RU2680852C1 - Method of metrological diagnostics of measuring channels of the liquid level - Google Patents
Method of metrological diagnostics of measuring channels of the liquid level Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680852C1 RU2680852C1 RU2018121439A RU2018121439A RU2680852C1 RU 2680852 C1 RU2680852 C1 RU 2680852C1 RU 2018121439 A RU2018121439 A RU 2018121439A RU 2018121439 A RU2018121439 A RU 2018121439A RU 2680852 C1 RU2680852 C1 RU 2680852C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- readings
- tank
- sensors
- pressure difference
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 10
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 230000036541 health Effects 0.000 claims description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000003862 health status Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 30
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 16
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 8
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 244000309464 bull Species 0.000 description 4
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 238000004616 Pyrometry Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для увеличения длительности межкалибровочных или межповерочных интервалов датчиков уровня жидких сред в резервуарах, работающих под давлением/разрежением, и, главное, для обнаружения скрытых дефектов измерительных каналов уровня, которые не выявляются встроенными средствами самодиагностики в составе автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП) и/или в ходе регламентных процедур метрологического контроля и надзора. Областями применения могут быть объекты атомной, тепловой и гидроэнергетики, химической и перерабатывающей промышленности, а также другие производства, где осуществляются измерения уровня в резервуарах под давлением/разрежением гидростатическим методом.The invention relates to measuring technique and can be used to increase the duration of inter-calibration or inter-calibration intervals of liquid level sensors in tanks operating under pressure / vacuum, and, most importantly, to detect hidden defects of level measuring channels that are not detected by built-in self-diagnostics as part of automated process control systems (APCS) and / or during routine procedures of metrological control and supervision. Fields of application can be facilities of nuclear, thermal and hydropower, chemical and processing industries, as well as other industries where level measurements are carried out in tanks under pressure / vacuum by the hydrostatic method.
На сегодняшний день практически все технологические производства оборудованы развитыми АСУТП, имеющими большое количество измерительных каналов. Задача обеспечения достоверности показаний измерительных каналов в режиме непрерывного технологического процесса напрямую связана с и их метрологической диагностикой. Today, almost all technological production facilities are equipped with developed process control systems, which have a large number of measuring channels. The task of ensuring the reliability of the readings of the measuring channels in the continuous process mode is directly related to their metrological diagnostics.
Применяемые встроенные средства самодиагностики АСУТП по существу не являются инструментами анализа изменений технического состояния измерительных каналов (ИК), учитывающего индивидуальные особенности применяемых типов измерений. Это существенно ограничивает количество видов диагностируемых дефектов ИК и может привести к тому, что определенные дефекты не будут выявлены в течение длительного времени. Вместе с тем именно невыявленные (скрытые) дефекты влекут за собой наибольшие производственные риски.The built-in self-diagnostics used by the automatic process control system are essentially not tools for analyzing changes in the technical state of measuring channels (IR), which takes into account the individual characteristics of the applied measurement types. This significantly limits the number of types of diagnosed IR defects and can lead to the fact that certain defects will not be detected for a long time. However, it is undetected (hidden) defects that entail the greatest production risks.
Применительно к измерительным каналам, выполняющим измерения уровня гидростатическим методом, скрытые дефекты могут быть выражены несоответствиями/неточностью настроек ИК по отношению к реальным теплофизическим параметрам рабочей среды и геометрическим характеристикам конструкции, например, базе уровнемера - высоте расположения уравнительного сосуда относительно нижней врезки импульсных линий. Наличие таких скрытых дефектов неизбежно приводит к появлению систематической погрешности измерений.With regard to measuring channels that perform level measurements by the hydrostatic method, latent defects can be expressed by inconsistencies / inaccuracies in the IR settings with respect to the real thermophysical parameters of the working medium and the geometric characteristics of the structure, for example, the level gauge base - the height of the surge vessel relative to the lower inset of impulse lines. The presence of such latent defects inevitably leads to the appearance of a systematic measurement error.
Актуальной задачей является разработка средств диагностики метрологической исправности ИК, позволяющих в режиме непрерывного технологического процесса выявить скрытые дефекты, увеличить длительность межкалибровочных или межповерочных интервалов средств измерений.An urgent task is the development of diagnostic tools for metrological health of the infrared, allowing to identify hidden defects in the continuous process, to increase the duration of calibration intervals or calibration intervals of measuring instruments.
На данный момент известно множество решений по метрологической диагностике, использующих процессы прогностического моделирования поведения объекта для выявления отклонения показателей его технического состояния и прогнозирования выхода из строя тех или иных его узлов, основанных на использовании нейронных сетей.At the moment, there are many solutions for metrological diagnostics that use processes of prognostic modeling of an object’s behavior to detect deviations of its technical condition indicators and to predict the failure of its various nodes based on the use of neural networks.
Применение принципа моделирования имеет широкий спектр и может использоваться в различных отраслях промышленности. Любой объект, который может передавать параметры своего технического состояния с помощью различных датчиков, сенсоров и т.п. может являться объектом прогностического мониторинга. The application of the modeling principle has a wide range and can be used in various industries. Any object that can transmit the parameters of its technical condition using various sensors, sensors, etc. may be subject to prognostic monitoring.
Одним из направлений в диагностике являются системы, использующие нейронные сети. One of the directions in diagnostics is systems using neural networks.
Известны «Устройство и способ для контроля технической установки, содержащей множество систем, в частности установки электростанции» Known "Device and method for monitoring a technical installation containing many systems, in particular the installation of a power plant"
(RU№ 2313815, G05B23/02, опубл. 27.12.2007). Известен «Способ диагностики механизмов и систем с электрическим приводом» ( RU № 2431152, G01R 31/34, опубл. 27.05.2011 Бюл. № 15). Известна группа изобретений «Способ и устройство технической диагностики сложного технологического оборудования на основе нейронных сетей» ( RU № 2563161, G06N 3/08 , опубл. 20.09.2015 Бюл. № 26 ).(RU No. 2313815, G05B23 / 02, publ. 12/27/2007). The well-known "Method for the diagnosis of mechanisms and systems with electric drive" (RU No. 2431152, G01R 31/34, publ. 05/27/2011 Bull. No. 15). A known group of inventions "Method and device for the technical diagnosis of complex technological equipment based on neural networks" (RU No. 2563161,
Сущность способа, использующего нейронные сети, заключается в том, что проводится диагностика сложного технологического оборудования за счет регистрации и обработки сигналов с датчиков, размещенных в рабочей зоне оборудования, после чего производят обучение нейронной сети и на ее основе получают динамическую модель. После чего происходит регистрация сигналов во время эксплуатации оборудования, и производят дополнительное обучение нейронной сети.The essence of the method using neural networks is that the diagnostics of complex technological equipment is carried out by recording and processing signals from sensors located in the working area of the equipment, after which the neural network is trained and based on it a dynamic model is obtained. After that, the signals are recorded during the operation of the equipment, and additional training of the neural network is performed.
