Модульная установка для поверки и калибровки
средств измерений качества нефти
, ,
Kobez O. N., Mamonov V. N., Serov A. F., Cherepanov V. J.
Модульная установка для калибровки (поверки) средств измерений качества нефти «Бердь» (далее УП «БЕРДЬ») предназначена для калибровки (поверки) рабочих преобразователей плотности и динамической вязкости (вискозиметров), работающих в составе блоков измерения качества нефти и других комплексов на магистральных нефтепроводах.
Основой установки является термостатируемый поверочный гидравлический контур, заполненный поверочной жидкостью.
Калибровка (поверка) производится методом сличения показаний эталонных преобразователей плотности и динамической вязкости, работающих в составе установки, с калибруемыми (поверяемыми) преобразователями при заданных значениях температуры.
Установка выполнена в модульном исполнении и состоит из двух модулей: модуля поверочного контура и модуля, объединяющего три блока - термостат, блок электропитания и блок системы обработки информации (СОИ). Модули объединены шлангами и кабельными соединениями в единую измерительную систему. Модульное исполнение на основе разработанных компонент позволяет создавать стационарную или передвижную установку для калибровки (поверки) средств измерений качества нефти.
Модуль термостата, электропитания и СОИ содержит преобразователь сигналов (контроллер) Solartron 7951, электрический котёл, холодильник, электронный блок управления термостатом, аппаратуру управления и сбора и обработки данных, персональный компьютер и электротехнический щит.
Модуль поверочного контура содержит: емкость для поверочной жидкости, измерительную линию с измерительными ячейками для установки эталонных и поверяемых преобразователей плотности и вязкости, преобразователь расхода поверочной жидкости, технологические датчики давления и температуры. Все элементы модуля объединены в термостатируемый гидравлический контур.
На рисунке 1 приведена схема размещения модулей и блоков установки в стационарных условиях испытательной лаборатории.
Рисунок 1 – Состав и схема размещения модулей установки в стационарных условиях испытательной лаборатории
термостатируемый поверочный контур
бак для поверочной жидкости
циркуляционный насос поверочного контура
преобразователь температуры измерительной линии
поверямый преобразователь вязкости (плотности)
преобразователь расхода поверочной жидкости
эталонный преобразователь вязкости (плотности)
1 - сигнальные цепи СОИ
2 - преобразователь температуры, управляющий термостатом
3 - блок СОИ
4 - блок электропитания
5 - блок электрического котла и холодильника (термостата)
6 - трубопроводы подачи и возврата теплоносителя
7 - щит электропитания
8 - персональный компьютер (ноутбук)
На рисунке 1 приведена упрощенная гидравлическая схема установки.
Рисунок 1 - Гидравлическая схема УП «Бердь».
1 - термостатируемый поверочный контур
2 - бак для поверочной жидкости
3 - циркуляционный насос поверочного контура
4 - преобразователь температуры измерительной линии
5 - поверямый преобразователь вязкости (плотности)
6 - преобразователь расхода поверочной жидкости
7 - эталонный преобразователь вязкости (плотности)
8 – пластинчатый теплообменник поверочного контура
9 - преобразователь температуры, управляющий термостатом
10 - трубопроводы подачи и возврата теплоносителя
11 – циркуляционный насос термостата
12 – электрический котел 2,5 кВт
13 – холодильник 0,5 кВт
14 – регулирующий клапан
15 – регулирующие вентили
16 – показывающий термометр
17 – показывающий манометр
18 - преобразователь температуры для регистрации температуры теплоносителя
19 - пластинчатый теплообменник холодильника
Тепловая энергия поступает от электрического котла или холодильника через теплообменник в поверочный контур. Работа блока термостата заключается в поддержании заданной оператором температуры поверочной жидкости в поверочном контуре. Информация о величине температуры поверочной жидкости в поверочном контуре регистрируется платиновым термометром сопротивления и подается в электронную схему управления, которая сравнивает результат измерения с заданием, установленным оператором, и вычисляет необходимое текущее значение мощности, подводимой к проточному нагревателю электрического котла так, чтобы температура поверочной жидкости соответствовала заданной. Регулирование проводится по пропорционально-интегрально-дифференциальному закону с предварительно установленными коэффициентами регулирования. В процессе работы блока регулирования температуры на информационном дисплее отображается температура поверочной жидкости.
