Метран. Расходомеры, преобразователи, счетчики - часть 35

Метран303ПР

141

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Описание принципа действия приведено в общем разделе «Вихреакустические преобразователи расхода Метран

300ПР, Метран303ПР, Метран320, Метран305ПР».

Конструктивные особенности исполнения проточной части преобразователей в зависимости от типоразмера см. табл.1

Таблица 1

Отличительные особенности

Конструктивное исполнение преобразователя расхода по способу монтажа

Метран$303ПР$А

Метран$303ПР$В

Метран$303ПР

Типоразмерный ряд, Dу, мм

25…100

150, 200

250, 300

Схема съема сигнала

Однолучевая

двухлучевая

Конструктивное исполнение
присоединительного узла

Конические переходы
"конфузор$диффузор"
выполнены в проточной части

Патрубки специальной формы
"конфузор$диффузор"
монтируются на трубопроводе
отдельно от проточной части

Патрубки и конические
переходы отсутствуют

Особенностью Метран$303ПР является наличие

взрывозащищенного исполнения. Конструкция электронного
блока преобразователя взрывозащищенного исполнения
выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51330.0 и
ГОСТ Р 51330.10.

Ограничение тока и напряжения в электрических цепях

преобразователя взрывозащищенного исполнения до
искробезопасных значений достигается за счет обязательного
функционирования преобразователя в комплекте с барьерами
(блоками) искрозащиты, имеющими вид взрывозащиты
«искробезопасная электрическая цепь» с уровнем
взрывозащиты «ia» для взрывоопасных смесей подгруппы IIC
по ГОСТ Р 51330.11

Коммуникационный протокол HART обеспечивает

двухсторонний обмен информацией между преобразователем
расхода и управляющими HART$устройствами.

С помощью HART$протокола возможны:

$ считывание значений параметров процесса;
$ настройка и перенастройка параметров выходных сигналов
преобразователя;
$ установка времени демпфирования;
$ калибровка токового выхода;
$ установка калибровочных коэффициентов преобразователя;
$диагностика нештатных ситуаций, обусловленных процессом;
$диагностика и самотестирование отдельных узлов
преобразователя;
$ регистрация (архивирование) заданных значений параметров
процесса в Excel.

Реализация HART$протокола для преобразователя

Метран$303ПР полностью соответствует требованиям
спецификации на HART$протокол, поэтому преобразователь
совместим с любым HART$устройством.

Все команды HART$протокола можно разделить на 3

группы: универсальные, общие и специальные. Универсальные
команды поддерживаются всеми HART$совместимыми
устройствами, общие команды применяются для широкого
класса приборов, доступ к специальным командам на
сегодняшний день поддерживается только при помощи
конфигурационной программы HART$Master (версии 4.6.8 и
выше) производства ПГ «Метран».

РАБОТА С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПО HARTПРОТОКОЛУ

Для преобразователя Метран$303ПР реализована

одна специальная команда для чтения (записи) уникальных
параметров преобразователя:
$ пароля доступа к программированию режимов;
$ верхнего и нижнего предела измеряемого расхода (Qmin и
Qmax), м

3

/ч;

$ времени демпфирования, с;
$ цены импульса ТИ сигнала, м

3

/имп;

$ длительности импульса ТИ сигнала, мс.

Оборудование сторонних производителей

воспринимает преобразователь как абстрактное устройство,
поддерживающее HART$протокол независимо от его
функционального назначения.

Для подключения преобразователя к ПК с

установленным ПО HART$Master*, необходимо использовать
HART$модем Метран$681*. При работе преобразователей в
«многоточечном» режиме возможно подключение до 15
преобразователей к компьютеру через HART$модем. В этом
случае обмен данными осуществляется только в цифровой
форме.

Для подключения большего количества

преобразователей необходимо использовать HART$
мультиплексор Метран$670*.

* Информация по средствам HART$коммуникации

приведена в соответствующем разделе настоящего каталога.

142

Метран303ПР

КОММУНИКАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Таблица 2

≤

Вид НС

Реакция преобразователя

Токовый выход

Цифровой выход (H$Master)

ТИ выход

ЖКИ

Показание

Сообщение

"Флаг"

Отсутствие расхода,
Q=0

I=(3,9±0,05) мА
I=(20,8±0,05) мА*

Q=0

"Первичная

переменная

вне диапазона"

"Расход

отсутствует"

Импульсы не

формируются

Q=0,

Код "0"

I=(4,0±0,05) мА**
I=(20,0±0,05) мА*

Q   0,8Qmin

I=(3,9±0,05) мА
I=(20,8±0,05) мА*

Q=Qизм.

