[go: up one dir, main page]

RU2296959C1 - Method for calibration of volumetric flow meters of heat counter and device for realization of said method - Google Patents

Method for calibration of volumetric flow meters of heat counter and device for realization of said method Download PDF

Info

Publication number
RU2296959C1
RU2296959C1 RU2006109171/12A RU2006109171A RU2296959C1 RU 2296959 C1 RU2296959 C1 RU 2296959C1 RU 2006109171/12 A RU2006109171/12 A RU 2006109171/12A RU 2006109171 A RU2006109171 A RU 2006109171A RU 2296959 C1 RU2296959 C1 RU 2296959C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flow
volumetric
difference
flow meters
meters
Prior art date
Application number
RU2006109171/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В чеслав Юрьевич Теплышев (RU)
Вячеслав Юрьевич Теплышев
Михаил Николаевич Бурдунин (RU)
Михаил Николаевич Бурдунин
Александр Александрович Варгин (RU)
Александр Александрович Варгин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТБН энергосервис"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ТБН энергосервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТБН энергосервис"
Priority to RU2006109171/12A priority Critical patent/RU2296959C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2296959C1 publication Critical patent/RU2296959C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: possible use for continuous individual and pair-wise calibration of flow meters used in heat counters.
SUBSTANCE: device contains feeding one, reverse one and block of bypass pipelines. By means of bypass pipelines, a difference of flows in feeding and reverse pipelines is created and by this movement of heat carrier in open water heating system is imitated. Pairs of flow meters being calibrated are mounted in feeding and reverse pipelines. On each bypass pipeline mounted serially are two or mote standard flow meters and a controlled adjustable valve for precise control of flow. Rough adjustment of fed difference of flows is performed by means of controllable adjustable valve, positioned on reverse pipeline. Continuous calibration of flow meters when heat carrier draining is absent is performed on basis of block of standard flow meters, configuration of which is analogical to bypass block. Device is equipped with source flow standard with flow switches and standard meters (or weights). On basis of original standard, volumetric flow meters are simultaneously calibrated in standard and bypass blocks with error ±0,15-0,3%.
EFFECT: increased precision of calibration.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к экспериментальной измерительной технике и может быть использовано в энергетике, нефтяной, химической промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве и т.д.The invention relates to experimental measuring equipment and can be used in energy, oil, chemical industry, housing and communal services, etc.

Известно устройство для градуировки и оценки погрешности расходомеров. Блок-схема градуировки расходомеров открытой системы теплопотребления содержит объемные расходомеры (водосчетчики) подающего и обратного трубопроводов, водосчетчик горячего водоснабжения и теплообменник. Водосчетчики и теплообменник между собой последовательно соединены. Водосчетчик в канале (трубопровода воды) горячего водоснабжения через два управляемых вентиля соединен параллельно с подающими и обратными каналами (трубопроводами). Устройство открытой системы разбивается на две группы: открытую, состоящую из двух управляемых вентилей и водосчетчика горячего водоснабжения, и закрытую с утечками (расхода воды), состоящую из двух водосчетчиков и теплообменника. При этом в открытой подсистеме количество теплоносителя в водоснабжении определяется по показанию водосчетчика в этом канале, а количество тепловой энергии по уравнению для однотрубной системы теплоснабжения.A device for calibrating and evaluating the error of flowmeters is known. The flowchart for calibrating flowmeters of an open heat consumption system contains volumetric flow meters (water meters) of the supply and return pipelines, a hot water supply meter and a heat exchanger. Water meters and a heat exchanger are interconnected in series. The water meter in the channel (water pipeline) of hot water supply through two controlled valves is connected in parallel with the supply and return channels (pipelines). The open system device is divided into two groups: open, consisting of two controlled valves and a hot water meter, and closed with leaks (water flow), consisting of two water meters and a heat exchanger. Moreover, in the open subsystem, the amount of coolant in the water supply is determined by the reading of the water meter in this channel, and the amount of heat energy according to the equation for a one-pipe heat supply system.

Такое решение позволяет градуировать объемные расходомеры теплоносителя в разных отраслях промышленности. (Как уменьшить измерение тепловой энергии и утечки теплоносителя. Журнал "Законодательная и прикладная метрология", №5, 2002, стр.6-13, автор И.Ю.Шешуков).This solution allows you to calibrate the volumetric flow rate of the coolant in different industries. (How to reduce the measurement of thermal energy and coolant leakage. Journal of Legislative and Applied Metrology, No. 5, 2002, pp. 6-13, author I.Yu. Sheshukov).

