Метрология и стандартизация / Rossiyskaya metrologicheskaya entsiklopediya. Tom 1 (Okrepilov) 2015

Описание вида измерений

Расход жидкости – физическая величина, равная пределуотношенияприращениямассыилиобъема, или количестважидкости, протекающихвтрубопроводечерез сечение, перпендикулярное направлению скорости потока, кинтервалувремени, закоторыйэтоприращение произошло, принеограниченномуменьшенииинтервала времени.

Масовый расход жидкости – расход жидкости, выражаемый через ее массу и время – т/ч.

Объемный расход жидкости – расход жидкости, выражаемый через ее объем и время – м3/ч.

Краткая историческая справка

Работыпосозданиюэталонныхповерочныхустановокдлясредствизмерениямассовогорасходажидкости были начаты ФГУП «ВНИИР» в 1967 г. Это было обусловлено быстрым развитием топливно-энергетиче- ского комплекса, необходимостью метрологического обеспечения оборонной и авиационной техники, а так же жилищно-коммунального хозяйства.

По результатам проведенных научно-технических мероприятий в 1974 г. в ФГУП «ВНИИР» был разработан, исследован и утвержден Госстандартом Государственныйпервичныйэталониобщесоюзнаяповерочная схема для средств измерений массового расхода жидко-

сти – ГЭТ 63-74.

С появлением высокоточных рабочих средств измерения массового расхода жидкости с погрешностью 0,1–0,25 % и диапазоном расхода 250 т/ч и более ФГУП «ВНИИР» в2000–2002 гг. былапроведенамодернизация государственногопервичногоэталонаединицымассового расхода жидкости.

Проведенный комплекс работ предусматривал разработку на современной технической базе аппаратуры для измерения количества жидкости в единицах массы с применением электронных весов с погрешностью взвешиваниянеболее0,01 – 0,02 %, устройстврегулированияистабилизациирасхода, атакжеавтоматического управления и контроля параметров на базе ПК.

По опыту создания высокоточных средств воспроизведения и измерения расхода жидкости как в отечественной, так и зарубежной практике была разработана и исследована более совершенная схема эталона.

Результатом совершенствования стал Государственный первичный эталон единицы массового расхода жидкости ГЭТ 63-2003.

В2008 г. былиначатыработыпосовершенствованию эталона с целью расширения верхнего предела измерений массового расхода жидкости в 2 раза (до 500 т/ч)

иучастие ФГУП ВНИИР по установлению степени эквивалентности национальных эталонов расхода и взаимному признанию сертификатов калибровки и измерений. В 2012 г. приказом Росстандарта утвержден Государственный первичный эталон ГЭТ 63-2011.

В2012 г. в инициативном порядке начаты работы по совершенствованию эталона с целью добавления единицы объемного расхода жидкости. В состав ГЭТ был включен высокоточный плотномер, , отлажены процедуры определения объемного расхода жидкости посредством пересчета массового расхода в объемный

сучетом плотности жидкости, произведена доработка необходимого программного обеспечения.

Приказом Росстандарта № 56 от 27.01.2014 г. утвержден Государственный первичный эталон единиц массовогоиобъемногорасходовжидкостиГЭТ63-2013.

Основные направления развития

Внастоящее время ФГУП «ВНИИР» приступило к созданию нового Государственного эталона с верхним пределом воспроизведения единицы расхода жидкости

1500 т/ч.

Принцип работы эталона будет основан на классическом методе статического измерения массы жидкости налитой на весы за единицу времени с учетом ее плотности.

Вданномэталонебудутиспользованыкакновейшие технические решения, применяемые на ведущих зарубежных национальных эталонах, так и принципиально новыеразработки, неимеющиеаналоговвмировойрасходоизмерительной технике.

Назначение и область применения

Государственныйпервичныйэталонединицмассового иобъемного расходов жидкости ГЭТ63-2013 предназначендляхраненияивоспроизведенияединицмассовогои объемного расходов жидкости в диапазоне 2,5 до 500 т/ч (м3/ч), атакжедляпередачиразмеровединицвторичным эталонам, рабочимэталонам1-гои2-горазрядовирабочим средствам измерений в соответствии с Государственной поверочнойсхемойвцеляхобеспеченияединстваизмерений объемного и массового расходов жидкости.

Принцип действия

В основу эталона положен метод статического измерениямассыжидкости, прошедшейчерезповеряемое (калибруемое) средство измерений и поступившее в весовойбакзафиксированныйинтервалвременисучетом плотности рабочей жидкости.

