Комплексний пристрій для бездемонтажного діагностування та перевірки побутових лічильників газу

Реферат: Комплексний пристрій для бездемонтажного діагностування та перевірки побутових лічильників газу містить попередньо проградуйовані разом з приєднувальними трубопроводами і вмонтовані щонайменше в один із пальників експлуатаційного газоспоживного обладнання спеціальні звужувальні пристрої, які укомплектовані вмонтованим щонайменше в один із запірних кранів експлуатаційного газоспоживного обладнання перед звужувальним пристроєм технологічним вузлом відбору параметрів робочого середовища з давачами його тиску, температури, густини і ПЕОМ, з'єднану з давачами технологічних параметрів комплексного пристрою. Пристрій додатково оснащений джерелом робочого середовища, яке з'єднане зі спеціальним технологічним вузлом подачі робочого середовища, змонтованого на ділянці будинкового газопроводу перед побутовим лічильником газу після перекривного вентиля. Також пристрій додатково оснащений допоміжним еталонним лічильником робочого середовища з вузлом утилізації робочого середовища. Під'єднання допоміжного еталонного лічильника здійснено через розгалуджувач у з'єднувальному трубопроводі після побутового лічильника перед експлуатаційним газоспоживним обладнанням. UA 113495 U (54) КОМПЛЕКСНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ БЕЗДЕМОНТАЖНОГО ДІАГНОСТУВАННЯ ТА ПЕРЕВІРКИ ПОБУТОВИХ ЛІЧИЛЬНИКІВ ГАЗУ UA 113495 U UA 113495 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до витратовимірювальної техніки та метрології і може бути використана для діагностування та метрологічної перевірки побутових лічильників газу (ПЛГ). Відомий спосіб бездемонтажного діагностування побутових лічильників природного та зрідженого газу в експлуатації, який здійснюють без втручання в будинкову газову мережу шляхом порівняння попередньо розрахованої величини об'єму газу, який спалюється, застосуванням визначеної комбінації пальників газоспоживного обладнання з об'ємом газу, відрахованого побутовим лічильником природного або зрідженого газу за період проведення контролю [Спосіб бездемонтажного діагностування побутових лічильників природного та зрідженого газу в експлуатації, патент на корисну модель, Україна, №67329 U, МПК G01F 25/00, Бюл. № 3, 2012 p.]. Цей спосіб хоча і дозволяє діагностувати метрологічні характеристики лічильників газу без їх демонтажу з лінії газопостачання при наявності відомого значення найнижчої теплоти згоряння природного газу, яка попередньо визначається за результатами досліджень вимірювальної лабораторії газозбутових організацій і значення надлишкового тиску і температури природного газу у будинковому газопроводі після лічильника газу, однак характеризується недостатньою точністю, оскільки розрахована теплота згоряння газу у споживача, яку визначають з достатньо великою методичною похибкою (не менше 1 %), також може суттєво відрізнятися від експериментально визначених якісних параметрів газу внаслідок наявності транспортної затримки газу до споживачів від місця проведення його контролю. Крім цього реалізація вимірювання тиску газу на виході побутового лічильника потребує здійснення конструктивних змін у ньому, що суттєво ускладнює технічну реалізацію цього способу, а відсутність конкретизації у технічній документації споживачів потужності пальників від робочого тиску перед ними призводить до виникнення додаткової похибки, і, як наслідок, зменшення точності діагностування ПЛГ. Поряд з цим наявність можливих забруднень в отворах звужувальних пристроїв пальників газоспоживного обладнання від неякісного природного газу також може суттєво змінити їх технічні характеристики і знижує точність діагностування ПЛГ. Найбільш близьким за технічною суттю до комплексного пристрою, що заявляється, є комплексний пристрій для бездемонтажного діагностування та перевірки ПЛГ, що містить попередньо проградуйовані разом з приєднувальними трубопроводами і вмонтовані щонайменше в один із пальників експлуатаційного газоспоживного обладнання спеціальні звужувальні пристрої, які укомплектовані вмонтованим щонайменше в один із запірних кранів експлуатаційного газоспоживного обладнання перед звужувальним пристроєм технологічним вузлом відбору параметрів робочого середовища з давачами його тиску, температури, густини і ПЕОМ, під'єднану до давачів технологічних параметрів комплексного пристрою, які забезпечують вирішення задачі діагностування та перевірки ПЛГ шляхом порівняння величини об'єму газу, відміряного побутовим лічильником, з об'ємом газу, який розрахований за результатами вимірювань проградуйованого спеціального звужувального пристрою [Комплексний пристрій для бездемонтажного діагностування та перевірки побутових лічильників газу, патент на корисну модель, Україна, № 93805 U, МПК G01F 25/00, Бюл. № 19, 2014 р.]