Недостатки этого устройства: вторичный прибор теплосчетчика должен вводить поправку к показаниям водосчетчиков, из-за чего повышаются затраты на эксплуатацию. Разница между величиной новой и старой поправок велика и равна 0,42 м3, что соответствует дополнительной погрешности при определении величины утечки. Измеряют расход теплоносителя с высокой погрешностью ±10%. Отсутствует возможность поточной градуировки расходомеров. Расходомеры на каждом узле учета при изменении условий применения нужно градуировать индивидуально, что связано с большими временными затратами т.к. делать переградуировку расходомеров при коммерческих взаиморасчетах могут только полномочные лица. Во время градуировки расходомеров возникают неудобства с теплоснабжением потребителей.The disadvantages of this device: the secondary meter of the heat meter must introduce an amendment to the readings of the water meters, which increases the cost of operation. The difference between the magnitude of the new and old corrections is large and equal to 0.42 m 3 , which corresponds to an additional error in determining the magnitude of the leak. The flow rate of the coolant is measured with a high error of ± 10%. There is no possibility of continuous calibration of flowmeters. The flow meters at each metering node must be individually calibrated when changing the conditions of use, which is associated with large time costs. Only authorized persons may re-calibrate flow meters in commercial settlements. During the calibration of flowmeters, inconvenience arises with the heat supply to consumers.

Известен способ градуировки объемных расходомеров теплоносителя и определения погрешности и количества расхода теплоносителя.A known method of calibrating volumetric flow meters of the coolant and determining the error and the amount of flow of the coolant.

Определяют количество тепловой энергии по уравнению для однотрубного устройства теплоснабжения горячего водоснабжения

Figure 00000002
где V3 - объем по показанию водосчетчика ГВС; ρ1(2) - плотность воды в подающем и обратном трубопроводе; h1(2) - энтальпия в подающем и обратном трубопроводе; hх - энтальпия холодной воды на источнике теплоты.Determine the amount of thermal energy according to the equation for a single-tube device for heat supply of hot water
Figure 00000002
where V 3 is the volume according to the DHW water meter; ρ 1 (2) is the density of water in the supply and return piping; h 1 (2) is the enthalpy in the supply and return piping; h x is the enthalpy of cold water at the source of heat.

Суммарное количество утечки теплоносителя в устройстве определяют как: G=GГВС+Gу, где GГВС - масса теплоносителя, отобранная на ГВС; Gу - утечка теплоносителя в закрытой подсистеме устройства.The total amount of coolant leakage in the device is defined as: G = G DHW + G y , where G DHW is the mass of the coolant sampled on the DHW; G у - coolant leak in the closed subsystem of the device.

Затем определяют суммарное количество потребленной энергии в закрытой подсистеме устройства с утечками. Тогда погрешность суммарной тепловой энергии определяют как:

Figure 00000003
где δQГВС и δQЗУ - относительные погрешности в подсистеме устройств ГВС и в закрытой подсистеме устройства с утечками. Суммарное количество потребленной тепловой энергии в устройстве определяют как: Q=QГВС+QЗУ, где QЗУ - количество тепловой энергии в закрытой подсистеме устройства с утечками.Then determine the total amount of energy consumed in the closed subsystem of the device with leaks. Then the error of the total thermal energy is determined as:
Figure 00000003
where δQ DHW and δQ memory are relative errors in the DHW subsystem and in the closed device subsystem with leaks. The total amount of thermal energy consumed in the device is defined as: Q = Q DHW + Q memory , where Q memory is the amount of thermal energy in the closed subsystem of the device with leaks.

Такое решение позволяет градуировать объемные расходомеры теплоносителя (Как уменьшить погрешность измерений тепловой энергии и утечки теплоносителя. Журнал "Законодательная и прикладная метрология", №5, 2002, стр.6-13, автор. И.Ю.Шешуков).This solution allows you to calibrate the volumetric flow rate of the coolant (How to reduce the measurement error of thermal energy and leakage of the coolant. Journal "Legislative and Applied Metrology", No. 5, 2002, p.6-13, author. I.Yu. Sheshukov).