Общий вид эталона представлен на рис. 1.

Метрологические и технические характеристики, состав эталона

Диапазон значений массового и объемного расходов жидкости, в котором воспроизводится единица, составляет от 2,5 до 500 т/ч (м3/ч).

Эталонобеспечиваетвоспроизведениеединицырасхода со средним квадратическим отклонением (СКО) результата измерений Sqэ не превышающим 0,82·10-4 при 11 независимых измерениях и неисключенной систематическойпогрешности(НСП) Θqэнеболее1,8·10-4.

Стандартныенеопределенностиэталонасоставляют при воспроизведении массы:

–стандартная неопределенность по типу А (Ua) – 7,8·10-5;

–стандартная неопределенность по типу B (UВ) – 1,59·10-4;

–суммарная неопределенность Uc – 1,77·10-4;

–расширенная неопределенность Up – 3,54·10-4 при р=0,95;

при воспроизведении массового расхода:

–стандартная неопределенность по типу А (Ua) – 8·10-5;

–стандартная неопределенность по типу B (UВ) – 1,6·10-4;

–суммарная неопределенность Uc – 1,79·10-4;

–расширенная неопределенность Up – 3,6·10-4 при р=0,95;

при воспроизведении объема:

–стандартная неопределенность по типу А (Ua) – 8,1·10-5;

–стандартная неопределенность по типу B (UВ) – 1,61·10-4;

–суммарная неопределенность Uc – 1,8·10-4;

–расширенная неопределенность Up – 3,61·10-4 при р=0,95.

–при воспроизведении объемного расхода:

–стандартная неопределенность по типу А (Ua) – 8,2·10-5;

–стандартная неопределенность по типу B (UВ) – 1,63·10-4;

–суммарная неопределенность Uc – 1,83·10-4;

–расширенная неопределенность Up – 3,65·10-4 при р=0,95.

В состав эталона входят:

–система измерения массы рабочей жидкости;

–блок эталонных расходомеров;

–измерительные участки для монтажа рабочих эталонов расхода и рабочих средств измерений;

–система хранения рабочей жидкости;

–система подачи и стабилизации потока рабочей жидкости;

–устройство регулирования расхода рабочей жидкости;

–система обеспечения условий выполнения измерений;

–АСИ.

Расположение основных элементов эталона приведены на рис. 2.

Международное сотрудничество. Сличения

В2011 г. сприменениемэталонапроведеныдополнительные сличения национальных эталонов единиц мас-

совогоиобъемногорасходажидкостиСООМЕТ.М.FF-S2 (Проект COOMET 406/UA/07).

Страны участники сличений:

–Германия (PTB) – пилот;

–Белоруссия (БелГИМ);

–Российская Федерация (ВНИИР);

–Украина (ННЦ «ИМ»);

–Литва (LEI);

–Словакия (SMU);

–Узбекистан (ЦНЭ РУз).

В 2013 г. утвержден окончательный отчет Draft B до-

полнительныхсличенийврамкахтемыСООМЕТ.М.FF-S2.

Литература

1.Федеральныйзаконот26 июня2008 г. №102-ФЗ«Об обеспеченииединстваизмерений» (вредакции, актуальнойс 1 июля2014 г., сизменениямиидополнениями, внесенными

втекст, согласно Федеральным законам: от 18.07.2011 г.

№242-ФЗ, от 30.11.2011 г. № 347-ФЗ, от 28.07.2012 г.

№133-ФЗ, от 02.12.2013 г. № 338-ФЗ, от 23.06.2014 г.

№160-ФЗ).

2.ПостановленияПравительстваРоссийскойФедерации от23 сентября2010 г. №734 «Обэталонахединицвеличин, используемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений».

3.ГОСТ 15528-86 Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа.

4.ГОСТ8.142-2013 «ГСИ. Государственнаяповерочная схемадлясредствизмерениймассовогоиобъемногорасхода (массы и объема) жидкости».

5.ГОСТ 8.381-2009 «ГСИ. Эталоны. Способы выражения точности».

Описание вида измерений

Расход жидкости – физическая величина, равная пределуотношенияприращениямассыилиобъема, или количества жидкости, протекающих в трубопроводе через сечение, перпендикулярное направлению скорости потока, кинтервалувремени, закоторыйэтоприращение произошло, принеограниченномуменьшенииинтервала времени;

Масовый расход жидкости – расход жидкости, выражаемый через ее массу и время – т/ч;

Объемный расход жидкости – расход жидкости, выражаемый через ее объем и время – м3/ч.