В качестве поверочной жидкости используется смесь глицерина с водой, которая позволяет обеспечить диапазон динамической вязкости поверочной жидкости от 1 мПа·с до100 мПа·с и плотность поверочной жидкости до 1250 кг/м3.
Калибровка (поверка) выполняется при давлении жидкости в поверочном контуре от 0,2 до 0,8 МПа, расходе поверочной жидкости от 0,3 до 2,5 м3/ч и температуре поверочной жидкости от 20°С до 45°С. Нестабильность поддержания температуры поверочной жидкости не превышает ± 0,1° С в заданном температурном диапазоне.
Калибровка (поверка) производится методом сличения показаний эталонных преобразователей плотности и динамической вязкости, работающих в составе установки, с калибруемыми (поверяемыми) преобразователями при заданных значениях температуры. Методикой предусмотрена предварительная поверка канала измерения температуры поверяемого вискозиметра. Условием калибровки является установившийся режим термостатирования в поверочном контуре с допустимым градиентом температуры по контуру.
В качестве эталонного средства измерений 3-го разряда используется преобразователь вязкости и плотности жидкости Solartron 7829 ViscoMaster.
На рисунке 2 приведен график времени выхода на режим термостабилизации поверочного контура с температуры 30°С последовательно на шесть значений температуры поверочной жидкости: 20°С, 15°С, 14°С, 20°С, 25°С и 30°С. Тэ – температура, измеренная температурным каналом эталонного преобразователя вязкости и плотности 7829 ViscoMaster, Тп – температура, измеренная эталонным преобразователем температуры, установленным в измерительной ячейке поверяемого преобразователя вязкости (плотности). Значения Тэ и Тп в выбранном масштабе изображения совпадают.
Рисунок 2 - График времени выхода поверочного контура на режим термостабилизации
На рисунке 3 приведен график значений температур Тэ и Тп при длительном термостатировании поверочного контура (~ 3,8 часа).
Рисунок 3 – Режим длительного термостатирования поверочного контура
На рисунке 4 приведены данные по абсолютной погрешности измерения температуры поверочной жидкости (dT = Тп – Тэ) в режиме длительного термостатирования на отрезке времени ~ 0,7 часа.
Рисунок 4 – Абсолютная погрешность измерения температуры поверочной жидкости в режиме длительного термостатаирования
Процедура сличения включает в себя пять циклов сличения динамической вязкости и плотности и осреднение результатов измерений по этим пяти циклам.
Длительность одного цикла сличения 3 секунды, то есть вся процедура сличения занимает 15 секунд.
Процедура сличения начинается автоматически в тот момент, когда разность между температурами Тэ и Тп станет меньше 0,1ºС и успешно завершается, если в течение пяти циклов сличения это условие не нарушается. Такой алгоритм сличения позволяет проводить поверку (калибровку) приборов практически в динамическом режиме.
Установка УП «БЕРДЬ» обеспечивает:
передачу единиц плотности и динамической вязкости от эталонного средства измерений на поверяемый преобразователь;
регистрацию и сохранение всех результатов измерений. Отчетные документы формируются и архивируются в установленной заранее форме в автоматическом режиме.
Программное обеспечение включает в себя операционную систему Windows 7, программы FC Configuration и ADView, программу проведения поверки MobilCheck.
