Переносная поверочная установка «Каскад-2П»

Необходимость предложения таких установок обусловлена динамичным развитием парка квартирных счетчиков холодной и горячей воды, вызванным введением реальных тарифов на воду и тепловую энергию и переводом платежей населения на бездотационную 100-процентную оплату. Ожидать снижения динамики роста парка таких счетчиков не приходится, т.к. в ближайшее время цена на газ будет расти до уровня мировых цен с соответствующим увеличением тарифов на холодную и горячую воду.

Установленный для счетчиков межповерочный период (как правило— четыре года) позволяет прогнозировать резкое увеличение количества поверяемых счетчиков. Для проведения поверки счетчик необходимо демонтировать, доставить к месту поверки, а на время поверки необходимо обеспечить потребителю функционирование его внутриквартирной системы горячего и особенно холодного водоснабжения.

Предлагаемая установка позволяет решить эти проблемы без демонтажа узла учета, при незначительных затратах на проведение поверки. При ее разработке создателями ставилась задача получения надежной, удобной в эксплуатации, просто поверяемой и сравнительно недорогой установки. В основу поверки положен принцип сравнения расхода поверяемого счетчика с расходом эталонного средства измерения.

Стоимость предлагаемых рынком эталонных (например, электромагнитных) средств измерения расхода фирм SIEMENS, ENDRESS + HAUSER, PROLINE PROMAG, KROHNE, обеспечивающих измерение расхода с относительной погрешностью, не превышающей |±0,25%|, составляет не менее 2000 евро за прибор, что изначально предопределяет значительную стоимость установки.

Счетчики воды крыльчатые имеют приемлемую стоимость, но недопустимую, относительно предъявляемойк рабочему эталону, погрешность— от ±2 до ±5%.И все-таки было решено рассмотреть возможность использования в качестве рабочих эталонов для переносной поверочной установки счетчиков воды крыльчатого типа с индивидуальной градуировкой на поверочной установке и последующей кусочно-линейной аппроксимацией полученной характеристики. Были выбраны многоструйные счетчики — расходомеры, характеризуемые высокой стабильностью своих характеристик, подтвержденной многолетним опытом работы на рынке приборов учета.

Для «исключения» влияния температуры воды на характеристику эталона последняя представлена в виде критериев гидродинамического подобия. Традиционно [1] характеристика счетчика расходомера представляется в виде зависимости передаточного коэффициента К от частоты импульсов крыльчатки ψ, т.е.K = f(ψ), здесь K = V/N (1), где: V — объем, измеренный счетчиком воды, м³; N — количество импульсов; или K = Q/ ψ(1а), где Q — расход объемный через счетчик воды, м³/ч, ψ— частота импульсов на крыльчатке, с^–1.

Передаточный коэффициент K является производным от критерия подобия, представляющего отношение осевой скорости движения жидкости через крыльчатку С_о к окружной скорости крыльчатки счетчика воды U [1]. Действительно после подстановки в уравнение (1а) значения для объемного расхода Q: Q = С_оF_OC3600, где С_о — средняя скорость потока жидкости, направленная по оси крыльчатки, м/с; F_OC— площадь поперечного сечения потока через крыльчатку, м₃; и для частоты импульсов

где: U — окружная скорость крыльчатки (на радиусе действия сил со стороны струи на лопасть крыльчатки), м/с; r_о— радиус действия сил со стороны струи на лопасть крыльчатки, м; i — коэффициент «редукции» счетного механизма, получаем для передаточного коэффициента выражение:

где

Мощность, вырабатываемая крыльчаткой счетчика воды, затрачивается на преодоление сил сопротивления, основную роль в которых играют силы трения в жидкости [1]. Согласно [2] момент трения во вращающейся жидкости зависит от отношения частоты ее вращения, аналогом которой в нашем случае является частота импульсов ψ, к кинематической вязкости v. Следует отметить, что указанное отношение есть критерий подобия для вращающейся жидкости — производное от числа Re_U, рассчитываемого как

Поэтому в качестве критерия, определяющего режим течения в крыльчатом счетчике воды, а следовательно значение передаточного коэффициента К, принята частота импульсов ψ_пр, приведенная к стандартной температуре +20°С:

где: ψ_при ψ_t — частоты — приведенная и измеренная при температуре t°C соответственно, с^–1; v_t и v₂₀ — кинематическая вязкость при температуре t и 20°С соответственно, м²/с. На рис. 1 и 2 представлены характеристики рабочих эталонов — счетчиков воды крыльчатого типа (многоструйников) для Ду 15 и 20 мм, пролитых при температурах 20 и 50°С на поверочных установках ЗАО НПО «Промприбор» и ГЦИ СИ НИИ «Теплоприбор» и построенных в рассмотренных выше координатах. Результаты проливок при разных температурах воды на различных поверочных установках подтвердили возможность предложенного представления характеристик крыльчатых многоструйных счетчиков воды, обеспечивающего погрешность, не превышающую |±0,3%|.

