном блоке, результаты выводятся на жидкокристаллический экран.

Принцип действия прибора основан на измерении времени прохождения двух импульсов между датчиками, установленными на наружной поверхности трубы вдоль движения потока. Первый импульс передается против направления потока (t1), а второй – по ходу движения жидкости (t2). Разница между этими показаниями определяет время движения среды между точками измерения, скорость движения (и расход) вычисляется через геометрические размеры трубопровода.

Преимущества использования ChronoFLO-2:

  • простота установки и демонтажа;
  • универсальность, возможность применения на различных диаметрах труб – от 16 до 3200 мм. Для разных типоразмеров трубопроводов используются различные схемы установки датчиков: типа W – для диаметра < 100 мм; типа V – для диаметра 100÷600 мм; типа Z – для диаметра > 600 мм;
  • наличие встроенного аккумулятора и возможность подключения внешних батарей – срок автономной работы прибора составляет до 1-2 месяцев;
  • устойчивость к температурным перепадам – датчики работают в диапазоне от -30 до +80 °С, контрольный блок – от -10 до +50 °С;
  • герметичное исполнение корпуса измерительного блока (IP67/IP68);
  • высокая точность измерений.

Ультразвуковые расходомеры ChronoFLO-2 используются: в качестве основной составляющей узла учета на напорных трубопроводах; как эталонный прибор поверки существующих водомеров; в комплексах по нахождению утечек и при определении толщины трубопровода; при калибровке подъемных насосов. Они могут работать в затопленных колодцах и в широких температурных диапазонах, обеспечивая высокую точность получаемых результатов.

Установка погружных датчиков приборов учета стоков

Если с установкой бесконтактных датчиков уровнемеров и радарных расходомеров все достаточно понятно (простота установки является их основным преимуществом, в ущерб точности измерений), то монтаж погружных датчиков часто требует специальных технических решений. В самотечных трубах диаметром 200-800 мм доплеровские и кросс-корреляционные датчики устанавливаются, как правило, на распорном монтажном кольце, что обеспечивает минимальное время установки при надежной фиксации.

В трубах диаметром свыше 800 мм пластина с датчиком крепится к стенке трубопровода.
При установке в особенно грязной воде, такой, как промышленная или фекальная канализация, нужно внимательно следить за укладкой и фиксацией кабеля, особенной в нижней части трубы. Кроме того, что плохо зафиксированный кабель приводит к накоплению на нем волос, грязи и тряпок (с возможностью последующего засора или отрыва всей конструкции потоком), он может болтаться под действием потока и перетираться при трении о конструкцию крепления. При креплении металлических пластин к стенке трубы большого диаметра шурупами большое значение имеет даже форма головки фиксирующих шурупов и многие другие технологические детали.

Серьезной проблемой является установка погружных датчиков в глубоком потоке, особенно при высокой скорости течения и невозможности временной остановки потока. Для этого могут использоваться водолазные работы либо работа при минимальном уровне потока (в ночное время и т.п.). Однако, существуют и специальные технические решения, которые позволяют не только опускать датчики в глубокий поток, но и извлекать их оттуда без помощи водолазов для поверки и обслуживания. На рисунках ниже показаны варианты монтажа датчиков на металлических конструкциях, которые могут опускаться в канал и извлекаться из него.

Кроме того, датчики могут быть установлены на поплавках «вверх ногами». Это не только облегчает установку датчиков в глубоких каналах, но и дает возможность производить точные вычисления при переменных донных отложениях (в случаях, когда донные отложения зависят от количества выпавших осадков, например), так как встроенный в датчик ультразвуковой уровнемер будет измерять уровень потока от поверхности до фактической поверхности дна с отложениями.

Можно упомянуть еще о дополнительных возможностях кросс-корреляционных расходомеров по измерению широких потоков. Данный тип расходомеров позволяет подключать к вычислителю несколько датчиков скорости, расположенных на дне канала, либо на дне и на стенках канала и, за счет этого, получать эпюру скоростей не только по глубине потока, но и по ширине. Это обеспечивает высокую точность измерений в широких каналах.

Установка УЗ водомера

При монтаже прибора следует выполнять определенные условия.

Требования к месту установки:

  • свободный доступ к прибору;
  • наличие в месте установки прямолинейного участка трубы необходимой протяженности. Длина зависит от типа применяемого прибора;
  • отсутствие на мерном участке пузырьков воздуха и завихрений жидкости;
  • температура воздуха не должна выходить за рамки допустимых условиями эксплуатации величин;
  • поблизости не должно быть сильных электромагнитных помех.