Устройство, реализующее способ, содержит датчики, вычислительную систему и устройства отображения сигналов диагностики. Вычислительная система содержит модуль, реализованный с возможностью интеллектуального анализа и содержащий динамическую модель, которая реализована на обученной нейронной сети, и модуль, реализованный с возможностью дополнительного обучения нейронной сети и выбора активных и избыточных нейронов.A device that implements the method includes sensors, a computer system, and diagnostic signal display devices. The computing system contains a module implemented with the possibility of intelligent analysis and containing a dynamic model that is implemented on a trained neural network, and a module implemented with the possibility of additional training of the neural network and the selection of active and redundant neurons.
Достоинством систем, использующих нейронные сети, является высокая точность диагностики в решении широкого класса задач с возможностью подстраиваться под изменяющиеся параметры.The advantage of systems using neural networks is the high diagnostic accuracy in solving a wide class of problems with the ability to adapt to changing parameters.
Однако недостатком является сложность системы, требующей большие вычислительные мощности для реализации диагностики. Кроме того, устройства не адаптированы к условиям задачи метрологической диагностики измерительных каналов уровня с датчиками разности давлений и не учитывают характерные для них виды скрытых дефектов.However, the disadvantage is the complexity of the system, requiring large computing power to implement diagnostics. In addition, the devices are not adapted to the conditions of the problem of metrological diagnostics of measuring level channels with pressure difference sensors and do not take into account the types of latent defects characteristic of them.
Известен «Способ контроля метрологической исправности интеллектуального средства измерений» ( RU №2491510 G01D 3/00, опубл. 27.08.2013 Бюл. № 24) The well-known "Method of monitoring the metrological health of an intelligent measuring instrument" (RU No. 2491510
Сущность способа заключается в том, что в процессе эксплуатации периодически определяют значения измеряемой величины и контролируемого параметра средства измерений в процессе эксплуатации, сравнивают полученные значения контролируемого параметра с принятым опорным значением, запоминают каждое полученное значение измеряемой величины и соответствующее ему текущее значение контролируемого параметра, вычисляют разности между последним полученным значением измеряемой величины и ее значениями, полученными ранее, для значений измеряемой величины, разность которых превосходит утроенную допускаемую погрешность измерений, сравнивают между собой соответствующие им текущие значения контролируемого параметра и по результатам сравнения судят о метрологической исправности интеллектуального средства измерений.The essence of the method lies in the fact that during operation, the measured value and the controlled parameter of the measuring instrument are periodically determined during operation, the obtained values of the controlled parameter are compared with the adopted reference value, each received value of the measured value and the corresponding current value of the controlled parameter are stored in it, the differences are calculated between the last obtained value of the measured quantity and its values obtained earlier, for the measured values th values whose difference exceeds three times the permissible error measurements are compared between a corresponding current values of the controlled parameter and comparing the results judged metrological serviceability predictive measuring means.
Достоинством изобретения является обеспечение возможности осуществления периодического (практически непрерывного) контроля метрологической исправности интеллектуального средства измерений в процессе его эксплуатации (без прерывания штатных измерений). The advantage of the invention is the provision of the possibility of periodic (almost continuous) monitoring of the metrological serviceability of an intelligent measuring instrument during its operation (without interrupting regular measurements).
Однако, проблематично использовать его для диагностики измерительных каналов уровня с датчиками разности давлений, так как техническое решение не позволяет учесть их индивидуальные особенности и выявить скрытые дефекты.However, it is problematic to use it for the diagnosis of measuring level channels with pressure difference sensors, since the technical solution does not allow to take into account their individual features and identify hidden defects.
Известен «Способ диагностирования датчика измерения» The well-known "Method for diagnosing a measurement sensor"
(RU №2 587635, G01F 25/00, опубл. 20.06.2016).(RU No. 2 587635, G01F 25/00, publ. 06/20/2016).
Сущность способа заключается в том, что сигнал с выхода диагностируемого датчика сравнивают с контрольными типичными сигналами. При этом физическую величину, измеряемую посредством диагностируемого датчика, дополнительно измеряют не менее чем тремя датчиками, осуществляющими измерения разными способами. Далее для каждой пары датчиков рассчитывают значение критерия проверки гипотезы о равенстве центров распределения двух независимых выборок, состоящих из полученных результатов многократных измерений физической величины. Полученное значение критерия сравнивают с нормированным значением, и при наличии существенного расхождения в показаниях пары датчиков делают вывод о наличии метрологического отказа датчика. The essence of the method lies in the fact that the signal from the output of the diagnosed sensor is compared with control typical signals. In this case, the physical quantity measured by the diagnosed sensor is additionally measured by at least three sensors performing measurements in different ways. Next, for each pair of sensors, the value of the hypothesis test criterion is calculated on the equality of the distribution centers of two independent samples, consisting of the results of multiple measurements of a physical quantity. The obtained value of the criterion is compared with the normalized value, and if there is a significant discrepancy in the readings of a pair of sensors, it is concluded that there is a metrological failure of the sensor.
Использование дублирующих измерений обеспечивает повышение метрологической надежности и достоверности результатов диагностирования датчиков измерения. The use of duplicate measurements provides an increase in metrological reliability and the reliability of the results of the diagnosis of measurement sensors.
Однако данный способ не может быть использован в системах не допускающих установку дополнительных датчиков. При этом способ не позволяет диагностировать скрытые дефекты измерительных каналов уровня с датчиками разности давлений.However, this method cannot be used in systems that do not allow the installation of additional sensors. Moreover, the method does not allow to diagnose hidden defects of the measuring channels of the level with pressure difference sensors.
Известно «Устройство централизованного контроля» Known "Centralized control device"
(RU № 2141722, H04B 3/46, опубл. 20.11.1999), включающее датчики каналов (параметров) объекта контроля, многоканальный блок нормализации (унификации) сигналов датчиков, многоканальный блок сравнения и индикации, а также виртуальный эталон, который может быть выполнен, с помощью ЭВМ, выполняющей заданный алгоритм:(RU No. 2141722,
где y - выходное эталонное значение; N - число каналов (параметров); i - порядковый номер канала Xi - значение выходного сигнала i-го канала (параметра) блока нормализации.where y is the output reference value; N is the number of channels (parameters); i - channel serial number X i - output signal value of the i-th channel (parameter) of the normalization block.
При отклонениях каналов (параметров) в ходе эксплуатации получаем сигналы Xi≠ Xo и соответственно y ≠ yo.If the channels (parameters) deviate during operation, we obtain signals X i ≠ X o and, accordingly, y ≠ y o .
