Спосіб метрологічного діагностування вимірювальних трубопроводів із загальними вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу

Спосіб метрологічного діагностування вимірювальних трубопроводів із загальними вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу, що включає проведення вимірювання витрати газу на вимірювальних трубопроводах, визначення для вимірювальних 3 загальним вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу, що заявляється, включає проведення вимірювання витрати газу на вимірювальних трубопроводах, визначення для вимірювальних трубопроводів похибки вимірювання витрати газу, порівняння отриманого значення похибки з заданим критичним значенням та формування сигналу про метрологічну відмову вимірювального трубопроводу в тому випадку, якщо отримане значення похибки перевищує задане критичне значення. Однак відсутність дій, під час яких на кожному з вимірювальних трубопроводів додатково проводять поточне вимірювання витрати газу другим методом, отримані за різними методами результати поточних вимірювань порівнюють між собою, а сигнал про метрологічну відмову вимірювального трубопроводу формують у тому випадку, якщо отримані за різними методами результати вимірювань витрати газу відрізняються один від одного на величину, яка перевищує встановлену критичну величину, знижує достовірність виявлення метрологічної відмови та не дає змоги визначити метрологічну відмову на одному окремому вимірювальному трубопроводі безвідносно до інших. Відомий спосіб метрологічного діагностування витратомірів, що встановлені у розгалужених трубопроводах, який полягає у вимірюванні витрати у гілці, по якій підводять газ, вимірюванні витрати у паралельних гілках, порівнянні показань витратоміра в гілці, по якій підводять газ, із сумою показань витратомірів у паралельних гілках і визначенні витратоміра зі збільшеною похибкою (метрологічною відмовою) за наявністю нерівності значень витрати в гілці, по якій підводять газ, і сум значень витрат у паралельних гілках. При наявності згаданої нерівності послідовно по одному припиняють потік у кожній із паралельних гілок, перерозподіляючи сумарний потік по паралельних гілках, які зосталися у роботі, після кожного перерозподілу потоку вимірюють витрати в гілках, що залишилися, при цьому рівність значення витрати в гілці, по якій підводять газ, і суми значень витрат у гілках, що залишилися, відповідає наявності збільшеної похибки (метрологічної відмови) витратоміра у відключеній гілці, а нерівність значень витрати в гілці, по якій підводять газ, і значень витрат у гілках, що залишилися, при всіх перерозподілах потоку відповідає збільшенню похибки (метрологічній відмові) витратоміра в гілці, по якій підводять газ [3]. Даний спосіб метрологічного діагностування витратомірів, що встановлені у розгалужених трубопроводах, як і спосіб метрологічного діагностування вимірювальних трубопроводів із загальними вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу, що заявляється, включає вимірювання витрат у кожному з вимірювальних трубопроводів (у кожній із паралельних гілок). Однак, відсутність дій, під час яких на кожному з вимірювальних трубопроводів додатково проводять поточне вимірювання витрати газу другим методом, отримані за різними методами результати поточних вимірювань порівнюють між собою, а сигнал про метрологічну відмову вимірювального 52404 4 трубопроводу формують у тому випадку, якщо отримані за різними методами результати вимірювань витрати газу відрізняються один від одного на величину, яка перевищує встановлену критичну величину, знижує достовірність виявлення метрологічної відмови та не дає змоги визначити метрологічну відмову на одному окремому вимірювальному трубопроводі безвідносно до інших. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, вибраним як найближчий аналог, є спосіб метрологічного діагностування витратомірів, встановлених у розгалужених трубопроводах, що полягає у вимірюванні витрати в трубопроводі, по якому підводять газ, і вимірюваннях витрати в кожному з паралельних трубопроводів, при цьому, підтримуючи постійною витрату в трубопроводі, по якому підводять газ, перекривають один із паралельних трубопроводів, вимірюють витрату в трубопроводах, що залишилися, і виявляють витратомір із збільшеною похибкою з умови Gi K i Gi K i / K i Ki i , де G i і Gi - показання витратоміра, встановленого в 1-ому паралельному трубопроводі при усіх відкритих паралельних трубопроводах і при одному (не 1-ому) перекритому трубопроводі відповідно; K i і Ki - перші і другі коефіцієнти витрати, що відповідно дорівнюють n Ki Gi / n Gi , K i Gi / i 1 n Gi , i 1 Gi - сумарна витрата за всіма паралельни i 1 ми трубопроводами, визначена за показаннями витратомірів; n Gi - сумарна витрата за всіма паралельни i 1 ми трубопроводами при одному перекритому; - припустима похибка витратоміра, що діагi ностується; - припустима похибка підтримки витрати у трубопроводі, по якому підводять газ. Далі відкривають трубопровід, у якому знаходиться витратомір із збільшеною похибкою, вимірюють витрату в ньому та у трубопроводі зі справним витратоміром і визначають збільшення похибки витратоміра в трубопроводі, що перекривається, з умови G2i K i G2 K 2i i 2, де G 2 - показання витратоміра, встановленого в трубопроводі, що перекривається; K 2i - градуювальний коефіцієнт, який дорівнює відношенню витрати в трубопроводі, що перекривається до витрати в трубопроводі, де встановлений справний витратомір; - припустима похибка витратоміра в трубо2 проводі, що перекривається [4]. Даний спосіб метрологічного діагностування витратомірів, встановлених у розгалужених трубопроводах, як і спосіб метрологічного діагностуван 5 ня вимірювальних трубопроводів із загальними вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу, що заявляється, включає вимірювання витрат у кожному з вимірювальних трубопроводів (у кожній із паралельних гілок). Однак відсутність дій, під час яких на кожному з вимірювальних трубопроводів додатково проводять поточне вимірювання витрати газу другим методом, отримані за різними методами результати поточних вимірювань порівнюють між собою, а сигнал про метрологічну відмову вимірювального трубопроводу формують у тому випадку, якщо отримані за різними методами результати вимірювань витрати газу відрізняються один від одного на величину, яка перевищує встановлену критичну величину, знижує достовірність виявлення метрологічної відмови та не дає змоги визначити метрологічну відмову на одному окремому вимірювальному трубопроводі безвідносно до інших. В основу корисної моделі поставлена задача у способі метрологічного діагностування вимірювальних трубопроводів із загальним вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу, шляхом введення на кожному з вимірювальних трубопроводів додаткового поточного вимірювання витрати газу другим методом і порівнянні результатів вимірювань між собою забезпечити підвищення достовірності виявлення метрологічної відмови та отримання змоги визначення метрологічної відмови на одному окремому вимірювальному трубопроводі безвідносно до інших. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі метрологічного діагностування вимірювальних трубопроводів із загальним вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу включає проведення вимірювання витрати газу на вимірювальних трубопроводах, визначенні для вимірювальних трубопроводів похибки вимірювання витрати газу, порівнянні отриманого значення похибки з заданим критичним значенням та формуванні сигналу про метрологічну відмову вимірювального трубопроводу в тому випадку, якщо отримане значення похибки перевищує задане критичне значення, згідно з корисною моделлю, на кожному з вимірювальних трубопроводів додатково проводять поточне вимірювання витрати газу другим методом, отримані за різними методами результати поточних вимірювань порівнюють між собою, а сигнал про метрологічну відмову вимірювального трубопроводу формують і у тому випадку, якщо отримані за різними методами результати вимірювань витрати газу відрізняються один від одного на величину, яка перевищує встановлену критичну величину. Технічний результат, якого можна досягти при використанні корисної моделі, полягає в тому, що забезпечується підвищення достовірності виявлення метрологічної відмови вимірювальних трубопроводів та отримання змоги визначення метрологічної відмови на одному окремому вимірювальному трубопроводі безвідносно до інших. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі та технічним результатом 52404 6 простежується в тому, що нові ознаки, які введені у спосіб метрологічного діагностування вимірювальних трубопроводів із загальним вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу, а саме: додаткове поточне вимірювання витрати газу другим методом на кожному з вимірювальних трубопроводів, порівняння між собою отриманих за різними методами результатів поточних вимірювань, та формування сигналу про метрологічну відмову вимірювального трубопроводу у тому випадку, якщо отримані за різними методами результати вимірювань витрати газу відрізняються один від одного на величину, яка перевищує встановлену критичну величину, при взаємодії з відомими ознаками, а саме: проведенням вимірювання витрати газу на вимірювальних трубопроводах, визначенням для вимірювальних трубопроводів похибки вимірювання витрати газу, порівнянням отриманого значення похибки з заданим критичним значенням та формуванням сигналу про метрологічну відмову вимірювального трубопроводу в тому випадку, якщо отримане значення похибки перевищує задане критичне значення, забезпечують підвищення достовірності виявлення метрологічної відмови та отримання змоги визначення метрологічної відмови на одному окремому вимірювальному трубопроводі безвідносно до інших. Підвищення достовірності виявлення метрологічної відмови забезпечується оскільки остання виявляється за поточними вимірюваннями, які проводяться послідовно двома різними методами, кожен з котрих окремо, за різних обставин, на момент проведення вимірювання з певною ймовірністю може дати збій, але ймовірність того, що за короткий відрізок часу, що проходить між послідовними вимірюваннями, збій дадуть обидва, різні за принципом, методи незрівнянно менша. Змога визначення метрологічної відмови на одному окремому вимірювальному трубопроводі безвідносно до інших забезпечується за рахунок того, що при формуванні сигналу про метрологічну відмову враховується різниця між отриманими за різними методами результатами вимірювань витрати газу, які отримуються якраз локально на одному окремому вимірювальному трубопроводі і, на відміну від визначення похибки за прототипом, не потребують встановлення математичних відношень з результатами вимірювань в інших вимірювальних трубопроводах. Для реалізації запропонованого способу можуть бути використані будь-які пристрої та методи вимірювання витрати газу, наприклад, витратоміри змінного перепаду тиску, принцип роботи яких базується на залежності витрати від перепаду тиску, який створюється на установленому у трубопроводі нерухомому пристрої (пневмоопір) або самим елементом трубопроводу; турбінні витратоміри та лічильники, загальною ознакою яких є обертання чутливого елемента (перетворювача) під дією рушійного моменту, який створюється потоком; тахометричні камерні лічильники, що є різновидністю об'ємних і мають один чи кілька рухомих елементів, які рухаючись відмірюють певні об'єми газу шляхом відсікання певних його порцій; ультразву 7 кові витратоміри, що базуються на вимірюванні, яке залежить від витрати того чи іншого акустичного ефекту, що виникає під час проходу ультразвукових коливань через потік газу; вихорові витратоміри, основані на зміні частоти коливань у потоці в процесі завихрень; витратоміри на основі усереднювальних напірних трубок з використанням для визначення витрати газу рівняння Бернуллі [5]. При чому, неважливим є порядок використання цих пристроїв та методів у послідовності дій за даним способом (тобто який з двох методів чи пристроїв буде застосований першим, а якій другим при проведенні вимірювань), але важливою є умова, щоб ці пристрої та методи вимірювання витрати газу, використані на одному вимірювальному трубопроводі, були різними за принципом дії. Щодо визначення похибки вимірювання витрати газу, то як відомо, процес вимірювання витрати газу характеризується значною кількістю факторів методичного та фізичного змісту, які, у кінцевому випадку і визначають результуючу похибку. Наприклад, приведення результату вимірювання витрати газу з робочих умов до стандартних визначає наявність методичної похибки, а зміна шорсткості внутрішньої стінки трубопроводу чи гостроти вхідної кромки діафрагми у методі змінного перепаду тиску впливає на фізичний зміст похибки. Тому в практиці оцінки результатів вимірювання при обліку газу розрізняють похибки визначення параметрів, що характеризують фізичний стан газу, похибку приведення до стандартних умов, які характерні для всіх без винятку методів та засобів вимірювання, похибки непрямих вимірювань, наприклад, для методу змінного перепаду тиску тощо [5]. Для способу метрологічного діагностування вимірювальних трубопроводів із загальним вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу, що заявляється згідно з сукупністю суттєвих ознак зазначених у формулі корисної моделі, не є важливим яку самепохибку і як визначають, тому ця процедура в описі до заявки наведена як приклад, взятий з прототипу. На кресленні для пояснення роботи наведена схема роботи запропонованого способу. Запропонований спосіб метрологічного діагностування вимірювальних трубопроводів із загальним вхідним і вихідним колекторами, які входять до складу витратомірів газу, на прикладі застосування конкретних засобів та методів вимірювання, а також методу визначення похибки, реалізується наступним чином. На пункті вимірювання витрати газу проводять попередню ревізію вимірювальних трубопроводів і калібрування засобів вимірювань. Після цього через встановлені інтервали часу виконують задану кількість вимірювань витрати газу за усіма вимірювальними трубопроводами, результати яких запам'ятовують. Вимірювання, при цьому, проводять, наприклад, методом змінного перепаду тиску (на даний час один з найбільш широковживаних), коли для створення перепаду тиску використовують спеціальний звужуючий пристрій, який установлюють у трубопроводі на шляху потоку. Таким пристроєм є 52404 8 (як і найчастіше) діафрагма (тонкий диск з круглим циліндричним отвором у центрі) та сопло. Потік газу, який протікає через звужуючий пристрій створює перепад тиску. Вимірюючи перепад тиску дифманометром, визначають витрату газу за відомою між ними залежністю [5]. Інтервали часу, через які проводять вимірювання витрати газу за усіма вимірювальними трубопроводами, та їх кількість вибирають залежно від засобів вимірювань, використовуваних на конкретному пункті вимірювання витрати газу. Наприклад, при автоматичних засобах вимірювання витрати газу (наприклад, типу «Суперфлоу») інтервал часу вибирають таким, що дорівнює 1 годині, а кількість вимірювань - що дорівнює 20-50. За результатом вимірювань одержують матрицю n m значень витрати газу Q11, Q21, Q31,…,Qn1, Q12, Q22, Q32,…,Qn2, Q13, Q23, Q33,…Qn3,…,Q1m, Q2m, Q3m,…,Qnm, де n - максимальний номер включеного вимірювального трубопроводу, а m - задана кількість вимірювань витрати газу, яку запам'ятовують. З отриманих значень витрати вибирають мінімальне та максимальне значення витрати газу для кожного з включених вимірювальних трубопроводів Q1мин; Q1макс, Q2мин, Q2макс, Q3мин, Q3макс,…,Qnмин, Qnмакс, що також запам'ятовують. Отриманий набір мінімальних та максимальних значень витрати характеризує встановлену схему включення вимірювальних трубопроводів і діє до моменту її зміни. Далі, за необхідності провести діагностування вимірювальних трубопроводів, довільно призначають один із вимірювальних трубопроводів за базовий і проводять вимірювання витрати газу в усіх трубопроводах. За виміряним значенням витрати газу базового вимірювального трубопроводу для всіх інших вимірювальних трубопроводів обчислюють розрахункові значення витрати газу за формулою: Q t Q min QP QK max QK min QK min , kt Q max Q min де K - номер вимірювального трубопроводу; t - індекс поточного вимірювання; Q max - максимальне значення витрати газу у базовому вимірювальному трубопроводі; Q min - мінімальне значення витрати газу у базовому вимірювальному трубопроводі; QK max - максимальне значення витрати газу у K-ому вимірювальному трубопроводі; QK min - мінімальне значення витрати газу у Kому вимірювальному трубопроводі; Q t - поточне вимірюване значення витрати газу у базовому