Непосредственно монтаж выполняется в следующей последовательности:

  • Установка УПР вместе с ПЭП. В случае использования отражателей, отключают подачу воды, затем осуществляется врезка преобразователя с помощью сварки, либо фланцевым соединением. При накладных датчиках отключение не требуется. Компоненты монтируются на трубопровод с внешней стороны. Во всех случаях требуется скрупулезное соблюдение геометрических размеров и углов наклона датчиков;
  • монтаж электронного блока управления;
  • прокладка соединительных кабелей;
  • подсоединение ПЭП.

Затем осуществляется сложная и трудоемкая калибровка прибора. Все операции требуют высокой квалификации исполнителя. Проявлять самостоятельность, не обладая достаточным опытом, не стоит.

Поверка

осуществляется по документу МП 208-035-2020 «ГСИ. Расходомеры-счетчики жидкости ультразвуковые серии OPTISONIC. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМС» 12.10.2020 г.

Основные средства поверки:

установка поверочная в качестве рабочего эталона 1 разряда в соответствии с ГПС (часть 1), утвержденной приказом Росстандарта от 07.02.2018 г. №256, диапазон расхода в соответствии с поверяемым счетчиком. Допускаемая относительная погрешность не более ± 0,1 %;

установка поверочная в качестве рабочего эталона 2 разряда в соответствии с ГПС (часть 1), утвержденной приказом Росстандарта от 07.02.2018 г. №256, диапазон расхода в соответствии с поверяемым счетчиком. Допускаемая относительная погрешность не более ± 0,15 %;

частотомер электронно-счетный типа Ч3 -86 (рег. № 27901-11) амплитудой до 50 В и частотой от 0 до 100 МГц

калибратор токовой петли Fluke 715 (рег.№ 29194-05). диапазон измерения силы постоянного тока от 0 до 24 мА, Допускаемая погрешность не более ±0,00015 *I + 2 е.м.р.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик, поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и (или) в паспорт.

Принцип работы

Основывается на определении разницы в скорости распространения ультразвука по направлению течения воды и против него. На достаточном расстоянии друг от друга размещаются передатчик акустического сигнала и приемник.

Они универсальны. Периодически, с определенной частотой, меняются функциями. Передатчик излучает сигнал, приемник улавливает, и наоборот. Или ставятся отражатели. Этим достигается прохождение сигнала в двух направлениях, попутном и встречном.

По разнице во времени распространения двух волн вычисляется скорость течения жидкости. При известном сечении трубы нетрудно вычислить массовый расход воды. То есть объем, прошедший через счетчик в единицу времени. Что и отражается в показаниях водомера.

Справка! Скорость распространения звука в сотни раз превышает скорость частиц воды в магистрали. Поэтому разница во времени прохождения волны в двух направлениях измеряется миллионными долями секунды.

Для точного измерения используются сложные электронные схемы в сочетании с микропроцессорной техникой. В качестве излучателя и приемника используются пьезоэлементы.

«Сердце» конструкции – УЗ расхода (УПР). Это кусок трубы достаточной длины, к концам которой приварены фланцы для врезки в магистраль.

Внутри нее на специальных держателях закреплены пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП).

Они выполняют функции приемника и передатчика, располагаются по диагонали, под углом к направлению течения жидкости.

В двухлучевых УПР используются две пары ПЭП, установленные параллельно друг другу. Это позволяет избежать погрешности, вызванной турбулентностью и другими факторами, влияющими на равномерность потока. В приборах с накладными датчиками врезка в магистраль не нужна. В них ПЭП крепятся с внешней стороны трубы.

Формирование ультразвуковых импульсов, обработка сигналов, расчет расхода возложены на электронный блок, который дополнительно выполняет функции запоминающего устройства.

Блок архивирует и хранит информацию, ведет учет, делает возможными выборки мгновенного расхода в зависимости от времени и даты, суммирует расход.

Расходомеры сточных вод: виды и принцип действия

Современные устройства учета представляют собой высокотехнологичные изделия с наличием электронных компонентов. Эти устройства обеспечивают точность и надежность проводимых измерений.

Исчисления проводят в открытых каналах или трубопроводах, в которых могут присутствовать химически агрессивные вещества и взвешенные частицы. Поэтому все приборы учета стоков конструктивно приспособлены к работе с агрессивными и сильно загрязненными жидкостями.

По принципу действия счетчики сточных вод разделяют на два вида:

  • Приборы первого типа учитывают только уровень потока. Количество стоков определяется расходной величиной канала.
  • Устройства второго типа учитывают не только уровень, но и скоростные характеристики потока. Измерения такими приборами проводятся по принципу «скорость-площадь».

