Вибрационный измеритель плотности ВИП-328 - Геолого-технологические исследования в процессе бурения

Назначение

ВИП предназначен для измерения плотности жидкости (в том числе, бурового раствора) и передачи результатов измерений в системы сбора ГТИ, системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

ВИП имеет три модификации:

    - ВИП-328-03 - с цифровым выходом 1-wire, предназначенный для работы в составе системы сбора станции ГТИ "Разрез" или "Сириус"; - ВИП-328-03А - то же, но с дополнительным токовым выходом и внешним блоком питания. - ВИП-328-06

В сравнении с известными измерителями плотности, применяемыми для ГТИ, ВИП имеет небольшие габариты измерительного элемента, что позволяет устанавливать его в емкостях малого объема или в потоке жидкости (например, в желобе). Для установки ВИП требуется высота уровня жидкости не менее 10 ч 15 см.

ВИП имеет термокомпенсацию показаний, что позволяет получить высокую точность измерений во всем диапазоне рабочих температур.

При необходимости одновременного измерения плотности жидкости и температуры в ряде случаев (медленно изменяющиеся процессы) можно использовать данные встроенного термометра, показания которого передаются по цифровому каналу, и отказаться от использования дополнительного датчика температуры.

Программные средства, поставляемые в комплекте, позволяют легко выполнять настройку, градуировку и проверку работоспособности ВИП.

Устройство и принцип работы

ВИП предназначен для измерения плотности жидкости в открытой емкости. Жидкость может быть как ньютоновской (вязкость жидкости не зависит от скорости движения), так и неньютоновской (вязкость жидкости имеет зависимость от скорости движения). Буровой раствор, как правило, относится к неньютоновским жидкостям.

Принцип действия

ВИП основан на определении резонансной частоты вынужденных колебаний камертона, опущенного в контролируемую жидкость. Вынужденные механические колебания в камертоне возбуждаются непрерывным широкополосным сигналом. Спектральная характеристика колебаний камертона зависит от свойств контролируемой жидкости. Специализированный микроконтроллер в электронном блоке обрабатывает сигнал от камертона, производит необходимые расчеты и поддерживает связь по цифровому каналу. ВИП-328-03 подключается к системе сбора станции ГТИ "Разрез-2" через модуль MBУ-225-02W-15 (MBУ-225-02Wi-15). Блок электроники ВИП-328-ОЗА дополнительно имеет токовый выход 4 ч 20 мА. При использовании токового выхода ВИП подключается по трехпроводной схеме. ВИП-328-ОЗА комплектуется Блоком питания, который выполняет следующие функции:

    ? обеспечивает питание ВИП от сети 220 В; ? обеспечивает преобразование цифрового интерфейса 1-wire в RS-232 для подключения ВИП к СОМ-порту ПЭВМ и выполнения диагностики и настроек. Преобразование интерфейсов выполняется с гальваноразвязкой; ? обеспечивает коммутацию при питании ВИП от внешнего источника постоянного тока; ? преобразовывает токовый выходной сигнал 4 ч 20 мА в напряжения 0,4 ч 2 В; 0,8 ч 4 В и 1 ч 5 В.

Технические характеристики

Параметр

Вариант исполнения ВИП

ВИП-328-03

ВИП-328-03А

Диапазон измеряемых плотностей, г/см3

0,8 ч 2,4

0,8 ч 2,4

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения плотности в нормальных условиях, %

±0,5

±0,5

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения плотности, обусловленной отклонением температур во всем рабочем диапазоне температур, %

±0,5

±0,5

Время чистого запаздывания при изменении плотности, с, не более

1

1

Постоянная времени при изменении плотности, с, не более

4

4

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения температуры, %

±1,0

±1,0

Постоянная времени при изменении температуры, с, не более

30

30

Рабочее напряжение питания постоянного тока, В

От 8 до 15

От 12 до 15

Ток потребления, мА, не более

150

150

Потребляемая мощность, Вт, не более

1,2

1,2

Токовый выход 4 ч 20 мА

Нет

Есть

Блок питания 220 В и связи с ПЭВМ

Нет

Есть

Диапазон рабочих температур для блока электроники, °С

-40 ч +50

-40 ч +50

Допустимый диапазон температур измеряемой жидкости, °С

0 ч 100

0 ч 100

Тип выходного сигнала

Цифровой 1-wire

Цифровой 1-wire, токовый 4 ч 20 мА

Интерфейс связи с компьютером

--

RS-232

Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм

1750 х 200 х 200

1750 х 200 х 200

Масса, кг, не более

5

10

Степень защиты по ГОСТ 14254-96

IP65

IP65

Режим работы

Постоянный

Постоянный

Выбор места установки измерительной части ВИП должен осуществляться с учетом следующих ограничений:

- камертон всегда должен быть полностью погружен в контролируемую жидкость

- расстояние от вилки камертона до твердых поверхностей (стенки емкости, элементы конструкции емкости, дно, детали агрегатов и механизмов, находящиеся в жидкости, и т. д.) должно быть не менее 5 см. Если на дне или стенках емкости могут образовываться твердые или вязкие отложения, минимальное расстояние измеряется от поверхности этих отложений;

- для неньютоновских жидкостей (например, буровые растворы), вязкость которых существенно зависит от скорости движения жидкости или которые склонны к "застыванию" при отсутствии движения, минимальные расстояния от камертона до стенок, дна емкости и других твердых частей и элементов следует увеличить в 1,5 раза;

- для вязких жидкостей камертон не должен устанавливаться в местах, где отсутствует или затруднено движение жидкости (углы емкости, приямки и др.). Как правило, в таких местах жидкость застаивается и затруднено ее естественное перемешивание с остальной массой жидкости. Измеренная в таких условиях плотность не будет соответствовать плотности в основном объеме;

- если ВИП устанавливается в емкость, в которую вливается жидкость под большим напором, то камертон следует располагать в емкости так, чтобы струя жидкости не била в ножки камертона;

- для измерения плотности вязких жидкостей рекомендуется устанавливать ВИП в потоке жидкости. При этом вилка камертона должна располагаться по направлению потока таким образом, чтобы жидкости двигалась между ножками камертона. Это исключит образование вихревых потоков вокруг камертона и предотвратит застаива-ние жидкости между ножками камертона;

- для крепления измерительной части ВИП следует выбирать жесткие элементы конструкции емкости, не подверженные вибрации. Если это невозможно, то для ослабления передачи вибрации на камертон необходимо использовать амортизирующие прокладки (например, резиновые) в месте крепления кронштейна к элементу конструкции емкости. Обязательно необходимо устанавливать резиновые прокладки из КМЧ между кронштейном и штангой, а также между охранным кожухом и фланцем.

Датчики электропроводности жидкости измерительные ДЭИ-3290 и ДЭИ-3291

Назначение

ДЭИ предназначены для измерения удельной электропроводности жидкости (УЭП), непрерывного преобразования измеряемого параметра в электрический сигнал и дистанционной передачи в виде цифрового электрического сигнала в системы сбора данных геолого-технологических исследований (ГТИ), системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

ДЭИ имеют несколько модификаций, отличающихся по области применения:

    ? ДЭИ-3290 - предназначен для использования на буровых установках; ? ДЭИ-3291 - предназначен для лабораторного применения.

ДЭИ имеет бесконтактный проточный чувствительный элемент, что позволяет устанавливать его в потоке жидкости (например, в желобе).

Технические характеристики

Параметр

ДЭИ-3290-01

ДЭИ-3291

Диапазон измеряемых удельных электропроводностей, См/м

0,05 ч 100

0,02 ч 20

Диапазон выходного сигнала, код

От 0,01 до 2,0

От 0,01 до 2,0

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения УЭП в нормальных условиях, %

±1,0

±0,5

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения УЭП, обусловленной отклонением температур во всем рабочем диапазоне температур, %

±0,25

±0,25

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения приведенной УЭП во всем рабочем диапазоне температур, %

