UA5891U - Комплекс обладнання для метрологічної атестації, перевірки і калібрування засобів вимірювання витрати газу - Google Patents

Abstract

Комплекс обладнання для метрологічної атестації, перевірки і калібрування засобів вимірювання витрати газу включає дзвоновий еталонний пристрій, блок збору і передачі інформації, комп'ютер, сполучений з пультом перевірних операцій, еталони основних і супутніх фізичних величин, які визначають витрати газу, поршневий еталонний пристрій, еталонний пристрій на соплах критичного витоку, мобільні еталони.

Description

Корисна модель відноситься до техніки, зокрема до витратометрії і може бути використана для випробувань, перевірки, калібрування і метрологічної атестації лічильників газу як при їх виготовленні, так і в процесі експлуатації.

Для надійного функціонування великого парку вітчизняних та імпортних робочих засобів вимірювань витрат газу потрібне відповідне метрологічне забезпечення, якість якого залежить від класу засобів передачі розміру одиниці витрати від еталонів до робочих засобів вимірювань.

Відомий комплекс обладнання для передачі розміру одиниці витрати від еталонів до робочих засобів вимірювань ж. ;Измерительная техника", Ме4, 2004, с.24|), який дозволяє проводити метрологічну атестацію витратомірів.

До складу комплексу входять: трубопоршньова дозуюча установка (еталон) з хонінговим нержавіючим циліндром та поршнем, який сполучений з шарико-гвинтовим рушійним механізмом, електропривод поршня з перетворювачем частоти, безпульсаційні гвинтові насоси, вимірювальні лінії, прилади контролю параметрів робочого середовища за температурою і тиском, вимірювально-обчислювальний комплект обладнання на базі комп'ютера, певна кількість компараторів та витратомір, що перевіряють, ресивер, запірна арматура, регулятор тиску та витрат на ємність.

Похибку витратоміра, що повіряється, визначають за рахунок порівняння його показної в з показниками трубопоршньової дозуючої установки, яка являє вихідний еталон. З метою підвищення точності передачі розміру одиниці та діапазону витрати через контрольований витратомір використовують додаткові вимірювальні лінії, на яких встановлено зразкові засоби вимірювання (компаратори).

За рахунок співставлення показників компараторів з показниками трубопоршньової групи дозуючої установки обчислюють їх похибки та поправки.

По завершенні калібрування компараторів починають перевірку перетворювача витрати на відповідних режимах витрати. Перевірка реалізується за рахунок співставлення його показників з показниками компараторів та трубопоршньової установки. Під час співставлення показники компараторів приймають з урахуванням обчислених раніше поправок.

Причинами, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату є низька продуктивність комплексу і вузький діапазон витрат робочого середовища.

Відомі пристрої для калібрування і перевірки лічильників газу (Каталог. Газорозподільні пункти. Технологічне устаткування. Засоби обліку витрати газу, - Харків, НПП Газтехника", 2002, - 66 с.Ї, що представляють собою соплові витратовимірні установки. Робочими еталонами витрати в таких пристроях є мірні критичні сопла. Вони спроектовані і виготовлені так, що при створенні визначеного, так званого критичного перепаду тиску між входом і виходом сопла витрата через сопло залишається строго постійною і не залежить від подальшого зниження тиску і викликаного цим збільшення вище вказаного перепаду тиску. Стенд містить імпульсні датчики для лічильника, що перевіряється, засоби виміру температури і тиску, пристрій для синхронізації процесу перевірки, запірну арматуру. Пристрій працює на усмоктування. Необхідна для перевірки ступінь розрідження створюється за допомогою вакуум-насоса, компресора чи спеціального інжектора. Обчислення погрішності лічильника, що перевіряється, виробляється за допомогою комп'ютера, що входить до складу пристрою. Недоліком таких пристроїв є те, що пристрій забезпечує проведення перевірки тільки для витрат, визначених набором використовуваних сопел. Крім того, експлуатація критичних сопел, особливо для малих витрат, коли їх діаметр становить частки міліметра, ставить дуже високі вимоги до очищення робочого середовища.

Відомий також пристрій (Патент України Ме 63692А від 15.01.2004), який обрали за прототип, призначений для перевірки і метрологічної атестації лічильників газу, у якому в якості еталону використано мірник дзвонового типу.

Пристрій складається з наступних складових частин: - дзвонового мірника, дзвін якого через систему тросів, шківів і противаг підвішують у ємності з трансформаторним мастилом; - системи контролю витрати газу (або повітря) з контрольованого об'єму; - нагнітача повітря (або газу) з запірним пристроєм; - гермоклапана; - регулятора витрати; - вентиля тонкого регулювання витрати; - датчиків тиску і температури з перетворювачами; - блоку збирання і передачі інформації; - імпульсного датчика для визначення миттєвого положення дзвону; - пульта керування пристроєм.