Достоинством устройства является возможность его работы без остановки технологического процесса и демонтажа датчиков.The advantage of the device is the possibility of its operation without stopping the process and dismantling the sensors.
Однако, виртуальный эталон реализует достаточно простой алгоритм, который сложно адаптировать к потребностям диагностики измерительных каналов для измерения уровня жидких сред, в том числе в условиях высоких рабочих температур и давлений контролируемой среды. However, the virtual standard implements a fairly simple algorithm that is difficult to adapt to the needs of the diagnostics of the measuring channels for measuring the level of liquid media, including at high operating temperatures and pressures of the controlled medium.
Известен «Способ автоматического контроля метрологических характеристик средств измерения (СИ)массы нефти или жидких нефтепродуктов (НП)при их отпуске на базах топлива (RU №2 593446, G01F 25/00, опубл. 20.08.2016, бюл.№22).The well-known "Method of automatic control of metrological characteristics of measuring instruments (SI) of the mass of oil or liquid petroleum products (NP) when they are dispensed at fuel bases (RU No. 2 593446, G01F 25/00, publ. 08/20/2016, bull. No. 22).
Сущность способа заключается в том, что перед началом и по завершении каждой операции отпуска автоматически регистрируют результаты измерения массы нефти или нефтепродуктов (НП) и выполняют автоматический сравнительный анализ результатов измерений массы отпущенной нефти или НП по данным, как минимум, трех средств измерения (СИ). По данным автоматической системы измерения в резервуарах, по данным топливораздаточных устройств и по данным автоматической системы измерения в приемных емкостях и баках транспортных средств с накоплением статистики по фактам превышения предельных погрешностей измерений отдельными СИ для подготовки заключения судят о возможности дальнейшей эксплуатации или необходимости внеплановой поверки СИ.The essence of the method lies in the fact that before and at the end of each holiday operation, the results of measuring the mass of oil or oil products (NP) are automatically recorded and an automatic comparative analysis of the results of measurements of the mass of released oil or NP is performed according to at least three measuring instruments (SI) . According to the data of the automatic measurement system in tanks, according to the fuel dispensers and the data of the automatic measurement system in the receiving capacities and tanks of vehicles with accumulation of statistics on the facts of exceeding the limiting measurement errors by individual SIs to prepare a conclusion, they judge the possibility of further operation or the need for unscheduled verification of SI.
Использование дублирующих измерений обеспечивает повышение метрологической надежности и достоверности результатов диагностирования средств измерения. Достоинством способа является и то, что контроль СИ можно осуществлять в реальных условиях его эксплуатации в режиме непрерывного технологического процесса. The use of duplicate measurements provides an increase in metrological reliability and reliability of the results of the diagnosis of measuring instruments. The advantage of the method is that the control of SI can be carried out in real conditions of its operation in the continuous process.
Однако данный способ не может быть использован в системах, не допускающих установку дополнительных датчиков.However, this method cannot be used in systems that do not allow the installation of additional sensors.
При этом его сложно адаптировать к потребностям диагностики ИК уровня жидких сред с датчиками разности давлений, в том числе для резервуаров под давлением/разрежением с высокими рабочими температурами. At the same time, it is difficult to adapt it to the needs of diagnostics of the IR level of liquid media with pressure difference sensors, including for pressure / vacuum tanks with high operating temperatures.
Известен «Способ градуировки и проверки средств косвенных измерений и эталон для его осуществления» (RU №2 095 761, G01F 25/00, опубл. 20.10.1995), выбранный в качестве прототипа.The well-known "Method of calibration and verification of indirect measurements and the standard for its implementation" (RU No. 2095761, G01F 25/00, publ. 10/20/1995), selected as a prototype.
Сущность способа состоит в том, что поверка средств косвенных измерений осуществляется с помощью эталона косвенных измерений путем имитации заданных значений параметров состояния с помощью имитаторов входных переменных в статических и динамических режимах и принятия рассчитанного значения в качестве эталонного значения, которое сравнивается со значением сигнала поверяемого средства измерения. Эталон содержит информационно-вычислительное устройство, к которому подсоединены имитаторы входных переменных перепада давлений на сужающем устройстве ΔP, давления измеряемой среды P и температуры среды t. Имитируемые сигналы могут поступать в информационно-вычислительные устройства непосредственно либо через модели информационно-измерительных каналов. Модели информационно-измерительных каналов представляют собой устройства, отображающие свойства соответствующих преобразователей перепада давления и температуры в статических и динамических режимах во всех диапазонах измерений. Использование моделей информационно-измерительных каналов позволяет приблизить характеристики средств косвенных измерений, получаемых с помощью эталона, к характеристикам реального поверяемого средства измерения.The essence of the method lies in the fact that the verification of means of indirect measurements is carried out using the standard of indirect measurements by simulating the set values of state parameters using simulators of input variables in static and dynamic modes and accepting the calculated value as a reference value, which is compared with the signal value of the instrument being verified . The standard contains an information-computing device to which simulators of input variables of differential pressure on the narrowing device ΔP, pressure of the measured medium P and medium temperature t are connected. Simulated signals can go to information-computing devices directly or through models of information-measuring channels. Models of information-measuring channels are devices that display the properties of the corresponding pressure and temperature differential transducers in static and dynamic modes in all measurement ranges. The use of models of information-measuring channels allows us to approximate the characteristics of indirect measuring instruments obtained using the standard to the characteristics of a real calibrated measuring instrument.
Достоинством способа является возможность проведения проверки исправности средств измерений не только в статических режимах, но и в динамических, а также при различных значениях давления и температуры рабочей среды. The advantage of this method is the ability to check the serviceability of measuring instruments not only in static modes, but also in dynamic, as well as at different values of pressure and temperature of the working medium.
Недостатком таких средств метрологической диагностики являются ограниченные возможности их применения в условиях непрерывного технологического процесса. Для проведения проверки требуется временно вывести средство измерения из работы (отключить его от систем автоматического регулирования технологическим процессом) с целью подачи на него сигналов с имитаторов. The disadvantage of such means of metrological diagnostics is the limited possibilities of their use in a continuous process. To conduct a check, it is necessary to temporarily take the measuring instrument out of operation (disconnect it from the automatic process control systems) in order to send signals from simulators to it.
Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего выполнять метрологическую диагностику ИК уровня жидкости в резервуарах под давлением или разрежением во всех режимах непрерывного технологического процесса, включая переходные процессы с мгновенными изменениями теплофизических параметров рабочей среды.The objective of the invention is to develop a method that allows metrological diagnosis of the IR level of a liquid in tanks under pressure or vacuum in all modes of a continuous technological process, including transients with instantaneous changes in the thermophysical parameters of the working medium.