±1,0

±0,5

Диапазон измерения температуры жидкости, °С

0 ч 100

0 ч 100

Температура, к которой приводятся показания ДЭИ, °С

Настраивается

Настраивается

Рабочее напряжение питания постоянного тока, В

От 7 до 12

9

Ток потребления, мА, не более

150

50

Потребляемая мощность, Вт, не более

1,8

0,45

Диапазон рабочих температур окружающей среды, °С

-40 ч +50

0 ч +50

Диапазон температур измеряемой жидкости, °С

0 ч +85

0 ч +85

Гидростатическое давление, атм, не более

2

--

Среднее время наработки на отказ, ч

16000

16000

Тип выходного сигнала

Цифровой, RS-485

Цифровой, RS-232

Степень защиты по ГОСТ-14254-96

IP65

IP54

Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм, не более

60 х 120 х 1300

40 х 65 х 400

Масса, кг, не более

3,0

1,0

Режим работы

Постоянный

Постоянный

Датчик позволяет получать приведенные по температуре значения удельной проводимости жидкости. ДЭИ имеют встроенный цифровой термометр. Показания термометров передаются по цифровому каналу и отображаются одновременно с показаниями проводимости. Программные средства, поставляемые в комплекте, позволяют легко выполнять настройку, градуировку и проверку работоспособности ДЭИ.

Устройство и принцип работы

Принцип действия ДЭИ основан на измерении индукционным методом электропроводности жидкостного витка, связи, охватывающего два тороидальных трансформатора. Жидкостный виток создается исследуемым раствором, находящимся как во внутренней полости тороидального датчика, так и во всем внешнем объеме, охватывающем датчик. В процессе работы чувствительный элемент ДЭИ помещен в промывочную жидкость. ДЭИ регистрирует изменение проводимости промывочной жидкости за счет контроля изменения магнитного потока от катушки возбуждения к приемной катушке. Электронная плата, размещенная в блоке электроники, получает аналоговый сигнал по кабелю, проложенному через штангу, обрабатывает его и преобразует в цифровой.

Конструктивно ДЭИ представляет собой штангу, к нижнему концу которой прикреплен первичный преобразователь - тороидальный трансформаторный датчик погружного типа, залитый компаундом, в защитном пластиковом кожухе.

ДЭИ-3290 и ДЭИ-3291 имеют одинаковый принцип действия, но отличаются габаритными размерами и диаметром чувствительного элемента. ДЭИ-3290 имеет интерфейс RS-485 и подключается к Блокам распределительным БР1-206 или БР2-207 к разъему "Линия".

ДЭИ-3291 имеет цифровой выход и предназначен для подключения к ПЭВМ.

Датчик уровня ультразвуковой ДУУ-340

Назначение

ДУУ предназначен для измерения уровня жидкости (в том числе, бурового раствора) и передачи результатов измерений в системы сбора данных ГТИ, системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

ДУУ имеет три модификации по способу крепления.

Модификация 02 предназначена для крепления при помощи струбцины к горизонтальным поверхностям над открытой емкостью.

Модификация 03 - для крепления над отверстием в закрытой емкости.

Модификация 04 - для крепления при помощи струбцины к вертикальным, поверхностям открытой емкости. В сравнении с известными поплавковыми измерителями уровня, применяемыми для ГТИ, ДУУ имеет небольшие габариты и массу, проще в обслуживании, имеет меньшую погрешность измерения. В сравнении с известными универсальными ультразвуковыми и радарными уровнемерами ДУУ специально разработан для ГТИ и поэтому более приспособлен для них.

Технические характеристики

Общие технические характеристики

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения дальности в нормальных условиях, % от диапазона измерения ±0,25

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения дальности, обусловленной отклонением температур во всем рабочем диапазоне, % диапазона измерения ±0,5

Рабочее напряжение питания постоянного тока, В от 10 до 16

Ток потребления, мА, не более 50

Диапазон рабочих температур для блока электроники, °С -50 ч +85

Тип выходного сигнала цифровой 1-Wire

Степень защиты по ГОСТ-14254-96 IP65

Модификация ДУУ

Габаритные размеры, мм

Масса, кг, не более

02

800 х 400 х 200

10

03

800 х 300 х 300

8

04

500 х 500 х 150

8

Дополнительные технические характеристики ДУУ с токовым выходом

Диапазон выходного тока, мА 4 ч 20

Предел допускаемого приведенного отклонения преобразования кода в ток в нормальных условиях, % 0,2

Дополнительный потребляемый ток мА, не более 20

Максимальное сопротивление измерительного резистора при напряжении питания не менее 10 В, Ом 200