Зазначений склад устаткування пристрою забезпечує проведення перевірки двох лічильників одночасно.

З огляду на наявну кількість парку газових лічильників, навіть можливість проведення одночасної перевірки двох лічильників є недостатньою. Причиною, що перешкоджають одержанню необхідного результату є низька продуктивність пристрою і відсутність можливості проведення повірок і метрологічної атестації лічильників під високим тиском.

Спільними ознаками прототипу і запропонованого комплексу є наявність дзвонового мірника, нагнітача повітря з запірним пристроєм, гермоклапана, регулятора витрати, датчиків тиску і температури з перетворювачами, блоку збору і передачі інформації, комп'ютера та пульта повірочних і робочих операцій.

В основу корисної моделі поставлена задача у комплексі обладнання метрологічної атестації, перевірки і калібрування засобів вимірювання витрати газу, шляхом введення нових систем, пристроїв та вузлів, забезпечити високу продуктивність, оперативність, економічність роботи комплексу та широкий діапазон витрат.

Поставлена задача вирішується тим, що до складу комплексу, крім еталонного пристрою на базі дзвонового мірника, включено еталони основних і супутніх фізичних величин, еталонний пристрій на базі сопел критичного витоку, еталонний пристрій на базі поршневої установки, мобільні еталони на базі роторних, турбінних та ультразвукових лічильників і сопел критичного витоку, чотири стенди метрологічної атестації, перевірки і калібрування лічильників газу, нагнітач та підігрівач природного газу, а також циркуляційний компресор з охолоджувачем природного газу.

Наявність в складі комплексу обладнання еталонів основних і супутніх фізичних величин дозволяє проводити систематичні перевірки і калібрування еталонних пристроїв на базі сопел критичного витоку, дзвонового мірника та поршневої установки, за допомогою яких калібрують мобільні еталони. Сукупність всіх еталонів являє систему відтворення еталону витрати природного газу.

На Фіг. 1 наведено структурну схему комплексу обладнання для метрологічної атестації, перевірки і калібрування засобів вимірювання витрати газу, який складається з системи відтворення еталону витрати природного газу і чотирьох стендів перевірки і калібрування засобів вимірювання витрати природного газу.

Комплекс обладнання спроможний відтворювати, в сукупності, витрату газу в діапазоні від 0,005 до 2 500 000 стандартних метрів кубічних за годину під тиском від 0,1 до 7,5 МПа. Комплекс дає можливість з мінімально можливою похибкою та оптимальними експлуатаційними витратами здійснювати перевірку та калібрування всіх існуючих типів лічильників, що використовуються для обліку витрати газу.

В якості еталонів основних фізичних величин використано еталони довжини, маси і часу. В якості еталонів супутніх фізичних величин використано еталони температури, тиску і вологості навколишнього середовища, а також еталони температури, тиску, густини, вологості та складу газу.

В якості первинних еталонів витрати газу можуть бути використані такі пристрої: 1. Дзвоновий пристрій: робоче середовище - природний газ, повітря; робочий об'єм - 3,5 м3; витрата - 4 - 400 мЗ/год під тиском 0,1 МПа; похибка - менше 0,1 95. 2. Поршневий пристрій: робоче середовище - природний газ, повітря; робочий об'єм - 9 м3; витрата - 500 - 2000 м/год під тиском 0,4 ж 7,5 МПа; похибка - менше 0,15 95, 3. Пристрій перевірки сопел критичного витоку: робоче середовище - природний газ; робочий об'єм -Зм3; витрата - 4 - 400 м3 /год під тиском 2,0 ж 4,0 МПа; витрата - 0,005 хз 16 м/год під тиском 0,1 ж 0,4 МПа; похибка - менше 0,15 95,

Проведення калібрування і перевірки робочих еталонів на трьох різних первинних еталонах дозволяє одержати більш достовірні значення вимірюваної величини за рахунок об'єднання трьох незалежних рядів спостережень. В загальному випадку ряди можуть мати різне число спостережень (пі) та неоднакову дисперсію (0). Для того щоб було можливо об'єднати ряди спостережень, і при цьому одержати найбільш точну оцінку вимірюваної величини, необхідно мати в наявності повну інформацію про похибки кожного методу вимірювання та виключити всі безумовно постійні систематичні похибки. При цьому по сукупності різних методів їх не виключені , систематичні похибки можливо вважати випадковими величинами, Для оцінки вимірюваної величини 2 по даних всіх рядів спостережень використовують поняття вагової функції ( І ), яка характеризує степінь довіри до відповідного ряду спостережень. Середньозважене значення вимірюваної величини дорівнює:

Х Ук) і де т - число рядів ши середнє значення і-го ряду

Фа вагова функція )-го ряду

У відповідності з властивостями оцінок максимальної вірогідності дисперсія середньозваженого значення дорівнюєту -- с- 052 ї-їїх

З цього слідує, що дисперсія середньозваженого менша дисперсії будь-якого із вихідних середньоарифметичних окремих рядів спостережень і тому при об'єднанні результатів вимірювань кількох рядів спостережень достовірність вимірювань підвищується. в-З - вВнкретному У - випадку, якщо дисперсії вимірювань різних методів спів розмірні ( хі Х2 Хт у, тоді:

т дсх 52 Зк ісх - Зсер х т ііт тобто похибка відтворення витрати комплексом, що складається з т первинних еталонів, в ут разів менша їхньої середньої похибки за умови відсутності кореляції між похибками еталонів.

Параметри роботи первинних еталонів вибирають оптимальними для конкретного методу вимірювання, враховуючи можливість взаємного звірення (гармонізації). Гармонізацію первинних еталонів здійснюють мобільними еталонами (роторні, турбінні та ультразвукові лічильники, сопла критичного витоку). Кожен мобільний еталон використовують у вузькому діапазоні витрат, що дає можливість збільшити достовірність гармонізації.

В якості мобільних еталонів в складі комплексу використовують такі засоби вимірювальної техніки: 1. Лічильник роторний: номінальна витрата - 4 ж 400 мУгод; тиск- 01 з 8,0 МПа; кількість - 6 шт. 2. Лічильник турбінний: номінальна витрата - 400 ж 2000 м3 /год; иск-0,1 58,0 МПа; кількість- 4 шт. 3. Лічильник турбінний: номінальна витрата - 1600 з 8000 м3 /год; иск-0,1 58,0 МПа; кількість - 1 шт. 4. Сопла критичного витоку: максимальна витрата - 400 м3 /год; тиск - 4,0 МПа.

При кратному збільшенні (зменшенні) величини витрати в процесі гармонізації використовують паралельно- послідовне з'єднання мобільних еталонів. Під час передачі витрати від еталону, який працює при низьких тисках, до еталону, який працює при високих тисках (а також навпаки) використовують паралельно-послідовне з'єднання мобільних еталонів з проміжним регулятором тиску. Гармонізацію еталонів проводять в реперних точках, наприклад: - витрата 200 м/год, 400 м3/год, 2000 мз/год, 8000 м3/год під тиском 0,1 МПа, 0,4 МПа, 1,2 МПа, 7,5 МПа.

Калібрування нових газових лічильників, а також перевірка і калібрування лічильників, що відпрацювали гарантійний термін, або повернулись з ремонту, виконують на наступних стендах:

Стенд Мо 1 робочі еталони - роторні та турбінні лічильники; робоче середовище -- повітря; витрата - 4 ж 24 000 м/год під тиском 0,1 5 1,2 МПа; похибка - менше 0,2 95.

Стенд Ме2 робочі еталони - роторні, турбінні та ультразвукові лічильники; робоче середовище - природний газ; витрата - 4 з 60 000 м/год під тиском 4,0 МПа; витрата - 4 ж 16 000 м/год під тиском 0,1 ж 7,5 МПа; похибка - менше 0,2 95.

Стенд Мо3 робочі еталони - сопла критичного витоку; робоче середовище - природний газ; витрата - 4 ж 16 000 м/год під тиском 4,0 МПа; похибка - менше 0,2 95.

Стенд Мо4 робочі еталони - сопла критичного витоку; робоче середовище - природний газ; витрата - 0,005 хз 16 м3/год під тиском 0,1 МПа; похибка - менше 0,3 95.

В якості прикладу наведено схему підключення стенду Ме2 (стенду перевірки промислових лічильників) до магістрального газопроводу (Фіг. 2). Наведена схема дає можливість реалізувати подачу на стенд та відвід від нього природного газу в наступних режимах: Магістраль", "Газорозподільна станція" та "Циклон".

Режим ,Магістраль" передбачає одержання газу з магістрального газопроводу і його відвід в магістральний газопровід. Повірочний стенд працює наступним чином. Спочатку закривають кран Кр 1, а на регуляторі Ре" 1 встановлюють необхідний перепад тиску. Далі відкривають крани Кр 2 та Кр 6, а за допомогою регулятора Рег2 встановлюють необхідну витрату (максимальна витрата складає 2 500 000 стандартних метрів кубічних за годину). Після цього відкривають крани Кр 3, Кр 4 та Кр 5, а регуляторами Рег З та Рег 5 за допомогою підігрівача в трубопроводах стенду встановлюють стабільну температуру. Перевірку лічильників проводять наступним чином. Закривають кран Кр 4, а регулятором Рег 5 встановлюють необхідну витрату газу через повірочний стенд, а через регулятор Рег 2 зменшують витрату для стабілізації величини витрати через крани Кр 2 та Кр 6, тобто стабілізується відбір (подача) газу з (до) магістралі. Стенд в режимі "Магістраль" працює під тиском 3,5 х 4,2 МПа.