Техническим результатом является повышение точности диагностики, за счет учета термодинамических фаз и динамически меняющихся теплофизических параметров рабочей среды, а также статических характеристик объекта контроля и ИК, включая геометрические параметры конструкции ИК, влияющие на измеряемую величину уровня.The technical result is to increase the accuracy of diagnostics by taking into account the thermodynamic phases and dynamically changing thermophysical parameters of the working medium, as well as the static characteristics of the test object and IR, including the geometric parameters of the IR structure, which affect the measured level.
Заявляемый технический результат достигается с помощью реализации способа метрологической диагностики измерительных каналов уровня жидкости c датчиками разности давлений, заключающийся в выполнении этапов, на которых:The claimed technical result is achieved by implementing the method of metrological diagnostics of measuring channels of a liquid level with pressure difference sensors, which consists in performing the steps in which:
- снимают показания уровня с датчиков диагностируемого ИК уровня и дублирующих ИК уровня, получают показания ИК, характеризующие термодинамическую фазу и динамически меняющиеся теплофизические параметры рабочей среды в резервуаре и импульсных линиях датчиков, а также статические параметры, включая геометрические характеристики ИК, местное ускорение свободного падения на площадке производственного объекта; - take readings of the level from the sensors of the diagnosed IR level and duplicate IR levels, obtain IR readings characterizing the thermodynamic phase and dynamically changing thermophysical parameters of the working medium in the tank and the pulse lines of the sensors, as well as static parameters, including geometric characteristics of IR, local acceleration of gravity site of the production facility;
- по показаниям диагностируемого ИК уровня и дублирующих ИК путем обратных преобразований определяют разность давлений, соответствующую усредненной величине разности давлений, измеренной датчиками;- according to the testimony of the diagnosed IR level and duplicate IR by means of inverse transformations, the pressure difference corresponding to the average value of the pressure difference measured by the sensors is determined;
- на основе рассчитанной разности давлений и полученных показаний о термодинамической фазе и теплофизических параметрах рабочей среды в резервуаре и импульсных линиях ИК, а также статистических параметров моделируют показания эталонного виртуального датчика уровня;- based on the calculated pressure difference and the obtained readings about the thermodynamic phase and thermophysical parameters of the working medium in the tank and the pulse lines of the infrared, as well as statistical parameters, model the readings of the reference virtual level sensor;
- определяют среднеквадратическое отклонение показаний диагностируемого ИК от показаний эталонного виртуального датчика;- determine the standard deviation of the diagnosed IR from the readings of the reference virtual sensor;
- сравнивают величину среднеквадратического отклонения от заданной границы допустимого отклонения, по результатам сравнения судят о метрологической исправности ИК.- compare the value of the standard deviation from the specified boundary of the permissible deviation, according to the results of the comparison judge the metrological health of the infrared.
Выбор среднеквадратического отклонения для определения исправности ИК обусловлен простотой определения данной характеристики и достаточной для практики точностью решения подобных задач прикладной метрологии.The choice of the standard deviation for determining the health of the infrared is due to the simplicity of determining this characteristic and the practical accuracy of solving such problems of applied metrology sufficient.
Точность процесса диагностики повышается благодаря тому, что процесс диагностики осуществляется с учетом реальных параметров, характеризующих термодинамические фазы и динамически меняющиеся теплофизические параметры рабочей среды в резервуаре и импульсных линиях датчиков, а также статические характеристики объекта контроля и ИК, включая геометрические параметры конструкции ИК, влияющие на измеряемую величину уровня, и местное ускорение свободного падения на площадке производственного объекта.The accuracy of the diagnostic process is increased due to the fact that the diagnostic process is carried out taking into account real parameters characterizing the thermodynamic phases and dynamically changing thermophysical parameters of the working medium in the tank and the pulse lines of the sensors, as well as the static characteristics of the test object and IR, including the geometric parameters of the IR design, affecting the measured level value, and local acceleration of gravity at the site of the production facility.
Из уровня техники не обнаружено источников информации, раскрывающих сущность заявляемого способа метрологической диагностики ИК, измеряющих уровень жидких сред в резервуарах под давлением/разрежением гидростатическим методом (посредством датчиков разности давлений). Следовательно, можно констатировать о соответствии заявляемого способа критериям «новизна» и «изобретательский уровень».From the prior art, no sources of information have been discovered that reveal the essence of the proposed method for the metrological diagnostics of IR, measuring the level of liquid media in tanks under pressure / rarefaction using the hydrostatic method (using pressure differential sensors). Therefore, we can state that the proposed method meets the criteria of "novelty" and "inventive step".
Оптимальным вариантом операции способа определения разности давлений путем обратных преобразований является осуществление его по формуле:The best option for the operation of the method for determining the pressure difference by inverse transformations is its implementation by the formula:
где 
ρ1ик – плотность воды в плюсовой импульсной линии, учтенное настройками штатных диагностируемых ИК уровня,ρ 1ik is the density of water in the positive impulse line, taken into account by the settings of the standard diagnosed IR level,
g – местное ускорение свободного падения на объекте контроля,g - local acceleration of gravity at the control object,
Hик –значение базы уровнемеров, учтенное настройками диагностируемых ИК,H ik - the value of the base of the level gauges, taken into account the settings of the diagnosed IR,
ρ´ик – учтенная плотность воды внутри технологической емкости,ρ´ ik - the taken into account the density of water inside the technological tank,
d – количество дублирующих друг друга ИК уровня на объекте контроля,d is the number of duplicating each other IR level at the object of control,
Li – показания i-го ИК уровня;Li - readings of the i-th infrared level;
h0ик – значение высоты врезки минусовой импульсной линии (ИЛ) до внутренней образующей дна резервуара, учтенное настройками диагностируемых ИК,h 0ik is the value of the insertion height of the minus impulse line (IL) to the inner generatrix of the tank bottom, taken into account by the settings of the diagnosed IR,
ρ´´ик – учтенная плотность паровоздушной смеси внутри резервуара,ρ´´ ik - the taken into account density of the vapor-air mixture inside the tank,
ΔPmin – настроенное смещение нуля датчика разности давлений.ΔP min - the adjusted zero offset of the differential pressure sensor.