. Конструктивно цей пристрій містить щонайменше один вмонтований в запірний кран експлуатаційного газоспоживного обладнання в прилеглій ділянці приєднувального трубопроводу перед звужувальним пристроєм технологічний вузол відбору параметрів робочого середовища з давачами його тиску, температури і густини, які через відповідні узгоджувальні пристрої під'єднані до ПЕОМ для розрахунку похибки ПЛГ. Цей комплексний пристрій хоча і дозволяє перевіряти метрологічні характеристики лічильників газу без їх демонтажу з лінії газопостачання, однак є технологічно складним для реалізації у відповідності до чинних в Україні нормативних документів, які включають експериментальне визначення похибки побутових лічильників не менше ніж на трьох регламентованих робочих витратах (мінімальна витрата, 20 % від значення максимальної витрати, максимальна витрата). Це пояснюється технологічною складністю і практичною неможливістю відтворення через досліджуваний ПЛГ максимальної робочої витрати, яка створюється будинковою мережею і обов'язково повинна перевищувати витрату, яка може мати місце при одночасному функціонуванні всіх пристроїв квартирного газоспоживного обладнання. Крім цього цей комплексний пристрій не може здійснювати метрологічну перевірку ПЛГ з використанням повітря як робочого середовища, що на сьогоднішній день регламентовано чинними нормативними документами України, з врахуванням чого цей пристрій є технічно недосконалим, згідно з діючими нормативними вимогами стандартів. В основу корисної моделі - Комплексний пристрій для бездемонтажного діагностування та перевірки побутових лічильників газу - поставлена задача розроблення нового пристрою для діагностування та перевірки побутових лічильників газу за зміною фактичних метрологічних 1 UA 113495 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 характеристик побутових лічильників газу безпосередньо на діючій лінії газопостачання шляхом внесення конструктивних змін і порівняння величини об'єму газу, відміряного побутовим лічильником газу, з об'ємом газу, який розрахований за результатами вимірювань проградуйованого спеціального звужувального пристрою або визначений за результатами вимірювань допоміжного еталонного лічильника, з можливістю виявляти несправності побутового лічильника в експлуатаційних умовах і одночасно забезпечити можливість перевірки їх метрологічних характеристик безпосередньо у газоспоживача з дотриманням вимог чинних нормативних документів України щодо умов повірки побутових лічильників газу. Поставлена задача вирішується тим, що комплексний пристрій для бездемонтажного діагностування та перевірки побутових лічильників газу додатково оснащений джерелом робочого середовища, яке під'єднане до спеціального технологічного вузла подачі робочого середовища, змонтованого на ділянці будинкового газопроводу перед побутовим лічильником газу після перекривного вентиля, а також додатково оснащений допоміжним еталонним лічильником робочого середовища з вузлом утилізації робочого середовища, причому під'єднання допоміжного еталонного лічильника здійснено через розгалуджувач у з'єднувальному трубопроводі після побутового лічильника перед експлуатаційним газоспоживним обладнанням. Крім цього комплексний пристрій включає можливість вирішення поставленої задачі шляхом конструктивного виконання джерела робочого середовища на повітряному робочому середовищі у вигляді повітродувки або на робочому середовищі природного газу у вигляді ємності зі стиснутим природним газом. Поряд з цим комплексний пристрій включає можливість вирішення поставленої задачі шляхом виконання вузла утилізації робочого середовища у вигляді еластичної ємності змінного об'єму. Застосування у запропонованому комплексному пристрої додаткового джерела робочого середовища, яке під'єднане до спеціального технологічного вузла подачі робочого середовища дозволяє розширити діапазон відтворюваних робочих витрат комплексного пристрою, чим досягається можливість діагностування і перевірки ПЛГ для всього діапазону їх робочих витрат, в тому числі і на максимальних. Це сприяє досягненню відповідності умов метрологічних досліджень ПЛГ до чинних нормативних документів України в аспекті відтворюваних робочих витрат еталонними установками, чим підвищується достовірність результатів метрологічної перевірки ПЛГ. Наявність спеціального технологічного вузла подачі робочого середовища, який змонтований у будинковому газопроводі на ділянці з'єднувального трубопроводу перед ПЛГ після перекривного вентиля забезпечує