Максимальное сопротивление измерительного резистора при напряжении питания не менее 15 В, Ом 450

Устройство и принцип работы

Принцип действия ДУУ основан на измерении времени распространения звуковой волны от момента излучения звукового импульса до момента приема отраженного сигнала. Скорость звука рассчитывается по температуре воздуха. ДУУ выполняет цифровую и логическую фильтрацию измеренного расстояния для уменьшения амплитуды колебаний показаний ДУУ при наличии волны на поверхности жидкости, а также для исключения ложных колебаний уровня при попадании случайных помех в зону действия ДУУ. При длительном отсутствии отраженного сигнала на выходе ДУУ устанавливаются нулевые показания. При неустойчивом отраженном сигнале или недопустимо высокой зашумленности этого сигнала ДУУ передает результат текущего измерения без фильтрации (показания при этом могут скачкообразно меняться, что не является неисправностью ДУУ).

При наличии постоянного и стабильного отраженного сигнала ДУУ осуществляет его фильтрацию через фильтр с полосой пропускания 0,25 Гц.

В состав ДУУ входят кронштейн и волновод. Кронштейн служит для монтажа ДУУ на месте эксплуатации. Волновод (входит только в состав ДУУ исполнений 02 и 03) дополнительно обеспечивает концентрацию акустического сигнала и ослабление влияния на работоспособность ДУУ акустических помех. ДУУ подключается к системе сбора станции ГТИ "Разрез-2" через модуль MBУ-225-02W (MBУ-225-02Wi). ДУУ с токовым выходом питается от источника питания системы сбора.

Измеритель расхода жидкости РУД-342-03М

Назначение

РУД предназначен для непрерывного преобразования измеряемого параметра - объемного расхода жидкости в полностью заполненной трубе и объема прокачанной жидкости - в электрический цифровой сигнал и дистанционной передачи в системы сбора данных геолого-технологических исследований (ГТИ), системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Использование РУД вне состава системы сбора станции ГТИ возможно с использованием его токового выхода 4 ч 20 мА. Преимуществом РУД-342 перед расходомерами других типов является возможность использования накладных датчиков, не требующих врезки в трубопровод.

Установка датчика не сопряжена с расчетами, требующимися для времяпролетных накладных расходомеров. Объединение в одном корпусе излучателя и приемника первичного преобразователя также значительно упрощает установку. Расходомер нечувствителен к материалу и толщине стенки трубопровода (исключение - многослойные металлопластиковые и футурованные трубы), плотности и температуре жидкости. По сравнению с времяпролетными расходомерами он практически нечувствителен к профилю распределения скоростей потока.

Устройство и принцип работы

Принцип действия РУД основан на излучении в контролируемую, жидкость непрерывного ультразвукового сигнала постоянной частоты, приеме отраженного от включений в жидкость ультразвукового сигнала и определении среднего отклонения частоты принятого сигнала от частоты излученного сигнала. Разница частот излученного и принятого сигналов прямо пропорциональна средней скорости потока жидкости и расходу жидкости в трубопроводе. Непрерывный электрический сигнал по кабелю поступает в преобразователь и возбуждает в нем механические колебания. Колебания создают ультразвуковые волны, которые через стенку трубопровода проникают в жидкость. Волны, отражаясь от неоднородностей жидкости, возвращаются к преобразователю и возбуждают в нем вторичные механические колебания, которые создают на его выходе электрический сигнал. Сигнал по кабелю поступает в электронный блок, детектируется, усиливается и преобразуется в цифровой код. При малой амплитуде принятого сигнала устанавливаются нулевые показания. При достаточной амплитуде принятого сигнала РУД осуществляет его спектральный анализ, определяет доплеровскую частоту и выполняет вычисление мгновенной скорости жидкости в трубе, а также объемный и суммарный расход жидкости.

РУД-342-ОЗМ имеет цифровой интерфейс RS485 с протоколами; SenNet (для подключения к системе сбора станции ГТИ "Разрез-2") и MODBUS (для унифицированных систем сбора информации).

Дополнительно РУД имеет унифицированный токовый интерфейс 4 ч 20 мА.

