ФЭА / АИТ / Принцип действия и технические характеристики ДРК-4
(автор - student, добавлено - 29-12-2012, 18:11)
Измеряемая среда - вода (питьевая, техническая, речная, сточная и т.п.) с параметрами:
- температура от 1 до 150°С; - давление до 2,5 МПа; - вязкость до 2•106 м2/с (2 сСт) Диаметр трубопровода Dу 80...4000 мм Динамический диапазон 1:100 Пределы измерений 2,7...452 400 м3/ч Выходные сигналы: токоимпульсный (ТИ); "замкнуто / разомкнуто" (оптопара, ОП); интерфейс RS232; унифицированный токовый 0-5, 4-20 мА (опция); интерфейс RS485 (опция)1 или 2 канала измерения расхода Формирование почасового архива значений объема и расхода Самодиагностика 7 модификаций в зависимости от набора необходимых опций и типоразмеров Cвидетельство об утверждении типа средств измерений №20836 Внесен в Госреестр средств измерений под №29345-05. ТУ 4213-009-17805794-05 Датчик ДРК-4 предназначен для измерения расхода и объема воды в полностью заполненных трубопроводах. По согласованию с изготовителем возможно применение и для других жидких сред (растворов солей, кислот и т.п.). Датчик ДРК-4 используется как втехнологических целях, так и в целях коммерческого учета, в системах тепло и водоснабжения. Основные преимущества: - отсутствие сопротивления потоку и потерь давления; - возможность монтажа первичных преобразователей на трубопроводе при любой ориентации относительно его оси; - коррекция показаний с учетом неточности монтажа первичных преобразователей; - сохранение информации при отключении питанияв течение 10 лет; - беспроливной, имитационный метод поверки; - межповерочный интервал - 4 года. Принцип действия датчиков ДРК-4 основан на корреляционной дискриминации времени прохождения случайными, например, турбулентными флуктуациями расстояния между двумя парами ультразвуковых акустических преобразователей АП1-АП4, АП2-АП3. Это время транспортного запаздывания и является мерой расхода контролируемой среды, движущейся по трубопроводу. Во время работы акустические преобразователи (АП1-АП4), возбуждаемые генераторами ультразвуковой частоты (ГУЧ1 и ГУЧ2), излучают ультразвуковые колебания. Эти колебания, пройдя через поток жидкости, порождают вторичные электрические колебания на АП. Из за взаимодействия встречных ультразвуковых лучей с неоднородностями потока, обусловленными, например, турбулентностью этого потока, электрические колебания на АП оказываются модулированными. Эти колебания поступают на фазовые детекторы (ФД1 и ФД2) и далее на корреляционный дискриминатор (КД), управляемый микропроцессором. В результате корреляционной обработки определяется время транспортного запаздывания, по которому микропроцессор производит вычисление периода выходных импульсов и их формирование. Далее КД определяет объем нарастающим итогом, мгновенный расход, время наработки и выводит информацию на индикатор. Выходные импульсы преобразователя ДРК-4ЭП могут передаваться для дополнительной обработки на тепловычислитель, счетчик-интегратор либо оконечный преобразователь ДРК-4ОП, который формирует унифицированный токовый выходной сигнал 0-5, 4-20 мА, пропорциональный мгновенному расходу. Конструктивно датчик ДРК-4 состоит из комплекта первичных преобразователей ДРК-4ПП, электронного преобразователя ДРК-4ЭПХХ* и оконечного преобразователя ДРК-4ОП (только для исполнения "В"). Комплект первичных преобразователей состоит из 4-х акустических преобразователей ДРК-4АП с соединительными кабелями длиной 3 м и 4-х штуцеров для монтажа их на трубопроводе. Электронный преобразователь ДРК-4ЭПХХ и оконечный преобразователь ДРК-4ОП выполнены в пластмассовых корпусах. В корпусе ДРК-4ЭПХХ размещены платы ГУЧ, ФД и КД, который включает в себя коррелятор, микропроцессор, энергонезависимую память (RAM), блок формирования выходного импульсного сигнала, RS232 для связи с компьютером. ДРК-4ОП включает в себя устройство гальванической развязки входных цепей с источником питания и выходными цепями, блок питания 220 В, 50 Гц, цифро аналоговый преобразователь (ЦАП) для формирования унифицированного токового выходного сигнала 0-5, 4-20 мА, контроллер блока индикации, RS485. Контроллер блока индикации суммирует входные импульсы, вычисляет накопленный объем нарастающим итогом и мгновенный расход, выводит эту информацию на индикатор, формирует двоичный