В основу работы ультразвуковых расходомеров положено использование разницы во времени прохождения ультразвуковых колебаний (более 20 кГц) в направлении потока контролируемой среды и против него.
Электронное устройство формирует электрический импульс, поступающий на пьезоэлемент П1, который излучает электромеханические колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через некоторое время пьезоэлементом П2, преобразуются им в электрический импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П1 и т.д.
Контур П1-П2 характеризуется частотой f1 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды.
Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном направлении, т.е. от пьезоэлемента П2 к пьезоэлементу П1. Контур П2-П1 характеризуется частотой f2 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распространения звука в среде и самой среды. Далее электронное устройство определяет разность Δf указанных частот, которая пропорциональна скорости (расходу) среды.
Достоинствами ультразвуковых расходомеров являются:
· отсутствие подвижных частей;
· широкий динамический диапазон;
· высокая точность измерения расхода;
· отсутствие потерь давления;
· высокое быстродействие;
· обеспечение измерения пульсирующих расходов (частота 5-10 кГц) любых, не содержащих газовых включений жидкостей (в т. ч. вязких и агрессивных), а также газов и паров;
· невысокая цена.
Недостатками ультразвуковых расходомеров являются:
· необходимость компенсации показаний при изменении вязкости, температуры и давлении рабочей среды;
· сложность монтажа;
· высокие требования к прямым участкам без гидравлических сопротивлений и профилю потока;
· возможность нарушения работоспособности при отложениях осадков на пассивных отражателях (внутренней поверхности трубопровода) и необходимостью, вследствие этого, специальной обработки внутренней поверхности трубопровода в месте монтажа датчиков.
Диаметр трубопроводов 10-3000 мм и более. Температура среды от -40 до 200°С (реже от -250 до 250 °C). Давление до 4 МПа.
Погрешность 1,0-2,5% от максимального расхода.
Счетчик воды вихревой ультразвуковой СВУ предназначен для измерения объема жидкости, закачиваемой в нагнетательные скважины систем поддержания пластового давления на нефтяных месторождениях, а также для учета использования воды на промышленных предприятиях и в коммунальном хозяйстве.
Измеряемая среда - вода пресная (речная), подтоварная (поступающая с установок подготовки нефти), пластовая (минерализованная) и их смеси, а также другие невзрывоопасные жидкости. Измеряемая среда должна быть неагрессивной по отношению к стали марки 12Х18Н10Т и 30Х13 с содержанием механических примесей и нефтепродуктов с концентрацией не более 1 г/л и максимальным поперечным размером твердых частиц до 3 мм, а также солей с концентрацией не более 20 г/л, которые могут образовывать твердые отложения в рабочей полости датчика толщиной не более 1 мм. Температура измеряемой среды от +4 до +60 °С.
Принцип работы счетчика основан на регистрации и преобразовании частоты периодических колебаний (частота "вихрей"), возникающих при обтекании неподвижного твердого тела потоком жидкости в импульсный сигнал, частота следования которого пропорциональна расходу.
Счетчик СВУ состоит из датчика расхода ДРС и преобразователя измерительного интегрирующего и суммирующего БПИ-04 или БПИ-01.
Датчик ДРС преобразует объем измеряемой среды в пропорциональное ему число электрических импульсов с номинальной ценой 0,001 м.
Блок БПИ преобразует сигналы датчика ДРС в последовательность импульсов с номинальной ценой 0,1 м для передачи в систему телемеханики. Номинальное значение цены одного импульса на выходе канала суммирования -1,0 м3. В состав блока БПИ входит преобразователь "частота-ток", суммирующий сигнал для индикатора мгновенного расхода. Блок БПИ осуществляет также питание датчиков ДРС напряжением 24 В.
Конструктивно датчик ДРС состоит из преобразователя расхода ПР и смонтированного на нем преобразователя ПНП.
Способ крепления датчика ДРС к трубопроводу - фланцевый односторонний (типа "сэндвич").
Климатическое исполнение счетчика - УХЛ.2., но для температуры окружающего воздуха для датчика ДРС от -45 до +50 °C, для блока БПИ от -40 до 50 °C, коме цифрового отсчетного устройства, для которого установлен интервал рабочих температур от -10 до +40 °C.