Некоторые проблемы измерения и учета объемов воды

When organizing water volume accounting, related tasks related to measurements, mathematical and logical procedures for processing results, and drawing up balances are also solved, although no such tasks were set, and only the installation of a device (water meter) was required. Hence the results obtained with an ambiguous assessment, which allows us to identify three separate areas with their own tasks and ways to solve them: the measurement system; the accounting system; the balance system.

Любые счетчики и расходомер-счетчики являются техническим средством, предназначенным для измерений, имеющим нормированные метрологические характеристики и погрешность. В нормальных условиях эксплуатации (условия измерений, устанавливаемые в нормативных документах на средства измерений и характеризуемые совокупностью значений или областей, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости) - это основная погрешность [1] . Она обеспечивается эталонными средствами измерений, контролируется Госстандартом (при поверке с выдачей свидетельства о поверке) или ведомственной метрологической службой (при калибровке с выдачей сертификата о калибровке).

При изменении условий эксплуатации возникают дополнительные погрешности, если условия измерений - рабочие, при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей. Дополнительная погрешность нормируется в технической документации на прибор. Как правило, это погрешность от изменения таких влияющих величин, как температура окружающей среды и напряжение сетевого питания.

Кроме погрешностей, нормируемых в технической документации на прибор, возникают погрешности измерения из -за несоответствия реальных условий эксплуатации прибора паспортным. Для счетчиков и расходомеров -счетчиков факторами, влияющими на погрешность измерений, являются: режим водопотребления, согласование по расходу, несформированность потока, пульсация потока, фазность (наличие в воде воздуха, механических включений), обратный поток. Эта погрешность обеспечивается способами или средствами устранения воздействия влияющего фактора (установка струевыпрямителей, воздухоотделителей, обратного клапана и т. д.), контролируется ведомственной метрологической службой в рамках создания узла учета.

В реальных условиях может возникать погрешность, связанная не с самим прибором, а с методом его использования [7] . Эта погрешность результата измерений не может быть указана в технической документации на средство измерения, а должна оцениваться при организации выбранной методики измерений в рамках проектирования узла учета.

Среди условий, влияющих на результат измерения, необходимо отметить аэрацию жидкости, пульсацию водного потока в реальных условиях. Из литературных источников можно привести немало примеров, каким образом эти условия влияют на результат измерения расхода и количества воды. Рассмотрим некоторые из них.

В напорных водоводах всегда находится некоторое количество нерастворенного воздуха, который попадает туда из источника вместе с водой или засасывается через неплотности в насосе и во всасывающей линии. Приближенно принято считать, что в водопроводной среде содержится около 2,5 % нерастворенного воздуха при атмосферном давлении и температуре 10-15 С° [8]. Из [9] следует, что обычные расходомеры при работе на газожидкостных смесях дают большую погрешность. Так, турбинный расходомер на смеси с содержанием газа 2 % завышает реальный расход на 30 %. А в работе [10], со ссылкой на исследования Национальной технической лаборатории Великобритании (НТЛ), показано, что турбинный расходомер, проградуированный на однофазной жидкости, может давать погрешность 50 % и выше, когда в контролируемой среде содержится до 5 % воздуха.

Основным направлением измерения расхода многофазных сред является предварительная подготовка самого потока, состоящая в разделении фаз либо в гомогенизации потока, т. е. выравнивании скоростей движения фаз. В практике измерений расхода нередко приходится встречаться с нестационарным характером течения рабочих сред. Нестационарным, или пульсирующим потоком может быть названо течение с периодическими изменениями массового расхода [11] .

Такое течение имеет место в трубопроводах, питаемых от поршневых и объемных насосов. Расходомеры и счетчики, предназначенные для измерения нестационарных расходов, представляют собой динамические системы. Динамические погрешности, возникающие при измерении нестационарного потока, определяются как частотными характеристиками расходомера, так и частотным спектром измеряемой закономерности расхода. Таким образом, динамическая точность не может быть определена вне связи с конкретным измеренным параметром нестационарного потока [11] . Один из путей оценки динамических свойств расходомера - это снятие амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик. Установки для динамической градуировки расходомеров рассмотрены в [12-14] .

Важное качество измерения достоверность измерения. Определения достоверности измерения в законодательном документе нет, и, как отмечается в [15] , «_мы боремся за достоверность измерений, но так и не отдаем до конца себе отчета в том, что это такое…». В измерительной практике термин «достоверность измерений» иногда подменяется термином «точность измерений» [3] , а достоверность рассматривается как качественная характеристика, отражающая близость к нулю случайных погрешностей, и количественно может быть определена через недостоверность измерений.

Выводы:

Для повышения точности учета объемов воды и уменьшения «небаланса» результатов измерений можно рекомендовать следующее:

применять согласованные пары (или группы) средств измерений с близкими индивидуальными характеристиками систематических погрешностей;

для расчета погрешности результата измерений принимать относительную погрешность средства измерения;

учитывать тот факт, что в основе счетчика лежит принцип суммирования многих точек отдельных отсчетов, поэтому случайные погрешности на суточные и месячные показания не влияют;

для узла учета целесообразно знать погрешность в том диапазоне его шкалы, в котором он фактически работает. В правилах поверки принято поверять счетчик в тех же диапазонах расходов, в которых он поверялся при выпуске из производства;

разработать нормативную документацию, рационально определяющую задачи и правила поверки всех блоков счетчиков, и методику их расчетной аттестации, так как для ведомственной метрологической службы главная задача устранение расхождения в показаниях счетчиков у поставщиков и потребителей воды;

определить реальные параметры водного потока (наличие воздуха, механических включений, нестабильность и т. д.) при поверке и в условиях эксплуатации;

после выполнения измерений их результаты подвергать математической и логической обработке;

измерительные и процедурные функции целесообразно разделить и оформить. Баланс может быть обеспечен путем принудительной корректировки результатов измерений при соблюдении определенных правил