Оптимальной операцией способа метаматематического моделирования показаний виртуального датчика является осуществление по формуле:The optimal operation of the method of metamathematical modeling of the virtual sensor readings is the implementation according to the formula:
LM = KM·
где 
Поправочные коэффициенты KM и BM , рассчитываются по формуле:Correction factors K M and B M are calculated by the formula:
Где ρ´ – текущее значение плотности жидкости внутри технологической емкости,Where ρ´ - the current value of the density of the liquid inside the process tank,
ρ´´ – текущее значение плотности паровоздушной смеси внутри технологической емкости,ρ´´ - the current value of the density of the vapor-air mixture inside the technological tank,
ρ1i – плотность среды на участке плюсовой ИЛ длиной Hi, где 
ρ1j – плотность среды на участке плюсовой ИЛ длиной hj, где 
ρ2γ – плотность среды на участке плюсовой ИЛ длиной hγ, где 
h1 – высота импульсных линий от датчика до минусовой ИЛ в резервуар,h 1 - the height of the impulse lines from the sensor to the negative IL in the tank,
H – фактическое значение базы датчиков уровня,H - the actual value of the base of level sensors,
h1 – фактическая высота импульсных линий от датчика до врезки минусовой ИЛ в резервуар,h 1 - the actual height of the impulse lines from the sensor to the insertion of negative IL in the tank,
h0 – фактическая высота врезки минусовой ИЛ до внутренней образующей дна резервуара.h 0 is the actual insertion height of minus IL to the internal generatrix of the tank bottom.
Далее приводится пример конкретного осуществления способа метрологической диагностики ИК уровня жидкости для одного из диагностируемых каналов.
Фиг.1 иллюстрирует основные этапы выполнения заявляемого способа.The following is an example of a specific implementation of the method of metrological diagnosis of the IR liquid level for one of the diagnosed channels.
Figure 1 illustrates the main stages of the implementation of the proposed method.
Фиг.2 иллюстрирует схему условного деления ИЛ на участки с одинаковыми характеристиками среды.Figure 2 illustrates a scheme for conditionally dividing IL into sections with the same environmental characteristics.
На Фиг.3 представлен график распределения среднеквадратического отклонения по времени.Figure 3 presents a graph of the distribution of standard deviation over time.
На Фиг.4 представлены сведенные в таблицу данные о погрешности измерений в случаях несоответствий/неточностей настройки шкал измерений ИК.Figure 4 presents the tabulated data on the measurement error in cases of inconsistencies / inaccuracies in the settings of the infrared measurement scales.
Способ метрологической диагностики измерительных каналов уровня жидкости реализуется следующим образом. The method of metrological diagnostics of the measuring channels of the liquid level is implemented as follows.
На первом этапе способа получают показания уровня диагностируемого измерительного канала (ИК) и показания уровня с дублирующих ИК. At the first stage of the method, readings of the level of the diagnosed measuring channel (IR) and readings of the level from duplicate IRs are obtained.
Данные получают от программно-технического комплекса автоматизированной системы управления технологическими процессами (ПТК АСУТП).Data is obtained from the software and hardware complex of an automated process control system (PTK ASUTP).
Получают показания от ИК, характеризующие термодинамическую фазу и динамически меняющиеся теплофизические параметры рабочей среды: плотность, давление, температура.They receive readings from the IR characterizing the thermodynamic phase and dynamically changing thermophysical parameters of the working medium: density, pressure, temperature.
Для учета текущих значений давления и температуры используются показания соответствующих ИК с объекта контроля. В частности, можно использовать показания датчиков избыточного и абсолютного давления, расположенных в паровой части резервуара, датчиков температуры в паровой и водяной части резервуара, а также датчиков температуры среды в уравнительном сосуде и импульсных линиях (Демченко В.А. Автоматизация и моделирование процессов АЭС и ТЭС. - Одесса: Астропринт. - 2001. - 300 с)To account for the current values of pressure and temperature, the corresponding IR readings from the control object are used. In particular, you can use the readings of gauges of excess and absolute pressure located in the steam part of the tank, temperature sensors in the steam and water parts of the tank, as well as sensors of the temperature of the medium in the surge vessel and impulse lines (V. Demchenko, Automation and simulation of nuclear power plant processes and TES. - Odessa: Astroprint. - 2001. - 300 s)
При условии насыщения рабочей среды в резервуаре достаточно ограничиться либо показаниями датчиков давления, либо датчиков температуры. Under the condition of saturation of the working medium in the tank, it is sufficient to limit ourselves to either the readings of pressure sensors or temperature sensors.
Получают статические параметры, характеризующие геометрические размеры конструкции: высоту нижней врезки импульсной линии (ИЛ) от внутренней образующей дна резервуара h0, базу уровнемера H (расстояния от верхнего штуцера уравнительного сосуда до нижней врезки ИЛ в резервуар), высоту ИЛ от датчика до нижней врезки в резервуар h1.Static parameters are obtained that characterize the geometric dimensions of the structure: the height of the bottom inset of the impulse line (IL) from the inner generatrix of the tank bottom h 0 , the base of the level gauge H (the distance from the top fitting of the surge vessel to the bottom inset of the IL in the reservoir), the height of the IL from the sensor to the bottom inset into the tank h 1 .
Для определения этих геометрических величин выполняется соответствующая геодезическая съёмка. В тех случаях, когда ИЛ визуально не просматриваются в полном объеме, и выполнить геодезическую съемку базы уровнемера H не представляется возможным, её значение определяется косвенно из показаний датчика разности давлений при пустом резервуаре и полностью заполненных ИЛ.To determine these geometric values, an appropriate geodetic survey is performed. In those cases when the IL is not visually visible in full, and it is not possible to perform geodetic survey of the base of the level gauge H, its value is determined indirectly from the readings of the pressure difference sensor with an empty tank and completely filled IL.
В условиях отсутствия на объекте контроля датчиков температуры среды ИЛ в статике дополнительно учитывается профиль распределения температур по высоте ИЛ, определяемый по результатам пирометрии.In the absence of IL temperature sensors at the monitoring object, the statics additionally takes into account the temperature distribution profile along the IL height, determined by the pyrometry results.
На втором этапе по показаниям уровня ИК путем обратных преобразований по отношению к тем, что выполняются в АСУТП, осуществляется расчет усредненной величины разности давлений ∆Р на гидростатических уровнемерах.At the second stage, according to the readings of the IR level by means of inverse transformations with respect to those performed in the process control system, the average value of the pressure difference ∆Р on hydrostatic level gauges is calculated.
Расчет усредненной величины разности давлений ∆Р осуществляется по формуле:The calculation of the average value of the pressure difference ∆P is carried out according to the formula:
Где
ρ1ик – плотность воды в плюсовой импульсной линии, учтенная настройками диагностируемого и дублирующих его ИК уровня (постоянно измеряющих один и тот же уровень жидкости вместе с диагностируемым ИК)ρ 1ik is the density of water in the positive impulse line, taken into account by the settings of the diagnosed and duplicate IR level (constantly measuring the same liquid level together with the diagnosed IR)
g – местное ускорение свободного падения на объекте контроля,g - local acceleration of gravity at the control object,
Hик – значение базы ИК уровня, учтенное настройками диагностируемого и дублирующих его ИК,H ik - the value of the base of the IR level, taken into account the settings of the diagnosed and duplicating IR,
ρ´ик – учтенная плотность воды внутри технологической емкости,ρ´ ik - the taken into account the density of water inside the technological tank,
d – количество дублирующих ИК уровня вместе с диагностируемымd - the number of duplicate IR level along with the diagnosed
Li – показания i-го ИК уровня;Li - readings of the i-th infrared level;
h0ик – значение высоты врезки минусовой импульсной линии (ИЛ) до внутренней образующей дна резервуара, учтенное настройками диагностируемых ИК,h 0ik is the value of the insertion height of the minus impulse line (IL) to the inner generatrix of the tank bottom, taken into account by the settings of the diagnosed IR,
ρ´´ик – учтенная плотность паровоздушной смеси внутри резервуара,ρ´´ ik - the taken into account density of the vapor-air mixture inside the tank,
ΔPmin – настроенное смещение нуля на датчиках разности давлений.ΔP min - the adjusted zero offset on the pressure difference sensors.
