УДК 681.12
Кузнецов Кирилл Алексеевич – студент магистратуры по направлению "Автоматизация технологических процессов и производств" Казанского национально исследовательского технологического университета.
Аннотация: Обозначены проблемы, возникающие при поверке средств измерения. Рассмотрен метод, помогающий решить их. Приведены данные по выполнению поверочных работ. Представлены особенности и достоинства выбранного метода.
Ключевые слова: Поверка, расходомер, газ, имитационный метод.
Система измерения количества и качества газа (СИКГ) и средства измерения (СИ) должны иметь действующие свидетельства о поверке. Как правило, объемы поверочных работ являются трудоемкими и приводят к длительному изъятию СИ из обращения. Это, в свою очередь, приводит к снижению готовности применения устройств и к неоправданным затратам в виде содержания дополнительного дорогостоящего резерва СИ, следовательно, к снижению эффективности.
Данные проблемы предлагается решить введением поверки СИ по месту эксплуатации. Положительный эффект от введения поверки СИ по месту эксплуатации имитационным методом выражается в следующем [1]:
Поверка СИ по месту эксплуатации не должна нарушать единства и требуемой точности измерений и соответствия методике поверки [2].
Ультразвуковой газовый расходомер измеряет с большой точностью время прохождения ультразвуковой волны в газовой среде, что позволяет определить среднюю осевую скорость движения газа через измеритель расхода.
Измерительные элементы (хорды) расположены под углом к продольной оси трубопровода, причем на каждой из хорд установлено два преобразователя, которые поочередно выступают в качестве передатчиков и приемных устройств, как показано на рисунке 1. Это позволяет измерить время прохождения сигнала как по направлению течения потока, так и против него [3].
Рисунок 1. Принцип работы расходомера.
Расход определяется умножением измеренного значения средней скорости газа на площадь сечения корпуса расходомера:
(1) |
где Q – объёмный расход;
U – средняя скорость газа;
D – внутренний диаметр расходомера.
Объём газа вычисляется следующей формулой:
(2) |
где и – начало и конец интервала времени измерений.
Поверка заключается в проверке работоспособности поверяемого расходомера и его отдельных компонентов. Поверка осуществляется при помощи персонального компьютера (ПК) и установленной на нём специализированной программы управления и диагностики Customer Ultrasonic Interface (CUI).
При поверке имитационным способом расходомера убеждаются в формировании актуальных отчетов состояния программы CUI касательно формы, уровня усиления и профиля ультразвукового сигнала. Расходомер считают выдержавшим проверку, если отчеты CUI соответствуют документации фирмы [1].
Имитационный метод может быть применен только в том случае, если отрезок трубопровода с вмонтированным расходомером газа может быть полностью перекрыт, в измерительном корпусе полностью отсутствует течение газа с известным компонентным составом. Фазовое состояние измеряемой среды должно оставаться неизменным. Данный метод основан на проверке работоспособности расходомера при нулевом расходе.
Поверка проводится при рабочем давлении и при стабильной температуре окружающей среды. Расходомер и трубная обвязка не должны подвергаться воздействию осадков, солнечных лучей и т.п., так как это может негативно повлиять на весь процесс, а также вызвать образование конвекционных потоков внутри расходомера.
Проверяется стабилизация температуры газа в пределах 2°С в течение 15 минут. Поверка начинается, если изменение среднего по всем хордам значения скорости звука в газе в течение 15 минут не будет превышать 0,2 м/с.
Рассчитывают значения скорости звука в поверочной смеси. Скорость звука в рабочей смеси определяют в соответствии с нормативными документами, устанавливающими методы расчета физических свойств для природного газа [4].
Особенностью данного метода поверки является невозможность определения систематических погрешностей измерения расхода, поскольку это возможно только путем поверки проливным методом с помощью поверочной установки.
Преимуществами поверки имитационным методом перед проливным методом являются:
Предложенные в статье действия уменьшают время на метрологические процедуры по поверке расходомера газа и позволяют не выводить СИ из рабочего процесса. Тем самым существенно снижаются трудозатраты и время изъятия из сферы прямого применения.
Список литературы