код, характеризующий мгновенный расход, который вводится в ЦАП, формирует архив. Кроме того, в корпусах электронного и оконечного преобразователей размещены: плата с контактными колодками, закрытая фальшпанелью, гермовводы для внешних кабелей (на боковой стенке). Непосредственно под крышкой ДРК-4ОП размещена плата блока индикации. На лицевой панели оконечного преобразователя установлены кнопки управления прибором в режимах "работа" или "программирование" и индикатор. Датчики ДРК-4 выпускаются в одно и двухканальном исполнении. Модификации датчика в зависимости от типоразмера трубы, количества каналов измерений, набор опций приведены в табл.3. *ХХ - в обозначении ЭП характеризует модификацию датчика в соответствии с табл.3 1. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ ИЗДЕЛИЯ И КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ. Расходомеры ДРК-4 предназначены для измерения объема и расхода воды (питьевой, технической, речной, сточной) в системах мелиорации, канализации, тепло- и водоснабжения в полностью заполненных трубопроводах. Расходомеры могут использоваться как в технологических целях, так и для проведения расчетных операций (коммерческого учета). По согласованию с изготовителем расходомеры могут использоваться для измерения других сред - растворов солей, кислот, сильнозагрязненных жидкостей. По виду выдаваемой информации расходомеры имеют 2 исполнения: ДРК-4А – имеет только импульсный выход, за время между двумя импульсами по трубопроводу прокачивается заданный объём жидкости, именуемый ценою импульса; ДРК-4В – имеет импульсный выход, индикатор накопленного объёма, мгновенного расхода и времени наработки, а также токовый выходной сигнал 0-5 или 4-20 мА и встроенный источник питания, работающий от сети 220 В, 50 Гц. Кроме того, расходомеры ДРК-4В имеют архив с почасовой регистрацией накопленного объёма в течение 46 суток, порт RS-232 для связи с компьютером и порт RS-485. По диаметру трубопровода, на котором производится измерение, расходомеры имеют 2 исполнения: ДРК-4А (В)1 - предназначены для установки на трубопроводах с внутренним диаметром от 80 до 350 мм; ДРК-4А (В)2 - предназначены для установки на трубопроводах с внутренним диаметром более 300 мм. Все исполнения расходомеров ДРК-4 включают первичный преобразователь ДРК-4ПП. Устанавливаемый на трубопровод ДРК-4ПП, состоит из 4-х акустических преобразователей ДРК-4АП (далее АП, см. прил. 1 рис. 1) и комплекта монтажных деталей, предназначенных для установки АП на действующий трубопровод. Расходомеры ДРК-4А1 и ДРК-4А2 включают в себя соответствующие электронные преобразователи ДРК-4ЭПА1 и ДРК-4ЭПА2. Расходомеры ДРК-4В1, ДРК-4В2, ДРК-4В11, ДРК-4В12 и ДРК-4В22 включают в себя электронный преобразователь ДРК-4ЭПА1 или ДРК-4ЭПА2 и оконечный преобразователь ДРК-4ОПХ, который также выпускается в 2-х модификациях: ДРК-4ОП1 – одноканальный, работает только с одним электронным преобразователем ДРК-4ЭП (ДРК-4В1 или ДРК-4В2); ДРК-4ОП2 – двухканальный, может работать с 2-мя электронными преобразователями ДРК-4ЭП (ДРК-4В11, ДРК-4В12 или ДРК-4В22) (см. приложение 2). Подключение первичного преобразователя к электронному преобразователю производится при помощи кабелей, входящих в комплект первичного преобразователя. Соединение электронного преобразователя с оконечным производится кабелем, не входящим в комплект поставки. 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ. Температура рабочей жидкости ................................................................+ 1...150 оС. Давление рабочей жидкости.................................................... до 2,5 МПа (25 кгс/см). Вязкость........................................................................................................... до 2,0 сСт. Внутренний диаметр трубопровода ..................................................от 80 до 4000 мм. Максимальный измеряемый расход – соответствует скорости движения воды в трубопроводе.........................................................................................................10 м/с. Минимальный измеряемый расход – соответствует скорости движения жидкости.................................................0,15 м/с для труб с диаметром менее 150мм; …………………………………………………...0,1 м/с для труб большего диаметра. Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении объёма и расхода по импульсному сигналу и индикатору ................................................± 1.5 % при расходах при скорости воды 0,5-5 м/с; ...........................................................................................±2.0% при других скоростях. Пределы допускаемой приведенной погрешности при измерении расхода по токовому сигналу: ……….............................................................± 1.5 % при скорости воды 0,5 – 5 м/с; ...........................................................................................±2.0% при других скоростях. Пределы допускаемой относительной погрешности измерения времени наработки ............................................................................................................. ±0,1 %. Температура окружающего воздуха, °С: для преобразователей ДРК-4ЭПАХ................................................................-40…+50. для преобразователей ДРК-4ОПХ ....................................................................+5...+50. Относительная влажность воздуха (при температуре 35 °С), %........................до 95. Выходной сигнал: импульсный, длительность импульса, мс............................................... не менее 125; импульсы тока при нагрузке не более 500 Ом, мА ..............................................10±3; выход оптопары: допускаемое напряжение в выходной цепи, В.....................................................до 30; допускаемая амплитуда импульсов тока, мА.....................................................до 100. Цена импульса, выраженная в м3, выбирается из ряда 0.1; 1.0; 10 м3 1, но не должна быть меньше величины 1,4ґ10-4ґQmax, где Qmax – максимальновозможный расход в трубопроводе. Цена младшего разряда счетчика объёма равна цене импульса, индикация накопленного объема в м3. Разрядность счетчика накопленного объёма..............................8 десятичных знаков. Дискретность счетчика времени наработки, мин........................................................1. Архив накопленного объема с почасовой записью, сутки.......................................46. Токовый выходной сигнал, пропорциональный расходу: ………………......................... 0 – 5 мА при сопротивлении нагрузки не более 2 кОм …………......................или 4 – 20 мА при сопротивление нагрузки не более 500 Ом. Длина интерфейсного кабеля для подключения к компьютеру2, м ......................1,5. Защищенность от проникновения пыли и воды....................................................IP54. Устойчивость к воздействию вибрации: для ДРК-4ЭПАХ и ДРК-4ОПХ ............................................................................... .LX; Напряжение питания: ДРК-4В, переменное...................................................................(187...242) В, 50±1 Гц; ДРК-4А, постоянное стабилизированное …………….........................(11,5…15 ) В. Потребляемая мощность .......................................................................не более 20 ВА. Масса: ДРК-4ЭПАХ, не более ......................................................................................... 1,0 кГ; ДРК-4ОПХ, не более ............................................................................................ 1,0 кГ. Габаритно-установочные размеры: ДРК-4ЭПХХ ............................................................................................ Рис. 1 прил. 3; ДРК-4ОПХ ............................................................................................... Рис. 2 прил. 3 3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ. Расходомер ДРК-4 включает в себя две пары акустических преобразователей АП, которые устанавливаются на трубе друг против друга так, чтобы их оси были параллельны и проходили через ось трубы. Подключаются АП к преобразователю ДРК-4ЭП, который устанавливается рядом с трубой. В состав расходомера ДРК-4 входят: •преобразователь акустический ДРК-4АП, 4 шт. на 1 канал измерения; •преобразователь электронный ДРК-4ЭП, 1 шт. на 1 канал измерения; •преобразователь оконечный ДРК-4ОП, только для ДРК-4В; •комплект кабелей и монтажных частей; •накопитель для считывания архива НАД-4 (опция). Описание ДРК-4ЭП. Преобразователь ДРК-4ЭП включает в себя генераторы ультразвуковой частоты ГУЧ1 