(Реальное

значение)

"Расход < мин.

допустимого для

данного Dу"

Импульсы не

формируются

Q=0,

Код "L"

I=(4,0±0,05) мА**
I=(20,0±0,05) мА*

Q>1,5 Qmax

I=(3,9±0,05) мА
I=(20,8±0,05) мА*

Q=0

"Расход > макс.

допустимого для

данного Dу"

Импульсы не

формируются

Q=0,

Код "H"

Хаотичное
вихреобразование

I=(3,9±0,05) мА
I=(20,8±0,05) мА*

Q=0

"Превышен порог

по дисперсии"

Импульсы не

формируются

Q=0,

Код "D"

Неполное заполнение
трубопровода.
Уровень заполнения
L   1/2Dу

I=(3,9±0,05) мА
I=(20,8±0,05) мА*

Q=0

"Воздух

в проточной части"

Импульсы не

формируются

Q=0,

Код "А"

Неполное заполнение
трубопровода.
Уровень заполнения
L < 1/2Dу

I=(3,9±0,05) мА
I=(20,8±0,05) мА*

Q=0

"Проточная часть

не заполнена"

Импульсы не

формируются

Q=0,

Код "Е"

Q=Qнпи
при Qнпи = 0**

I=(4,0±0,05) мА
I=(20,0±0,05) мА*

Q=0

$

$

$

* При убывающей характеристике токового выходного сигнала (20$4 мА).
** При Qнпи = 0 м

3

/ч (см. раздел «Параметры токового выходного сигнала»).

Параметр

Индикация на ПК

(HART$Мaster)

Отображение на

ЖКИ

Перенастройка по

HART

Заводской N проточной части

+

Заводской N преобразователя

+

Пределы измерений преобразователя, м /ч Qmin, Qmax

+

Мгновенный расход, м /ч

+

+

Накопленный объем, м

+

+

Время наработки*, ч

+

+

Значение выходного токового сигнала, мА

+

Процент диапазона, %

+

Частота образования вихрей, Гц

+

Температура измеряемой среды*, °С

+

+

Пределы измерений по токовому сигналу**, Qнпи, Qвпи, м /ч

+

+

Цена импульса ТИ сигнала, м /имп

+

+

Длительность импульса ТИ сигнала, мс

+

+

Время демпфирования, с

+

+

Пароль доступа к программированию режимов

+

Метрологические коэффициенты преобразователя***

+

+

Нештатные ситуации

Соответствующее

сообщение и "Флаг"

Соответствующий

код

Сигнал "тревоги" по токовому выходу

Соответствующее

сообщение

+

Сетевой адрес преобразователя

+

+

3

3

3

3

3

* Отображение времени наработки и температуры измеряемой среды на ЖКИ производится в одной строке, попеременно с

интервалом 4 с.

** Пределы измерений по токовому сигналу Qнпи, Qвпи устанавливаются в пределах 0…Qmax в соответствии с разделом

«Параметры токового сигнала».

*** Возможность изменения метрологических коэффициентов преобразователя доступна только аттестованным Сервисным

центрам ПГ «Метран».

РАБОТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В РЕЖИМЕ НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ

Таблица 3

≥

Метран303ПР

143

Продолжение таблицы 3

Вид НС

Реакция преобразователя

Токовый выход

Цифровой выход (H$Master)

ТИ выход

ЖКИ

Показание

Сообщение

"Флаг"

Функция "тревоги" для токового выходного сигнала

Q   Qнпи
при Qнпи   Qmin
по табл.4

I=(3,9±0,05) мА
I=(20,0±0,05) мА*

Q=Qизм.

(Реальное

значение)

"Первичная

переменная

вне диапазона";

"Токовый выход

ограничен"

$

Q=Qизм.

(Реальное

значение)

Q=Qизм.

(Реальное

значение)

Q   Qвпи
при Qвпи   Qmах
по табл.4

I=(4,0±0,05) мА
I=(20,0±0,05) мА*

$

≤

≥

≤

≥

* При убывающей характеристике токового выходного сигнала (20$4 мА).
** При Qнпи = 0 м

3

/ч (см. раздел «Параметры токового выходного сигнала»).