Ассортимент расходомеров для сточных вод включает в себя следующие типы приборов:

  • Ультразвуковые – оснащены датчиками уровня для измерения глубины потока с прямоточными элементами, позволяющими производить монтаж устройства в трубопроводе без проведения строительных работ в коллекторе. Для получения данных с расходомера используется кабельная, беспроводная, модемная связь.
  • Электромагнитные расходомеры – устройства, работа которых основана на принципе взаимодействия проходящей через прибор жидкости с магнитным полем. Жидкость, для которой используется электромагнитный расходомер сточных вод, должна быть токопроводящей.
  • Рычажно-маятниковые приборы применяют для определения расхода воды в открытых и закрытых каналах. Устройство оснащено поплавком, имеющим сферическую форму, благодаря которому осуществляется измерение уровня стоков, и поворотной лопастью, предназначенной для вычисления скорости движения жидкости.

Виды расходомеров сточных вод

Помимо стационарных измерительных приборов, используют портативные устройства, которые применяют для временной замены снятых расходомеров. Портативные счетчики снабжены ультразвуковыми датчиками. Устройства могут работать весь день от аккумулятора, а ночью ставиться на подзарядку. С помощью адаптера может быть организовано их бесперебойное питание.

Приборы учета сточных вод: целесообразность их установки

Прежде чем выбрать необходимый тип расходомера, нужно оценить целесообразность проведения таких измерений и подобрать место для монтажа прибора.

В случаях, если объекты, которые являются производителями сточных вод, располагаются в зонах плотной застройки, организация учета стоков зачастую бывает невозможной. Для подтверждения технической невозможности установки расходомера выдается специальное заключение.

Если решение об установке расходомера принято, то тип прибора должен быть определен в зависимости от особенностей объекта. Обычно расходомер устанавливают на действующих сетях в специальных колодцах.

Это противоречит правилу, что измерительные приборы должны монтироваться на прямолинейном участке.

Установка расходомера в колодце

Устройство приборов

Ультразвуковой расходомер воды состоит из одного или нескольких датчиков скорости и вычислительного блока, соединенных специальным кабелем. Приборы для самотечных каналов дополнительно оснащаются уровнемерами, при этом могут использоваться уровнемеры различных типов: подводные гидростатические, подводные ультразвуковые, надводные ультразвуковые и надводные радарные.

Датчики скорости потока могут быть также различных типов:

  — трубные, имеющие форму короткой трубки и предназначенные для врезки в стенку трубы; применяются, как правило, на напорных сетях, но могут использоваться и на самотечных, если монтаж удобнее производить с внешней стороны трубы;
  — клиновидные датчики, устанавливаемые на дне или внутренней стенке; применяются, в основном, на самотечных трубах или каналах, но могут применяться и на напорных, если монтаж и обслуживание удобнее производить изнутри трубопровода;
  — датчики-полушария, применяемые в составе время-импульсных приборов для установки на наклонных стенках трапециевидных каналов;
  — штанговые, имеющие вид длинных трубок, применяемые в составе время-импульсных счетчиков для установки на стенках прямоугольных каналов;
  — накладные бесконтактные, устанавливаемые на внешнюю поверхность трубопровода без непосредственного контакта с жидкостью потока.

Обзор популярных устройств

HIG-2

Датчик влажности SOLER&PALAU HIG-2 реагирует при влажности 60-90%, температуре от 0 до 40°С. Гигростат используется для автоматического включения и выключения вентиляторов, опираясь на заданный уровень относительной влажности.

После достижения заданного показателя влажности датчик выключается и срабатывает таймер задержки отключения.

После отработки по таймеру вентилятор автоматически отключается и датчик переходит в режим ожидания. Электробезопасность обеспечивается

DHT11 и DHT22

Датчики температуры и влажности DHT11 и DHT22 принадлежат группе недорогих и простых. Датчики DHT собраны из двух деталей: емкостный датчик влажности и термистор.

В корпус датчика встроен простой чип для изменения аналогового сигнала в цифровой. Считывать цифровой сигнал на выходе совершенно просто — при помощи любого контроллера.

Изучив все технические показатели можно сделать вывод, что DHT22 более точный и имеет больший масштаб измеряемых значений. Оба датчика имеют по одному цифровому выходу. Запросы к ним можно отправлять не чаще чем один в секунду или две.

Xiaomi

Компания Xiaomi выпускает широкую линейку недорогой техники, но имеет отличительные от других производителей характеристики, имея свои достоинства и недостатки.

Так в модельном ряду присутствуют и датчики температуры и влажности. Представляет собой крошечное устройство, которое реагирует на изменение заданных показателей. Управление осуществляется через приложение и специальную программу.

