Общий парк средств измерений расхода и количества жидкости в последние годы существенно увеличился за счет широкого применения расходомеров — счетчиков для учета энергоресурсов, в т.ч. при проведении коммерческих расчетов между поставщиками и потребителями энергоресурсов. В условиях возрастающего спроса свою активность проявляют и предприятия — производители, которые выпускают приборы учета самых разных типов и по принципу действия, и по метрологическим характеристикам, и по надежности, и по функциональным возможностям, и по стоимости. Однако, какими бы не были эти приборы, для них обязательной является первичная поверка при выпуске из производства и периодическая поверка во время эксплуатации, если приборы используются в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора.

Для проведения поверки в соответствии с нормативными документами государственной системы обеспечения единства измерений необходимо выполнить такие существенные требования, как получить в установленном порядке право проводить поверочные работы (аттестат аккредитации) в области расходометрии и иметь необходимые технические средства — эталоны, поверочные установки и вспомогательное оборудование. Между тем, техническая база для проведения поверочных работ на сегодняшний день во многих регионах либо отсутствует, либо морально устарела и требует совершенствования. Более того, потребность в подобных установках испытывают и предприятия для проведения испытаний при разработке и выпуске расходомеров-счетчиков жидкости, Наконец, потребность в поверочных установках испытывают и промышленные предприятия, использующие расходомеры-счетчики в своих технологических процессах.

Процедура поверки расходомеров-счетчиков включает в себя воспроизведение потока жидкости в широком диапазоне расходов, измерение параметров этого потока эталонными средствами измерений, измерение рабочими средствами измерений, обработку результатов измерений и принятие решения о пригодности рабочих средств измерений для использования в соответствии с их назначением. При большом объеме приборов поверка становится настолько трудоемкой, что неизбежно возникает вопрос о повышении эффективности поверочных работ и обеспечении достоверности результатов поверки.

Одним из путей разрешения таких вопросов является использование автоматизированных расходомерных установок [1]. Опыт использования таких установок накапливался более двух десятков лет, однако на сегодняшний день конкретные требования, которым должна удовлетворять разрабатываемая автоматизированная расходомерная установка, отсутствуют, если не считать, что в ряде государственных стандартов имеются общие технические требования к конструкции установок. Исходя из опыта производства и эксплуатации установок можно сформулировать следующие основные требования:

1. Установка должна обеспечивать поверку расходомеров с выходными сигналами 0–10 В, 0(4)–5(20) мА, 0–20 000 Гц, RS232 (RS485), «сухой контакт», «открытый коллектор», фотоэлектронный съем сигналов с устройств «звездочка».

2. Режимы поверки должны предусматривать «старт–стоп с места» и «старт–стоп с хода», ручной «старт–стоп» по визуальным показаниям.

3. Ручные операции должны быть сведены к установке первичного датчика расходомера на рабочий стол, подключению его выходных цепей к входным цепям установки.

4. Требуется создание различных уровней доступа к программному обеспечению установки — наличие паролей изготовителя, поверителя.

5. В целях обеспечения безопасности персонала необходимо предусмотреть устройства для сигнализации и защитного отключения при аварийных ситуациях, самотестирование установки.

6. Металлоконструкции установок следует выполнять из коррозионно-стойких материалов, т.к. наличие в датчиках поверяемых приборов остатков технологических жидкостей приводит к ускоренной коррозии конструкций установки.

7. Должна быть предусмотрена постоянно действующая система водоочистки для устранения из воды различных примесей.

8. Для выполнения требований к поверочной лаборатории по уровню шума и вибраций необходимо применение экономичных малошумящих циркуляционных насосов

9. Использование преобразователей частоты с фильтрами радиопомех и сетевыми дросселями для минимизации влияния электромагнитных помех на поверяемые и эталонные приборы, что дополнительно позволяет минимизировать пульсации расхода жидкости, генерируемые насосами.

10. Должна быть предусмотрена поверка всех встроенных эталонных средств измерений без их демонтажа с мест эксплуатации.

11. Широкое распространение технологических расходомеров класса точности 0,15 % требует, чтобы класс точности установок был не хуже 0,05 %, поэтому целесообразно иметь два способа поверки — объемный (сличением с эталонными расходомерами) и весовой (статическим взвешиванием).

12. Необходимо предусматривать систему контроля наличия утечек воды из гидравлического тракта.

13. Должна быть обеспечена возможность создания в гидравлическом тракте установки давления, предусмотренного методиками поверки на поверяемые приборы.

14. Система деаэрации должна обеспечивать отделение воздуха из рабочей жидкости (воды), его удаление из гидравлического тракта.

15. Кроме необходимых технических характеристик проливная установка должна иметь современный дизайн и обеспечивать персоналу комфортные условия для работы.

На основании этих достаточно общих требований ООО «ИТЦ «Промавтоматика» (Санкт-Петербург) в течение ряда лет производит проливные поверочные расходомерные установки, которые позволяют потребителям создать собственную современную техническую базу для проведения поверки, лабораторных и исследовательских работ, испытаний, контроля качества и первичной поверки при выпуске приборов из производства. Номенклатурный ряд поверочных установок для счетчиков жидкости (ВПУ) включает установки с максимальным воспроизводимым расходом до 1000 м3/ч с использованием в качестве рабочей жидкости водопроводной воды. Погрешность таких установок при измерении расхода по весовым устройствам имеет диапазон значений до 0,05 % и по эталонным расходомерам до 0,15 %. Установки отличаются от существующих аналогичных по назначению установок:

а. универсальностью, т.е. наличием возможности проводить поверку практически всего парка счетчиков жидкости различных поколений: без выходных сигналов, имеющих возможность считывания информации с помощью оптоэлектронного считывателя, с аналоговыми или импульсными выходами, с собственными электронными измерительными блоками и встроенным интерфейсом;

б. высокой степенью автоматизации при измерениях, управлении и контроле, за счет чего обеспечивается высокая эффективность выполнения поверки или испытаний и снижение доли ручного труда при выполнении поверочных работ;

в. возможностью проведения поверки как с использованием весовых устройств, так и эталонных расходомеров, что позволяет проводить их поверку в автоматическом режиме непосредственно на установке без их демонтажа;

г. использованием проверенных технических решений в области механики и электроники, комплектующих европейского качества.

Современная установка ВПУ — достаточно сложное техническое устройство, обеспечивающее воспроизведение потока жидкости и измерение объема (массы) эталонными расходомерами или весовым устройством. В соответствии со своим назначением поверочная установка относится к средствам измерения, для которых установлена система сертификации (утверждение типа и внесение в государственный реестр) и подтверждение пригодности для использования по назначению. Для измерения физических величин в установке используется до 56 средств измерений (измерение расхода, температуры, массы, давления, тока, напряжения, частоты, времени).

Для управления установкой используются различные технические средства, позволяющие задавать скорость потока (путем установки частоты на частотном преобразователе насоса), формировать гидравлическую измерительную схему (путем закрытия или открытия запорной арматуры). Сбор измерительной информации и управление установкой обеспечивается с помощью компьютера. Также с помощью компьютера обеспечивается сбор информации от поверяемых приборов, обработка измерительной информации в соответствии с методикой поверки и хранение результатов поверки в базе данных. Проливная поверочная установка ВПУ (фото 1) с одним рабочим столом предназначена для настройки, градуировки, калибровки, юстировки, поверки сличением и других работ по определению метрологических и технических характеристик расходомеров, расходомеров-счетчиков, счетчиков, преобразователей расхода жидкости различного типа и назначения (имеет четыре базовых исполнения: ВПУ01, диаметры условного прохода поверяемых приборов от 10 до 50 мм; ВПУ03 — от 10 до 80 (100*) мм; ВПУ05 — от 10 до 150 (200*) мм; ВПУ07 — от 10 до 300 (400*) мм; дополнительная опция по заказу).Функциональные возможности установок ВПУ: поддержание стабильного расхода рабочей жидкости и воспроизводимость условий испытаний по длине испытательного участка рабочего стола; плавная установка значения расхода с помощью регулируемого привода насоса; длины прямолинейных участков не менее 10 диаметров условного прохода поверяемых приборов.

Отличительные особенности: оснащена эталонными весовыми устройствами и эталонными расходомерами; изготовлена из коррозионно-стойких материалов; может обслуживаться одним оператором благодаря автоматизированной системе сбора и обработки результатов измерений; обеспечивает экономию энергопотребления (за счет регулируемого привода насоса) и рабочей жидкости (за счет циркуляции по замкнутому контуру); изготовление, монтаж, настройка и запуск установки в работу производится «под ключ», в т.ч. выполняется государственная поверка; гарантийное и послегарантийное сопровождение.

Состав установки (основные блоки): накопительный бак-резервуар для хранения и деаэрации рабочей жидкости; насос с регулируемым электроприводом; ресивер для деаэрации и обеспечения стабильности расхода жидкости; эталонные весоизмерительные устройства с переключателями потока; эталонные расходомеры с системой задания и регулирования расхода; рабочие столы с испытательными участками для поверяемых приборов; рабочее место оператора; измерительный аппаратно-программный комплекс ИАПК; трубопроводная обвязка с запорно-регулирующей арматурой; система заполнения установки рабочей жидкостью; система сбора, очистки и возврата рабочей жидкости.

Измерительный аппаратно-программный комплекс ИАПК предназначен для управления работой поверочной установки, а также автоматизированного сбора и обработки результатов измерения при проведении операций настройки, юстировки, калибровки и поверки приборов расхода жидкостей.

Функциональные возможности ИАПК: проведение процедуры поверки и калибровки статическим весовым методом одновременно до 56ти приборов (включая эталонные расходомеры); установка и поддержание заданного оператором значение расхода рабочей жидкости; управление работой переключателя потока по командам оператора, по завершению цикла проливки, по заполнению весового бака; измерение температуры рабочей жидкости в магистралях поверочной установки по двум каналам в режиме реального времени.

Отличительные особенности ИАПК: обеспечение запуска программного обеспечения, необходимого для связи по интерфейсу с поверяемыми приборами сторонних производителей, и возврат в оболочку по завершению связи для продолжения работы; самотестирование в процессе работы; связь с поверяемыми приборами по интерфейсу RS485 или RS232; проведение поверки в автоматическом режиме (по заказу).

Как уже отмечалось в [1], требования (в основном конструктивные) для расходомерных установок, в т.ч. автоматизированных, были сформулированы 20–25 лет назад и отражали опыт работ в области расходометрии и технические возможности того времени [2, 3, 4]. Названные требования в большинстве своем являются необходимыми и учитываются при проектировании и изготовлении таких установок. В то же время, этих требований явно недостаточно для разработки автоматизированных расходомерных 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 этих установок стоит задача получения 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 расходомерные установки различных производителей при поверке одного и того же прибора давали бы одинаковые результаты.

1. Каргапольцев В.П. Требования к проливным установкам для расходомеров-счетчиков воды и технологических жидкостей // Нефтегазпромысловый инжиниринг, №3/2004.

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

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

4. МИ 1592–99 ГСИ. Счетчики воды. Поверка.