Дводзвонова установка відтворення та вимірювання об'єму газу для повірки лічильників газу

Розділ 2
Теоретичні дослідження вимірювального процесу лічильників газу та ДЗВОНОВИХ
установок для їх повірки
і обґрунтування можливості
подальшого підвищення їх точності
Сучасні установки дзвонового типу являють собою складні
інформаційно-вимірювальні системи, в яких при їх роботі одночасно перебігають
як газогідродинамічні та механічні процеси, так і процеси збору і обробки
вимірювальної інформації. В роботах [25, 26, 66…70] були розроблені узагальнені
аналітичні моделі вимірювальних процесів в дзвонових та поршневих
витратовимiрювальних установках на основі рівнянь термогазодинаміки. Однак, в
цих роботах при аналізі перехідних процесів в ДВУ не враховувався вплив на рух
дзвону та інших ланок системи коливань рівня, а отже і значної маси замкової
рідини у витіснювачі, в процесі метрологічного аналізу не враховувалася зміна
рівня рідини при опусканні у витіснювач дзвону, а робочим середовищем апріорі
вважалося повітря. міжнародний досвід, як зазначалося вище, навпаки, показує,
що сучасні повірочні установки для лічильників газу, в тому числі й побутових,
будуються в основному з можливістю використання як повітря, так і натурального
природного газу як робочого середовища [57, 58]. Адже суттєва відмінність між
в’язкістю, густиною та стисливістю повітря і природного газу не може не
вплинути на цілий ряд факторів, які чинять безпосередній вплив на перебіг
процесу повірки ДП за допомогою ДВУ, а сучасний стан вимірювальної техніки
дозволяє з достатньою точністю та швидкодією контролювати усі параметри
робочого середовища установок.
В Україні, а також на теренах колишнього СРСР, до даного часу не проводилося
детальних досліджень відмінностей, що виникають при повірці за допомогою ДВУ
лічильників чи витратомірів газу з використанням повітря, що є
середовищем-замінником, замість натурального робочого середовища таких приладів
– природного газу чи ін. Це пояснюється в першу чергу тим, що такі дослідження
вимагають в першу чергу відповідної виробничої бази, а усі відомі авторові
повірочні установки лічильників газу, які діють в Україні, спроектовані і
працюють виключно на повітрі як робочому середовищі. Такі установки, в тому
числі ДВУ, є занадто дорогими для бюджету дослідницьких інститутів і
організацій, вони споруджуються зазвичай великими промисловими підприємствами і
постійно використо­вуються у виробничому процесі. Переоснащення ж існуючої
установки для можливості використання окрім повітря ще й природного газу тягне
за собою капітальні затрати, підвищення вартості обслуговування й поточних
видатків, а також знане підвищення вимог безпеки при майбутній експлуатації
такої установки, не кажучи вже про необхідність виведення її з виробничого
процесу на час модернізації.
Натомість використання повітря замість природного газу, навпаки, спрощує
конструкцію установки і значно знижує вимоги до техніки безпеки при її
експлуатації. До даного часу вважалося, що така заміна не лише допустима, але й
доцільна. На користь цього приводилися такі аргументи [27]:
1. При повірці не потрібно визначати густину робочого середовища;
2. Забезпечується стійка повторюваність результатів повірки;
3. Гарантується повна безпека повірки.
З усіма приведеними аргументами неможливо не погодитись, однак сучасні, вкрай
високі вимоги до точності таких установок, а також високий рівень розвитку
вимірювальної техніки і закордонний досвід наводять на думку, що кінцево про
доцільність заміни природного газу на повітря-замінник при повірці лічильників
можна судити лише детально проаналізу­вавши і підтвердивши на практиці вплив
такої заміни на перебіг процесів, що відбуваються при повірці приладу за
допомогою ДВУ. Це, з одного боку, коливні процеси руху дзвону і інших ланок
системи, що неминуче виникають в ДВУ при опусканні дзвону, які, в свою чергу,
призводять до зміни об’єму, тису і температури робочого середовища та впливають
на точність відтворення установкою КД. З іншого боку це також процеси, що
перебіга­ють в самому ДП.
Таким чином, слід було дослідити вплив на вимірювальний процес характеристик
робочого середовища лічильників газу, а також розробити нову математичну модель
вимірювального процесу ДВУ і дослідити за її допомогою перехідні та
газогідродинамічні процеси таких установок при використанні в якості робочого
середовища повітря та природного газу, а також вплив замкової рідини
витіснювача установки на вимірювальний процес. Слід було дослідити відмінності,
що виникають в процесі повірки лічильників повітрям та природним газом, їх
вплив на точність процесу повірки приладів і, відповідно, доцільність
використання робочого середовища-замінника при проектуванні сучасних повірочних
установок високої точності. На основі проведених досліджень слід було розробити
метод побудови сучасних установок високої точності для випробувань лічильників
газу.
При проведенні таких досліджень авторів цікавила в першу чергу поведінка
маловитратних лічильників газу побутового призначення вітчиз­няного виробництва
та установок для їх повірки. Такий інтерес обумовлю­вався окрім згаданих
міркувань ще й тим, що під час роботи над цією дисертацією автор приймав участь
у науково-дослідній тематиці Д-28 “Розробка наукових основ
інформаційно-вимірювальних систем вищої точності для обліку витрачання
природного газу”, що стосувалася завдання першочергової на той час ваги –
метрологічного забезпечення засобів обліку споживання природного газу в побуті.
Робота провадилась кафедрою Ін фор­маційно-вимірювальної техніки ІФНТУНГ з 1995
по 1997 р.р. під загальним керів­ництвом проф. І. С. Бродина. Результати ці