Курсовая: Счетчик воды ультразвуковой

Анализ  работы устройства.

                         

1. Назначение и 

область использования.

 

1.1. Счетчик воды ультразвуковой “Расход-7” предназначен для измерения объема 

транспортируемой  по трубопроводам холодной воды, а также других однофазных 

жидкостей. 

1.2. Счетчик состоит из преобразователя расхода ультразвукового (ПР) , 

прибора измерительного (ПИ) и линии связи ПИ и ПР. 

1.3.     Счетчик имеет двадцать четыре модификации в зависимости от диаметра 

условного прохода (Ду) ПР и условного давления (Ру). 

1.4.     ПР счетчика имеет маркировку взрывозащиты “Oexia 2CT6” В КОМПЛЕКТЕ 

“РАСХОД-7” , соответствует  требованиям ГОСТ 22782.0-81, ГОСТ 22782ю5-78 и 

предназначен  для          установки  во взрывоопасных зонах помещения и 

наружных установок  согласно гл. 7.3. действующих ПУЭ  и другим директивным 

документам , регламентирующим применение  электрооборудования  во 

взрывоопасных зонах.ПИ счетчика с входными искробезопасными цепями уровня 

“ia”  выполнен в соответствии с ГОСТ 22782.5-78, имеет маркировку 

взрывозащиты  “Exia2C”  и предназначен для установки  вне взрывоопасных зон. 

    

2. Основные характеристики  и параметры.

  

2.1 Метрологические  параметры. 

2.1.1. Диапазоны  изменения объемного расхода  измеряемой жидкости в 

зависимости от модификации счетчика приведены в табл.1. 

2.1.2. Пределы допускаемой  основной погрешности счетчика ±1.0% от измеренного 

объема при проверке по калиброванному резервуару , по ТПУ, по образцовому 

счетчику и ±1.5 при проверке по теоретической методике. 

Примечание. Указанная  точность обеспечивается с кратностью не более 10, 

выбираемом из общего диапазона расхода , для каждого  диаметра ПР. 

2.1.3. ПИ счетчика имеет выходные сигналы: 

частотный от 0.1 до 100Гц; 

аналоговый 0-5мА, с  приведенной погрешностью преобразования “частота-ток” не 

более 1.0%. 

2.1.4. Счетчик удовлетворяет требованиям пп.2.1.1, 2.1.2 при следующих условиях: 

температура окружающего  воздуха плюс 20±5 С° ; 

относительная влажность  от 30 до 80%; 

атмосферное давление от 86 до 106.7 кПа; 

отклонение напряжения питания от номинального значения не выше ±2%; 

отклонение частоты  переменного тока сети ±1%; 

отклонение температуры  измеряемой жидкости в процессе проверки в пределах ±2 С°. 

    

Эксплуатационные  характеристики

 

2.2.1. Тип прибора  – суммирующий. 

2.2.2. ПИ выполнен  в корпусе для щитового монтажа  по ГОСТ 5944-74. 

2.2.3. Электрическая  прочность изоляции между отдельными  цепями и между этими 

цепями и корпусом ПИ и ПР выдерживает в течении 60 с действие испытательного 

напряжения переменного  тока синусоидальной формы частотой 50 Гц действующим 

значением 

для ПИ – 1500 В, в  том числе между цепями "сеть – искробезопасные цепи", 

"сеть – земля"", "искробезопасные цепи – земля"; 

для ПР – 500В. 

2.2.4.               Электрическое сопротивление изоляции между отдельными 

электрическими  цепями и между этими цепями и  корпусом ПИ и ПР не менее: 

для ПИ – 40 МОм; 

для ПР – 20 МОм; 

Показатели надежности. 

2.3.1. Вероятность  безотказной работы за время  2000ч Р =0.98. 

    

Условия эксплуатации.

 

1.5.1. Измеряемая  среда – перекачиваемая  в  напорных трубах вода или другая 

однородная жидкость со следующими параметрами: 

диапазон изменения температур температуры от плюс 4 до плюс 50 С; 

диапазон изменения  давления в поцессе эксплуатации от 0.1 до 2.5 Мпа. 