Исследованный по приведенной частоте диапазон соответствует изменению расхода объемного Q в пределах от 0,02 до 2,0 м³/ч для Ду 15 мм и от 0,03 до 3,0 м³/ч для Ду 20 мм. Неизменность характеристик рабочих эталонов — счетчиков воды в области малых расходов получена за счет снижения сопротивления трения в кинематических парах счетного механизма и стабилизации во времени моментов трения жидкости в измерительной камере рабочего эталона — счетчика. Для снижения механического трения в счетном механизме из последнего удалены некоторые пары трения. Стабилизация момента трения жидкости в рабочей камере достигнута за счет исключения возможности выделения в ней воздуха, растворенного в сетевой воде, — установки перед рабочим эталоном — счетчиком сепаратора воздуха фирмы FLAMCO. Все это резко повысило метрологическую надежность измерений рабочих эталонов— счетчиков, особенно в области малых расходов воды (от Q_min до Q_пер.). Для считывания данных о пропущенных рабочим эталоном — счетчиком воды и поверяемым счетчиком воды объемах воды используются специально разработанные устройства формирования сигнала (УФС), информация с которых через измерительный контроллер поступает на персональный компьютер.

Функционально установка включает в себя:

• два независимых гидравлических измерительных участка с рабочими эталонами — счетчиками воды и запорно-регулирующей арматурой;
• два оптических устройства считывания иформирования импульсного электросигнала;
• измерительный контроллер;
• термометр сопротивления платиновый;
• персоналный переносной компьютер типа ноутбука.

В качестве рабочих эталонов-счетчиков используются многоструйные горячеводные крыльчатые счетчики воды в сухоходном исполнении метрологического класса «В» с отображением выходной градуировочной характеристики в виде, изложенном ранее. Методика выполнения поверочных работ строго соответствует ГОСТ 8.156– 83 «Счетчики холодной воды. Методы и средства поверки» и МИ 1592–99 «Счетчики воды. Методика поверки». Результаты измерений сохраняются в базе данных и могут быть выведены в виде протокола поверки на принтер. Если конструкция поверяемого счетчика предусматривает возможность его регулировки, то последняя может быть выполнена по показаниям расхода с рабочего эталона — счетчика воды и поверяемого счетчика (с использованием УФС), отображаемых на экране персонального компьютера.

Переносная поверочная установка «Каскад-2П» обеспечивает поверку квартирных водосчетчиков фирм-производителей «Ценнер-Водоприбор» (Москва), «Точмаш» (г. Владимир), «АПЗ» (г. Арзамас), «Тепловодомер» (г. Мытищи), «Бетар» (г. Чистополь), «Энергострой» (г. Уфа), «Завод Водоприбор» (Москва), «Виттера Энергосервис» (Москва), МINOL International (Германия). По требованию заказчика установка комплектуется переключателем потока и электронными весами ПВ-15 (допустимый предел погрешности не превышает ±15 г в диапазоне 4–15 кг, наибольший предел взвешивания — не более 15 кг), позволяющими осуществлять градуировку и поверку рабочих эталонов — счетчиков воды.

Электронные весы ПВ-15 являются дополнительным контрольным средством при разрешении споров между организацией, проводящей поверку, и лицом, эксплуатирующим поверяемый счетчик воды. Конструктивно установка выполнена в переносном корпусе, представляющем собой чемодан, в котором размещены ее функциональные части и принадлежности.

Персональный компьютер-ноутбук размещен в переносной кожаной сумке. Основные параметры и метрологические характеристики установки представлены в табл. 1. Установка переносная поверочная «Каскад-2П» прошла испытания на утверждение типа в Госстандарте РФ (сертификат №16251/1), регистрационный номер в Госреестре №25742-03.