Краткая историческая справка

Государственный первичный специальный эталон единицы объемного расхода воды ГЭТ 119-79 был утвержден и введен в действие Постановлением ГосстандартаСССРвфеврале1980 г. Одновременносэтимбыла создана впервые в стране централизованная система воспроизведенияипередачиединицыобъемногорасхода водывсоответствиисГОСТ8.374-80 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений объемного расхода воды в диапазоне 2,8·10-6 – 2,8·10-2 м3/с.

Диапазон значений объемного расхода воды, воспроизводимый эталоном, составлял 1-10 м3/ч (2,8·10-4

–2,8·10-3 м3/с) с СКО 3·10-4 при НСП 5·10-4.

В2007 г. началась глубокая модернизация эталона, воспроизводящего единицу расхода воды с применением гидровытеснителя на объемно-весовой метод воспроизведения расхода в соответствии с основными положениями международных стандартов ИСО – ИСО 4185 «Измерение потока жидкости в закрытых каналах. Метод взвешивания» и ИСО 8316 «Измерение потока жидкости в закрытых каналах. Метод сбора жидкости в мерных резервуарах».

Приказом Росстандарта от 4.03.2011 г. № 891 был утвержден Государственный первичный эталон единицы объемного и массового расхода воды ГЭТ 119-2010. МестомхраненияэталонаопределеноФГУП«ВНИИР».

Основные направления развития

ВФГУП«ВНИИР» планируетсязначительнорасши- ритьвозможностиГЭТ119-2010 вчастивоспроизведения

иизмерениямалыхрасходов. Дляэтогобудетразработана

исоздана эталонная установка с диапазоном значений объемного и массового расхода воды, в котором будет воспроизводится единица от 0,0001 до 0,2 т/ч (м3/ч). Данная установка войдет в состав ГЭТ 119-2010.

Назначение и область применения

ГЭТ 119-2010 предназначен для хранения и воспроизведенияединицмассовогоиобъемногорасходовводы в диапазоне 0,01 до 50 т/ч (м3/ч), а также для передачи размеровединицвторичнымэталонам, рабочимэталонам 1-го и 2-го разрядов и рабочим средствам измерений в соответствии с Государственной поверочной схемой в целях обеспечения единства измерений объемного и массового расходов жидкости (ГОСТ 8.374-2013).

Принцип действия

В основу эталона положен метод статического измерениямассыжидкости, прошедшейчерезповеряемое (калибруемое) средство измерений и поступившее в весовойбакзафиксированныйинтервалвременисучетом плотности рабочей жидкости.

Общий вид эталона представлен на рис. 1.

Метрологические и технические характеристики, состав эталона

Диапазон значений объемного и массового расхода воды, в котором воспроизводится единица, составляет от 0,01 до 50 т/ч (м3/ч).

Эталонобеспечиваетвоспроизведениеединицырасхода со средним квадратическим отклонением (СКО) результата измерений Sqэ не превышающим 1·10-4 при 11 независимых измерениях и неисключенной систе-

матической погрешности (НСП) Θqэ не более 2·10-4. Расширенная неопределенность не более 3·10-4 при k=2.

В состав эталона входят:

–система измерения массы рабочей жидкости;

–блок эталонных расходомеров;

–измерительные участки для монтажа рабочих эталонов расхода и рабочих средств измерений;

–система хранения рабочей жидкости;

–система подачи и стабилизации потока рабочей жидкости;

–устройство регулирования расхода рабочей жидкости;

–система обеспечения условий выполнения измерений;

–АСИ.

Расположение основных элементов эталона приведены на рис. 2.

Международное сотрудничество. Сличения

В 2011 г. с применением эталона проведены дополнительные сличения национальных эталонов

единиц массового и объемного расхода жидкости СООМЕТ.М.FF-S2 (Проект COOMET 406/UA/07).

Страны участники сличений:

–Германия (PTB) – пилот;

–Белоруссия (БелГИМ);

–Российская Федерация (ВНИИР);

–Украина (ННЦ «ИМ»);

–Литва (LEI);

–Словакия (SMU);

–Узбекистан (ЦНЭ РУз).

В 2013 г. утвержден окончательный отчет Draft.

B дополнительных сличений в рамках темы СООМЕТ.М.FF-S2.

Литература

1. Федеральныйзаконот26 июня2008 г. №102-ФЗ«Об обеспеченииединстваизмерений» (вредакции, актуальнойс 1 июля2014 г., сизменениямиидополнениями, внесенными

втекст, согласно Федеральным законам: от 18.07.2011 г.

№242-ФЗ, от 30.11.2011 г. № 347-ФЗ, от 28.07.2012 г.

№133-ФЗ, от 02.12.2013 г. № 338-ФЗ, от 23.06.2014 г.

№160-ФЗ).

2.ПостановленияПравительстваРоссийскойФедерации от23 сентября2010 г. №734 «Обэталонахединицвеличин, используемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений».

3.ГОСТ 15528-86 Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа.

4.ГОСТ8.142-2013 «ГСИ. Государственнаяповерочная схемадлясредствизмерениймассовогоиобъемногорасхода (массы и объема) жидкости».

5.ГОСТ 8.381-2009 «ГСИ. Эталоны. Способы выражения точности».

6.Корнеев Р.А., Колодников А.В., Нигматуллин Р.Р.,

Тухватуллин А.Р. Проблемы аттестации эталонов единиц массовогоиобъемногорасходовжидкости// Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2013. – № 2. – С. 3–6.

7.Соловьев В.Г., Фишман И.И., Хомяков Г.Д., Тухватул-

линиА.Р. Государственныйпервичныйспециальныйэталон единицыобъемногоимассовогорасходаводыГЭТ119-2010

//Мир измерений. – 2011. – № 8. – С. 32–35.

8.Фафурин В.А., Корнеев Р.А., Тухватуллин А.Р., Нигматуллин Р.Р., Колодников А.В. Вторичные эталоны единиц массового и объемного расходов (массы и объема) жидкости, протекающейпотрубопроводу// Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2013. – № 7. – С. 3–9.

А.Р. Тухватуллин, Р.А. Корнеев

Описание вида измерений

Расход газа – физическая величина, равная пределу приращения массы или объема, или количества газа, протекающего в трубопроводе через сечение, перпендикулярное направлению скорости потока, к интервалу времени, за который это приращение произошло, при неограниченном уменьшении интервала времени.

Объемный расход газа – расход газа, выражаемый через его объем и время. Единица измерений – м3/ч.

Массовый расход газа – расход газа, выражаемый через его массу и время. Единица измерений – кг/ч.

Историческая справка

История газовой промышленности подразделяется на два больших этапа. Первый из них продолжался до 50–60-хгг. XX в. Длянегобылхарактеренперевесодной страны– США, долякоторойвмировойдобыче природного газа еще в 1950 г. превышала 9/10. Затем начался второйэтап– этапбыстрогоростадобычиипотребления природногогазаиформированияновыхрайоновгазовой промышленности – в СССР, Юго-Западной Азии, Западной Европе, Северной Африке и других регионах. Одновременнопроисходилотакжеформированиемеждународного рынка природного газа.

Развитие вида измерений в России

Газовая промышленность для современной России является одной из наиболее важных опор, обеспечивающихэкономическийростифинансовуюстабильность. Добыча и импорт этого сырья не только приносит большие доходы стране, но и придает России весьма значимую роль на мировой арене.

История же развития газовой отрасли насчитывает уженеоднусотнюлет. Так, в1811 г. внашейстранеможно было услышать о первых газовых установках, когда Петр Соболевский создал и испытал первую установку для получения искусственного газа – «термоламп».

Этотгазначалиприменятьдляосвещениязаводских мастерских, а затем и улиц. Первый уличный фонарь на газе был зажжен в Санкт-Петербурге в 1819 г.

В дальнейшем стали строить заводы по производству газа, развивать газовое освещение. В 1906 г. было обнаружено первое месторождение углеродного сырья. Через пять лет, в 1911 г. была создана первая российская компания по добыче природного газа. В дальнейшемсталипоявлятьсявсеновыезаводы, развиваться газовая добыча и находились все новые области его применения.

Международнаяисторияроссийскогогазаначинается в1960–1970-хгг., когдабылоподписаносоглашение«газтрубы». ГазопроводЯмал– Европасталоднимизпервых,

через который начались поставки природного газа за рубеж. В1989 г. Министерствогазовойпромышленности

СССРбылопреобразовановгазовыйконцерн«Газпром». ВнастоящеевремяРоссиязанимаетпервоеместовмире по добыче, запасам и ресурсам голубого топлива. Наша страна обеспечивает более 21% мирового производства газа. Следует отметить, что четверть международных поставок газа принадлежит именно России.