На третьем этапе осуществляют математическое моделирование показаний уровня по формуле, имитирующее эталонный виртуальный датчик:At the third stage, mathematical modeling of the level readings is carried out according to the formula imitating a reference virtual sensor:
LM = KM·
где 
Поправочные коэффициенты KM и BM , в общем случае рассчитываются по формуле:Correction factors K M and B M, in the General case, are calculated by the formula:
Где ρ´ – текущее значение плотности жидкости внутри технологической емкости,Where ρ´ - the current value of the density of the liquid inside the process tank,
ρ´´ – текущее значение плотности паровоздушной смеси внутри технологической емкости,ρ´´ - the current value of the density of the vapor-air mixture inside the technological tank,
ρил1i – плотность среды на участке плюсовой ИЛ длиной Hi, где
ρил1j – плотность среды на участке плюсовой ИЛ длиной hj, где
ρил2γ – плотность среды на участке плюсовой ИЛ длиной hγ, где
h1 – высота импульсных линий от датчика до минусовой ИЛ в резервуар,h 1 - the height of the impulse lines from the sensor to the negative IL in the tank,
H – фактическое значение базы датчиков уровня,H - the actual value of the base of level sensors,
h1 – фактическая высота импульсных линий от датчика до врезки минусовой ИЛ в резервуар,h 1 - the actual height of the impulse lines from the sensor to the insertion of negative IL in the tank,
h0 – фактическая высота врезки минусовой ИЛ до внутренней образующей дна резервуара.h 0 is the actual insertion height of minus IL to the internal generatrix of the tank bottom.
Определение коэффициентов KМ и BМ для текущих значений температуры Т и давления Р рабочей среды может быть осуществлено по данным справочника (Калашников А.А. «Справочник по настройке промышленных гидростатичеких уровнемеров», Инфра-Инженения, Москва-Вологда, 2017). The determination of the coefficients K M and B M for the current values of temperature T and pressure P of the working medium can be carried out according to the reference book (A. A. Kalashnikov “Reference book for setting up industrial hydrostatic level gauges”, Infra-Engineering, Moscow-Vologda, 2017).
Для учёта неравномерного распределения плотности среды по высоте импульсных линий (ИЛ) формулой (4) предусмотрено условное разбиение ИЛ на участки, на протяжении каждого из которых теплофизические характеристики среды допустимо считать одинаковыми, что изображено на Фиг.2, на которой представлены: 1-датчик давления, 2-уравнительный сосуд, 3 –импульсная линия (ИЛ), соединяющая датчик давления 1 с уравнительным сосудом 2.To take into account the uneven distribution of the density of the medium along the height of the impulse lines (IL), formula (4) provides for a conditional division of the IL into sections, during each of which the thermophysical characteristics of the medium can be considered identical, which is shown in Figure 2, which shows: 1-sensor pressure, 2-equalization vessel, 3 — pulse line (IL) connecting
Плотность среды на каждом из участков ИЛ определяется для соответствующих значений температуры ti и давления pi. В свою очередь, давление на участке i складывается из давления внутри технологической емкости и суммы гидростатических давлений вышестоящих участков в ИЛ. Таким образом, расчет значений плотности среды в ИЛ осуществляется от верхних участков к нижним. В условиях отсутствия или недостаточного количества датчиков температуры, расположенных по высоте ИЛ, проводится пирометрия ИЛ. The density of the medium in each of the sections of the IL is determined for the corresponding values of temperature t i and pressure p i . In turn, the pressure in section i is the sum of the pressure inside the process vessel and the sum of the hydrostatic pressures of the higher sections in the IL. Thus, the calculation of the density of the medium in the IL is carried out from the upper to the lower sections. In the absence or insufficient number of temperature sensors located along the height of the IL, IL pyrometry is performed.
В целом, формулы (2) - (4) представляют собой общие математические зависимости, удовлетворяющие всем возможным условиям гидростатических измерений уровня жидкости в резервуарах, работающих под давлением/разрежением:In general, formulas (2) - (4) are general mathematical dependencies that satisfy all possible conditions for hydrostatic measurements of the liquid level in tanks operating under pressure / vacuum:
а) случаям однофазной и двухфазной рабочей среды;a) cases of a single-phase and two-phase working medium;
б) случаям равномерного и неравномерного распределений профиля плотности в ИЛ;b) cases of uniform and uneven distribution of the density profile in the IL;
в) удовлетворяют обоим типам применяемых промышленных схем - с однокамерным и двухкамерным уравнительными сосудами. c) satisfy both types of industrial schemes used - with single-chamber and two-chamber equalization vessels.
Например, при условии двухкамерного уравнительного сосуда (
Таким образом, математическое моделирование показаний уровня, имитируя эталонный виртуальный датчик, представляет собой универсальный инструмент определения значения уровня на базе независимых расчетов поправочных коэффициентов KM и BM. Входными данными такой математической модели являются показания имеющихся на производственном объекте измерительных каналов уровня, давления и температуры рабочей среды, а также статические характеристики ИК и объекта контроля.Thus, mathematical modeling of level readings, simulating a reference virtual sensor, is a universal tool for determining the level value based on independent calculations of correction factors K M and B M. The input data of such a mathematical model are the readings of the measuring channels of the level, pressure and temperature of the working medium available at the production facility, as well as the static characteristics of the infrared and the control object.
В результате, метрологическая диагностика сводится к сравнению показаний диагностируемого канала с моделируемыми показаниями эталонного виртуального датчика. As a result, metrological diagnostics is reduced to comparing the readings of the diagnosed channel with the simulated readings of the reference virtual sensor.
Для этого на четвертом этапе определяют среднеквадратическое отклонение, и строят графики распределений среднеквадратического отклонения по времени и по уровню жидкости.To do this, in the fourth stage, the standard deviation is determined, and graphs of the distribution of the standard deviation over time and liquid level are constructed.