Датчик сконструирован довольно примитивно, крепится на поверхность, использует батарейку, поверх устройства имеется кнопка, которая загорается в момент первого включения. Гаджет работает только в совокупности с главным устройством.

Рабочие температуры датчика варьируются от -20 до 60ºС. Влажность – от 0 до 100%, Измерение температуры и влажности происходит постоянно.

Устройство подает сигнал (мигание света или звук) опасности, если показатели датчика уходят за границу установленной нормы. К основному аппарату можно подсоединить несколько датчиков и контролировать влажность в разных помещениях.

ИВИТ-М

Устройство измерения температуры и влажности Ивит–М разработан для контроля влажности воздуха и неагрессивных газов в промышленности, жкх и сельской деятельности.

В устройствах ИВИТ-М используются высококачественные сенсоры емкостного типа, имеющие временную и температурную стабильность параметров. Технические показатели и класс точности прибора разделяют датчики на типы. Все устройства ИВИТ-М обладают высокой точностью измерения.

У датчика влажности воздуха ИВИТ-М есть защита от конденсации влаги на чувствительном элементе. В случае повышения значения в 90% моментально срабатывает, нагрев микронагревателя сенсора, способствующего повышению температуры на 5°С выше температуры окружающей среды. Причем относительная влажность около чувствительного элемента снижается и исключается вероятность конденсации влаги.

Посмотреть принцип действия ультразвукового расходомера РИТМ

Ультразвуковые расходомеры счетчики жидкости и газа РИТМ используют времяимпульсный метод, основанный на непосредственном измерении разности времени прохождения коротких импульсов по потоку и против него (времяимпульсные расходомеры).

Плоскости излучающих и приемных пьезоэлементов расположены под некоторым углом к оси трубы. Прохождение ультразвука направленного по потоку и против него характеризуется значением скорости прохождения требуемого расстояния и время затраченное на его прохождение. Таким образом, разность времен прямо пропорциональна скорости.

По числу акустических каналов ультразвуковые расходомеры РИТМ выполняются, двулучевыми или двухканальными и многолучевыми или многоканальными.

У первых имеются четыре пьезоэлемента, каждый из которых по очереди выполняет функции излучения и приема.Вторые применяются при необходимости измерения расхода деформированных потоков или же для достижения повышенной точности, в частности, в случае применения ультразвукового расходомера в качестве образцового.

Описание

Принцип работы расходомеров основан на измерении разности между временем прохождения ультразвукового импульса в измеряемой среде в направлении, совпадающим с направлением потока, и временем прохождения ультразвукового импульса в противоположном направлении. Разность времени пропорциональна скорости потока измеряемой среды, и, следовательно, объемному расходу.

Конструктивно расходомеры серии OPTISONIC состоят из:

— преобразователя расхода первичного (далее ПРП);

— преобразователя сигналов (далее ПС);

ПРП представляет собой отрезок трубы с внутренним каналом для прохода измеряемого продукта, к которому приварены с обеих сторон присоединительные фланцы, штуцера или выполнена разделка кромок под сварку. На внешней поверхности трубы установлены элементы присоединения и сенсоры (ультразвуковые датчики), которые образуют собой измерительные каналы. Элемент присоединения предназначен для установки клеммной коробки или ПС. Опционально ПРП могут оснащаться штуцерами для встраивания внешних датчиков давления и температуры.

ПС на основе информации, полученной от ПРП, вычисляет значения скорости потока. Далее определяется объёмный расход, объем, скорость звука в среде. При известной плотности жидкости расходомер имеют возможность вычислять массовый расход. В зависимости от исполнения, расходомеры могут оснащаться аналоговым входом/выходом, частотным (импульсным) выходом, дискретным входом/выходом, интерфейсами Modbus, HART, PROFIBUS и Foundation Fieldbus.

Расходомеры серии OPTISONIC имеют следующие модели: 3400 (далее OPTISONIC 3400) и 4400 (далее OPTISONIC 4400) и версии:

—    C — компактная версия (преобразователь сигналов крепится непосредственно на преобразователе расхода первичном);

—    F — раздельная версия (преобразователь сигналов крепится отдельно и соединен кабелем с преобразователем расхода первичным).

Расходомеры OPTISONIC 3400 состоят из ПРП OPTISONIC 3000 и ПС UFC 400, Расходомеры OPTISONIC 4400 состоят из ПРП OPTISONIC 4000 и ПС UFC 400.

Расходомеры серии OPTISONIC работают как при прямом, так и при обратном (реверсивном) движении потока измеряемой среды в трубопроводе.

