ГАММА-9 (блок вычисления расхода газа и нефти)

ГАММА-9 (блок вычисления расхода газа и нефти) 

Блок вычисления расхода нефти и газа ГАММА-9 выпускается в двух исполнениях: «ГАММА-9 исполнение 0» и «ГАММА-9 исполнение 1» (далее «прибор»). Исполнения прибора отличаются областью применения, а также версиями установленного программного обеспечения (ПО) (алгоритмами вычисления значений параметров, измеряемых внешними устройствами). Исполнение 0 прибора предназначено для учета нефти, исполнение 1 - для учета газа.

Блок вычисления расхода ГАММА-9 исполнение 0 предназначен для:

• регистрации и измерения параметров сигналов с выходов магнитоиндукционных датчиков (далее «МИД») турбинных преобразователей расхода (далее «ТПР») (в частности, типов: Норд-И1У, Норд-И2У, ПСИ-90, ПСИ-90Ф);
• задания и расчета коэффициентов преобразования подключаемых ТПР;
• расчета мгновенных значений расхода (далее «Q») и объема (далее «V») среды, проходящей через подключаемые ТПР
• измерения температуры среды в месте установки ТПР с помощью подключаемых термопреобразователей сопротивления типа ТСМ50;
• измерения различных технологических параметров (давление, температура, плотность и т.п.) при подключении датчиков, имеющих стандартный выходной токовый сигнал;
• регистрации и измерения сигналов с частотного выхода поточного плотномера (например, типов Solartron 7830, Solartron 7835);
• регистрации состояния статических дискретных выходов типа «сухой контакт»;
• расчета значения объема обезвоженной нефти VН, прошедшей через ТПР;
• расчета значений массы брутто (далее «МБР») среды, прошедшей через ТПР, с учетом приведения по температуре и давлению значения плотности к условиям измерения объема (в месте установки ТПР);
• расчета значений массы брутто среды, прошедшей через ТПР, с учетом приведения по температуре и давлению значений плотности и объема к нормальным условиям;
• расчета значений массы нетто (далее «М_н») среды, прошедшей через ТПР, с учетом заданных или измеряемых значений процентного содержания: объемной доли воды WВ, механических примесей WМП, хлористых солей W_xc;
• расчета суммарных текущих значений Q, V, М_бр, М_н по заданным ТПР, подключенным к прибору;
• проведения сличения (технической диагностики) рабочего ТПР по контрольному с расчетом метрологических характеристик рабочего ТПР;
• ведения архива измеряемых и рассчитываемых параметров;
• ведения архива включений/выключений прибора;
• осуществления цифрового обмена по последовательному интерфейсу с ЭВМ верхнего уровня;
• обеспечения взрывозащищенного электропитания подключенных датчиков (датчики, подключаемые к прибору, могут размещаться на объектах класса В-1 и В-1а, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории ИВ согласно ГОСТ Р 51330.11).

Блок вычисления расхода ГАММА-9 исполнение 1 предназначен для:

• регистрации и измерения параметров сигналов с выходов МИД ТПР;
• задания и расчета коэффициентов преобразования подключаемых ТПР;
• измерения температуры среды с помощью подключаемых термопреобразователей сопротивления типа ТСМ50;
• измерения различных параметров (давление, перепад давления, температура) при подключении датчиков, имеющих стандартный выходной токовый сигнал;
• регистрации состояния статических дискретных выходов типа «сухой контакт»;
• расчета параметров учета природного газа при применении прибора совместно с ТПР, а также совместно с дифференциальными манометрами (далее «дифманометрами»), имеющими стандартный выходной токовый сигнал и устанавливаемыми на сужающих устройствах следующих типов: диафрагма, сопло ИСА1932, сопло или труба Вентури;
• расчета значения мгновенного объемного расхода газа, проходящего через измерительную линию (далее «ИЛ»), приведенного к стандартным условиям, q_c;
• расчета значения мгновенного объемного расхода газа для рабочих условий qo;
• расчета значения мгновенного массового расхода газа q_M;
• расчета значения накапливаемого объема газа, прошедшего через ИЛ, приведенного к стандартным условиям, V_c;
• расчета значения накапливаемого объема газа для рабочих условий V_o;
• расчета значения накапливаемой массы газа, прошедшего через ИЛ, М;
• расчета значения удельной объемной теплоты сгорания газа, проходящего через ИЛ, Нс;
• расчета значения накапливаемого энергосодержания газа, прошедшего через ИЛ, Еэ;
• расчета суммарных текущих значений q_cΣ, q_oΣ, q_MΣ, V_сΣ, V_oΣ, Е_эΣ по заданным ТПР и/или дифманометрам, подключенным к прибору;
• ведения архива измеряемых и рассчитываемых параметров;
• ведения архива включений/выключений прибора;
• осуществления цифрового обмена по последовательному интерфейсу с ЭВМ верхнего уровня;
• обеспечения взрывозащищенного электропитания подключенных датчиков (датчики, подключаемые к прибору, могут размещаться на объектах класса В-1 и В-1а, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории ИВ согласно ГОСТ Р 51330.11).

Блок вычисления расхода ГАММА-9 имеет в своем составе базовый блок и модули расширения. Базовый блок прибора включает блок питания БП7, модуль процессора МП6 и ячейку индикации ЯИ6. Кроме того, базовый блок имеет четыре разъема для установки модулей расширения. В качестве модулей расширения предусмотрена установка двух типов модулей: модуля расходомера МР1 и модуля токовых входов МТВ2. Модули расширения могут устанавливаться в базовый блок в любых доступных позициях, количестве и сочетании.

Базовый блок осуществляет:

• обмен информацией с модулями расширения прибора;
• обработку поступающей информации по заданным алгоритмам;
• отображение информации на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ);
• задание режима отображения выводимой на ЖКИ информации и ввод настроечных параметров с помощью шестнадцатикнопочной клавиатуры;
• ведение архивов измеряемых и рассчитываемых параметров;
• выработку напряжений питания узлов прибора и подключаемых внешних устройств;
• обеспечение связи прибора с ЭВМ верхнего уровня по интерфейсу RS-485 в формате протокола Modbus RTU.

Модуль расходомера МР1 предназначен для одновременного подключения к прибору до трех МИД ТПР, до трех термопреобразователей сопротивления ТСМ50, до шести устройств, имеющих тип дискретного статического выхода «сухой контакт», и обеспечивает:

• искробезопасное питание МИД ТПР и термопреобразователей сопротивления;
• измерение и первичную обработку выходных сигналов МИД ТПР и термопреобразователей сопротивления;
• измерение и первичную обработку выходного сигнала поточного плотномера с частотным выходом (например, типов Solartron 7830, Solartron 7835);
• регистрацию состояния дискретных входов.

Модуль токовых входов МТВ2 предназначен для подключения к-нему до четырех датчиков, имеющих стандартный токовый выход 4...20 мА, и обеспечивает искробезопасное питание и измерение четырех токовых сигналов датчиков искробезопасного исполнения, имеющих стандартный токовый выход 4...20 мА и подключаемых по двухпроводной схеме.

Условия эксплуатации и степень защиты:

Номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15150 для вида климатического исполнения УХЛ4, тип атмосферы II (промышленная).
Степень защиты оболочки прибора IP30 по ГОСТ 14254.

Прибор соответствует требованиям ГОСТР51330.0, ГОСТ Р 51330.10, имеет для выходных цепей вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», уровень взрывозащиты "Искробезопасный» для взрывоопасных смесей категории ИВ по ГОСТ Р 51330.11. маркировку взрывозащиты «[Exib]IIB» и может применяться вне взрывоопасных зон помещений и наружной установки согласно нормативно-техническим документам, регламентирующих применение оборудования во взрывоопасных зонах.

• Габаритные размеры блока вычисления расхода ГАММА-9 не превышают 240x145x289 мм 
• Масса прибора не более 4 кг.

  Характеристики базового блока вычисления расхода нефти и газа ГАММА-9:

• ЖКИ со светодиодной подсветкой имеет две строки по 40 знакомест (матрица 5x7 точек, размер символа 3,7x5,97 мм) и обеспечивает вывод алфавитно-цифровой информации;
• 16-кнопочная клавиатура для управления режимом работы;
• энергонезависимая память для хранения данных и настроек прибора
• энергонезависимые часы реального времени;
• число разъемов расширения - четыре;
• изолированный интерфейс P.S-485;
• скорость передачи до 19200 бит/с;
• программируемый контроль четности;
• логический протокол - Modbus RTU.

