Метрологическое обеспечение измерительных систем (стр. 14 )

Одним из нерешенных вопросов остается вопрос проверки правильности сбора информации и функционирования системы. Каким образом сверить показания счетчика и данные, хранимые верхним уровнем системы? Вопрос пока ответа не имеет.

ООО “СКБ АМРИТА” в АИИС ЖКХ

ООО “СКБ АМРИТА” активно участвует в процессе создания АИИС в ЖКХ. Наше предприятие выполняет полный цикл работ, включающий в себя все стадии предпроектных работ, проектирование, проведение монтажных и пусконаладочных работ, сдачу систем в эксплуатацию.

Типовое решение (Рис. 5), предлагаемое нашим предприятием включает в себя:

– счетчики с интерфейсом RS-485;

– PLC концентраторы, осуществляющие прием информации от счётчиков электрической энергии;

Рис. 5. Структура АИИС для ЖКХ

PLC концентраторы, осуществляющие прием информации от счётчиков электрической энергии;

– УСПД, осуществляющие прием информации от счётчиков, подключаемых к системе с использованием магистрали RS-485 и от PLC концентраторов;

– средства связи, обеспечивающие передачу данных от концентраторов и УСПД к устройствам вышерасположенных уровней иерархии системы;

– Центральные устройства сбора и передачи данных, обеспечивающие сбор данных от PLC концентраторов, УСПД, счетчиков электрической энергии и других устройств, осуществляющих формирование и хранение результатов измерения в системе;

– Сервера БД, обеспечивающие накопление и обработку учетной информации в системе. ЦУСПД, производства нашего предприятия представляет собой единый программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий сбор информации, ее хранение, ведение единого системного времени. В зависимости от варианта исполнения устройство может быть оснащено интегрированной СУБД или выделенным сервером СУБД. Вариант исполнения устройства определяется на стадии проектирования.

Некоторые выводы и предположения

Анализ этапов развития и становления систем учёта позволяют сделать ряд выводов и предположений об их будущем.

Интеллектуальная насыщенность систем будет развиваться и затрагивать не столько верхние уровни систем учёта, сколько нижние. Примером тому может служить рост вычислительной мощности счётчиков электрической энергии. Ещё одной иллюстрацией этого является появление ЦУСПД в составе систем. Можно предположить, что нынешние устройства сбора и передачи данных в своем развитии достигнут функциональности ЦУСПД и сольются с ними. Таким образом, неуклонно возрастающая мощность вычислительной техники возродит рассмотренные выше монолитные системы учёта. Также вероятно появление “2-го интерфейса” у этого нового типа устройств, который позволит с легкостью интегрировать их в АСУ ТП предприятий.

Информационный обмен между элементами системы буден осуществляться с использованием ограниченного числа регламентированных протоколов обмена. Примером тому может служить внедрение в практику информационного обмена отчетов в XML формате, регламентированных НП “АТС”.

Расширение номенклатуры данных, формируемых системами учёта, и ужесточение требований ко времени их доставки будет сказываться на развитии каналов передачи информации, при этом, в первую очередь, будут развиваться Ethernet-совместимые технологии. Возможно, что опыт Литвы будет взят на вооружение в России, но вместо персонального GSM провайдера будет создана спутниковая группировка, обеспечивающая высокоскоростной обмен информацией как между различными АИИС, так и между компонентами одной системы учёта. При этом возможно и появление региональных центров коммерческой информации, предоставляющей её заинтересованным потребителям с использованием Internet-технологий. Возможно, что этот процесс затронет не только сферу промышленного производства, но и жилищно-коммунальный сектор.

Возможно, что АИИС утратят свой статус средств измерений, и он опустится ниже, на уровень счетчиков электрической энергии. Возможно, что счетчики электрической энергии объединятся с измерительными трансформаторами и образуют единый измерительный комплекс точки поставки или генерации, параметры которого будут занесены в единую базу точек поставки РФ, а данные, формируемые им будут собираться в единый центр сбора и потом будут доступны всем заинтересованным сторонам посредством сети Internet.

Автор

– начальник отдела ООО “СКБ Амрита”

Россия, 440600, http://www. amrita. ru

Тел.: [phone] Факс: [phone]

E-mail: *****@***ru

3. Опыт применения и метрологического обслуживания компонентов ИС

,

Поверка магнитных расходомеров
без снятия с трубопровода
и остановки технологического процесса

В атомных энергетических установках в качестве теплоносителей используется жидкий натрий. Для измерений расхода теплоносителя применяют так называемые магнитные расходомеры. Типовая конструкция магнитного расходомера [1] весьма проста.

Расходомер состоит:

– из участка трубопровода, выполненного из немагнитной нержавеющей стали;

– двух электродов, приваренных к наружной поверхности стенки трубы;

– двухполюсного постоянного магнита, создающего магнитное поле в рабочем объеме канала расходомера;

– измерительного устройства, обеспечивающего измерение разности потенциалов между электродами расходомера.

Принцип действия расходомера основан на явлении электромагнитной индукции.

Магнитные расходомеры работают в первом контуре ядерного реактора в условиях высокой радиоактивной обстановки, при температуре теплоносителя до 400-450 °С и должны обладать особо высокой надежностью. По этим причинам узел трубы прибора не имеет изоляционного покрытия канала.

Металлическая труба является электрическим шунтом сигнала расходомера. По стенкам трубы протекают токи, вызывающие падение напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя расхода, оцениваемое коэффициентом kt, который определяется из выражения

(1)

где и – диаметры трубы внутренний и наружный; и – проводимость жидкости и материала трубы.

Значение kt≤1. Оно тем ближе к единице, чем меньше разница между и , т. е. чем тоньше стенка трубы и меньше отношение .

Приведенная формула справедлива, когда между расплавленным металлом и стенкой трубы нет дополнительного переходного электрического сопротивления. На самом деле оно часто имеет место и обычно называется контактным сопротивлением. Это сопротивление существенно осложняет работу расходомера, так как не только уменьшает измеряемую разность потенциалов, но и вызывает дополнительную погрешность измерений вследствие своего непостоянства. Уменьшение разности потенциалов происходит потому, что шунтирующий ток, протекающий по металлической трубе, создает падение напряжения не только на внутреннем сопротивлении преобразователя (что учитывается коэффициентом kt), но и на переходном контактном сопротивлении Rk. Учитывающий последнее явление, коэффициент kk может быть представлен совместно с сопротивлением kt по формуле

(2)

Если в этой формуле положить Rk=0, то из нее как частный случай, вытекает вышеприведенная формула для kt.

Значительное контактное сопротивление Rk возникает, с одной стороны, вследствие недостаточной чистоты внутренней поверхности трубы и образования на ней окисных пленок, а с другой – вследствие плохого смачивания жидкостью поверхности труб. Однако по данным работ [2, 3] при температуре 400 °С контактное сопротивление между сталью и жидким натрием в большинстве случаев исчезает.

В процессе длительной эксплуатации прибора возможны также изменения толщины стенки канала, налипание осадков и окислов на внутренней поверхности стенки и вымывание из металла стенки каких-либо компонентов, причем эти эффекты изменяют электрическое сопротивление стенки. Так как по стенке протекают токи, изменение сопротивления стенки влияет на показания расходомера.

Градуировка расходомеров осуществляется на проливном расходомерном стенде, либо расчетным методом.

Согласно известным требованиям эксплуатирующей организации и органов Федерального Агентства по техническому регулированию и метрологии магнитный расходомер должен подвергаться периодической поверке. При этом основной проблемой поверки является необходимость её осуществления без демонтажа расходомера с трубопровода и без остановки технологического процесса протекания потока жидкого натрия через трубопровод, т. к. иначе необходимы изменения режимов работы ядерного реактора.

Нами предлагается решить эту задачу с применением имитационного метода моделирования расходомера.

Поверка прибора выполняется поэлементно и состоит из трех операций: проверка измерительного устройства, проверка постоянного магнита, проверка узла трубопровода.

1. Проверка измерительного устройства производится стандартными методами и не требует пояснений.

2. Проверка постоянного магнита состоит в измерении магнитного поля в его рабочей области.

Эта операция может быть выполнена следующими способами.

Если постоянный магнит может быть все же временно снят с трубопровода (при этом не надо останавливать технологический процесс), то индукция магнитного поля в рабочей области измеряется известными стандартными приборами. Этот вариант обеспечивает наиболее точную проверку магнита.