Определение среднеквадратичного отклонения показаний каждого из ИК уровня от показаний виртуального датчика LM осуществляется по формуле:The determination of the standard deviation of the readings of each IR level from the readings of the virtual sensor L M is carried out according to the formula:
где σ – среднеквадратичное отклонение за период времени N,where σ is standard deviation for a period of time N,
N – объем выборки по времени,N - time sample size
Li – текущее значение показаний диагностируемого ИК уровня в момент времени i;L i - the current value of the diagnosed IR level at time i;
M [LM] – математическое ожидание показаний LM за весь объем выборки,M [L M ] - the mathematical expectation of the readings L M for the entire sample size,
LMi – текущее значение показаний виртуального датчика в момент времени i.L Mi - the current value of the readings of the virtual sensor at time i.
На пятом этапе сравнивают величину σ – среднеквадратичного отклонения с заданной границей допустимых отклонений. Для этого строят график распределения среднеквадратичного отклонения по времени, представленный на Фиг.3. At the fifth stage, the value σ - standard deviation with a given margin of tolerance. To do this, build a graph of the distribution of standard deviation over time, presented in figure 3.
По результатам сравнения судят о метрологической исправности ИК. Если график распределения среднеквадратичного отклонения по времени выходит за границу допустимых отклонений констатируется факт неисправности ИК, если не выходит, то ИК признается исправным.Based on the results of the comparison, they judge the metrological health of the infrared. If the graph of the distribution of standard deviation over time goes beyond the limit of permissible deviations, the fact that the IR is malfunctioning is detected, if it does not, the IR is recognized as serviceable.
На Фиг.3 верхний график соответствует неисправному ИК, а нижний - исправному ИК.In figure 3, the upper graph corresponds to a faulty IR, and the lower one to a healthy IR.
Границы допустимых отклонений выбираются с учетом следующих критериев:The boundaries of permissible deviations are selected taking into account the following criteria:
1) с одной стороны, заданная граница не должна быть слишком маленькой, чтобы исключить влияние «технологического шума» на результат диагностики (исключить ложные результаты диагностики о неисправности измерительного канала).1) on the one hand, the specified boundary should not be too small to exclude the influence of "technological noise" on the diagnostic result (exclude false diagnostic results about a measuring channel malfunction).
2) с другой - заданная граница не должна быть слишком большой. Обязательно должна удовлетворять установленным нормам точности на промышленном объекте (это, собственно, и есть её предельно возможное значение). 2) on the other, the given boundary should not be too large. Necessarily must satisfy the established standards of accuracy at an industrial facility (this, in fact, is its maximum possible value).
В частности, на атомных станциях в подобных задачах общепринято искать отклонение в процентах относительно текущего среднего значения. С учетом действующих на АЭС норм точности теплофизических измерений, оптимальное значение задаваемой границы находится в диапазоне 3 - 4 % от текущих показаний виртуального датчика.In particular, at nuclear power plants in such tasks it is generally accepted to look for a deviation in percent relative to the current average value. Taking into account the valid standards of accuracy of thermophysical measurements at nuclear power plants, the optimal value of the specified boundary is in the range of 3 - 4% of the current readings of the virtual sensor.
Если необходимо определять, ухудшение метрологических характеристик датчика (с целью увеличения межповерочных интервалов), то задаваемая граница должна быть ужесточена как минимум в 1,5 - 2 раза по отношению к действующим на промышленном объекте нормам точности.If it is necessary to determine the deterioration of the metrological characteristics of the sensor (in order to increase the inter-calibration intervals), then the specified boundary should be tightened at least 1.5 - 2 times in relation to the accuracy standards applicable at the industrial facility.
Анализируя график распределения среднеквадратичного отклонения по времени, выполняется предварительная идентификация вероятного дефекта ИК.By analyzing the time distribution of the standard deviation, the preliminary identification of the probable IR defect is performed.
Так, например:For example:
1) Наличие постоянного во времени среднеквадратичного отклонения у всех дублирующих ИК уровня из состава АСУТП свидетельствует о систематической ошибке измерений, наиболее вероятными причинами которой являются скрытые дефекты:1) The presence of a constant in time standard deviation for all duplicate IR levels from the process control system indicates a systematic measurement error, the most likely causes of which are hidden defects:
– несоответствие настроек ИК значению фактической базы датчиков уровня;- inconsistency of the IR settings with the value of the actual base of level sensors;
– неточность корректировок показаний ИК по отношению к номинальным значениям теплофизических характеристик рабочей среды.- inaccuracy of adjustments of the IR readings in relation to the nominal values of the thermophysical characteristics of the working environment.
2) Основными причинами постепенного и кратковременного роста среднеквадратичного отклонения являются: 2) The main reasons for the gradual and short-term growth of the standard deviation are:
– частичная незаполненность (дренирование) импульсных линий и/или уравнительного сосуда;- partial incompleteness (drainage) of impulse lines and / or surge vessel;
– «дрейф нуля» первично-измерительного преобразователя;- “zero drift” of the primary measuring transducer;
– отклонение первично-измерительного преобразователя от требуемых метрологических характеристик (чаще всего, по причине старения чувствительного элемента)- deviation of the primary measuring transducer from the required metrological characteristics (most often, due to aging of the sensing element)
– скопление шлама в импульсных линиях.- accumulation of sludge in impulse lines.
3) Мгновенный значительный рост среднеквадратичного отклонения, как правило, на практике вызван следующими основными причинами: обрывом кабельных связей, ухудшением качества электрического контакта, выходом из работы какого-либо технического средства из состава измерительного канала, обесточением первично-измерительного преобразователя или программного модуля ПТК. Такие дефекты являются явными, и с большой вероятностью будут выявлены и штатной системой самодиагностики в составе АСУТП. Устранение данных дефектов предпринимается эксплуатационным персоналом сразу после их обнаружения.3) Instantaneous significant increase in standard deviation, as a rule, is caused in practice by the following main reasons: disconnection of cable connections, deterioration of the quality of electrical contact, failure of any technical equipment from the composition of the measuring channel, blackout of the primary measuring transducer or PTK software module. Such defects are obvious, and with a high probability will be identified and the standard self-diagnosis system as part of the control system. The elimination of these defects is undertaken by the operating personnel immediately after their detection.
4) При отслеживании длительной истории среднеквадратичного отклонения, появляется возможность выявления деградации и старения чувствительного элемента датчика, кабельного тракта и других элементов, входящих в структуру ИК.4) When tracking a long history of standard deviation, it becomes possible to detect degradation and aging of the sensor’s sensitive element, cable path and other elements included in the IR structure.
Для выявления наличия несоответствия шкал измерений, задаваемых на датчике и в ПТК, строится график зависимости среднеквадратического отклонения от фактического значения уровня в резервуаре (показаний эталонного виртуального датчика).To identify the inconsistency of the measurement scales specified on the sensor and in the PTC, a graph is built of the dependence of the standard deviation on the actual value of the level in the tank (readings of the reference virtual sensor).