ДИАГНОСТИКА

НЕИСПРАВНОСТЕЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

При возникновении неисправности преобразователя

на дисплее ПК появляется «флаг» соответствующей
неисправности.  С помощью ПО HART$Master  возможно
определение следующих неисправностей преобразователя:
$ ошибка EEPROM;
$ сброс микроконтроллера по WDT;
$ ошибка связи по I2C;
$ отказ датчика температуры;
$ сбой архива преобразователя (по накопленному объему и
времени наработки).

РЕГИСТРАЦИЯ ДАННЫХ

HART$Master позволяет создавать архивы параметров

процесса и сохранять их в виде файлов MS Excel. Пользователем
устанавливаются интервал опроса преобразователя и
количество измерений, которые необходимо сохранить. По
умолчанию установлено:
$ количество измерений 100;
$ интервал опроса преобразователя 10 с.

Данные архивы имеют справочную функцию и не могут

использоваться в целях коммерческого учета.

УСТАНОВКА ВРЕМЕНИ ДЕМПФИРОВАНИЯ

Время демпфирования 0,5 с, устанавливается при

выпуске из производства и может быть изменено в процессе
эксплуатации в диапазоне 0,5…85 с с помощью HART$
протокола.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ

z Диаметры условного прохода трубопровода Dу, на который устанавливаются преобразователи, пределы измерений расхода,
рекомендуемые** цена и длительность импульса выходного сигнала приведены в табл.4.

Таблица 4

Dу трубопровода,

мм

Пределы измерений,

Цена импульса

Длительность

импульса    **, мс

Qmin

Q1*

Q2*

Qmax

25

0,18

0,3

0,6

9

0,001

99±4

32

0,25

0,5

1,0

20

50

0,4

1,0

2,0

50

0,01

80

1

2,5

5,0

120

100

1,5

4,0

8,0

200

150

5

8,0

16,0

400

0,1

200

6

14,0

28,0

700

250

12

34,0

68,0

1400

300

18

48,0

96,0

2000

τ

1

C

1

**, м

3

/имп

м

3

/ч

* Q1, Q2 $ переходные значения расхода, при которых происходит изменение метрологических характеристик преобразователя.
** Указанные значения цены и длительности импульса ТИ сигнала являются рекомендуемыми и, по умолчанию, устанавливаются
заводом$изготовителем при выпуске из производства. Возможна поставка с ценой (С

2

) и длительностью импульса (

τ

2

), отличными от

указанных, а также их изменение в процессе эксплуатации (см. раздел «Параметры токоимпульсного выходного сигнала»).

z Выходные сигналы преобразователя:
$ токоимпульсный пассивный (ТИ);
$унифицированный токовый 4$20 мА (20$4 мА), пропорциональ$
ный объемному расходу $ опция;
$ цифровой HART/Bell202 $ опция;
$ 3$х строчный Ж$индикатор $ опция.
z Параметры выходных сигналов:
 токоимпульсный (ТИ):
Низкий уровень сигнала $ 0 мА, высокий уровень сигнала
$7…10 мА, сопротивление нагрузки 0…1,8 кОм. Нагрузка
должна быть гальванически связана с положительным выводом
источника питания. Сопротивление нагрузки в зависимости от
напряжения питания см.табл.8 и рис.1.
Базовые значения цены (С

1

) и длительности импульса (

τ

1

)

см. табл.4. Возможна поставка с ценой (С

2

) и длительностью

импульса (

τ

2

), отличными от указанных, а также перенастройка

цены и длительности импульса по HART  протоколу в процессе
эксплуатации.  Рекомендуемые значения цены импульса
выбираются из ряда: 0,0001; 0,001; 0,01; 0,1;1,0 м

3

/имп. При

выборе цены и длительности импульса необходимо выполнение
следующих условий:
$ длительность импульса 

τττττ

2

=16,4·n,

где n $ целое число; 

τ

2

 

≤ 256 мс;

$ максимальная возможная длительность импульса 256 мс;
$ период следования импульсов T

2

 

≥ 

τ

2

 +1, мс;

$ цена импульса выходного сигнала

С

2

 

≥≥≥≥≥ T

2

·Qmax/3,6·10

6

, м

3

/имп,

где Qmax $ значение максимального расхода согласно табл.4.

