АНАЛІЗ СУЧАСНИХ ПІДХОДІВ ДО АВТОМАТИЗАЦІЇ ВИТРАТОВИМІРЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК ДЗВОНОВОГО ТИПУ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.69(1).2025.331827Ключові слова:
дзвонова установка, похибка відтворення об’єму, система керування, математична модель, параметри газуАнотація
Точне вимірювання витрати та кількості природного газу є одним з визначальних факторів підвищення ефективності технологічних процесів та виробництв. Для метрологічної перевірки та калібрування лічильників газу широко застосовують дзвонові установки, які мають високу точність відтворення одиниці витрати та об’єму газу. Однак процес перевірки лічильника газу на цій установці є трудомістким та потребує автоматизації.
У цій статті виконано аналіз установок різних типів для метрологічної перевірки витратомірів та лічильників газу, виділено їх переваги та недоліки. На основі аналізу наукових джерел та результатів експериментальних досліджень дзвонових еталонних установок встановлено, що ці установки залишаються одним із найточніших засобів калібрування лічильників газу. Проте їх метрологічні характеристики суттєво залежать від умов застосування, зокрема робочого тиску, рівня замкової рідини та температури середовища. Зміна робочого тиску може викликати систематичні похибки до 1,5%, зміна рівня замкової рідини під впливом температури, випаровування або вібрацій може спричинити похибку до 0,7%. Ці похибки можуть бути значно зменшені за допомого автоматизації процесів відтворення одиниці об’єму газу та перевірки лічильника газу. За результатами аналізу дзвонової установки як об’єкта керування пропонується удосконалити системи стабілізації тиску повітря під дзвоном, регулювання рівня замкової рідини для компенсації зміни рівня в динамічних процесах, стабілізації температури повітря під час процедури перевірки лічильників. Додатково авторами планується удосконалити систему керування дзвоновою установкою із застосуванням математичних моделей похибок відтворення об’єму та реалізації коректуючих впливів під час процесу перевірки лічильників та витратомірів газу. Удосконалення системи автоматизації дзвонової установки забезпечить підвищення точності установки, зменшення суб’єктивний впливу оператора, можливість інтеграції з системами збору та аналізу даних.
Посилання
I. S. Brodyn, “Tochnyi oblik vytraty pryrodnoho hazu – zaporuka zmenshennia yoho vtrat”, Metody ta prylady kontroliu yakosti, № 7, s. 116–118, 2001. (In Ukrainian)
S. I. Melnychuk, “Doslidzhennia vplyvu zminy rivnia zamkovoi ridyny v ustanovkakh dzvonovoho typu na tochnist vidtvorennia obiemu hazu”, Metody ta prylady kontroliu yakosti, № 9, s. 45–49, 2002. (In Ukrainian)
I. S. Petryshyn, T. I. Prysiazhniuk, O. A. Bas, “Otsinka nevyznachenosti kalibruvalnoi ustanovky dzvonovoho typu dlia roboty pry vysokomu nadlyshkovomu tysku”, Systemy obrobky informatsii, Vyp. 2, c. 39–42, 2015. [Elektronnyi resurs]. Dostupno: http://nbuv.gov.ua/UJRN/soi_2015_2_12 (In Ukrainian)
F. Matiko, O. Pistun, “Methodology for developing an automated adaptive system for measuring fluid volume based on gas meter”, Energy Engineering and Control Systems, vol. 10, no. 2, pp. 153–160, 2024. DOI: https://doi.org/10.23939/jeecs2024.02.153
O. Ye. Serediuk, “Matematychne modeliuvannia pokhybky vid nepostiinosti tysku v dzvonovykh vytratovymiriuvalnykh ustanovkakh”, Metody ta prylady kontroliu yakosti, № 2, s. 23–27, 1998. (In Ukrainian)
A. H. Bestelesnyi, I. S. Petryshyn, “Alhorytm otsinky pokhybok derzhavnoho spetsialnoho etalona odynyts obiemu ta obiemnoi vytraty hazu”, Metody ta prylady kontroliu yakosti, № 1, s. 75–79, 1997. (In Ukrainian)
B. Pavlović, “Advances in gas flow measurement using weighing method”, Strojarstvo, vol. 50, no. 5, pp. 295–304, 2008.
I. S. Brodin, O. E. Seredyuk, “Improved functional algorithm and design for Bell-type flowmeters”, Measurement Techniques, vol. 32, pp. 437–440, 1989. – DOI: https://doi.org/10.1007/BF00866220
B. Pavlović, H. Kozmar, M. Šunić, “A new system for the calibration of gas flow meters”, Transactions of FAMENA, vol. 33, no. 1, pp. 37–46, 2009.
J. Wildner, M. Turkowski, M. Szudarek, A. Zadworny, “Calibration of Bell Prover Test Stands with Critical Flow Venturi Nozzle”, in Mechatronics 2019: Recent Advances Towards Industry 4.0. Springer, 2020. pp. 172–177. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-29993-4_22
J. Prakosa, C. Su, W. Wang, B. Sirenden, G. Zaid, N. T. Darmayanti, “The Traceability Improvement and Comparison of Bell Prover as the Indonesian National Standard of Gas Volume Flow Rate”, MAPAN, vol. 36, 2020. DOI: 10.1007/s12647-020-00402-4
V. Wegelin, “Calibration and Maintenance”, in Instrument and Automation Engineers' Handbook: Process Measurement and Analysis, B. G. Lipták and K. Venczel, Eds. 5th ed., vol. 1, Boca Raton (FL): CRC Press, 2017, pp. 246–259.
H. M. Choi, K. A. Park, Y. K. Oh, Y. M. Choi, “Uncertainty evaluation procedure and intercomparison of bell provers as a calibration system for gas flow meters”, Flow Measurement and Instrumentation, vol. 21, no. 4, pp. 488–496, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2010.07.002
National Metrological Institute of Netherlands. [Online]. Available: https://nmi.nl
National Physical Laboratory (NPL), United Kingdom. [Online]. Available: https://www.npl.co.uk/calibration
B. Yazdanshenasshad, M. S. Safizadeh “Neural-network-based error reduction in calibrating utility ultrasonic flow meters”, Flow Measurement and Instrumentation, vol. 64, pp. 54–63, 2018.
F. W. Ruegg, F. C. Ruegg “Dynamics of the Bell Prover, II”, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, vol. 95, no. 1, pp. 15–31, 1990.
B. Mickan, R. Kramer, “Evaluation of two new volumetric primary standards for gas volume established by PTB”, in Proc. of the 7th International Symposium on Fluid Flow Measurement (ISFFM), Anchorage, Alaska 2009.
D. O. Serediuk, “Dzvonova ustanovka dlia hraduiuvannia ta perevirky vytratomiriv i lichylnykiv hazu”, pat. na korysnu model №27563, Ukraina, 2007. (In Ukrainian)
YongWan, PengTian, “Design and Implementation of Automatic Switching Exhaust Method and Air Intake Method Bell Prover Gas Calibration Facility”, J. Phys.: Conf. Ser., vol. 2459, 2023. Article 012110. DOI: 10.1088/1742-6596/2459/1/012110
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 О.Р. Гук, Ф. Д. Матіко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