и ГУЧ2 и корреляционный дискриминатор КД. Принцип действия основан на непрерывном ультразвуковом детектировании случайных вихревых турбулентных неоднородностей потока в двух сечениях трубопровода (между двумя парами акустических преобразователей) и корреляционной дискриминации времени прохождения этими неоднородностями расстояния между двумя парами акустических преобразователей. Это время (время транспортного запаздывания) является мерой расхода воды, движущейся по трубопроводу. АП, возбуждаемые генераторами ультразвуковой частоты ГУЧ1 и ГУЧ2 (см. прил. 4), излучают ультразвуковые колебания. Эти колебания, пройдя через поток жидкости, порождают вторичные электрические колебания на АП. Из-за взаимодействия встречных ультразвуковых лучей с неоднородностями потока, обусловленными, например, турбулентностью этого потока, электрические колебания на АП оказываются модулированными. Эти колебания поступают на фазовые детекторы (ФД1 и ФД2) и далее на корреляционный дискриминатор КД. Блок-схема КД приведена в прил. 5. КД включает в себя; коррелятор КОР; микропроцессор МП; последовательный интерфейс RS-232 для подключения к компьютеру: блок формирования выходного импульсного сигнала ФВС; энергонезависимая память RAM. Сигналы INP1 и INP2 с выходов ФД1 и ФД2 поступают на входы в корреляторе, управляемом МП. В результате корреляционной обработки определяется время транспортного запаздывания, код которого поступает в МП для дальнейшей обработки. МП производит вычисление периода выходных импульсов и их формирование по времени транспортного запаздывания с учетом реального значения внутреннего диаметра трубы и расстояния между АП, которые вводятся с помощью компьютера или с ДРК-4ОПХ и хранятся в энергонезависимой памяти RAM. Эти импульсы поступают на выход через оптопару, а также на вход формирователя выходного сигнала ФВС, формирующего импульсы тока. Выходные импульсы с преобразователя ДРК-4ЭПАХ поступают на устройство их приема для дальнейшей обработки. Таковым может быть тепловычислитель, счетчик-интегратор, а также оконечный преобразователь ДРК-4ОПХ, входящий в комплект расходомера ДРК-4В. Внешние соединения ДРК-4ЭП выполнены с помощью контактных колодок в соответствии с табл. 1 3.2. Описание преобразователя ДРК-4ОПХ. Блок-схема оконечного преобразователя ДРК-4ОПХ представлена в прил. 6. ДРК-4ОП включает в себя: - устройство приема входного сигнала УГР; - контроллер блока индикации КИ; - индикатор ИНД; - энергонезависимую память для хранения архива; - цифро-аналоговый преобразователь ЦАП; - блок питания БП. Блок питания преобразователя ДРК-4ОПХ подключается к сети 220 В 50 Гц, обеспечивает питание собственной схемы ОП, а также одного или двух ЭП, цепи которых гальванически развязаны друг от друга. Импульсный сигнал в виде импульса тока с электронного преобразователя ДРК-4ЭПАХ1 подается на устройство УГР, которое обеспечивает гальваническую развязку входных цепей с источником питания и выходными цепями, и подается далее на вход контроллера КИ, который суммирует входные импульсы, вычисляя накопленный объём нарастающим итогом, вычисляет мгновенный расход и выводит эту информацию на индикатор, формирует двоичный код, характеризующий мгновенный расход, который вводится в ЦАП, осуществляет почасовую запись накопленного объёма в энергонезависимую память, формируя архив. ЦАП формирует выходной сигнал в виде постоянного тока 0-5 или 4-20 мА, пропорциональный мгновенному расход. Кроме того, на лицевой панели преобразователя ДРК-4ОПХ имеются кнопки управления: «Р/П» – задаёт режим работы: работа или программирование. При каждом нажатии преобразователь поочерёдно переходит из одного режима в другой. В режиме «программирование» на индикаторе в верхней строке высвечивается «ввод данных», а в нижней отображается вводимый параметр (D, L и т.