Косач Наталiя Iгорiвна. Забезпечення єдності вимірювання витрати рідини

brief description

Косач Наталiя Iгорiвна. Забезпечення єдності вимірювання витрати рідини : Дис... д-ра наук: 05.01.02 2008

Косач Н.І. Забезпечення єдності вимірювання витрати рідини. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.01.02 стандартизація, сертифікація та метрологічне забезпечення. Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2008.
Дисертаційна робота присвячена розв’язанню важливої науково-прикладної проблеми забезпечення єдності вимірювання витрати рідини та належного її обліку шляхом створення сучасної системи відтворення та передачі одиниць витрати та кількості рідини.
Показано, що проблема, яка розв’язується, є дуже актуальною для України. Для її вирішення створено нову єдину повірочну схему для засобів вимірювання як об’ємної та масової витрати, так і об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу, а також єдиний державний еталон одиниць об’ємної та масової витрати, об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу, (ДЕТУ 03-04-04), розширена невизначеність якого не перевищує 0,02 %. Розвинуто електромагнітний метод і розроблено на його основі, атестовано та впроваджено в метрологічну практику України еталонний витратомір ЕМВВ-2 з похибкою вимірювання ± 0,2 %, високоточні ЗВТ витрати, зокрема, для трубопроводів великих діаметрів, витратомірну установку ВЗУ-180 з похибкою вимірювання ± 0,2 %. Розроблено методологію калібрування (повірки) ЗВТ швидкості рідинних потоків із застосуванням проливних витратомірних установок. Розроблено 18 гармонізованих з європейськими МДМ, які регламентують забезпечення єдності вимірювання витрати та кількості рідини в Україні, а також ряд методик калібрування (повірки) конкретних ЗВТ витрати.

Розв’язано важливу науково-прикладну проблему забезпечення єдності вимірювання витрати рідини та належного її обліку шляхом створення сучасної системи відтворення та передачі одиниць витрати, об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу, її впровадження у метрологічну практику України.
На основі проведених аналізу та досліджень отримані такі наукові та практичні результати:
1. Обґрунтовано, що першочерговими задачами при створенні системи забезпечення єдності вимірювання витрати рідини є створення і впровадження у метрологічну практику України єдиної сучасної державної повірочної схеми на чолі з єдиним державним первинним еталоном, який забезпечував би відтворення, зберігання і передачу одиниць як об’ємної витрати і об’єму, так й масової витрати і маси рідини, що протікає по трубопроводу.
2. Встановлено, що для визнання результатів вимірювань, які здійснюються в Україні, іншими країнами світу, Європейською співдружністю необхідна участь державного еталона у міждержавних звіреннях і, у цьому зв’язку, у повірочної схемі необхідно передбачити наявність еталона-передавання. Також показано, що з метою зменшення навантаження на державний еталон у повірочну схему необхідно введення вторинного еталона.
4. Встановлено, що на сьогодні в Україні поряд з робочими еталонами проливними повірочними установками, технічний рівень яких дозволяє забезпечити повірку робочих ЗВТ витрати рідини з похибками ± (1 3) % й більше, впроваджуються сучасні високоточні проливні та імітаційні повірочні установки, які різняться як за метрологічними характеристиками, так і за технічними та функціональними можливостями, тому робочі еталони за точністю раціонально розподілити на розряди.
5.Рекомендовано розширити поле робочих ЗВТ з метою введення нових ЗВТ витрати та кількості рідини, що впроваджені і впроваджуються у теперішній час у народне господарство України, та яке передбачає розвиток витратомірної техніці у майбутньому.
6. Результати виконаних досліджень і положень реалізовані у новій повірочній схемі для засобів вимірювання об’ємної та масової витрати, об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу. Розроблено відповідний національний стандарт України ДСТУ 4403:2005 „Метрологія. Державна повірочна схема для засобів вимірювання об’ємної та масової витрати рідини й об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу”.
7. Удосконалено фізико-математичну та метрологічну моделі еталона, що створюється на базі статичного вагового методу.
На основі цієї моделі розроблено принципи побудови і визначено конструктив оптимального для України державного еталона одиниць витрати рідини, визначено основні джерела похибки відтворення одиниць витрати рідини державним еталоном і визначені шляхи зведення цих похибок до прийнятного мінімуму.
8. Результати виконаних досліджень реалізовані у створеному, атестованому та впровадженому у метрологічну практику України Державному первинному еталоні одиниці об’ємної витрати рідини в діапазоні від 2,810-4м3/с до 2,810-2м3/с, масової витрати рідини в діапазоні від 2,810-1кг/с до 28 кг/с, об’єму рідини в діапазоні від 0,1 м3до 3,0 м3та маси рідини в діапазоні від 100 кг до 3000 кг, що протікає по трубопроводу, (ДЕТУ 03-04-04).
Розширена невизначеність вимірювань, що виконуються на створеному еталоні, не перевищує 0,02 %, що находиться на рівні кращих еталонів (стандартів) розвинутих країн світу.
9. Розвинуто теоретичні основи, принципи створення, фізико-математична модель високоточних електромагнітних витратомірів зі стабільними метрологічними характеристиками.
Результати виконаних теоретичних досліджень реалізовані у розробленому високоточному електромагнітному витратомірі ЕМВВ-2 (похибка вимірювань не перевищує ± 0,2 %), перетворювачі витрати ПРЕМ-1 для трубопроводів малих і середніх діаметрів (DN 300) та „клінкетного” ЕМВ, який забезпечує вимірювання витрати рідини з нормованими МХ у трубопроводах великих діаметрів (DN > 300), відносна похибка вимірювань яких ± 1,0 %
10. Розроблено і експериментально апробовано принципи і рекомендації побудови компактних відносно недорогих високоточних проливних динамічних установок, які забезпечують проведення досліджень, атестацію, калібрування (повірку) всіх типів і виконань ЗВТ витрати.
Розроблені принципи і рекомендації реалізовані у створеної, атестованої і впровадженої у метрологічну практику України витратомірної еталонної установки ВЗУ-180 (похибка відтворення і передачі одиниці витрати не перевищує ± 0,2 %), робочим органом якої є набір розроблених ЕМВВ-2.
11. Розроблено методологію атестації, калібрування (повірки) ЗВТ швидкості рідинних потоків як таких, а особливо тих, які безпосередньо застосовуються як перетворювачі витрати у трубопроводах середніх та великих діаметрів, зокрема, „клінкетних” ЕМВ, із застосуванням існуючих проливних витратомірних установок.
12. Розроблено та впроваджено у практику метрологічних робіт комплекс організаційно-методичних нормативних документів з метрології, що регламентують норми та правила забезпечення єдності вимірювання витрати рідини в народному господарстві України.
13. Створені державний еталон ДЕТУ 03-04-04, робочі еталони ЕМВВ-2 та ВЗУ-180, робочий ЗВТ ПРЕМ-1 впроваджені у практику метрологічних робіт в Україні. Експлуатація створених ЗВТ витрати підтвердила коректність положень, рекомендації і висновків, зроблених на основі виконаних у дисертаційної роботі теоретичних та експериментальних досліджень.