можливість використання будинкового газопроводу як джерела реального робочого середовища (природного газу) при метрологічних дослідженнях ПЛГ на малих і середніх витратах, що сприяє зменшенню затрат при застосуванні допоміжного джерела природного газу для дослідження ПЛГ (при цьому не використовується як джерело витрати ємність зі стиснутим природним газом). Крім цього наявність спеціального технологічного вузла у будинковому трубопроводі на ділянці з'єднувального трубопроводу перед ПЛГ забезпечує можливість подачі через ПЛГ різних видів робочого середовища (повітря або природний газ) від різних видів джерел витрати, чим досягається розширення функціональних можливостей запропонованого комплексного пристрою. Застосування в запропонованому комплексному пристрої джерел з різними видами робочого середовища також дозволяє підвищити точність визначення метрологічних характеристик ПЛГ за рахунок реалізації реальних умов перевіряння ПЛГ при роботі лічильника на природному газі, а також забезпечити досягнення умов метрологічної перевірки ПЛГ, згідно з чинними на даний час нормативними документами України, стосовно використання повітря як робочого середовища при повірці ПЛГ. Обладнання запропонованого комплексного пристрою допоміжним еталонним лічильником дозволяє розширити діапазон робочих витрат комплексного пристрою, оскільки діапазон витрат навіть декількох одночасно функціонуючих спеціальних звужувальних пристроїв, які вмонтовані в пальники експлуатаційного газоспоживного обладнання, не забезпечує можливість перевірки при максимальних робочих витратах ПЛГ. Поряд з цим застосування в запропонованому комплексному пристрої вузла утилізації робочого середовища у вигляді еластичної ємності дозволяє відмовитися від спалювання природного газу при перевірці ПЛГ, що сприяє його ощадному використанню як достатньо вартісного енергоносія. Також природний газ у аспекті його ощадного застосування може бути використаний як джерело багаторазового використання робочого середовища у 2 UA 113495 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 запропонованому комплексному пристрої при попередньому заповненні ємності зі стиснутим природним газом, яку при цьому необхідно оснастити засобом його компримування. Виконання ємності для утилізації природного газу у вигляді еластичної ємності змінного об'єму дозволяє реалізувати процес вимірювання об'єму робочого середовища допоміжним еталонним засобом з функціонуванням при постійному тиску на його виході, чим досягається підвищення точності вимірювання еталонного засобу і, як наслідок, підвищення точності і достовірності діагностування і метрологічної перевірки ПЛГ. Таким чином сукупністю відомих і пропонованих суттєвих ознак щодо комплексного пристрою для бездемонтажного діагностування та перевірки ПЛГ маємо комплексне технічне рішення, достатнє для вирішення поставленої задачі корисної моделі. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де наведено блок-схему комплексного пристрою для бездемонтажного діагностування та перевірки ПЛГ. Схема містить еталонний засіб обліку робочого середовища у вигляді двох комплексних звужувальних пристроїв 1 і 2 з пальниками 3 і 4, які змонтовані з приєднувальними трубопроводами 5 і 6 у внутрішньому технологічному трубопроводі 7 із запірними кранами 8 і 9 експлуатаційного газоспоживного обладнання 10. В один із запірних кранів, як приклад (8), вмонтований технологічний вузол 11 відбору параметрів робочого середовища, який оснащений давачами його тиску 12, температури 13 і густини 14, які через відповідні узгоджувальні пристрої (на Фіг. 1 не вказані) під'єднані до ПЕОМ 15. Схема обладнана допоміжним еталонним лічильником робочого середовища 16 із задавачем витрати 17 у його вихідному трубопроводі 18, який приєднаний до еластичної ємності 19 змінного об'єму. Еталонний лічильник (16) під'єднаний до з'єднувального трубопроводу 20 між ПЛГ 21 і експлуатаційним газоспоживним обладнанням (10) за допомогою допоміжного трубопроводу 22 і розгалуджувача 23. Еталонний лічильник (16) оснащений давачами тиску 24, температури 25 і вимірюваного об'єму 26 робочого середовища, які через відповідні узгоджувальні пристрої (на кресленні не наведені) під'єднані до ПЕОМ (15). Схема також містить ПЛГ (21), який змонтований у будинковому газопроводі 27 з перекривним вентилем 28, з'єднувальними трубопроводами 29 і (20) з розгалуджувачем (23) між ПЛГ (21) і експлуатаційним газоспоживним обладнанням (10). У з'єднувальному трубопроводі (29) перед ПЛГ (21) змонтований спеціальний технологічний вузол 30 подачі робочого середовища від повітродувки 31 або ємності зі стисненим природним газом 32, вихідні трубопроводи