Работы по созданию эталонных поверочных установок для средств измерения объемного и массового расходов газа были начаты ФГУП «ВНИИР» в 1967 г. Это былообусловленобыстрымразвитиемтопливно-энерге- тическогокомплекса, необходимостьюметрологического обеспечения оборонной и авиационной техники.

В1974 г. былразработаниутвержденГосстандартом государственный первичный эталон и общесоюзная поверочнаясхемадлясредствизмеренийобъемногорасхода газа – ГЭТ 62-74.

В1979 г. былразработаниутвержденГосстандартом государственный первичный эталон и общесоюзная поверочнаясхемадлясредствизмерениймассовогорасхода газа – ГЭТ 118-79.

В2006 г. был разработан и утвержден государственный первичный эталон единиц объемного и массового расходовгазаГЭТ118-2006 срасширеннымдиапазоном воспроизведенияединицобъемного(массового) расхода газадо10 000 м3/ч(до12 000 кг/ч), пришедшийназамену ГЭТ 62-74 и ГЭТ 118-79.

В2013 г. был разработан и утвержден государственный первичный эталон единиц объемного и массового расходовгазаГЭТ118-2013 срасширеннымдиапазоном воспроизведенияединицобъемного(массового) расхода газадо16 000 м3/ч(до19 200 кг/ч) ивдиапазонеот10 до 2300 м3/ч (от 12 до 2700 кг/ч) при избыточного давлении рабочей среды до 1 МПа.

Основные направления развития

Газоваяпромышленностьявляетсяисточникомполучения значительного дохода государства, поэтому на ее развитие и модернизацию уходит большое количество денег и внимания со стороны правительства. Отрасль постоянно модернизируется и совершенствуется, существуютвеликолепныеперспективыдляееэффективного

ирезультативногоразвития: внедряютсяновыетрубопроводы, которые являются долговечными, качественными

инадежными; используются в процессе добычи газа уникальные технологии и методы, современное оборудование и техника. Все это приводит к тому, что газовая промышленностьРоссиипостоянноразвивается, атакже становится источником такого большого дохода, что за счетполученныхсредствможноразвиватьнетолькоэту отрасль, ноидругиесферыдеятельности. Открываются

все новые месторождения газа, в результате чего увеличивается получаемая прибыль. Все это ведет к тому, что улучшается показатель газификации страны, увеличивается экспорт, повышается экономическая, а также энергетическая эффективность, становится возможным с помощью новых технологий извлекать из получаемых ресурсов полезные и нужные компоненты.

Единствоивысокаяточностьизмеренийрасходаиколичествгазообразныхсредприобретаютопределяющую позицию в успешном решении проблем рационального использования природных энергетических ресурсов, контроля и управления технологическими процессами

икачеством продукции, оценки эффективности про- изводственно-экономической деятельности отдельных предприятий и отраслей промышленности в целом.

Внефтегазовойпромышленностиможноэкономить, если повысить точность измерения количества газа, нефти и нефтепродуктов. В России в настоящее время имеется большой парк расходомеров и счетчиков газа, в том числе и высокоточных, которые необходимо поддерживать в метрологически исправном состоянии.

ХарактеристикаструктурыпромышленностиРоссии

иеенаучногопотенциалаприводитквыводуопостоянно возрастающем использовании средств и результатов измерений объема и объемного расхода природного газа.

ЭталоннаябазаРоссиидолжнапостояннообновляться и модернизироваться для дальнейшего расширения

исовершенствования измерительных возможностей с целью удовлетворения измерительных и точностных потребностей экономики.

Внастоящее время передача единицы объемного и массовогорасходовгазаотгосударственногопервичного эталона единиц объемного и массового расходов газа ГЭТ118-2013 осуществляетсясприменениемисходного эталона гравиметрического типа. Единицу объемного расхода газа определяют косвенным методом через измерение массового расхода газа.

Создание исходного эталона с применением колокольного газового мерника позволит определять единицу объема и объемного расхода газа непосредственно, вследствиечегоповышаетсяточностьвоспроизведения, хранения и передачи единицы величины.

Создание принципиально нового эталона будет способствовать развитию измерительной инфраструктуры России, развитиюпромышленности, гармонизацииэталоннойбазыРоссиисмеждународнымитребованиями, недопущениюнаучногоитехнологическогоотставанияРоссии от признаваемого мирового уровня точности измерений.

Такжеоднойизважнейшихиактуальнейшихзадачв этом направлении для России является создание национальной эталонной базы в области измерений объема и объемного расхода природного газа – государственных исходных и вторичных эталонов объема и объемного расхода природного газа низкого и высокого давлений.