Технические характеристики установки УП «Бердь»
Параметр | Значение параметра |
Диапазон регулирования температуры поверочного контура, | от +20 до +45 |
Время выхода на термостатированный режим при температуре поверочного контура +45 °C, ч | не более 1 |
Нестабильность поддержания установленной температуры в режиме термостабилизации в измерительных ячейках измерительной линии в течение 1 ч, °C | < ±0,1 |
Неоднородность температурного поля в измерительной линии в режиме термостатирования, °C | < ±0,1 |
Рекомендуемый теплоноситель контура источника тепловой энергии (термостата) | жидкость охлаждающая ОЖ 40(ТОСОЛ А-40) ГОСТ 28084 или ПМС-20 ГОСТ 13032 |
Объем теплоносителя в контуре термостата при +20 °C, л | не более 30 |
Длина поверочного контура, мм | не более 6000 |
Длина контура источника тепловой энергии (термостата), мм | не более 6000 |
Размеры измерительной линии (рабочей зоны), мм | длина 750, диаметр 100 |
Масса установки без теплоносителя и поверочной жидкости, кг | не более 250 |
Время непрерывной работы в лабораторных условиях, ч | не менее 8 |
Питание установки | сеть переменного тока напряжением (220±22) В частотой (50±1) Гц |
Потребляемая мощность, кВт | не более 2,5 |
По требованиям безопасности удовлетворяtт требованиям | IP66S |
По способу защиты от поражения электрическим током относится к классу | I |
Прототип установки УП «Бердь» - мобильная поверочная установка средств измерений вязкости (МПУ СИВ), разработанная и изготовленная ИТ СО РАН по договору с в настоящее время прошла процедуру утверждения типа как единичный экземпляр и получила разрешение Ростехнадзора на применение.
Разработчик: Учреждение Российской академии наук Институт теплофизики им. Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН), 630090, г. Новосибирск, проспект Академика Лаврентьева, 1, контактное лицо - .
E-mail: *****@***nsc. ru,
Модульная установка для поверки и калибровки
средств измерений качества нефти
, ,
Kobez O. N., Mamonov V. N., Serov A. F., Cherepanov V. J.
Аннотация
Установка для калибровки (поверки) средств измерений качества нефти «Бердь» (далее УП «БЕРДЬ») предназначена для калибровки (поверки) рабочих преобразователей плотности и динамической вязкости, работающих в составе блоков измерения качества нефти и других комплексов на магистральных нефтепроводах.
Основой установки является термостатируемый поверочный гидравлический контур, заполненный поверочной жидкостью (водным раствором глицерина)
Установка выполнена в модульном исполнении и состоит из двух модулей: модуля поверочного контура и модуля термостата с блоками электропитания и системы обработки информации (СОИ). Модули соединены в единую измерительную систему с помощью шлангов и кабельных соединений.
Модульное исполнение позволяет создавать стационарную или передвижную установку для калибровки (поверки) средств измерений качества нефти.
Калибровка (поверка) производится методом сличения показаний эталонных преобразователей плотности и динамической вязкости, работающих в составе установки, с калибруемыми (поверяемыми) преобразователями при заданных значениях давления и температуры.
Ключевые слова: калибровка, поверка, нефть, динамическая вязкость, плотность жидкости, преобразователь плотности жидкости, преобразователь динамической вязкости, эталонный преобразователь, термостатируемый поверочный контур, поверочная жидкость, сличение показаний.
Сведения об авторах:
– ведущий специалист МО», г. Москва, тел. ____________________, e-mail: ________________________;
– научный сотрудник ИТ СО РАН, к. т.н., г. Новосибирск, , 8-923-225-5750,
домашний адрес: 630090, г. Новосибирск, улица Ильича, дом №1, кВ. №5,
e-mail: *****@***ru;
– заведующий лабораторией ИТ СО РАН, д. т.н., профессор, г. Новосибирск, ,
домашний адрес: 630090, г. Новосибирск, ____________________
e-mail: *****@***nsc. ru;
- ____________________