яких містять відповідні запірні крани 33 і 34. На схемі також вказані інформаційна лінія 35 від ПЛГ (21) до ПЕОМ (15) і інформаційні лінії 36 і 37 про значення тиску робочого середовища на виході технологічного вузла (30) і у еластичній ємності (19) відповідно. Комплексний пристрій працює наступним чином. Робота пристрою полягає у можливості реалізації декількох алгоритмів функціонування, одні з яких стосуються використання природного газу як робочого середовища, а другі використання повітря як робочого середовища. При роботі на природному газі із застосуванням будинкового газопроводу як джерела витрати суть роботи комплексного пристрою полягає у наступному. Спочатку при закритих перекривному вентилі 28 і запірних кранах 33, 34 до одного із запірних кранів, як приклад 8, під'єднують технологічний вузол 11 із давачами 12-14 параметрів газу. Потім замість комплектного звужувального пристрою 1 пальника 3 в залежності від вибраного значення досліджуваної витрати, наприклад мінімальної, монтують необхідний попередньо проградуйований у відповідності до конструкції прилеглого приєднувального трубопроводу 5 спеціальний звужувальний пристрій із їх набору для відтворення різних значень витрат газу. Далі відкривають вентиль 28 і кран 8 подачі газу до пальника 3 і запалюють його. При цьому газ протікає через технологічний вузол 30, з'єднувальний трубопровід 29, побутовий лічильник 21, з'єднувальний трубопровід 20, розгалуджувач 23, внутрішній технологічний трубопровід 7 експлуатаційного газоспоживного обладнання 10, відкритий кран 8 і приєднувальний трубопровід 5 до спеціального звужувального пристрою 1. За цих умов положення запірного вузла у розгалуджувачі 23 перекриває подачу газу до трубопроводу 22. Наступною операцією є проведення візуального або за допомогою спеціального пристрою відліків моменту початку і кінця пропускання контрольного об'єму газу і вимірювання при цьому тиску, температури і густини природного газу. Вказана інформація надходить до ПЕОМ 15 по лінії 35 і від давачів 12-14 відповідно. Похибку ПЛГ під час його діагностування або перевірки за цих умов обчислюють за формулою: 60 3 UA 113495 U  V p T0    V p T  1100, %,   0 0  5 де p, p0 , T, T0 і V0 - об'єми газу, виміряні досліджуваним ПЛГ і розраховані опосередкованим методом з використанням градуйованого звужувального пристрою відповідно; p, p0 , T, T0 значення абсолютних тисків і абсолютних температур на досліджуваному ПЛГ і перед звужувальним пристроєм відповідно. Об'єм природного газу, що проходить через звужувальний пристрій, розраховують за формулою: V0  F0  10 15 20 25 30 35 2p , 0 (2) де  - коефіцієнт витрати спеціального звужувального пристрою, який визначають при градуюванні разом з прилеглим приєднувальним трубопроводом;  - поправний множник на розширення газу; F0 - площа отвору звужувального пристрою; p - перепад тиску на звужувальному пристрої; ро - густина природного газу в робочих умовах звужувального пристрою;  - тривалість пропуску контрольного об'єму газу через ПЛГ. Далі для відтворення іншої витрати газу проводять заміну спеціального звужувального пристрою, або частково перекривають кран подачі газу до пальника експлуатаційного газоспоживного обладнання, або монтують одночасно декілька спеціальних звужувальних пристроїв в декількох пальниках експлуатаційного газоспоживного обладнання і повторюють визначення похибки ПЛГ за іншої витрати газу. На основі отриманих значень похибок, розрахованих згідно алгоритму (1), роблять висновок про результати діагностування/перевірки ПЛГ. Описаний вище алгоритм функціонування комплексного пристрою може бути реалізований із використанням джерела робочого середовища (природного газу) на базі ємності 32 зі стиснутим природним газом, витрату і тиск газу, на виході з якої задають ступенем відкриття запірного пристрою в спеціальному технологічному вузлі 30 при відкритому запірному крані 34 і закритих перекривному вентилі 28 і крані 33. При метрологічних дослідженнях ПЛГ на великих витратах із застосуванням природного газу як робочого середовища застосовують подачу газу через еталонний засіб 16 шляхом перекривання внутрішнього технологічного трубопроводу 7 експлуатаційного газоспоживного обладнання за допомогою спеціального технологічного вузла 23. За таких умов при метрологічних дослідженнях природний газ витікає з ємності 32 через відкритий кран 34, спеціальний технологічний вузол 30, з'єднувальний трубопровід 29, ПЛГ 21, з'єднувальний трубопровід 20, розгалуджувач 23, допоміжний еталонний лічильник 16, задавач витрати 17, вихідний трубопровід 18 в еластичну ємність 19. При цьому алгоритм визначення об'єму природного газу, який вимірюють