вимірювальному трубопроводі; QP - поточне розрахункове значення витрати kt газу у k-ому вимірювальному трубопроводі. Для кожного вимірювального трубопроводу, крім базового, визначають похибку вимірювання витрати газу відносно розрахункового значення за формулою: 9 QKt K QP kt QKt , де Q Kt - поточне вимірюване значення витрати газу у К-ому вимірювальному трубопроводі. Отримані значення похибок на кожному вимірювальному трубопроводу запам'ятовують. Далі проводять поточне вимірювання витрати газу на всіх вимірювальних трубопроводах другим методом, який за принципом дії відрізняється від першого, тобто, у даному випадку, від методу змінного перепаду тиску. Наприклад, це може бути метод, за яким використовують ультразвукові витратоміри [5]. В них основними елементи перетворювачів, що реагують на параметри акустичного ефекту, який виникає під час проходу ультразвукових коливань через потік газу, є випромінювачі та приймачі ультразвукових коливань. Їх дія базується на п'єзоелектричному ефекті, який полягає в тому, що при стисненні і розтязі в визначених напрямках деяких кристалів (п'єзоелементів) на їх поверхнях виникають електричні заряди. Якщо ж до цих поверхонь прикласти різницю електричних потенціалів, то п'єзоелемент розтягнеться чи стиснеться залежно від того, на якій із цих поверхонь буде більша напруга. Витрату газу, при цьому, розраховують як залежність від швидкості потоку газу, що є величиною прямо пропорційною різниці часу, за яким ультразвукові коливання на певній відстані проходять в напрямі швидкості потоку газу і проти нього. Отримані за другим методом результати поточних вимірювань витрати газу на кожному з вимірювальних трубопроводів запам'ятовують. Далі порівнюють отримані значення похибок на кожному вимірювальному трубопроводі із заданим критичним значенням і, якщо на якомусь з них отримане значення похибки перевищує задане значення, то вважають, що у даному трубопроводі відбулася метрологічна відмова, тому формують і видають сигнал про метрологічну відмову вимірювального трубопроводу (задане значення похибки, встановлюване для кожного вимірювального трубопроводу, є сумірним з похибкою засобів вимірювання витрати газу, використовуваних у даному 52404 10 вимірювальному трубопроводі). Якщо ж значення похибки не перевищує заданого критичного значення, то, на відміну від прототипу, висновок про нормальну роботу такого трубопроводу ще не роблять, а продовжують перевірку далі. У ході подальшої перевірки спочатку вираховують в абсолютних одиницях різницю між значеннями витрати газу, отриманими за різними методами на кожному з трубопроводів, а потім отримане значення різниці порівнюють з встановленою критичною величиною. Якщо воно на якомусь з трубопроводів перевищує встановлену критичну величину, то, як і у випадку з перевищенням критичного значення похибки, формують і видають сигнал про метрологічну відмову такого вимірювального трубопроводу. Тобто даний сигнал буде сформований, якщо на тому чи іншому вимірювальному трубопроводі виконається хоча б одна з зазначених умов, а відповідною нормі робота трубопроводу буде визнана тільки тоді, коли не виконаються обидві ці умови разом. Таким чином, за даним способом вимірювальні трубопроводи проходять подвійне тестування за різними критеріями, що сприяє підвищенню достовірності виявлення їх метрологічної відмови, а також порівняння між собою вимірювань, отриманих в одній і тій самій гілці трубопроводів, за одними тільки результатами якого вже можна визначитись про відповідність чи невідповідність її роботи нормі, надають змогу визначення метрологічної відмови на одному окремому вимірювальному трубопроводі безвідносно до інших. Джерела інформації 1. Патент США №3831447, кл. G01F1/00, ВЗК, вип.25, №16, 1974. 2. Авторське свідоцтво №1461136, СРСР, кл. G01F1/00, 1990. 3. Авторське свідоцтво №1055231, СРСР, кл. G01F25/00, 1991. 4. Авторське свідоцтво №1461138, СРСР, кл. G01F25/00, 1994. 5. Андріїшин М.П., Канєвський С.О., Карпаш О.М. та ін., Вимірювання витрати та кількості газу: Довідник, ПП "Сімик", Івано-Франківськ, 2004. 11 Комп’ютерна верстка О. Рябко 52404 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601