Автоматизированные поверочные установки: какими они должны быть (стр. 2 из 2)

Зажимные устройства представляют собой два пневмоцилиндра с телескопическим компенсатором длины и служат для герметизации измерительного участка.

Весовые устройства представляют собой встроенные весы бункерного типа и предназначены для взвешивания воды. В качестве бункера используются накопительные

резервуары установки. Измерения проводятся в статическом режиме после заполнения накопительного резервуара водой.

Датчики температуры ДТ1 – ДТ3 предназначены для непрерывного измерения температуры воды, проходящей через эталонные расходомеры. В дальнейшем результаты измерения температуры используется для пересчета массы воды в НР в объем, прошедший через эталонные расходомеры - счетчики.

Устройства переключения потока УПП расположены на жестком основании над пролетной трубой (ПТ) и накопительными резервуарами НР1, НР2, НР3 и предназначены для изменения направления потока жидкости без изменения структуры потока.

УПП оборудованы датчиками, обеспечивающими синхронизацию запуска и остановки счета выходных сигналов эталонных и поверяемых расходомеров - счетчиков.

Максимальный расход при поверке по весовому устройству составляет не менее 400 м3/ч, по эталонным расходомерам – не менее 600 м3/ч.

Для контроля давления в гидравлическом тракте установлен датчик давления ДД.

В качестве эталонных средств измерения в установке используются электромагнитные расходомеры – счетчики с Ду = 6, 25, 65, 200 мм.

Из резервуара СР вода забирается насосами Н1, Н2 и/или Н3 через вентили V1П – V6П и подается в ресивер Р. Вентили с пневмоприводом V3П – V6П служат для изменения направления потока воды через насосы Н1, Н2 или Н3 (параллельная либо последовательная работа насосов).

По выходу из ресивера поток воды проходит через замкнутый гидравлический тракт измерительного стенда ИС1 ( ИС2 либо ИС3) и эталонные расходомеры ЭР1 – ЭР4. Выбор измерительного стенда производится автоматически путем переключения вентилей с пневмоприводом V7П – V10П.

Последовательная работа насосов Н1, Н2 и Н3 применяется для повышения давления в гидравлическом тракте массовых расходомеров – счетчиков, имеющих большое гидравлическое сопротивление.

Выбор измерительного тракта (эталонного расходомера - счетчика) осуществляется автоматически в зависимости от установленного значения расхода посредством переключения дисковых затворов с пневмоприводом V1П – V10П и электроприводом V17Э – V20Э. Заданный расход устанавливается автоматически с помощью частотных преобразователей насосов Н1 – Н3 и дополнительно может изменяться в небольших пределах вручную с помощью частичного открывания или закрывания одного из дисковых затворов V17Э – V20Э.

Для полноты представления отметим, что габаритные размеры установки не превышают 9,2

8,4 5,1 м, общий вес 7500 кг, потребляемая мощность в пределах 65 кВт.

Как уже отмечалось, требования (в основном конструктивные) для поверочных установок, в том числе автоматизированных, были сформулированы 20-25 лет назад и отражали опыт работ в области расходометрии и технические возможности того времени [1, 2, 3 ] .

Названные требования в большинстве своем являются необходимыми и учитываются при проектировании и изготовлении поверочных установок. В то же время, этих требований явно недостаточно для разработки автоматизированных поверочных установок, поскольку наличие в составе установки управляющего компьютера позволяет реализовать различные алгоритмы обработки измерительной информации, а также дополнительно ряд сервисных функций: контроль за наличием воздуха в жидкости, степенью загрязненности воды, наличием протечек в гидравлическом тракте, измерение и контроль параметров окружающей среды, контроль за уровнем электромагнитных помех, обеспечение условий для безопасного труда и т.д.

В конечном итоге перед разработчиком и производителем поверочных установок стоит задача получения на поверочной установке достоверных и стабильных результатов измерений вне зависимости от случайных мешающих факторов или метрологическом отказе тех или иных средств измерений, входящих в состав установки.

При наличии таких дополнительных требований, определенных в обязательном для исполнения документе, можно было бы рассчитывать, что автоматизированные поверочные установки различных производителей при поверке одного и того же прибора давали бы одинаковые результаты.

При использовании в составе поверочной установки современных технических средств в ней в общем случае (на примере УПСЖ 600) наряду с измерением расхода жидкости (до четырех СИ) производится

измерение массы на встроенных весах бункерного типа (до трех СИ);

измерение температуры рабочей жидкости (до трех СИ);

измерение давления в гидравлическом тракте;

измерение времени и частоты следования импульсов (до двенадцати СИ);

измерение напряжения и тока (до восьми СИ).

По каждому виду измерения, начиная с измерения расхода, возникают традиционные метрологические вопросы: что, как и чем измерять, ответы на которые пытается найти самостоятельно каждый разработчик.

И здесь, на наш взгляд, должны быть сформулированы требования, в пределах которых должны находиться ответы на поставленные вопросы.

При нормировании метрологических характеристик установок предварительно рассчитываются их составляющие. По одним составляющим имеются методики расчетов, например, по весовым устройствам, средствам измерения температуры, по другим эти методики необходимо разрабатывать самостоятельно и учитывать те или иные факторы, которые могут повлиять на результаты измерений. Например, учитывать или не учитывать температуру жидкости при определении объема по известной массе, измеренной в реальных условиях (температуре, давлении окружающего воздуха), а если учитывать, то каким образом. В ГОСТ 8.156 [1] эта зависимость приведена в виде таблицы, из которой видно, что без измерения температуры жидкости, особенно при повышенной температуре, дополнительная погрешность может составлять 0,4 %.

Было бы полезным определить перечень таких составляющих и методики их определения. Наряду с этим целесообразным было бы установить требования к процессу воспроизведения расхода, работе устройств переключения потока и другим устройствам, определяющим условия проведения измерений при поверке.

При проведении испытаний для целей утверждения типа некоторые испытательные центры требуют, чтобы в поверочных установках применялись только СИ и первичные преобразователи, внесенные в государственный реестр СИ. Но выполнить это требование практически невозможно из-за того, что, во-первых, далеко не все средства измерений имеют встроенный интерфейс для связи с компьютером, во-вторых, использование для измерений СИ утвержденного типа могло бы сделать производство автоматизированных поверочных установок экономически невыгодным.

Поэтому с учетом многообразия видов измерений и используемых средств измерений автоматизированная поверочная установка должна рассматриваться как измерительная система, в которой должны выполняться требования ГОСТ Р 8.596 [4]. Указанный стандарт допускает использование в составе установки любых средств измерений при условии, что в технической документации нормированы метрологические характеристики каналов в целом и обеспечена их поверка необходимыми методами и средствами.

Одним из важных слагаемых успешного функционирования поверочной установки является ее программное обеспечение (ПО). И опять же конкретных требований к ПО на сегодня нет. В 2004 году ВНИИМС предложил проект рекомендации “Общие требования к программному обеспечению средств измерений”. Есть только надежда, что этот проект когда-то станет полезным действующим нормативным документом.

Применительно к автоматизированным поверочным установкам в ПО реализованы все алгоритмы сбора, передачи, обработки, представления и хранения измерительной информации, алгоритмы управления работой установки, контроля и др. Очевидно, что результаты измерений будут достоверны только в том случае, если ПО однозначно выполняет все функции, определенные разработчиком, т.е. программное обеспечение должно быть разработано таким образом, чтобы во время эксплуатации не было возможности несанкционированного вмешательства и преднамеренного (или непреднамеренного) изменения ПО. На практике существует необходимость градуировки и расходомеров, и весовых устройств, и устройств аналого-цифрового преобразования, входящих в состав установок. Эта процедура закладывается в программное обеспечение и доступ к ней осуществляется через основную программу по паролю. Теоретически существует во время эксплуатации и возможность изменения метрологических характеристик средств измерений пользователем. А это означает, что в ПО должны быть средства контроля неизменности ПО с момента проведения испытаний и за время эксплуатации.

Однако при отсутствии требований к ПО на этапе проведения испытаний средств измерений в целях утверждения типа государственные центры испытаний СИ практически испытания ПО не проводят.

Приведенные доводы лишний раз подтверждают, что должны быть установлены и требования к ПО для автоматизированных поверочных установок.

Хотелось бы отметить, что перечисленные проблемы являются во многом общими для всех производителей поверочных установок. За последние годы эти проблемы назывались и в публикациях, и на научно-технических конференциях регионального и российского уровня, однако приходится, к сожалению, констатировать отсутствие серьезных перемен в этой области. Поэтому разработка нормативного документа, определяющего требования к поверочным установкам, была бы полезной и для производителей поверочного оборудования, и для производителей приборов учета энергоносителей, и для государственных центров испытаний средств измерений.

Только в этом случае можно обеспечить разработку и поставку технически совершенного и метрологически обеспеченного измерительного оборудования, а в конечном итоге – обеспечить достоверность и требуемую точность измерений, контроля и испытаний в области расходометрии.

Список литературы

ГОСТ 8.156 – 83. ГСИ. Счетчики холодной воды. Методы и средства поверки.

ГОСТ Р 50193.3 – 92 Измерение расхода воды в закрытых каналах. Счетчики холодной питьевой воды. Методы и средства испытаний.

МИ 1592 – 99 ГСИ. Счетчики воды. Методика поверки.

ГОСТ Р 8.596 – 2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.