еталонним лічильником 16, буде визначатися його принципом дії, який, як приклад, для роторного або турбінного лічильника газу записується формулою: Ve  k eN , 40 (1) (3) де Ve - об'єм газу, виміряний еталонним лічильником за робочих умов; k e - коефіцієнт перетворення еталонного лічильника; N - кількість інформативних імпульсів з давача 26 вимірюваного об'єму еталонного лічильника. Після приведення виміряного об'єму за робочих умов еталонного лічильника до умов функціонування ПЛГ похибку останнього визначають за формулою:  V p Te    V p T  1100, %,   e e  (4) 45 де pe , Te - значення абсолютного тиску і абсолютної температури робочого середовища на еталонному лічильнику відповідно. Різні значення робочих витрат через ПЛГ також задають ступенем відкриття задавача 17, а максимальну тривалість метрологічної перевірки ПЛГ визначають геометричними розмірами 4 UA 113495 U 5 10 15 20 25 ємності 19 і допустимим значенням ступеня її наповнення, яке контролюють манометром в інформаційній лінії 37. При роботі комплексного пристрою на повітряному робочому середовищі з використанням повітродувки 31 реалізують перекривання вентиля 28 і крана 34. За цих умов повітря проходить через ПЛГ 21 з використанням еталонного засобу у вигляді одного або декількох спеціальних звужувальних пристроїв, через які витікає повітря в навколишній простір, а алгоритми (1) і (2) реалізують стосовно повітря як робочого середовища. Для реалізації перевірки ПЛГ на максимальних робочих витратах повітря з виходу ПЛГ через технологічний вузол 23 подають не до експлуатаційного газоспоживного обладнання 10, а до додаткового еталонного лічильника 16. При цьому після задавача витрати 17 воно може подаватися в ємність 19 або безпосередньо в навколишнє середовище, оскільки за таких умов не буде створюватися вибухонебезпечне середовище. Враховуючи, що дослідження ПЛГ проводять у газоспоживача і за умови застосування різних видів робочого середовища (природний газ або повітря) стає можливим проведення бездемонтажного діагностування ПЛГ безпосередньо за реальних умов його функціонування на всіх регламентованих нормативними документами витратах. При отриманні негативних результатів діагностування чи перевірки стає можливим формулювання висновку щодо необхідності проведення позачергової перевірки метрологічних характеристик чи повірки ПЛГ, а при отриманні позитивних результатів - формулювання висновку щодо продовження терміну експлуатації ПЛГ до чергової періодичної повірки. Пропонований комплексний пристрій значно підвищує точність і достовірність діагностування і визначення метрологічних характеристик ПЛГ, а можливість його реалізації безпосередньо у газоспоживачів сприяє суттєвій економії затрат на проведення цих операцій, оскільки зникає необхідність проведення матеріально затратних операцій монтажу-демонтажу ПЛГ і їх транспортування до відповідних організацій по проведенню державного метрологічного нагляду за ПЛГ. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 1. Комплексний пристрій для бездемонтажного діагностування та перевірки побутових лічильників газу, що містить попередньо проградуйовані разом з приєднувальними трубопроводами і вмонтовані щонайменше в один із пальників експлуатаційного газоспоживного обладнання спеціальні звужувальні пристрої, які укомплектовані вмонтованим щонайменше в один із запірних кранів експлуатаційного газоспоживного обладнання перед звужувальним пристроєм технологічним вузлом відбору параметрів робочого середовища з давачами його тиску, температури, густини і ПЕОМ, з'єднану із давачами технологічних параметрів комплексного пристрою, який відрізняється тим, що додатково оснащений джерелом робочого середовища, яке з'єднане зі спеціальним технологічним вузлом подачі робочого середовища, змонтованим на ділянці будинкового газопроводу перед побутовим лічильником газу після перекривного вентиля, а також додатково оснащений допоміжним еталонним лічильником робочого середовища з вузлом утилізації робочого середовища, причому під'єднання допоміжного еталонного лічильника здійснено через розгалуджувач у з'єднувальному трубопроводі після побутового лічильника перед експлуатаційним газоспоживним обладнанням. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що джерело робочого середовища конструктивно виконано на повітряному робочому середовищі у вигляді повітродувки і/або на робочому середовищі природного газу у вигляді ємності зі стиснутим природним газом. 3. Пристрій для за п. 1, який відрізняється тим, що вузол утилізації робочого середовища виконаний у вигляді еластичної ємності змінного об'єму. 5 UA 113495 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6