Вариант исполнения РУД-342-ОЗМ-А дополнительно в комплекте поставки имеет преобразователь интерфейса для подключения датчика к ПЭВМ через порт USB для настройки и контроля работоспособности.

Технические характеристики

Диапазон измерений объемного расхода жидкости, м3/с 3,98 - 10-5 ч 0,08

Диапазон измерений суммарного объема, м3 0 ч 16777215

Диапазон диаметров труб, мм 22,5 ч 150

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения объемного расхода жидкости, от верхнего предела измерений, % ±2,0*)

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения объемного расхода жидкости, от верхнего предела измерений, без пред - варительной градуировки, % ±5,0.

Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения суммарного объема прокачанной жидкости, % ±1,0*

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения, обусловленной отклонением температуры окружающей среды, % ±0,15

Диапазон скоростей потока жидкости, м/с 0,1 ч10,0

Напряжение питания для цифровой части, В 7 ч 20

Напряжение питания для токового выхода, В 12 ч 25

Потребляемая мощность для цифровой части, Вт, не более 3,1

Частота излучаемого акустического сигнала, кГц 640

Мощность излучения, Вт, не менее 0,6

Диапазон рабочих температур, °С -40 ч +50

Относительная влажность воздуха, %, не более 95

Формат выходного кода четырехбайтный с плавающей точкой

Тип выходного сигнала цифровой RS-485;

Аналоговый 4 ч 20 мА Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм 170 х 120 х 80

Масса, кг, не более 1,5

Степень защиты по ГОСТ-14254-96 IP65

Режим работы постоянный

* Заявленная точность обеспечивается после градуировки РУД непосредственно на месте установки

Датчики температуры жидкости

Назначение

ДТ предназначены для непрерывного преобразования измеряемого параметра - температуры жидкостей - в электрический сигнал и дистанционной передачи в системы сбора данных ГТИ, системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами. ДТ имеют следующие варианты исполнений:

    - датчик температуры аналоговый ДТА-333-01 с монтажным комплектом, предназначен для контроля температуры на выходе из скважины; - датчик температуры аналоговый ДТА-333-02, отличается применением компактного блока электроники и отсутствием на конце штанги пластиковой коробки; - датчик температуры цифровой ДТЦШ-334-01 с монтажным комплектом, предназначен для контроля температуры на входе в скважину. По сравнению с ДТА-333-01 обладает более высокой точностью, низким энергопотреблением; - датчик температуры цифровой ДТЦШ-334-02. Малогабаритный бесштанговый. Может монтироваться на штангах других датчиков (например, датчика плотности). Для самостоятельной установки в емкость комплектуется монтажными частями (стальной уголок, кронштейн). Обладает высокой точностью, низким энергопотреблением.

ДТ подключаются к системе сбора станции ГТИ "Разрез-2" через модуль MBУ-225-02Wi или MBУ-225-02W. Технические характеристики

Наименование

ДТА-333-01

ДТА-333-02

ДТЦШ-334-01

ДТЦШ-334-02

Диапазон измерений, °С

0 ч +100

0 ч +100

0 ч +100

-40 ч +125

Основная погрешность измерения в нормальных условиях, °С

±1,0

±1,0

±0,5

±0,5

Дополнительная погрешность измерения, обусловленная отклонением температур во всем рабочем диапазоне, °С

±0,5

±0,5

-

-

Постоянная времени, с

3,5

3,5

8,0

8,0

Выходной сигнал

1-wire

L-wire

1-wire

1- wire

Напряжение питания от источника постоянного напряжения, В

8 ч 15

8 ч 15

8 ч 15

8 ч 15

Ток потребления, мА, не более

20

20

10

10

Потребляемая мощность, Вт, не более

0,5

0,5

0,15

0,15

Длина штанги, мм

800

800

800

-

Масса, кг, не более

0,6

0,6

0,5

0,15*)

Габаритные размеры, мм

850 х 110 х 60

850 х 40 х 40

820 х 20 х 20

25 х 80* ?

Диапазон рабочих температур, °С

-50 ч +80

-50 ч +80

-50 ч +80

-50 ч +125

* Без учета штанги и кабеля

Похожие статьи




Вибрационный измеритель плотности ВИП-328 - Геолого-технологические исследования в процессе бурения

Предыдущая | Следующая