1 2 3 ІЛЮСТРАТИВНИЙ МАТЕРІАЛ до дипломної роботи бакалавра АНАЛІЗ НАПРЯМКІВ ПОЛІПШЕННЯ МЕТРОЛОГІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ВИТРАТОМІРІВ Завідувач кафедри, д-р техн. наук, проф. О . В. Полярус Нормоконтролер, канд. техн. наук, доцент І. В. Грайворонська Керівник, канд. техн. наук, доцент О. С. Букрєєва Студент гр. ММ-41 О. І. Плетньов Харків − 2020 Мета, об’єкт, задачі дослідження • Об’єкт – метрологічні характеристики електромагнітних витратомірів • Мета – розробка напрямків їх поліпшення для підвищення точності та єдності вимірювань • Задачі • огляд електромагнітних витратомірів, їх класифікації та експлуатаційних особливостей; • огляд нормативно-правових основ регулювання виробництва й експлуатації електромагнітних витратомірів та чинних нормативних документів; • визначення напрямків поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів. 2 Класифікація витратомірів 3 • парціальні · обтікання • змінного тиску · вихрові • змінного рівня витратоміри, що використовують гідродинамічні методи • камерні лічильники і витратоміри • силові • тахометричні витратоміри з безперервно рухомим тілом • акустичні теплові • іонізаційні оптичні • електромагнітні ядерно-магнітні витратоміри, що засновані на різних фізичних явищах • концентраційні позначкові • кореляційні струменеві • з автоколивним тілом • з рухомою ділянкою трубопроводу витратоміри, що засновані на особливих методах Нормативно-правові основи виробництва та експлуатації електромагнітних витратомірів 4 Правові акти Закон України «Про метрологію та метрологічну діяльність Технічні регламенти «Засобів вимірювальної техніки» «Законодавчо регульованих засобів вимірювальної техніки» Нормативні документи ДСТУ ISO 4006:2009 ДСТУ ISO 6817:2006 ДСТУ 7266:2012 ДСТУ ISO 13359:2013 ДСТУ ISO 9104:2006 Загальна конструкція електромагнітних витратомірів 5 Витратомір Прилад Первин- ний пристрій Вторин- ний пристрій Трубка Елект- род Елект- ромаг- ніт Електро- магнітний витратомір Первинний пристрій Витратоміри з електромагнітним перетворювачем витрати 6 Рисунок 1 Рисунок 3 Рисунок 2 Витратомір з електромагнітними перетворювачами швидкості потоку 7 Рисунок 4 Рисунок 5 Основні метрологічні характеристики електромагнітних витратомірів 8 Похибка градую- вання Похибка вимірювання різниці потенціалів ЕРС Похибка електро- магнітного витратоміра похибка повторюваності 0,1 % - 0,25 %. Переваги та недоліки електромагнітних витратомірів Переваги • незалежність показань від в'язкості і щільності вимірюваної речовини; • можливість реалізації методу для дуже великих діаметрів трубопроводів і відсутність при цьому додаткового динамічного опору; • лінійність шкали; • потрібність в менших довжинах прямих ділянок труб, ніж у інших витратомірів; • висока швидкодія; • можливість вимірювання агресивних, абразивних і в'язких рідин; • працездатність при високому тиску середовища – до 100 МПа. Недоліки • неможливість використання витратомірів для непровідних рідин (вуглеводні, аміак, кислоти та ін.); • наявність додаткової похибки від величини електропровідності рідини; • можливість відкладення магнетиту на стінках вимірювального трубопроводу витратоміра і значне збільшення похибки при наявності оксидів заліза у воді; • необхідність розрізання трубопроводу, приварювання фланців і установки вимірювального трубопроводу, що часто неможливо. 9 Зменшення розсіювання магнітної енергії 10 Рисунок 6 Рисунок 7 Рисунок 8 Витрата рідин зі складною кінематичною структурою потоку 11 Рисунок 9 11 21 12 22 12 22 11 21 12 22 12 22 ( ) [1 ( ) ( ) .....], U U U U U U Q a b c I I I I I I = + + + + + + (1) Комутаційний пристрій 12 0 , U k H = 0 , U Q U = Рисунок 10 , U H V D = (2) (3) (4) Вимірювання витрати при змінному рівні заповнення каналу трубопроводу 13 Рисунок 11 Рисунок 12 Рисунок 13 Виключення адитивної похибки 15 Рисунок 15 10 ( ) [cos( ) 6 cos(3 ) 5 cos(5 )], m U t U wt wt wt = − + 2 2 2 ( ) ( ), E t jwW S B t = 10 2 2 ( ) 1 ( ) , ( ) B t K jw U t jwW S = = ( ) ( ) 2 2 Um t [sin wt 2 sin(3wt) sin(5 )], В wt w W S = − + 11 ( ) [sin( ( 6 sin(3 ) 5sin(5 )], сф m U t U wt wt wt = − + 11 ( ) [sin( ) 18sin(3 ) 25sin( )], w U t Um wt wt wt = − + 11 11 2 (1 2 1) 0. 2 (1 6 5) 0. сф m w m U U U U = − + = = − + = ( ) (sin( )), g S t S wt = (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) Висновки • У дипломній роботі досліджено напрямки підвищення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів. Встановлено нормативно-правові основи їх вироб- ництва та експлуатації, а також визначено обов’язкові вимоги до цих витратомірів. Розглянуто конструктивні особливості електромагнітних витратомірів з електромаг- нітними перетворювачами витрати та швидкості потоку. Встановлено метрологічні характеристики, які можуть бути удосконалені. • Визначено такі напрямки поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів: зменшення розсіювання магнітної енергії, збільшення екранування від зовнішніх магнітних полів без значного підвищення вартості приладу; точне вимірю- ванні витрати рідин зі складною кінематичною структурою потоку; вимірювання вит- рати при змінному рівні заповнення каналу трубопроводу з високою чутливістю як до швидкості потоку, так і до зміни площі «живого» перетину потоку; спрощення конст- рукції, зниження матеріаломісткості, виключення небезпеки враження електричним струмом; а також можливість використання первинного перетворювача витрати від витратоміра загальнопромислового застосування без зміни його конструкції, змінам підлягають тільки схема вимірювання приладу і програмне забезпечення; виключення адитивної похибки вимірювання, викликаної амплітудою і фазової похибкою складо- вих магнітного поля, обумовлену втратами в ланцюзі збудження перетворювача вит- рати. Крім того, точність вимірювання витрати збільшується також через виключення впливу фазових похибок і перешкод в ланцюзі формування знакового сигналу. • Встановленні напрямки та запропоновані схеми можуть бути корисними для розробників та виробників електромагнітних витратомірів. 16 1 2 3 |