Государственный первичный эталон единицы расхода жидкости

Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет

им. Н. Е. Жуковского “ХАИ”

Кафедра 303

РЕФЕРАТ

по курсу: “Эталоны и их исследование”

на тему: “Государственный первичный эталон единицы расхода жидкости”

Выполнил: ст. гр. 359

Белкин В. А.

Проверил: преподаватель

доцент, к.т.н. Науменко А. М.

Харьков 2004

Содержание.

1.  Введение……………………………………………………………..

2.  Принципы построения эталонов расхода жидкости………………

3.  Гидравлическая схема эталона..........................................................

4.  Погрешности измерения массового расхода жидкости…………..

5.  Поверочная схема для средств измерений массового

расхода жидкости……………………………………………………

6.  Заключение...........................................................................................

7.  Список литературы…………………………………………………..

1. Введение.

Важнейшие направления государственной политики по комплексному освоению месторождений, добыче, переработке, трубопроводной транспортировке нефти и производству электроэнергии и тепла на органическом топливе определяют основные задачи по метрологическому обеспечению учёта нефти и нефтепродуктов в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК), оборонной и авиационной отраслях промышленности, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве страны.

Достоверность и точность измерительной информации, получаемой от рабочих приборов, в значительной степени определяется уровнем их метрологического обслуживания. Отсутствие надлежащей системы метрологического обслуживания сдерживает эффективное использование достижений приборостроения и внедрение новых высокоточных средств измерений.

При решении проблемы нормализации и повышения точности учёта нефти, нефтепродуктов и других жидкостей определяющее значение принадлежит единой системе метрологического обеспечения.

В настоящее время в ведущих отраслях промышленности требуется измерять массовый расход в диапазоне 0,001 – 1000 т/ч с погрешностью 0,1 – 0,5%. Парк данных приборов составляет 10 – 11 тыс. комплектов, подлежащих обязательной поверке.

Следует отметить, что поверочные установки представляют собой индивидуально изготовленные технические комплексы, каждый из которых воспроизводит расход рабочей среды со своими физико-химическими свойствами – температурой, вязкостью, плотностью и гидродинамическими параметрами.

В связи с отсутствием в настоящее время научно обоснованных методов и приёмов “управления” гидродинамическими параметрами потоков основным путём идентификации воспроизведения и передачи значений расхода является разработка и обеспечение унифицированных требований к основным узлам и элементам технических комплексов, создание и унификация методик их исследований и достоверных оценок погрешностей воспроизводимых расходов.

Проведённый комплекс работ предусматривал разработку на современной технической базе аппаратуры для измерения количества жидкости в единицах массы с применением электронных весов с погрешностью взвешивания не более 0,01 – 0,02%, устройств регулирования и стабилизации расхода, а также автоматического управления и контроля параметров на базе персонального компьютера.

По опыту создания высокоточных средств воспроизведения и измерения расхода жидкости, как в отечественной, так и в зарубежной практике, была разработана и исследована более совершенная схема эталона.

Эталон позволяет проводить измерения двумя методами:

-  измерение массы жидкости, прошедшей через проверяемый расходомер за фиксированный интервал времени;

-  сличение поверяемых расходомеров с эталонными.

2. Принципы построения эталонов расхода жидкости.

          Принципиально, как эталонные могут применяться разные типы расходомерных установок,  в которых затрата воссоздается и измеряется как количество жидкости. Она протекает за фиксированный интервал времени через расходомер, который испытывается, и измерительное устройство ИУ. Выбор типа ИУ определяется возможностью достижения нужной точности измерений, свойствами измеренной среды, диапазоном затрат, которые воссоздаются, требованиями к автоматизации процессов испытаний, дистанционности измерений и пропускной способности, стоимостью сооружения установки и проведения метрологических работ.

          Относительно способа измерения количества жидкости, которая протекает, ИУ делятся на статические и динамические. Статические ИУ характеризуются измерением количества жидкости, которая собирается в приемочный резервуар, динамические – определением количества жидкости, которая двигается по измерительному участку ИУ.

          Относительно видов измерения количества жидкости ИУ делятся на объемные и весовые. При этом существует несколько способов измерения количества жидкости:

- в статических весовых ИУ применяется только непосредственное взвешивание, а в статических объемных – только измерение количества жидкости за разностью ее уровней в резервуаре в конечный и начальный моменты испытаний;

 - динамические объемные ИУ делятся на установки, которые измеряют объем за разностью уровней жидкости в резервуаре, и трубопоршневые, в которых измерительный резервуар отсутствующий, а количество жидкости, которая протекла, определяется перемещением поршня, который перемещает жидкость в трубопроводе.

          Наибольшее распространение в мировой гидрометрической практике измерения массовой затраты жидкости к последнему времени приобрели статические весовые и объемные ИУ. К основным преимуществам статических весовых ИУ следует отнести, в первую очередь, возможность использования прецизионных весов, в частности, грузопоршневых, которые разрешают делать единичное взвешивание с погрешностью 0,02 %. Эти наиболее точные установки. Статические объемные ИУ имеют более низкие метрологические характеристики, которые обусловлены большей (в сравнении с весами) инструментальной погрешностью СИТ объема и уровня жидкости, а также значительными дополнительными погрешностями, рожденными деформациями резервуара при измерении температуры и массы жидкости, которая находится в нем.

          Динамические весовые ИУ несколько уступают по точности перед статическими весовыми ИУ. Тем не менее, они нашли широкое применение при градуировке расходомеров на углеводных топливах, криогенных, токсичных и агрессивных жидкостях, которые не допускают прямого контакта с атмосферой. Более низкий класс точности этих ИУ обусловленный тем, что здесь могут использоваться только весоизмерители с беспрерывной шкалой (тензометрические и вибрационно-частотные), погрешность которых находится в границах (0,05-0,2) %; в этой связи воспроизведения и измерение затраты возможно, в лучшем случае, с погрешностью (0,2-0,5) %.

          Общий недостаток ИУ с приемочным резервуаром – низкая производительность, связанная с продолжительным временем заполнения мерника. К серьезным недостаткам этих ИУ следует отнести повышенный уровень шума, связанный с работой переключателя потока и шумом потока воды, которая падает в мерный или сливной баки, а также повышенный уровень влажности, которая возникает при выпаривании измеренной жидкости в процессе работы установки. Все это приводит к тому, что условия работы на этих ИУ становятся трудными и утомительными. Это отрицательно сказывается на производительности работы поверенных, а также на ее качестве, которое при измерениях приводит к ошибкам субъективного характера. Вместе с тем, ИУ с приемочным резервуаром имеют и важные положительные качества – на них проводятся абсолютные измерения затраты и может быть достигнута высочайшая точность. Поэтому эти установки целесообразно использовать как эталонные.

          Проведенный анализ показал, что задаче создания современного эталона массовой и объемной затраты жидкости в наибольшей мере отвечают статические весовые установки с системой автоматического регулирования (стабилизации) затраты, в которых как измерительный орган примененный высокоточный расходомер.

         Воспроизведение единицы массовой затраты жидкости в этом случае осуществляется с помощью непосредственного взвешивания количества жидкости, которая прошла через измерительный участок эталона при стабилизированной затрате на фиксированный отрезок времени и определяется таким чином: