Принцип действия измерительных устройств основан на измерении времени распространения ультразвукового импульса в рабочей среде от момента излучения в направлении дна резервуара до момента приема обратного импульса, отраженного от границы раздела измеряемых сред, пересчете измеренного временного интервала в расстояние при известной скорости распространения звука с преобразованием полученного значения в выходной сигнал.

Скорость распространения звука в рабочей среде определяется физическими свойствами жидкости, зависит от температуры, состава, содержания взвесей и учитывается в процессе измерений:

• - посредством адаптивной калибровки (далее- калибровка), заключающейся в автоматической коррекции влияния параметров рабочей среды на результат измерений, выполняемой с помощью реперного отражателя;

-по известным данным, введенным через защищенный функционал измерительного устройства.

Рабочей средой, служащей для передачи излучаемого импульса до границы раздела сред и приема отраженного сигнала, может быть вода, технологические растворы и смеси, концентрированные солесодержащие растворы с плотным, рыхлым, илоподобным осадком в различных резервуарах, в том числе в составе оборудования на объектах использования атомной энергии.

Измерительные устройства изготавливаются в модификациях УИ-2М и УИ-3М отличающихся:

• - конструктивным исполнением;

• - массой и габаритными размерами;

• - вариантами монтажа;

• - исполнениями выходных сигналов.

Измерительное устройство УИ-2М (рисунок 1) состоит из преобразователя гидроакустического ПА-5 или ПА-5М (далее- акустический преобразователь) и блока преобразования и усиления (далее- блок преобразования) БПУ-5М, обеспечивает в автоматическом режиме непрерывные или периодические измерения и передачу измерительной информации на внешние устройства по линиям связи.

Измерительное устройство УИ-2М может быть использовано как автономно, так и в составе информационно-измерительных систем, АСУТП.

Места пломбирования измерительных устройств указаны на рисунках 1 и 2. Пломбирование акустического преобразователя не предусмотрено.

Блок преобразования и усиления

БПУ-5М

Компьютер с сервисной программой настройки и визуализации

Пломба

^{Акустический} пр^еоо^{разователь ПА-5} Базовая поверхность

Излучатель

Рисунок 1- Внешний вид измерительного устройства УИ-2М

Измерительное устройство УИ-3М (рисунок 2) состоит из акустического преобразователя и блока преобразования БПУ-5, обеспечивает разовые и многократные измерения и формирование измерительной информации при непосредственном подключении к блоку преобразования на месте эксплуатации вычислительного устройства (персонального компьютера) с предустановленной сервисной программой настройки и визуализации из комплекта поставки, обеспечивающей настройку, запуск измерений и сбор измерительной информации.

Пломба

номер

Акустический преобразователь ПА-5

Рисунок 2- Внешний вид измерительного устройства УИ-3М

Особенность конструкции измерительных устройств заключается в раздельном исполнении акустического преобразователя и блока преобразования с возможностью монтажа блока преобразования в месте, удобном для эксплуатации и технического обслуживания.

По условиям размещения на объектах атомных станций акустический преобразователь может быть отнесен к группе по размещению 2 (технологические необслуживаемые помещения), а блок преобразования - к группе по размещению 3 (технологические периодически обслуживаемые помещения) по ОТТ 08042462 «Приборы и средства автоматизации для атомных станций. Общие технические требования».

Акустический преобразователь включает в себя размещенный в герметичном корпусе излучатель, выполненный на основе пьезокерамики и материалов, обладающих акустическим согласованием с рабочей средой и защитными свойствами.

Конструктивно предусмотрено оснащение акустического преобразователя встроенным термопреобразователем сопротивления по ГОСТ 6651-2009 (опция).

Акустический преобразователь ПА-5М, в отличие от акустического преобразователя ПА-5, имеет в составе конструкции реперный отражатель, с помощью которого обеспечивается калибровка измерительного устройства в условиях рабочей среды

Рисунок 3- Вариант исполнения акустического преобразователя ПА-5М

Серийный номер в виде цифрового обозначения, состоящего из арабских цифр, наносится типографским способом на табличку, прикрепленную к корпусу блока преобразования и на табличку, располагаемую под прозрачной защитной трубкой на корпусе акустического преобразователя.

Примеры исполнений маркировочных табличек представлены на рисунке 4.

У стройство измерительное УИ-ЗМ (J’fi) Блок преобразования и усилении

БПУ-51            I IPM.VCy

№ I                    I 2оГ~~1г.

Рисунок 4- Примеры маркировочных табличек составных частей

Знак поверки наносится в формуляр (паспорт) и (или) на свидетельство о поверке.

Электрическая связь акустического преобразователя с блоком преобразования обеспечивается с помощью кабельной сборки с резьбовым герметизирующим штуцером, подключаемой к ответной части разъема, расположенного внутри корпуса акустического преобразователя.

Блок преобразования измерительного устройства включает в себя микроконтроллер с электронным преобразователем, обеспечивающим:

• - выдачу на акустический преобразователь зондирующего импульса и прием от акустического преобразователя отраженного сигнала;

• - измерение длительности временного интервала, пропорционального значению расстояния до границы раздела сред;

- вычисление скорости распространения звука в рабочей среде на основе измеренной длительности временного интервала в акустическом промежутке реперного отражателя (в режимах измерений с калибровкой);

-вычисление расстояния и (или) уровня на основе измеренной длительности временного интервала и скорости распространения звука в рабочей среде, полученной по результатам калибровки и (или) на основании параметров настройки, введенных через функционал измерительного устройства при его конфигурировании;

- вычисление дополнительных параметров (объем осадка, соотношение жидкой фазы и осадка, солесодержание жидкой фазы) при наличии градуировочной таблицы;

- формирование и запись эхограмм осадка;

- формирование архива измерительной информации;

- формирование отчетов по выполненным измерениям;

- передачу измерительной информации в виде аналогового сигнала во внешние устройства (обеспечивается измерительным устройством УИ-2М);

- обмен информацией по проводным интерфейсам передачи данных с компонентами информационно- измерительных систем (обеспечивается измерительным устройством УИ-2М);

- выдачу сигналов управления на вспомогательные устройства (электромагнитные клапаны, устройства перемещения акустического преобразователя, прочие устройства) в случае их применения совместно с акустическим преобразователем в составе установочного узла на месте эксплуатации (обеспечивается измерительным устройством УИ-2М);

- самодиагностику рабочего состояния измерительного устройства с записью информации об ошибке в соответствующий регистр и выдачей на внешние устройства аварийного сигнала тока (обеспечивается измерительным устройством УИ-2М).

В состав измерительных устройств входят комплекты монтажных частей, включающие в себя установочные узлы, монтажные устройства и приспособления, необходимые для монтажа составных частей измерительных устройств на местах эксплуатации, обслуживания, перемещения и позиционирования акустического преобразователя внутри резервуара.

Задание параметров настройки, доступных пользователю, осуществляется с помощью сервисной программы настройки и визуализации с регламентируемым доступом:

- через интерфейс USB персонального компьютера;

- дистанционно с рабочего места оператора через интерфейс RS-485 (обеспечивается при использовании измерительных устройств УИ-2М).

В измерительных устройствах реализован имитационный метод поверки без демонтажа.

Таблица 4

Таблица 2- Метрологические характеристики

Таблица 3- Основные технические характеристики