Возможен вариант исполнения с двумя и более ПС и/или сдвоенными (или более) ПРП (редундантное исполнение). Также есть расширенное температурное исполнение (XXT) и (HT), криогенное исполнение (LT), исполнение для высоковязких жидкостей (HV) и исполнение для измерения жидкости под высоким давлением (HP). Преобразователь расхода первичный может быть изготовлен с кожухом обогрева (HJ).

Общий вид расходомеров серии OPTISONIC представлен на рисунке 1.

Корпус расходомера может быть опломбирован для исключения возможности доступа к внутренним компонентам прибора.

Схема пломбировки от несанкционированного доступа, представлена на рисунке 2.

a) OPTISONIC 3400 С (фланцевое соединение)

з) OPTISONIC 3400 F (штуцерное соединение)

Место опломбирования Рисунок 2 — Схема пломбировки от несанкционированного доступа

Популярные модели водомеров

Рынок счетчиков наводнен приборами разных производителей в широком ценовом диапазоне. Ниже приводятся характеристики распространенных портативных счетчиков промышленного назначения. Приведенные цены ориентировочные, могут значительно различаться в зависимости от комплектации и поставщика.

модель диапазон температур º С диаметр трубы мм погрешность % скорость потока м/с цена руб.
Portaflow 220А от -20 до 135 13 – 1150 менее 2 0,1 – 20 240 000
GE Panametrics TransPort PT878 от -40 до 150 12,7 – 7500 менее 1,5 до 12,2 197 000
SLS – 700P Streamlux от -40 до 160 15 – 6000 менее 1 0,05 – 32  от 99 000

Область применения

Как указывалось, ультразвуковые водомеры применяются в системах с большим диаметром трубы и соответственно расходом жидкости.

Это могут быть:

  1. котельные,
  2. комплексы водоснабжения,
  3. ливневые стоки,
  4. производственные предприятия.

Тут на первый план выходят высокая точность измерений. Стоимость прибора важна, но это не определяющий критерий выбора.

Даже незначительная погрешность измерения в таких системах влечет большие разночтения в учете.

Попытка сэкономить на цене приводит к потерям, в десятки раз перекрывающим стоимость прибора. Для решения подобных задач лучше всего подходят ультразвуковые расходомеры. В жилищах потребление воды невелико, точность не имеет решающего значения. Важен ценовой фактор, что и ограничивает применение ультразвуковых приборов. В этой сфере лидерство за тахометрическими счетчиками, обусловленное простым принципом измерения, отработанной конструкцией, низкой ценой. Но они, по мере износа, занижают показания.

Погрешность может доходить до 20%, поэтому часто механические расходомеры не могут пройти плановую поверку. Такие счетчики подлежат замене.

Возможные проблемы при использовании приборов учета стоков с погружными датчиками

Наиболее серьезной проблемой при использовании погружных датчиков является возможность потери ими работоспособности в результате загрязнения при работе в грязном канализационном стоке, либо разрушения при наличии в потоке перекатывающихся камней и других тяжелых предметов. При этом Водоканалы России особенно серьезно относятся к этой проблеме, потому что считают канализационные трубы в нашей стране самыми грязными. Но это не совсем так. Погружные датчики используются во всем мире, не только в хорошо ухоженных трубах Германии и Швейцарии, но и в Индии и в других странах, где канализация ничуть не чище отечественной.

Применяемые ультразвуковые датчики специально рассчитаны на тяжелые условия работы и не теряют работы при заиливании, так как мокрый ил хорошо пропускает ультразвука.

При покрытии датчиков слоем тряпок или материалом, непрозрачным для ультразвука, расходомеры ведущих производителей не дают неверных показаний, а сигнализируют об ошибке и необходимости прочистки. Для уменьшения вероятности засорения датчики обычно устанавливают не внизу (не на 6 часов), а с некоторым смещением (например, на 4 часа или 5 часов).

Применяют также установку на небольшом возвышении (на специальной подставке) и еще целый ряд методов для минимизации проблем, создаваемых грязью.

Для защиты от перекатывающихся камней и других твердых предметов, которые могут разбить корпус датчика, используют металлическую защиту специальной формы.

Еще одной проблемной задачей является измерение в потоках, имеющих в некоторые моменты времени низкий уровень. Это приводит к тому, что вода не покрывает датчик и не позволяет производить измерение скорости. Выше уже описывалась возможность перевода безнапорного потока в напорный за счет использования загнутой вверх трубы. Для поднятия уровня могут также использоваться небольшие плотины. При этом поток остается безнапорным, но уровень повышается.