29 июня 2017г.
На сегодняшний день ни одна экономика мира не может развиваться без роста потребления энергоресурсов, таких как: электроэнергия, тепловая энергия, нефть и нефтепродукты, горячая и холодная вода. Энергия, будучи связанной со здравоохранением, питанием, транспортом и торговлей всегда будет ключевым фактором развития
мировой экономики. Потребность в энергии всегда
будет в глобальных масштабах расти [1]. Большое значение в развитие экономики вносит ресурсосбережение, то есть рациональное использование ресурсов, в связи с чем в современном мире возрастает значение измерительных приборов, исполнительных механизмов, регуляторов. Ежедневно конструкторские бюро, научно - исследовательские институты, частные производственные компании ведут непрерывную
работу по разработке новых средств измерений единицы физической величины всех
существующих видов измерений. Особые усилия прикладываются к разработке средств измерений напрямую связанных с экономикой, то есть счётчиков жидкости и расходомеров. Напрямую контролирующих рациональное использование энергоресурсов городов,
стран, всего мира в целом.
Счётчики жидкости необходимы для учёта массы или объёма воды, нефти и других энергоресурсов страны транспортируемых по трубопроводам и потребляемых как на различных объектах так и гражданами нашей страны. Расходомеры необходимы прежде всего для управления производством. Без них нельзя обеспечить оптимальный режим технологических процессов в энергетике, металлургии, в химической, нефтяной, целлюлозно-бумажной и многих других отраслях производства. Эти приборы требуются также для автоматизации производства и достижения при этом максимальной его эффективности. Расходомеры нужны для управления самолетами и космическими кораблями, для контроля работы оросительных систем в сельском хозяйстве. Кроме того для проведения лабораторных и исследовательских работ [2].
Сейчас большое количество предприятий серийно производят промышленные и бытовые счетчики, расходомеры-счетчики, преобразователи расхода. Возрос объём исследований и опытно-конструкторских разработок, направленных на усовершенствование расходо-измерительной техники. Достоверность и точность измерительной информации, получаемой от рабочих приборов, в существенной степени определяется уровнем их метрологического обслуживания. Отсутствие надлежащей системы метрологического обслуживания сдерживает эффективное использование достижений приборостроения и внедрение новых высокоточных средств измерений. В решении проблемы нормализации и повышения точности средств измерений определяющее значение принадлежит государственной системе метрологического обеспечения [3]. Государственная система метрологического обеспечения должна контролировать метрологические характеристики средств измерений не только при выпуске из производства, но и на всем жизненном цикле продукции. Обеспечивая средствам измерений первичную, периодическую, внеочередную поверку, а также калибровку и градуировку по желанию владельца средства измерения. Дадим краткие, простые определения перечисленным метрологическим работам:
Поверка средств измерений — совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим характеристикам. Поверка осуществляется на эталонном оборудовании более высокого класса
точности, соответствующего государственной поверочной схеме [4].
Калибровка средства измерений —совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений [4].
Градуировка средств измерений — метрологическая операция, при помощи которой средство измерений снабжают шкалой или градуировочной таблицей (кривой). Отметки шкалы должны с требуемой точностью
соответствовать
значениям
измеряемой величины,
а
таблица (кривая) с требуемой точностью отражать связь эффекта на выходе прибора с величиной, подводимой ко входу [4].
В настоящее время
при
поверке расходомеров
и
счетчиков используются следующие
типы поверочных расходомерных установок [5]:
1)
Расходомерные установки с мерными устройствами (МУ);
2)
Расходомерные установки с весовыми устройствами (ВУ);
3)
Расходомерные установки с набором эталонных расходомеров (НЭР);
4)
Расходомерные установки с НЭР и МУ;
5)
Расходомерные установки с НЭР и ВУ.
Наиболее распространенными в применении из которых являются 3, 4 и 5 типы. В состав этих типов эталонов входят следующие средства измерений и вспомогательные устройства [3]:
- эталонные расходомеры или расходомеры-счетчики;
- преобразователи температуры;
- преобразователи давления;
- частотомеры электронно-счетные;
- счетчики импульсов;
- измерительно-вычислительные комплекс;
- запорная арматура с электроприводом.
Наибольшее влияние на точностные показатели проведения поверки оказывают эталонные расходомеры, измерительно-вычислительный комплекс, а главное взаимодействие всех перечисленных элементов. Поверочные установки должны иметь высокий уровень автоматизации с возможностью задания и поддержания с необходимой стабильностью конкретных значений расхода и давления, управления исполнительными устройствами, контроля параметров рабочей среды (жидкости), контроля параметров окружающей среды, ведения базы данных по поверяемым приборам, протоколирования результатов поверки и их документального оформления. Программное обеспечение поверочных установок должно быть разработано таким образом, чтобы методики
поверки расходомеров на установках, во-первых, максимально соответствовали установленным в нормативных или эксплуатационных документах требованиям, во- вторых, для их корректировки требовалось минимальное вмешательство оператора. В программном обеспечении установок должны быть предусмотрены возможности проведения необходимых градуировок, регулировок, настроек измерительных каналов с сохранением результатов этих операций, а также возможность поверки самих установок с минимальными затратами. В установках должна быть предусмотрена возможность защиты от
несанкционированного
доступа к
встроенным средствам измерения, контроля и управления (как на аппаратном, так и на программном уровнях) для исключения возможных настроек и регулировок, которые могут повлиять на метрологические характеристики установок. В целях обеспечения безопасности персонала необходимо предусмотреть устройство сигнализации аварийных ситуаций, имеющего вид «светофора» с возможностью автоматического защитного отключения. Все перечисленное выше можно осуществить задействовав в автоматизации SCADA-системы - программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте (мониторинг), а также возможного контроля и управления данным объектом [7]. SCADA-системы способны обеспечить такие функции, как [7]:
-
прием информации о контролируемых параметрах поверочного процесса от контроллеров нижних уровней и датчиков;
- сохранение принятой информации в архивах;
- обработку принятой информации;
-
графическое представление хода поверочного процесса процесса,
а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме;
-
прием команд оператора и передачу их в адрес контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов;
-
регистрацию событий, связанных с контролируемым процессом поверки и действиями поверителя, проводящего поверку;
-
оповещение поверителя об обнаруженных аварийных событиях, связанных с контролируемым процессом поверки и функционированием программно-аппаратных средств АСУ поверочным процессом с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях;
-
формирование протоколов на основе архивной информации;
-
непосредственное автоматическое управление поверочным процессом в соответствии с заданными алгоритмами.
SCADA-системам присущи такие возможности, как: создание программного обеспечения автоматики без реального программирования, сбор и хранение информации от устройств всех уровней системы, обработка первичной информации, управление и регистрация сигналов, хранение и обработка информации на основе баз данных, визуализация процесса
в любой удобной форме и т.п. [7]. Структура компонентов SCADA – это обработка и управление задач в реальном времени, диспетчерские пункты управления и коммуникационные системы для передачи данных.
Автоматизация эталонных расходомерных поверочных установок позволит [6]:
1)
расширить функциональные возможности;
2)
управлять функционированием;
3)
выбирать режимы и пределы измерений, ускорить процессы контроля;
4)
снизить субъективную погрешность;
5)
настраивать и калибровать средства измерений, контроля и испытаний;
6)
выполнять поиск, сбор, запоминание и обработку измерительной информации;
7)
оформлять результаты измерений в готовые протоколы поверки, контроля и испытаний. Только автоматизация расходомерных поверочных установок с внедрением новых измерительно- вычислительных комплексов, автоматизированных систем управления поверочным процессом, SCADA- систем позволит соблюсти все требования по точностным показателям государственной поверочной схемы для средств измерения массового и объёмного расхода жидкости по ГОСТ 8.142-2013, по которой сейчас поверяются все средства измерений расхода. Государственная поверочная схема для средств измерения массового и объёмного расхода жидкости по ГОСТ 8.142-2013 представлена ниже:
Просматривая государственную поверочную схему средств измерений расхода мы видим, что диапазон
погрешности: эталонов первого разряда (0,05-0,1)%; эталонов второго разряда (0,1-0,5)%; рабочих средств измерений (0,05-5,0)%. Поверка даже рабочих средств измерений поверителем в ручном режиме управления ходом процесса очень трудоемка и длительна, так как будет присутствовать субъективная операторная погрешность обусловленная вниманием и сосредоточенностью поверителя. Буквально одна не вовремя снятая метрологическая характеристика может «гласить» о начале поверочного процесса заново, не зависимо на какой стадии поверки это произошло. Снизить эту погрешность до минимума можно автоматизируя поверку. В следствии чего процесс поверки будет проходить быстрее и правильнее, а у поверителя появится дополнительное время для выполнения своей, опять же непосредственной работы: подготовка других средств измерений к поверке, сбор и
изучение нормативно – технической документации, оформление результатов поверки. Для устранения «личной погрешности поверителя» АСУ должна включать в себя правильно рассчитанный измерительно-вычислительный комплекс, входящий по точностным показателям в диапазон своей допустимой погрешности, указанной в нормативно-технической документации и гостах. Ведь только тогда проделанная автоматизация по-настоящему сможет называться – автоматизированной системой управления поверочным процессом!
Список литературы
1.
Ваша школопедия «СтудопедиЯ» [Электронный ресурс]: Автоматизация в области метрологического обеспечения. - Режим доступа: http://studopedia.ru/11_160727_avtomatizatsiya-v- oblasti-metrologicheskogo-obespecheniya.html от 01.04.2017 г.
2.
ГОСТ 8.142-2013 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений
массового и объемного расхода (массы и объема) жидкости. – М.: Изд-во стандартов, 2013. - 10 с.
3.
Запольнов А.Н., Кудинов В.И., Состояние и перспективное развитие эталонной базы для решения измерительных задач
в
сфере ресурсосбережения, АНО «РСК-КОНСАЛТИНГ», Практический журнал «Главный метролог», 2015 - № 6. – 57 с.
4.
Канев С.К., Проблемные вопросы аттестации расходомерных поверочных установок, АНО «РСК-КОНСАЛТИНГ», Практический журнал «Главный метролог», 2015 - № 6. – 62 с.
5.
Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 2 / 5-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Политехника, 2004. — 412 с.
6.
Немиров М.С., Роль государственных эталонов единиц объемного и массового расходов жидкости и газа в метрологическом обеспечении учета энергоресурсов, АНО «РСК- КОНСАЛТИНГ», Практический журнал «Главный метролог», 2015
- № 6. – 61 с.
7.
Свободная энциклопедия «ВикипедиЯ» [Электронный ресурс]: Поверка. - Режим доступа: https://ru .wikipedia.org/wiki/ Повер к а от 25.03.2017 г.
8.
«StudFiles» [Электронный ресурс]: SCADA - системы. - Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/3571279/ от 10.04.2017 г.
