Поиск по сайту:
Главная страница » Эталоны » В.Ш. Биккулов, А. В. Кондаков, 14.0. Гаранин, В. М. Мигранов, "Описание государственного специального эталона единицы длины (уровня) в диапазоне 0,01 - 20 М"

Описание государственного специального эталона единицы длины (уровня) в диапазоне 0,01 - 20 М




В.Ш. Биккулов, А. В. Кондаков, 14.0. Гаранин, В. М. Мигранов.

Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии (ФГУП «ВНИИР»), Казань, Россия, e-mail: vniir.nio-7@yan6ex.ru

Представлено описание, структура, принцип работы, технические и метрологические характеристики Государственного специального эталона единицы длины (уровня) 1-го разряда в диапазоне 0,01-20 м.

Ключевые слова: эталон, измерение уровня, вода, поверка, передача единицы уровня, уровнемер, поверочная установка.

The description of the structure, working principle, technical and metrological characteristics of the State special standard unit of length (level) of the 1st grade in the range of 0.01-20 m.

Key words: standard, level measurement, water, verification, transfer unit level transmitter, calibration rig.

Измерения уровня - достаточно распространенный и важный процесс в различных отраслях промышленности, применяемый для дальнейшего определения массы жидких и сыпучих веществ в мерах вместимости.

Применение современных автоматических средств измерений уровня (уровнемеров) для определения количества жидких и сыпучих веществ, позволяет не только контролировать, но и обеспечивать автоматизацию процессов, которые раньше выполнялись операторами.

Одной из основных задач современной уровнеметрии является повышение точности средств измерений уровня, что вносит существенный вклад в улучшение экономических показателей используемой продукции.

Достигнутая на сегодняшний день точность измерений уровня ±1 мм требует совершенствования, как эталонов, так и всей системы передачи единиц измерений от эталона к рабочим средствам измерений в условиях их эксплуатации.

ПОВЕРКА И КАЛИБРОВКА

Согласно Федеральному закону об обеспечении единства измерений [1]: «Средства измерений, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта подлежат первичной поверке, а в процессе эксплуатации - периодической поверке. Применяемые средства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений юридическими лица и индивидуальными предпринимателями должны своевременно представлять эти средства измерений на поверку.»

Для калибровки и поверки уровнемеров на территории Российской Федерации в основном применяются образцовые уровнемерные установки, основанные на принципе имитации уровня жидкости и сыпучих веществ, большинство которых, уже не способны соответствовать метрологическим требованиям применяемых уровнемеров.

В связи с чем, в ФГУП «ВНИИР» был создан Государственный специальный эталон единицы длины (уровня) 1-го разряда в диапазоне 0,01-20 м (далее - эталон уровня), основанный на принципе непосредственного измерения высоты уровня жидкости, что позволяет учитывать факторы, влияющие на характеристики уоовнемеров в реальных условиях ix эксплуатации. Эталон позволяет производить поверку разных типов; фовнемеров: поплавкового, буйкового, ёмкостного, ультразвукового, радарного и других типов [2]. Диапазо н измерений от 0 до 20 метров с пс грешностью ± 0,25мм.

СОСТАВ ЭТАЛОНА

Государственный специальный эталон единицы длины (уровня) создавался на базе ур овнемерной установки УУЭ1 р-Н-20 Изготовленной в 1989 году по аналогии с образцовой уровнемерной установкой УУО-Н-1 [3]. Измерительная система УУЭ1 р-Н-20 основана на электро-контактных сигнализаторах уровня, установленных ч€ рез каждые 1000 мм в измерител эных трубах при всей привлекательнэсти системы, имела ряд недостатке в, а именно:

- засолевание электродов, что приводит к изменению зоны чувствительности и соответственно дрейфу фактического уровня конкретной точки; 

- наличие проскоков, разной по величине, в зависимости от уровня наполнения измерительной трубы, что вызывало появление гистерезиса воспроизведения уровня при прямом и обратном ходе.

Изначально установка УУЭ1 р-Н-20 разрабатывалась для проведения испытаний с поплавковыми уровнемерами. Появление обширного парка востребованных уровнемеров иного принципа измерений поставило задачу адаптации установки к новым требованиям е| связи с чем, было решено модернизировать измерительную систему установки.

Конструкция эталона уровня (рис. 1) представляет собой два сообщающихся сосуда в виде металлических труб диаметром 600 мм и высотой 21 метр, в одной из которых располагается измерительная система. Заполнение и опустошение сосудов жидкостью производится с помощью гидравлической системы установленной у основания сосудов состоящей из водопроводных труб, отсечных и регулирующих клапанов, насоса и резервуара с жидкостью. Управление гидравлической системой осуществляется с помощью системы автоматизации.

Схема эталона уровня

Измерительная система эталона уровня (рис. 2), реализована на базе поплавкового уровнемера и состоит из эталонной измерительной ленты 3-го разряда [4] длинной 24 метра, поплавка, груз-противовеса, микроскопа, позволяющего считывать показания измерительной ленты с разрешающей способностью 0,05 мм и преобразователя угловых перемещений для передачи показаний уровня в автоматизированную систему управления.

Измерительная система эталона уровня

Применение модернизированной измерительной системы позволяет воспроизводить и снимать показания уровня жидкости в любой точке, по всей высоте измерительных труб.
Для воспроизведения уровня жидкости с необходимой точностью, также подверглась модернизации гидравлическая система. Краны с электрическим приводом были частично заменены на отсечные клапаны с пневмоприводом, установлен частотный преобразователь для насоса и регулирующий клапан для контроля скорости подъема и опускания уровня жидкости, что в совокупности позволило существенно повысить точность воспроизведения уровня.

Управление эталоном осуществляется с помощью автоматизированной системы, которая служит для управления в автоматическом режиме с помощью персонального компьютера по заданному алгоритму. Система позволяет производить поверку уровнемеров и воспроизводить контрольные значения уровня с точностью до ±0,2 мм, отслеживать состояние гидравлической и измерительной системы, температурные показатели жидкости и окружающего воздуха в режиме реального времени.

Значения высоты уровня жидкости передаются в систему автоматизации посредством преобразователя угловых перемещений, на который установлен шкив, приводимый в движение эталонной измерительной лентой измерительной системы эталона.

В результате исследований эталона при воспроизведении единицы длины в области измерений высоты уровня жидкости были получены следующие характеристики:

Таблица. Метрологические и технические характеристики эталона

Параметр Характеристика
Диапазон значений уровня жидкости, м 0,01-20
Абсолютная суммарная погрешность, мм ±0,25
Среднеквадратическое отклонение случайной составляющей погрешности эталона, мм 0,09
Среднеквадратическое отклонение НСП*, мм 0,064
Доверительные границы НСП* воспроизводимой единицы уровня жидкости, мм 0,122
Суммарное среднеквадратическое отклонение, мм 0,108
Доверительные границы суммарной погрешности, мм 0,23

Эталон зарегистрирован под номером 2.1. ZZ3.0008.2013 в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений, введен в действие и утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) от 04.02.2013 г. №61 «Об утверждении государственного эталона единиц величин».

Эталон уровня может использоваться в качестве первичного эталона для передачи единицы длины в области измерений высоты уровня жидких и сыпучих веществ на территории Российской Федерации, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федеральный закон от 26 июня 2008 г. № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» (с изменениями от 18 июля, 30 ноября 2011 г., 28 июля 2012 г., 2 декабря 2013 г.).

2. ГОСТ Р8.660-2009. ГСИ. Уровнемеры промышленного применения. Методика поверки.

3. ГОСТ 8.321-78. ГСИ. Уровнемеры промышленного применения и поплавковые. Методы и средства поверки.

4. МИ 1987-89. ГСИ. Меры длины штриховые. Общие требования к поверке (взамен ГОСТ8.327-78).


Добавить комментарий


Главная страница » Эталоны » В.Ш. Биккулов, А. В. Кондаков, 14.0. Гаранин, В. М. Мигранов, "Описание государственного специального эталона единицы длины (уровня) в диапазоне 0,01 - 20 М"