научная статья по теме ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАСХОДОМЕТРОВ-СЧЕТЧИКОВ ЖИДКОСТИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАСХОДОМЕТРОВ-СЧЕТЧИКОВ ЖИДКОСТИ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПОВЕРКИ

РАСХОДОМЕРОВ-СЧЕТЧИКОВ ЖИДКОСТИ

В. КАРГАПОЛЬЦЕВ, А. КОСОЛАПОВ, ОКБ "Гидродинамика"

Определение метрологических характеристик автоматизированных установок для поверки приборов учета расхода и объема является достаточно серьезной проблемой, решение которой позволяет обеспечить единство измерений и достоверность результатов поверки рабочих средств измерений (СИ).

Обязательными действиями, проводимыми при испытаниях для утверждения типа СИ, являются оценка правильности выражения метрологических характеристик (МХ), тщательное исследование составляющих погрешностей, оценка влияющих факторов и в конечном итоге определение порядка расчета погрешностей поверочной установки.

Какие бы элементы (в т. ч. СИ) не входили в состав поверочной установки, последняя (тем более на этапе испытаний) должна рассматриваться как рабочий эталон, имеющий необходимые МХ в соответствии с поверочной схемой по конкретному виду измерений. Отметим, что в современных поверочных установках может быть несколько видов измерений (например, измерение массы и объема жидкости весовым устройством, измерение расхода и объема эталонным расходомером, измерение температуры, давления рабочей жидкости и др.).

Дальнейшие рассуждения проведем на основе результатов испытаний установки УПСЖ 50/ВМ для поверки водосчетчиков, расходомеров-счетчиков жидкости, выпускаемых ООО "ОКБ "Гидродинамика" и представленной на рис. 1.

Установка обеспечивает измерение массы (объема) весовым устройством (ВУ) с погрешностью не более ±0,05%; измерение объема эталонными расходомерами-счетчиками - не более ±0,25%.

При наличии в составе установки весового устройства обеспечивается возможность поверки расходомеров-счетчиков, входящих в состав установки и "используемых в качестве эталонных"*, без их демонтажа из гидравлического тракта.

1. Определение МХ весового устройства

ВУ представляет собой встроенные весы для статического взвешивания и выполнено на основе тензорезисторных датчиков.

В качестве основных МХ выбирается диапазон измерения массы и предел относительной погрешности в этом диапазоне.

Для определения относительной погрешности ВУ используются гири М1.

В каждой выбранной точке диапазона измерений массы производится серия измерений и последующая обработка результатов.

Для каждого измерения в серии определяют значение относительной погрешности 8в/, % по формуле:

ба-100-(бв,-с^)/э,„, (1)

где: Оэм - общая масса установленных на весовое устройство эталонных гирь, кг;

Ов! - показания индикатора весового устройства на мониторе компьютера, кг.

Затем определяют среднее значение относительной погрешности по серии измерений.

Для каждой серии вычисляют среднее квадратическое отклонение по формуле:

5 =

п- 1

. ™ , (2) б

где: О! - значение массы при 1-ом измерении;

п - число измерений;

Э =£С,/п,

(3)

Систематическую погрешность результата измерений вычисляют по формуле:

е„

(4)

-шХ

Основные характеристики:

- диапазон расхода от 0,02 до 50 м3/ч; _

- диаметр условного прохода поверяемых приборов от 15 до 50 мм;"

- габаритные размеры 2,4х1,2х1,9 м;

- количество одновременно поверяемых приборов от одного (Ду=50 мм) до четырех (Ду=15 мм)

Рис. 1. Внешний вид поверочной установки УПСЖ 50/ВМ

* в кавычках приведено определение, которое требуют записывать центры испытаний СИ

Табл. 1

Общая масса гирь, кг Номер измерения Показания ВУ на мониторе, кг &!, % в, % въ, % &, %

1 9,997 -0,0300

2 9,996 -0,0400

3 9,998 -0,0200

4 9,997 -0,0300

10 5 9,999 -0,0100 0,0112 0,0164 0,044

6 9,996 -0,0400

7 9,996 -0,0400

9 9,997 -0,0300

10 9,998 -0,0200

11 9,999 -0,0100

1 249,997 -0,0012

2 250,001 0,0004

3 250,002 0,0008

4 250,007 0,0028

5 250,015 0,0060

250 6 250,012 0,0048 0,0045 0,0025 0,013

7 250,011 0,0044

8 250,008 0,0032

9 250,008 0,0032

10 250,014 0,0056

11 250,017 0,0068

где: &> - систематическая погрешность эталонной меры (гири М1, 5з=±0,005%); 5св - систематическая погрешность (максимальное значение из серии измерений);

1,1 - коэффициент для доверительной вероятности Р=0,95.

Предел относительной погрешности ВУ в диапазоне измерения определяют по формуле:

5а=@+/ь-тах(5), (5)

где: tp - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности Р=0,95;

тох(З) - максимальное значение средней квадратической погрешности в диапазоне измерений.

Результаты определения погрешности ВУ при наименьшем и наибольшем пределах взвешивания при проведении испытаний приведены в табл. 1.

2. Определение МХ расходомеров-счетчиков

В качестве основных МХ для эталонных расходомеров-счетчиков (РСЭ) выбирается диапазон измерения расхода и предел относительной погрешности.

Как правило, диапазон измерения расхода одного расходомера гораздо меньше, чем диапазон, приписываемый поверочной установке. Так, например, для установки УПСЖ-50/ВМ используется два электромагнитных расходомера-счетчика (рис. 1 справа) для измерения расхода от 0,02 до 50 м3/ч.

Используемые расходомеры имеют свои МХ, соответствие которых подтверждается при первичной поверке. Однако при включении в конкретный гидравлический тракт поверочной установки эти характеристики могут отличаться от указанных в эксплуатационной документации. Для приведения характеристики преобразования РСЭ к номинальной предварительно производится

процедура градуировки в ряде точек диапазона измерения. Результаты градуировки сохраняются в управляющей программе в виде таблицы коэффициентов и в дальнейшем используются для измерения. В промежуточных точках устанавливаемого расхода погрешность определяется с использованием кусочно-линейной аппроксимации. Данная процедура применяется перед первичной поверкой при выпуске из производства или после ремонта, а доступ к ней возможен только по паролю, устанавливаемому изготовителем.

Погрешность РСЭ определяют путем сравнения объема воды, поступившей в накопительный резервуар, с объемом воды, прошедшей через РСЭ.

Расчет относительной погрешности результатов измерений 8р1, % производят по формуле:

5РгНЧ,-ч„)Лд-100, (6)

где: Ур| - показания РСЭ, дм3 (л);

Ум1 - объем воды в накопительном резервуаре, дм3 (л).

Объем воды определяется по результатам измерения массы Эв!, кг весовым устройством:

где: Квв - коэффициент зависимости, учитывающий плотность воды при конкретной температуре и выталкивающую силу воздуха при измерении массы, дм3/кг.

Примечание: коэффициент Квв является функцией параметров окружающей среды (давление, температура рабочей жидкости). Конкретные значения коэффициента Квв рассчитываются в программе по эмпирическим формулам.

По полученным значениям вычисляют случайную и систематическую составляющие относительной погрешности по формулам:

¿У-У ии /о\

вм-Нгг^-г' ()

где: VI - измеренное значение объема;

V - среднее значение результатов измерений. ^

где: 8р - систематическая погрешность результатов измерений;

8в - относительная погрешность весового устройства.

Относительная погрешность РСЭ определяется по формуле:

5ю==а+ь тах(ЗМ), (10)

где: tp - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности Р = 0,95; тох(3(У)) - максимальное значение средней квадратической погрешности в диапазоне измерений.

Полученные значения погрешности РСЭ для начальных и конечных точек диапазона расхода приведены в табл. 2 и не превышают 0,225%.

3. Определение МХ поверочной установки

Определение основной относительной погрешности установки производят расчетным путем.

Основную относительную погрешность установки 8ув, % при измерении массы (объема) ВУ вычисляют по сЬосмуле:

5УВ= [5В+5ИК2+5упп]'^ (11)

где: 8в - относительная погрешность весового устройства;

8ик - относительная погрешность измерительного канала;

8упп - относительная погрешность устройства переключения потока.

Табл. 2

Значение расхода и объема Номер измерений Измеренное значение объема, дм3 &,, % S(V), % 6V, % &сэ %

VPi VMi

1 9,610 9,609 0,010

2 9,264 9,257 0,071

3 10,050 10,051 -0,010

4 9,838 9,833 0,051

РСЭ 1 Расход О = 0,02 м3/ч Объем V = 10 дм3 (л) 5 9,439 9,449 -0,106 0,056 0,073 0,220

6 9,250 9,253 -0,032

7 9,716 9,717 -0,010

9 9,491 9,493 -0,021

10 9,304 9,296 0,086

11 9,703 9,688 0,155

1 100,778 100,815 -0,037

2 100,427 100,410 0,017

3 100,711 100,660 0,050

4 100,464 100,405 0,059

РСЭ 1 5 100,477 100,465 0,011

Расход О = 1,99 м3/ч 6 101,136 101,160 -0,024 0,033 0,050 0,124

Объем V = 100 дм3 (л) 7 100,430 100,455 -0,025

8 100,668 100,610 0,058

9 100,833 100,830 0,003

10 101,073 101,055 0,018

11 100,932 100,925 0,007

1 101,886 101,823 0,062

2 101,538 101,415 0,116

3 101,819 101,667 0,150

4 101,569 101,409 0,158

РСЭ 2 Расход О = 2 м3/ч Объем V = 100 дм3 (л) 5 101,582 101,470 0,111 0,046 0,123 0,225

6 102,248 102,171 0,075

7 101,535 101,459 0,074

9 101,775 101,616 0,157

10 101,942 101,838 0,102

11 102,185 102,065 0,117

1 249,778 249,815 -0,015

2 249,427 249,411 0,006

3 249,711 249,66 0,021

4 249,464 249,404 0,024

РСЭ 2 5 249,474 249,464 0,004

Расход О = 50 м3/ч 6 250,121 250,161 -0,016 0,014 0,049 0,079

Объем V = 250 дм3 (л) 7 249,434 249,454 -0,008

8 249,666 249,616 0,020

9 249,838 249,838 0

10 250,170 250,150 0,008

11 250,939 250,929 0,007

Основную погрешность установки 8ур, % при измерении объемного расхода (объема) определяют по формуле:

(12)

где: 8рсэ - относительная погрешность РСЭ;

8ик - относительная погрешность измерительного канала.

Описанный подход к определению МХ поверочной установки и полученные результаты действительных значений погрешностей позволяют утверждать, что при соблюдении всех метрологических норм и правил на поверочной установке может быть проведена поверка водосчетчиков, расходомеров-счетчиков жидкости класса 0,75 и выше при использовании эталонных расходомеров-

счетчиков класса 0,15 и выше при использовании ВУ.

Кроме того, такая п

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком