Сравнительный анализ поверочных установок для поточных вискозиметров.

Установка для поверки поточных вискозиметров УППВ-1

Изделие зарегистрировано в Госреестре под номером 37184-08

Описание

Поверка и калибровка поточных вискозиметров с применением установки УППВ-1 основана на непосредственном сличении показаний поверяемого и эталонного преобразователей вязкости при одинаковых рабочих температурах и давлениях поверочной жидкости.

Принцип действия эталонного поточного преобразователя вязкости основан на зависимости добротности резонансного контура металлического виброэлемента от динамической вязкости измеряемой жидкости, в которую погружен виброэлемент.

В состав установки входят средства измерений утвержденных типов и испытательное оборудование вискозиметр Штабингера SVM 3000, цифровой вискозиметр « Solartron 7829 Master», преобразователь температуры ТЦМ 9410, расходомер CRA с MRT 97 и термостат жидкостной « KRIO-VT-01».

Технологический блок установки состоит из двух конструктивных частей, смонтированных на отдельных основаниях:

- в первую часть объединены термостат, насос, узел заливки и блок включения и регулировки оборотов двигателя насоса;

- во второй части размещены две измерительные камеры для эталонного и рабочего вискозиметров, термокарманы, измеритель расхода.

Блок вторичной аппаратуры размещается в непосредственной близости от технологической части для удобства наблюдений и проведения работ. В состав блока вторичной аппаратуры входит термометр цифровой Majrora6apHTHbm, блок питания вискозиметров, преобразователи интерфейса RS 232 / RS485, персональный компьютер (ноутбук) с установленной прикладной программой.

Основные технические характеристики

Наименование характеристики	Значение характеристики
Диапазон измерений динамической вязкости, мП*с (сПз)	2- 100
Максимальное рабочее давление в системе, МПа	0,1
Пределы допускаемой приведенной погрешности установки, %	±0,5
Диапазон температуры поверочной жидкости, °С	18-22
Нестабильность поддержания температуры жидкости в течение 2 минут, °С, не более	±0,05
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения температуры в измерительных камерах вискозимет ров, °С	±0,05
Напряжение сети племенного тока 50Гц, В	220±22
Рабочий диапазон расхода поверочной жидкости, м /ч	1,0±0,2
Габаритные размеры: Блок 1, мм Блок 2, мм. Блок вторичной аппаратуры (ВА), мм	1000x500x1000 1200x500x1000 400x300x3000
Масса, кг, не более
Срок службы, лет, не менее

Условия эксплуатации:

- температура окружающего воздуха,°С

- относительная влажность при t = 30 °С, %

- атмосферное давление, кПа

20 ±5 от 30 до 80 от 84 до 106,7

Установка поверочная для средств измерений вязкости УПВ-АТ

Технические характеристики

Технические характеристики позволяют работать с жидкостями, имеющими вязкость в диапазоне 5,0-100,0 мПа·c, задавать требуемую температуру, в диапазоне от +10 до +70˚С с точностью ±0,1% при давлении поверочной жидкости в гидравлической системе установки до 5 - 10,0 bar.

Состав установки

Установка состоит из технологического блока, блока питания и управления. В состав технологического блока входят средства измерений и вспомогательное оборудование, объединённые в гидравлическую систему, имеющую два измерительных вискозиметрических контура: эталонный и рабочий. Технологический блок имеет систему термостатирования и систему сбора и хранения поверочной жидкости. Система питания содержит блоки питания электрооборудования с исполнительными блоками и ПК.

Рисунок 10 Поверочная установка УПВ-АТ

Управление установкой

Управление установкой осуществляется персональным компьютером, оснащенным специальным программным обеспечением Viscosimeter. В системе предусмотрен непрерывный контроль, запись и сохранение параметров работы установки (расход, давление, температура, вязкость). По результатам поверки на печать и на электронные дисплеи, включая удаленные, выводится протокол испытаний в форме, адаптированной согласно требованиям заказчика.

Вывод.

Хочется заметит, тот факт, что предложенный диапазон измерения вязкости например от 0 до 1000000, не является таковым. Так как не возможно достигнуть идеальной точности в столь большом диапазоне. Рабочая вязкость, а иногда и свойства жидкости (которая порой необходима для калибровки вискозиметра) всегда сообщаются производителю, для более точной настройки оборудования. Поэтому, одна из наших задач, найти оборудование, которое максимально бы удовлетворяло нашим требованиям, а именно: высоким диапазоном, неприхотливостью, положительными отзывами метрологов, а самое главное точность.

Из рассмотренного оборудования сразу хотелось бы выделить новичка XL7, фирмы Hydramotion и Solartron с очень длинной историей, компании Mobrey Measurement. Все остальные, как бы их параметры не выделялись, не зарекомендовали себя в нефтехимической промышленности на Российском рынке, где то это связанно с ценовой политикой, где то в соотношении цена-качество. В современной нефтеперерабатывающей промышленности, ставка делается на надежность, не прихотливость, качество, минимальные расходы на обслуживания, метрологическая точность, долгосрочная работа без калибровок. В связи с этим и началось движение в среди вибрационных вискозиметров, поиски конкурента для морально устаревающей модели Solartron 7829, который хоть и остается лидером среди промышленных преобразователей вязкости, но морально уже начинает устаревать, и со временем требует частых поверок качества.

Предложенные модели, очень слабо раскрыты. На сайте производителя отсутствует полная информация о работе, габаритах, стоимости оборудования. В описание установки для поверки поточных вискозиметров УППВ-1, входит вискозиметр Штабингер SVM 3000, который является эталонным лабораторным оборудованием, вследствие чего, стоимость на МПУ возрастает в несколько раз, к тому же Штабингер требует к себе бережного подхода и необходимости качественной промывки, особыми промывочными средствами.

Установка УВП-АТ является стационарной и не предназначена для поверки Вискозиметра на месте эксплуатации. Поверяемое оборудование необходимо демонтировать. А жидкость для поверки, использоваться либо эталонная - ГСО, либо, собираться оператором с установки, и доставляться до места поверки. В данном случае, не будут учитываться технологические условия, а только приближенные. Во время доставки образца не будет учитываться, деградация жидкости во времени, выход газовой фракции, рабочее давление, оседание частиц дисперсной фазы.

Методы поверки и калибровки, предусматривающие демонтаж преобразователей из трубопровода и доставку в испытательные лаборатории к специализированным стендам в подавляющем большинстве значительно дороже по причине дополнительных затрат на вывоз и обратную доставку, а также необходимости иметь в наличии резервный преобразователь для обеспечения измерения параметра на время демонтажа основного. Кроме этого, данные методы имеют существенные недостатки, связанные с тем, что поверка и калибровка на испытательных стендах часто проводиться с применением жидкостей-иммитаторов, а не на реальной рабочей среде, что может в некоторых случаях приводить к возникновению неучтенной систематической погрешности показаний. Для поточных преобразователей расхода данная проблема решается еще на стадии проектировки комплектованием систем измерения количества и качества нефти (СИКН) стационарным эталонным оборудованием в виде трубопоршневых установок или компакт-пруверов, позволяющих проводить поверку и калибровку непосредственно на рабочей среде без демонтажа преобразователей и остановки процесса. Для метрологического обеспечения поточных плотномеров нефти применяются переносные пикнометрические установки - рабочие эталоны 1-го разряда, также позволяющие проводить поверку и калибровку (в одной точке измерений) без демонтажа плотномера из линии и остановки процесса измерений. Из применяющихся на сегодняшний день поточных анализаторов качества нефти поточные вискозиметры менее всего обеспечены достоверными методами поверки и калибровки. В первую очередь это связано с наличием существенного недостатка всех существующих методик передачи единицы вязкости от Государственного первичного эталона вязкости (ГПЭ) ГЭТ17 по поверочной схеме к рабочим поточным вискозиметрам нефти. Недостаток заключается в том, что воспроизведение, хранение единицы вязкости на ГПЭ, а также передача от ГПЭ по поверочной схеме ГОСТ 8.025 к рабочим вискозиметрам нефти осуществляется с применением ньютоновских жидкостей. В дальнейшем рабочие вискозиметры применяются для измерений вязкости нефти, которая по своим свойствам ньютоновской жидкостью не является.

В абсолютном большинстве в качестве поточных вискозиметров нефти применяются вибрационные вискозиметры камертонного типа, измеряющие динамическую вязкость. В 90-х годах 20-го века была попытка применять вискозиметры с падающим шариком производства Японии. Вискозиметры с падающим шариком измеряют кинематическую вязкость, менее надежны в эксплуатации по причине наличия в конструкции движущихся частей и, как следствие подвержены механическому износу, чувствительны к наличию вибраций и требуют строгой ориентации положения измерительной трубки по отношению к горизонтали.

Первой попыткой метрологически обеспечить поточные вискозиметры нефти стала поставка в СССР лабораторных эталонных установок для поверки и калибровки поточных вискозиметров с падающим шариком производства фирмы JWS, Япония. Метод поверки (калибровки) заключался в перекачке жидкости-компаратора через поверяемый (калибруемый) и эталонный вискозиметр при одинаковых значениях давления и температуры. В качестве эталонного вискозиметра применялся подобный вискозиметр с падающим шариком, но имеющий не один, а два детектора положения шарика (верхний и нижний), чем обеспечивалась меньшая погрешность результатов измерений. При калибровке рабочего вискозиметра использовались три жидкости-компаратора с номинальными значениями вязкости из нижней трети, середины и верхней трети диапазона измерений рабочего вискозиметра.

Три аналога японской установки с шариковым вискозиметром японского производства в качестве эталонного СИ до сих пор эксплуатируются в лаборатории Омского РНУ ОАО "Транссибнефть", а также в Татарстане и Краснодарском крае. На данных установках поверяются и калибруются уже не шариковые вискозиметры, а вискозиметры вибрационного принципа действия. К сожалению вискозиметры с падающим шариком фирмы JWS уже длительное время сняты с производства, запасных частей не поставляется, поэтому установки на их основе обречены на вывод из эксплуатации по причине механического износа эталонных СИ.

В 2008 году была предпринята попытка применить в качестве эталонного прибора в составе стенда для поверки/калибровки вибрационных вискозиметров вискозиметра аналогичного принципа действия. Для этой цели на фирме-изготовителе, в то время еще называвшейся «Solartron Mobrey Limited», Великобритания из партии преобразователей вязкости модели 7829 были отобраны два преобразователя с наилучшими метрологическими характеристиками. В дальнейшем преобразователи были исследованы в рамках испытаний с целью утверждения типа в лаборатории госэталонов плотности и вязкости ФГУП "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева". В результате испытаний в лабораторных условиях преобразователи подтвердили заявленную погрешность в 0,5% для диапазона вязкости (10-100) мПа·с. Преобразователи были заявлены на испытания как Цифровые вискозиметры Solartron 7829 Master - рабочие эталоны 2-го разряда в соответствии с поверочной схемой ГОСТ 8.025. На основе данных цифровых вискозиметров Solartron 7829 Master были созданы и сертифицированы две поверочные установки. Но запас по точности эталонных вискозиметров 7829 Master (0,5%) по отношению к рабочим преобразователям 7829 (1%) явно недостаточен. В данный момент одна из установок находится в г. Ярославль в испытательной лаборатории ОАО "Транснефть", вторая в г. Москва в испытательной лаборатории ООО "ИМС Индастриз". Обе установки имеют стационарное исполнение, реализуют метод перекачки жидкости при одинаковых условиях через поверяемый и эталонный вискозиметр и в качестве жидкостей-иммитаторов применяют ньютоновские жидкости. Хотя ввод в эксплуатацию двух описываемых установок и явился безусловным шагом вперед в области метрологического обеспечения поточных преобразователей вязкости, проблему отсутствия методов поверки/калибровки на месте эксплуатации он никак не решил. Рабочие преобразователи вязкости по прежнему необходимо демонтировать и отправлять в лабораторию для проведения поверки.

В ФГУП "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" были исследованы 6 преобразователей вязкости модели 7829 Master теперь уже производства фирмы "Mobrey Ltd", Великобритания. Заявленные производителем характеристики (относительная (приведенная к верхней границе диапазона измерений 100 мПа·с) погрешность 0,5%) данные приборы смогли подтвердить только после проведения перекалибровки и для условий лаборатории. Чтобы выяснить насколько будут стабильны метрологические характеристики этих приборов в условиях их эксплуатации в качестве эталонных вискозиметров составе поверочных установок необходимо проведение дополнительных исследований. Какие либо выводы можно будет сделать через год, при поступлении 7829 Master на периодическую поверку.

Для проведения исследований была взята новая модификация поточного вискозиметра XL7, производства фирмы Hydramotion, Великобритания. Производителем была заявлена сходимость результатов измерений вязкости на уровне 0,1 % (для сведения - 0,1 % уровень точности при воспроизведении единицы вязкости на ГЭТ17).

Осенью 2012 г вискозиметр XL7 был подвергнут испытаниям в условиях лаборатории с целью определения действительного значения относительной погрешности, а так же частью программы исследований стали сравнительные испытания вискозиметра XL7 и преобразователя вязкости 7829. Данная часть испытаний была направлена на изучение возможности применения вискозиметра XL7 в качестве эталонного прибора в составе стационарных и мобильных установок для поверки и калибровки рабочих преобразователей вязкости моделей 7827/7829.