• Характеристики модуля расходомера МР1

• Число изолированных каналов - три. Каждый канал имеет входы подключения од--эго МИД ТПР, одного термопреобразователя сопротивления ТСМ50 и двух дискретных выходов типа «сухой контакт».
• Амплитуда напряжения сигнала на входе подключения пассивных МИД ТПР (например, типов Норд-И1У, ПСИ-90) - не менее 0,02 В. Входное сопротивление - не менее 100 кОм.
• Амплитуда напряжения сигнала на входе подключения МИД ТПР с потенциальным выходом (например, типа Норд-И2У) - не менее 1 В. Входное сопротивление - не менее 100 кОм.
• Амплитуда тока сигнала на входе подключения МИД ТПР с выходом типа «открытый коллектор» (например, типа ПСИ-90Ф) - не менее 5 мА. Нагрузочное сопротивление - 910 Ом.
• Рабочий диапазон частот сигнала на входах подключения МИД ТПР - от 20 до 8000 Гц.
• Пределы допускаемой относительной погрешности измерения частоты сигнала на частотном входе (подключения МИД ТПР или поточного плотномера) в диапазоне частот от 20 до 8000 Гц - ±0,01 %. Период измерения частоты - не более 1 с.
• Пределы допускаемой относительной погрешности подсчета количества импульсов на входе подключения МИД ТПР в рабочем диапазоне частот - ±0,002 %.
• Питание схемы МИД ТПР осуществляется постоянным напряжением с параметрами U_o≤ 12 В, L≤ 80 мА.
  Для связи с МИД ТПР применяется экранированный четырехпроводный кабель. Нормальное функционирование обеспечивается при длине соединительного кабеля между модулем МР1 и МИД ТПР с пассивным выходом (например, типов Норд-И1У, ПСИ-90) не более 150 метров, между модулем МР1 и МИД ТПР с активным выходом (например, типов Норд-И2У, ПСИ-90Ф) не более 1500 метров. Разрешается применение экранированных кабелей со следующими параметрами: R_КАБ ≤ 100 Ом, С_КАБ ≤ 0,1 мкФ, L_КАБ ≤ 2 мГн.
• Диапазон температур, измеряемых на входе подключения термопреобразователя сопротивления TCM50, - от 5 до 60 °С
• Пределы допускаемой абсолютной погрешности преобразования сигнала на входе подключения термопреобразователя сопротивления в указанном диапазоне температур: ±0,2 °С.
• Дискретные входы модуля предназначены для обслуживания сигналов типа «сухой контакт» и имеют входное сопротивление не менее 10 кОм. Минимальная длительность обнаруживаемого сигнала составляет 1 мс.

• Характеристики модуля токовых входов МТВ2:

• Число изолированных токовых каналов - четыре. Каждый канал имеет один вход для подключения датчика с выходным токовым сигналом 4...20 мА по двухпроводной схеме.
• Модуль обеспечивает для каждого датчика искробезопасное изолированное питание с параметрами Uo < 24 В, lo < 40 мА.
• Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения токового сигнала на входе модуля МТВ2 - ±0,015 мА.
• Входное сопротивление токового входа - 215 Ом ± 0,1 %.

• Метрологические характеристики параметров учета для блока вычисления расхода ГАММА-9 исполнение 0:

• Пределы допускаемой относительной погрешности измерения параметров:
  - мгновенного расхода - ±0,02 %;
  - объема - ±0,02 %.
• Пределы допускаемой относительной погрешности вычисления параметров с применением поточного плотномера и влагомера, имеющих стандартный токовый выход в рабочем диапазоне значений плотности нефти:
  - массы брутто - ±0,15 %;
  - массы нетто - ±0,18%.
• Пределы допускаемой относительной погрешности вычисления параметров с применением поточного плотномера, имеющего частотный выход (например, типов Solartron 7830, Solartron 7835):
  - массы брутто - ±0,1 %;
  - массы нетто - ±0,12%.
• Пределы допускаемой относительной погрешности определения коэффициента преобразования рабочего ТПР по контрольному - ±0,02 %.