144

Метран303ПР

 унифицированный токовый сигнал 420 мА (204 мА):
Физический уровень 2$х проводная схема (токовая петля).
Предельные значения сопротивления нагрузки в зависимости
от напряжения питания см.табл.7 и рис.2.
Возможна перенастройка характеристики токового выходного
сигнала преобразователя с линейновозрастающей на
линейноубывающую и наоборот.
Возможна перенастройка пределов измерений расхода по
токовому выходному сигналу (Qнпи...Qвпи) в пределах
0*...Qmax согласно табл.4, при этом должно выполняться
условие:
Qвпи $ Qнпи 

≥ 0,1Qmax,

где Qmax $ значение максимального расхода согласно табл.4.

* При соответствии 4 мА нулевому расходу (Qнпи=0 м

3

/ч),

значение выходного сигнала 4 мА сохраняется постоянным в
диапазоне расходов 0...0,8Qmin (см. раздел «Работа
преобразователя в нештатных ситуациях).

 цифровой сигнал HART/Bell202
Физический уровень  токовая петля 4$20 мА.
Прикладной уровень (универсальные, общие, специальные
команды) см. СПГК.5211.000.00 ДП «Описание прикладного
уровня цифрового протокола».

 жидкокристаллический индикатор (ЖКИ)
3$х строчный дисплей, на котором одновременно, построчно
отображаются значения:
$ мгновенного расхода, м

3

/ч;

$ накопленного объема, м

3

, нарастающим итогом;

$ времени наработки, ч/температуры среды, °С.
Отображение времени наработки и температуры производится
в одной строке попеременно с интервалом 4 с.
При возникновении нештатных ситуаций, связанных с
техпроцессом, на ЖКИ отображается соответствующий код
(см.раздел «Работа преобразователя в нештатных ситуациях»).

z Погрешности измерения объема и расход в зависимости от выходного сигнала преобразователя приведены табл.5.

Таблица 5

Допускаемая погрешность измерений

Пределы погрешности, %

Относительная погрешность измерений объема по ТИ сигналу
Относительная погрешность измерения расхода и объема
по цифровому сигналу при расходах Q:

±1,0
±1,5
±3,0

Относительная погрешность измерений расхода
 по токовому сигналу* при расходах Q:

±1,0
±1,5
±3,0

Плюс приведенная погрешность не более ±0,5%

от установленного диапазона измерений

Относительная погрешность измерений объема по ЖКИ
при расходах Q:

±1,0 плюс одна единица младшего разряда
±1,5 плюс одна единица младшего разряда
±3,0 плюс одна единица младшего разряда

Относительная погрешность измерений мгновенного
расхода по ЖКИ при расходах Q:

±1,5 плюс одна единица младшего разряда
±2,0 плюс одна единица младшего разряда
±3,5 плюс одна единица младшего разряда

Относительная погрешность измерений времени наработки
по цифровому сигналу

±0,1

Относительная погрешность измерений времени наработки по ЖКИ

±0,1 плюс одна единица младшего разряда

Q2 < Q 

≤ Qmax

Q1 < Q 

≤ Q2

Qmin 

≤ Q ≤ Q1

Q2 < Q 

≤ Qmax

Q1 < Q 

≤ Q2

Qmin 

≤ Q ≤ Q1

Q2 < Q 

≤ Qmax

Q1 < Q 

≤ Q2

Qmin 

≤ Q ≤ Q1

Q2 < Q 

≤ Qmax

Q1 < Q 

≤ Q2

Qmin 

≤ Q ≤ Q1

* Дополнительная приведенная погрешность измерений расхода по токовому выходному сигналу, вызванная изменением

температуры окружающего воздуха от (20±3)°С до любой температуры в рабочем диапазоне температур, не должна превышать ±0,1%
от диапазона изменения выходного сигнала на каждые 10°С.

z Потеря давления жидкости на преобразователе при расходе Q не превышает, МПа:
∆Р=3,2•10

$5

(Q/Q1)

2

 $ для преобразователей Dу 150…300 мм;

∆Р=4,8•10

$5

 (Q/Q1)

2

 $ для преобразователей Dу 25…100 мм;

Q1,м

3

/ч $ переходное значение расхода по табл.4.