По графику зависимости среднеквадратического отклонения от значения уровня в резервуаре, полученного в результате математического моделирования, можно определить несоответствие шкал измерений. Для наглядности данные о наиболее вероятных на практике случаев несоответствий настроек шкалы измерений ИК сведены в таблицу и представлены на Фиг.4.According to the graph of the dependence of the standard deviation on the level in the tank obtained as a result of mathematical modeling, it is possible to determine the mismatch of the measurement scales. For clarity, the data on the most likely in practice cases of inconsistencies in the settings of the IR measurement scale are summarized in the table and presented in Fig. 4.
Сведения из таблицы, представленной на Фиг.4, позволяют определить значение составляющей систематической погрешности измерений. Кроме того, данные из таблицы на практике удобно использовать и для определения самих вероятных несоответствий шкал измерений ИК.Information from the table presented in Figure 4, allows to determine the value of the component of the systematic measurement error. In addition, the data from the table can be conveniently used in practice to determine the probable discrepancies of the IR measurement scales themselves.
Из указанных примеров и технических особенностей дефектов видно, что предлагаемый способ позволяет решить основную задачу технического обслуживания – своевременно диагностировать тот или иной дефект, пока он не привел к критическому отказу/ошибке работы систем автоматического регулирования. При этом метрологическая диагностика осуществляется удаленно от мест размещения КИП, а количество диагностируемых неисправностей значительно увеличивается в сравнении с теми, которые выявляются штатными средствами самодиагностики АСУТП или в ходе регламентных процедур метрологического контроля и надзора.From the above examples and the technical features of the defects, it can be seen that the proposed method allows us to solve the main task of maintenance - to diagnose a particular defect in a timely manner, until it leads to a critical failure / error in the operation of automatic control systems. At the same time, metrological diagnostics are carried out remotely from the instrumentation locations, and the number of diagnosed malfunctions is significantly increased in comparison with those that are detected by regular automated process control system self-diagnosis tools or during routine metrological control and supervision procedures.
Claims (34)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121439A RU2680852C1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Method of metrological diagnostics of measuring channels of the liquid level |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121439A RU2680852C1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Method of metrological diagnostics of measuring channels of the liquid level |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680852C1 true RU2680852C1 (en) | 2019-02-28 |
Family
ID=65632566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018121439A RU2680852C1 (en) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Method of metrological diagnostics of measuring channels of the liquid level |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680852C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111830286A (en) * | 2020-06-03 | 2020-10-27 | 福建水利电力职业技术学院 | Lifting type three-dimensional flow meter calibration water tank and flow rate calibration method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4716536A (en) * | 1985-04-16 | 1987-12-29 | The Foxboro Company | Measurement calibration |
| RU2095761C1 (en) * | 1994-03-04 | 1997-11-10 | Патрикеев Владимир Георгиевич | Method of calibration and checking of indirect measurement facilities and standard required for its realization |
| UA87951U (en) * | 2013-09-17 | 2014-02-25 | Борис Николаевич Гордеев | Method for calibration/graduation and determination of metrological characteristics of level measuring channel in polymetric system |
| RU2593446C1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр транспортного инспектората" | Method for automatic control of metrological characteristics of measuring devices of mass of oil or liquid oil products during tempering at fuel bases |
-
2018
- 2018-06-13 RU RU2018121439A patent/RU2680852C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4716536A (en) * | 1985-04-16 | 1987-12-29 | The Foxboro Company | Measurement calibration |
| RU2095761C1 (en) * | 1994-03-04 | 1997-11-10 | Патрикеев Владимир Георгиевич | Method of calibration and checking of indirect measurement facilities and standard required for its realization |
| UA87951U (en) * | 2013-09-17 | 2014-02-25 | Борис Николаевич Гордеев | Method for calibration/graduation and determination of metrological characteristics of level measuring channel in polymetric system |
| RU2593446C1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр транспортного инспектората" | Method for automatic control of metrological characteristics of measuring devices of mass of oil or liquid oil products during tempering at fuel bases |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Калашников А. А. Методы и средства повышения метрологической достоверности контроля уровня в технологических емкостях АЭС: диссертация кандидата технических наук. М., - 2017, 161 с. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111830286A (en) * | 2020-06-03 | 2020-10-27 | 福建水利电力职业技术学院 | Lifting type three-dimensional flow meter calibration water tank and flow rate calibration method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1393136B1 (en) | Method for monitoring and detecting sensor failure in oil and gas production system | |
| US5991707A (en) | Method and system for predictive diagnosing of system reliability problems and/or system failure in a physical system | |
| EP3311052B1 (en) | Safety valve leak analysis system | |
| JP6325004B2 (en) | Process temperature transmitter with improved sensor diagnostics | |
| CN110274669B (en) | Online calibration method for large-diameter electronic water meter | |
| US20170261972A1 (en) | Monitoring means and monitoring method for monitoring at least one step of a process run on an industrial site | |
| JP5164954B2 (en) | Device diagnostic method and device diagnostic device | |
| JP2013073414A (en) | Sensor diagnostic device and sensor diagnostic method for plant | |
| CN101706294A (en) | Method for automatically judging calibration time of sensor | |
| CN117889943B (en) | Gas ultrasonic flowmeter inspection method and system based on machine learning | |
| CN118013468B (en) | Method, device, equipment and medium for monitoring health degree of wind turbine generator component | |
| RU2680852C1 (en) | Method of metrological diagnostics of measuring channels of the liquid level | |
| CN112051837A (en) | Test method and device for batch controllers | |
| CN115183805B (en) | Instrument automatic metrological verification method and system based on artificial intelligence | |
| Hashemian et al. | Pressure transmitter accuracy | |
| US20090093893A1 (en) | System and method for recognizing and compensating for invalid regression model applied to abnormal situation prevention | |
| CN112272804B (en) | Industrial process on-line fault location without dynamic system model | |
| RU2705929C1 (en) | Measurement channel diagnostic method | |
| RU99231U1 (en) | EQUIPMENT ASSESSMENT SYSTEM FOR EQUIPMENT | |
| RU2705169C1 (en) | Method for diagnosing redundant measurement channels (versions) | |
| Бушуев et al. | ALGORITHMS FOR IN-LINE PRESSURE TRANSMITTERS CONDITION MONITORING | |
| IT201800004181A1 (en) | Flow and quantity measurement system (metering) of fluids | |
| RU2562942C1 (en) | Method of automatic monitoring of metrological characteristics of instruments measuring oil or liquid oil products weight upon their reception at fuel bases | |
| RU2749304C1 (en) | Method for determining metrological characteristics of measuring channel (variants) | |
| Kalashnikov | Readings correction and on-line monitoring of fluid level measuring channels at NPP |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200715 |