д.). Для двухканального прибора таких режимов программирования будет 2 – для каждого канала данные задаются отдельно. В режиме «работа» происходит отображение рабочих параметров (мгновенный расход и накопленный объём по одному каналу (мгновенный расход и накопленный объём по второму каналу, если ОП двухканальный), календарь, часы реального времени и время наработки. «М» – управляет меню в каждом из режимов. «К» – в режиме «программирование» управляет курсором. В режиме «работа» при выборе позиций в меню «работа с ЭП/чтение данных» или «работа с ЭП/запись данных» нажатие этой кнопки осуществляет чтение или запись данных. «З» – в режиме «программирование» нажатием этой кнопки меняется значение разряда в пределах 0….9, на который указывает курсор, за исключением тех параметров, которые имеют ограниченные значения. В режиме «работа», если кнопками М и К выбраны опции «работа с ЭП/чтение данных»с помощью кнопки «З» производится просмотр данных. «*» - в режиме «работа» нажатие этой кнопки блокирует автоматическую смену индикации при отображении параметров «расход/объем» и «календарь/время наработки». При этом на индикаторе появляется символ вида (ключ). Повторное нажатие кнопки «*» включает автоматическую смену индикации, при этом символ не индицируется.«Fc» – используется при подключении интерфейсного кабеля для связи ДРК-4ОПХ и компьютера. Преобразователь ДРК-4ОПХ выполнен в пластмассовом корпусе, в котором размещена плата с контактными колодками, источник питания, закрытый фальшпанелью, на боковой стенке установлены гермовводы для внешних кабелей, а на лицевой панели размещены индикатор и клавиатур 5.2. ПОРЯДОК РАБОТЫ, 5.2.1. После заполнения трубопровода водой и включения питания расходомер готов к работе. В специальном обслуживании или настройке прибор не нуждается. 5.2.2. На индикаторе ДРК-4В накопленный объем с расходом, время наработки с календарем индицируются попеременно друг за другом. Время удержания каждого вида информации - 1 мин. Вид индикатора при данной информации приведен ниже: Первое знакоместо указывает вид информации (V – накопленный объем, Q – мгновенный расход). Емкость счетчиков объёма - 8 разрядов. Максимальное значение времени наработки (Тн) – 99999 ч. 59 мин. 5.2.3. Объем жидкости, прошедшей через трубопровод за данное время t равен: , где N - число импульсов за время t по импульсному выходу; C - цена импульса по п. 2.13. и п. 2.14. 5.2.4. Объем жидкости, перекачанной через трубопровод с мо- мента включения преобразователя равен: V = Vt – V0, где Vt - показания индикатора в настоящий момент; V0- показания индикатора в момент включения. 5.2.5. Время наработки равно: T = Tt – T0, где Tt - показания индикатора в настоящий момент; T0- показания индикатора в момент включения. 5.2.6. Значение мгновенного расхода в м 3 /час указывается на ин- дикаторе ДРК-4В. Этот же расход по токовому выходу в ДРК-4В опреде- ляется из формулы: 5 I QImax Q = • (для сигнала 0-5 mA); QImax 16 4 Q • I - = (для сигнала 4-20 mA), где I - ток на выходе QImax – значение расхода по п. 4.3. 5.2.7. На передней панели ДРК-4ЭПАХ установлены три свето- диода (см. приложение 18). 5.3. РАБОТА С АРХИВОМ Архив располагается в энергонезависимой памяти, находящейся в ДРК-4ОПХ. Емкость архива составляет 46 суток. Предусмотрено два режима чтения архива: 5.3.1. Чтение с помощью компьютера. Подключить преобразователь ДРК-4ОПХ к компьютеру при помощи интерфейсного кабеля в соответствии с приложением 12 (рис. 1). Подключение производится следующим образом: • ДРК-4ОПХ должен находиться в режиме «работа»; • на панели прибора нажать кнопку «Fc», при этом на индикаторе появится надпись «Включите кабель»; • подключить интерфейсный кабель к компьютеру и к ДРК-4ОПХ; • повторно нажать на кнопку «Fc», при этом исчезнет надпись «Включите кабель» Выполнение данных пунктов в соответствии с их порядком следования обязательно, что обеспечивает корректное подключение ДРК-4ОПХ к компьютеру. Вставить дискету в дисковод и запустить файл drk4av.exe. В основном окне программы сначала необходимо выбрать COM-порт, к которому подключен ДРК-4ОПХ. Далее, в меню «Выбор операции» выбрать, какой архив необходимо считать (данные 1-го или 2-го канала; для одноканального исполнения всегда выбирается пункт «Читать данные канала1»). Операция чтения архива производится в рабочем режиме прибора. По окончании чтения архивные данные визуализируются в окнах программы. Данные отсортированы по возрастанию даты. Каждой дате соответствуют 24 почасовых записи о накопленном объеме. Так же представлен почасовой расход и данные об отключении/включении прибора (случаи пропадания сетевого питания). Архивные данные можно сохранить на диск (как по выбранным дням так и весь архив полностью) и далее вывести на принтер. Похожие статьи:
|
|