Режим ,Газорозподільна станція" передбачає одержання газу з магістрального газопроводу і його відвід на вихід до газорозподільної станції (ГРО). Через регулятор Мо8 постійно забезпечується подача газу на вихід до

ГРО (максимальна витрата біля 200 000 стандартних кубічних метрів на годину). Для здійснення подачі природного газу на повірочний стенд відкриваються крани Кр 2, Кр З та Кр 7. Регулятор Рег 6 з підігрівачем підтримують необхідний тиск і температуру газу на стенді, а регулятор Рег 7 .регулює необхідну витрату через стенд і підтримує необхідний тиск на виході до ГРО. Сумарна витрата газу через регулятори Рег. 8 та Ре". 7 підтримується на необхідному для споживачів рівні. Стенд в режимі 0,3-45МПа.

Режим Циклон" передбачає організацію потоку газу через повір очний стенд за допомогою циркуляційного компресора. При цьому крани Кр.2, Кр.4, Кр.б та Кр.7 закриті, крани Кр.3З і Кр.5 відкриті. За допомогою регуляторів

Рег.2, Рег.5 та продуктивністю компресора регулюють величину витрати газу через стенд. Нагнітачем газу, який включено паралельно крану КР.2 перед процесом перевірки підвищують тиск в трубопроводах стенду до потрібного значення. При необхідності проведення перевірки під тиском, величина якого менша тиску в магістральному газопроводі, перед процесом перевірки частину газу скидають на вихід до ГРО через кран Кр.7 і регулятор Рег. 7. В режимі ;,Циклон" можливо встановлювати на повірочному стенді витрату газу в межах 0-1 200 000 стандартних метрів кубічних на годину під тиском 0,1 - 7,5 Мпа.

Інші стенди змонтовано за класичними схемами.

Стенд Ме1, на якому проводять перевірку побутових і промислових лічильників за допомогою дзвонового еталонного пристрою на повітрі, дозволяє проведення повірок лічильників для витрат в діапазоні 4 - 24000 мУгод і тиску 0,1 - 1,2 МПа.

Стенди МеЗ і Мо4, на яких проводять перевірку побутових, промислових і лабораторних (малих витрат) лічильників за допомогою еталонного пристрою на соплах критичного витоку на природному газі. Стенд МеЗ забезпечує витрати газу в діапазоні 4 - 16000 м/год і тиск 4,0 МПа, а стенд Ме4 забезпечує витрати газу в діапазоні 0,005 - 16 м3/год і тиск 0,1 МПа. нн Ин і «енрвітнх фікюхоюх холячнх і ее жу ж . піна ШИ : -- 6 5 - - - 5 Кх ? Є - «- « - 2 - 5- «й 6«- - -- т : Жені преп уюх ла колу І екран кот де приухідний з ! Іовукадасьй пк 1 же ців Зещіи лева | жепджцймия | ж) АВ оаойеслі еталоя. . : ЯЄувнднопеоїурнивв Е воблер ніх

Кендження ши пер ді

З хряромекв зва пнів | Б вів пиши І, г я 4 45, з їх ав 23 |;

БЕ пе нини чині кед

ПИ ж АЖ ----

Фіг.1 іБгієтрояьннї пазом

Ї ше ер десевфккскккоЇ " Бех у

Е - г й ; кре нт и сні ВИЩ сн вЕГРео І Зісовчсісннн Н крія-жнінінніяй ша: ї сі я чи ве кет Ся її 12

З Ка ; - - ж Кая г «, оо бтнадтевірткй: й З не КР що ї КК

Її З З ї «о з Й т з Є 1 - В

КЕ оБе Те ср я ве (З р» вічтитьких, яко зкатрістькях Ей» хепідялтьху стагвяпі: -Я- Унждрхя; ПОКИ: я ресе з вро вопіркейх Я су орксутувор тес, вістрись Ж «окт,

З т іл річ.

Фіг.2

Claims (1)

1. Комплекс обладнання для метрологічної атестації, перевірки і калібрування засобів вимірювання витрати газу, що складається з дзвонового еталонного пристрою, блока збору 1 передачі інформації, комп'ютера, сполученого з пультом перевірних операцій, який відрізняється тим, що в його склад включені еталони основних і супутніх фізичних величин, які визначають витрати газу, поршневий еталонний пристрій, еталонний пристрій на соплах критичного витоку, мобільні еталони, які забезпечують метрологічну атестацію і перевірку різного типу робочих еталонів, якими оснащені стенди для проведення калібрування і1 систематичних перевірок лабораторних, побутових і промислових засобів вимірювання витрати природного газу.