1.5.2. Температура  окружающей среды , С: 

для ПИ от плюс 10 до плюс 35; 

для ПР от минус 60 до плюс 40. 

1.5.3. Параметры  питания: 

напряжение однофазной среды переменного тока (220) В; 

частота (50±1) Гц. 

Потребляемая мощность – не более 50 Ва. 

1.5.4. Допускаемая  вибрация частотой до 25 Гц с  амплитудой 0.1 мм. 

    

Состав счетчика.

 

1. Основные составные  части счётчика: 

ПИ; 

ПР; 

Кабель РК 50-2-11 , 2 * 150 м, не более, ( длина кабеля устанавливается  по 

согласованию с  заказчиком ). 

2. Основные составные  части ПИ: 

ППИ; 

ПВИА; 

плата стабилизаторов; 

плата выпрямителей; 

трансформатор; 

УИ-2 шт.; 

блок масштабирования ; 

плата масштабирования; 

индикатор мгновенного  расхода - микроамперметр типа М2027; 

счётчик суммарного расхода - счётчик электромеханический  типа СИ 206. 

3.Основные составные  части ПР: 

патрубок ( обозначение  см. табл.1 ); 

ППЭ (2 штуки ). 

    

Анализ  работы счетчика по структурной схеме.

 

1.   В основе  принципа действия счётчика объёма Vс измеряемой жидкости лежит 

измерение средней  скорости  

с этой жидкости,протекающей через известное сечение трубопровода S за время Т. 

Vс = S  c T,                           (1) 

S = ,                              (2)  

D - диаметр трубопровода на участке измерения . 

Счётчик выполнен по одноканальной частотно- импульсной схеме прямого 

преобразования  средней скорости жидкости в измеряемую частоту. Схема 

структурная приведена  на рис. 1. 

Контур преобразования скорости жидкости в измеряемую разностную частоту 

(электронно -акустический  тракт ) включает в себя ППИ,первую  линию связи 

(кабель радиочастотный ),излучающий ППЭ В1 ( В2),измеряемый  продукт ,приёмный 

ППЭ В2(В1),вторую линию  связи и снова ППИ. 

Одно синхрокольцо (контур) ППИ работает по потоку ,второе 

синхрокольцо(контур)-против потока жидкости с исключением моментов совпадения 

во времени импульсов  автоциркуляции этих синхроколец. 

Периоды автоциркуляции по потоку (Т1) и против потока (Т2) определяются по 

формулам: 

T1= +t1=T1o+t1,                      (3) 

T2= +t2=T2o+t2,                    (4) 

где L- расстояние между зеркалами ППЭ В1,В2 в  акустическом канале ПР; 

с- скорость ультразвука  в продукте ; 

     - угол между осью акустического канала и осью ПР; 

t1(t2) - время задержки  сигнала в электронно-акустическом  тракте (контуре) по 

потоку (против потока ), не связанное со временем прохождения  сигнала в 

измеряемой жидкости. 

L= ,                              (5) 

где ri- величина смещения оси акустического канала от оси  ПР (ri 0 - ). 

Величина ,обратная значению T1(T2),является частотой автоциркуляции 

синхроколец f1(f2). 

Разность этих частот определяет истинное значение измеряемой 

частоты,пропорциональной средней скорости измеряемой жидкости: 

     f=f1-f2= ,                   (6) 

     ,                           (7) 

где скорость по лучу с учётом коэффициента гидродинамической поправки Br. 

     t=t2-t1,                                   (8) 

где t- величина неадекватности периодов автоциркуляции при . 

С помощью схемных  решений добиваются того, чтобы  t=0, т.е. t1=t2=t. 

Тогда                  f= ,                            (9) 

Отсюда                f ,                         (10) 

и мгновенной расход измеряемой жидкости Q будет равен: 

Q= f,                        (11) 

В описываемом счетчике составляющая погрешности, определяемая наличием 

времени задержки «t» (см. формулу 11) и влиянием изменяющейся в зависимости 

от температуры продукта величины «c» значительно уменьшена. 

Исключением моментов совпадения во времени импульсов  автоциркуляции 

синхроколец по потоку и против потока обеспечивается переносом  импульса 

зондирования относительно момента приёма ультразвукового сигнала в одном 

синхрокольце на определённое время.