• Метрологические характеристики параметров учета для блока вычисления расхода ГАММА-9 исполнение 1. Пределы допускаемой относительной погрешности вычислений:

• объемного расхода - ±0,4 %;
• массового расхода - ±0,4 %;
• объема - ±0,4 %;
• массы - ±0,4 %;
• энергосодержания - ±0,4 %.

• Электрические параметры и характеристики:

• Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением от 176 до 242 В, частотой (50 ± 1) Гц.
• Мощность, потребляемая прибором и подключенными периферийными устройствами от сети, не превышает 35 В-А,
• По степени защиты от поражения электрическим током прибор относится к классу защиты I в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0.
• Электрическая изоляция при температуре окружающего воздуха от + 15 до + 35 °С и относительной влажности от 30 до 80 % выдерживает в течение одной минуты без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение:
  - между цепью питания -220 В, 50 Гц и корпусом прибора - напряжение -3000 В, 50 Гц;
  - между цепями интерфейса RS-485 и корпусом прибора - напряжение -1000 В, 50 Гц;
  - между цепями питания изолированных внешних устройств и корпусом прибора - напряжение -500 В, 50 Гц.
• Все программируемые параметры и константы запоминаются в энергонезависимом оперативном запоминающем устройстве прибора и сохраняются при отключении питания. Часы реального времени, имеющиеся в приборе, также энергонезависимы. Ориентировочный срок хранения информации 10 лет.
• Время установления рабочего режима не более 15 минут.
• Прибор предназначен для непрерывной работы.

• Надежность:

• Средняя наработка на отказ прибора с учетом технического обслуживания, регламентируемого данным руководством по эксплуатации, - 40000 ч.
• Срок службы прибора составляет 12 лет.

  Устройство и принцип работы блока вычисления расхода нефти и газа ГАММА-9

  Блок вычисления расхода нефти и газа ГАММА-9 исполнение 0 (исполнение 1) состоит из базового блока и модулей расширения (МР1 и/или МТВ2). Устройство блока включает в себя состав блок питания БП7, ячейку индикации ЯИ6, модуль процессора МП6 и корпус. БП7 вырабатывает питающие напряжения узлов прибора.

  Ячейка индикации ЯИ6 самостоятельно опрашивает клавиатуру, выдавая в модуль процессора информацию о нажатии той или иной клавиши. По командам МП6 ЯИ6 обеспечивает вывод на ЖКИ значений контролируемых и рассчитываемых параметров и служебных сообщений. Кроме того, ячейка индикации содержит четыре разъема расширения для установки модулей расширения прибора. Модуль процессора МП6 является центральным узлом прибора.

  В его задачи входит осуществление обмена информацией с узлами прибора, расчет выходных параметров прибора по заданным алгоритмам, отображение информации на ЖКИ, хранение данных и настроек при отключении питания прибора, ведение архива выходных параметров, а также осуществление связи прибора с ЭВМ верхнего уровня посредством интерфейса RS-485 в формате протокола Modbus RTU, что позволяет интегрировать прибор в состав АСУ ТП.

  Модуль расходомера МР1 является модулем расширения и предназначен для подключения к прибору до трех МИД ТПР, до трех термопреобразователей сопротивления ТСМ50, до шести устройств, имеющих дискретный выход «сухой контакт».

  Модуль токовых входов МТВ2 является модулем расширения и позволяет подключать до четырех внешних измерительных устройств, имеющих стандартный токовый выход 4...20 мА.3.2

  Прибор выполнен в металлическом корпусе. Внутри корпуса закреплена ячейка индикации, выполняющая одновременно функции кросс-платы. Блок питания БП7, модуль процессора МП6 и модули расширения вставляются по направляющим с задней стороны прибора во врубные разъемы ячейки индикации. Вставляемые модули представляют собой печатные платы, имеющие с одной стороны разъем связи с ячейкой индикации, а с другой стороны разъемы связи с внешними устройствами. Этой же стороной плата крепится к металлической панели, обеспечивающей фиксацию узла в корпусе прибора и предохраняющей прибор от проникновения посторонних предметов.

  Передняя часть прибора закрыта панелью с декоративным шильдиком. Панель имеет пазы для ЖКИ и клавиатуры, а также резьбовые отверстия с невыпадающими винтами, предназначенными для установки прибора на щит потребителя.

  Сетевой выключатель, кабель питания и клемма защитного заземления прибора расположены сзади на панели блока питания БП7.