Недостаток этого способа заключается в том, что этот способ трудно реализовать без дополнительной типовой методики. Для этого необходимо проводить капитальную реконструкцию существующих узлов учета и значительно усложнять конструкцию вновь вводимых узлов учета тепловой энергии и количества теплоносителя. Кроме того, большие затраты для реализации способа в повседневной жизни до конца не устраняют большие погрешности коэффициента преобразования расходомеров.The disadvantage of this method is that this method is difficult to implement without additional standard methods. For this, it is necessary to carry out a major reconstruction of existing metering stations and significantly complicate the design of newly commissioned metering stations for thermal energy and the amount of coolant. In addition, the high costs for implementing the method in everyday life do not completely eliminate the large errors in the conversion coefficient of the flow meters.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является устройство для градуировки объемных расходомеров теплоносителя и оценки погрешности его измерения. Устройство содержит в подающем и обратном каналах (трубопроводах) расходомеры. Диаметры труб в подающем и обратном каналах одинаковые (32 мм). Расходомер с диаметром условного прохода 10 мм в байпасном канале имитирует измерения в трубопроводе (канале) горячего водоснабжения (ГВС). На выходе каналов обратного и ГВС подсоединены весы. Значение расхода теплоносителя через расходомер канала горячего водоснабжения изменялось от 0,09 т/ч до 2,8 т/ч. При этом значение расхода расходомера подающего канала подбиралось таким образом, чтобы значение расхода обратного канала было постоянно. Измерения проводились в течении трех дней непрерывно.Closest to the proposed invention, the technical solution is a device for calibrating volumetric flow meters of a coolant and evaluating the error of its measurement. The device comprises flow meters in the supply and return channels (pipelines). The diameters of the pipes in the supply and return channels are the same (32 mm). A flowmeter with a nominal diameter of 10 mm in the bypass channel simulates measurements in the pipeline (channel) of hot water supply (DHW). At the output of the return and DHW channels, a scale is connected. The value of the coolant flow through the flow meter of the hot water supply channel varied from 0.09 t / h to 2.8 t / h. In this case, the flow rate of the flow channel of the feed channel was selected so that the flow rate of the return channel was constant. Measurements were carried out continuously for three days.

Максимальное расхождение по весам 23,3%, по подающим трубопроводам 2,2%, обратным 3,3% и горячего водоснабжения 23,4%.The maximum discrepancy in weights is 23.3%, in supply pipelines 2.2%, inverse 3.3%, and hot water supply 23.4%.

Такое решение позволяет градуировать объемные расходомеры и оценить погрешности градуировки в открытой и закрытой системах теплоснабжения (Методическая ошибка при линейной аппроксимации характеристик погрешности расходомеров. В книге Симпозиум «Мир измерений. Вода, тепло, газ, 9-11 ноября 2004 г.» Сборник докладов, СПб, 2004, с.138-148, авторы А.Г. Сафин, В.М. Кузовков).This solution allows you to calibrate volumetric flow meters and evaluate calibration errors in open and closed heat supply systems (Methodological error in the linear approximation of the error characteristics of flow meters. In the symposium book "World of measurements. Water, heat, gas, November 9-11, 2004", Collection of reports, St. Petersburg, 2004, p.138-148, authors A.G. Safin, V.M. Kuzovkov).

Недостаток этого устройства: измеренное значение утечки теплоносителя по разности показаний расходомеров прямого и обратного каналов до 20% отличается от показаний расходомера канала ГВС, хотя погрешности всех расходомеров по результатам индивидуальной градуировки не превышают ±0,5%. Точность определения массы утечки теплоносителя зависит от наклона градуировочной характеристики канала ГВС.The disadvantage of this device: the measured value of the coolant leakage by the difference between the readings of the flow meters of the forward and return channels differs up to 20% from the readings of the flow meter of the hot water supply channel, although the errors of all flow meters according to the results of individual calibration do not exceed ± 0.5%. The accuracy of determining the mass of leakage of the coolant depends on the slope of the calibration characteristic of the DHW channel.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является способ градуировки объемных расходомеров теплоносителя и оценки погрешности его измерения.Closest to the proposed invention, the technical solution is a method for calibrating volumetric flow meters of a coolant and assessing the error of its measurement.

Сущность способа определения расхода теплоносителя и оценки погрешности измерений обосновывают методом определения характеристики взаимного расхождения результатов измерений по каналам (трубопроводам). Анализ погрешности измерений разности расходов проводят с помощью линейной аппроксимации.The essence of the method for determining the flow rate of the coolant and the estimation of the measurement error are justified by the method of determining the characteristics of the mutual discrepancy of the measurement results through channels (pipelines). The analysis of the error in the measurement of the difference in costs is carried out using linear approximation.

- Определяют тепловую энергию и расход теплоносителя в системе отопление с открытым водоразбором в подающем трубопроводе. Потребление тепловой энергии Q для такого устройства определяют как: Q=М1(h1-h2)+(МГВСу)(h2-hХВ), где М1 - значение массы теплоносителя, прошедшего через подающий трубопровод; h1, h2 - энтальпия теплоносителя в подающем обратном трубопроводах, соответственно; МГВС - масса теплоносителя по показанию водосчетчика, отобранного на нужды ГВС; Му - масса утечки теплоносителя; hХВ - энтальпия холодной воды.- Determine the thermal energy and coolant flow in the heating system with open water in the supply pipe. The heat energy consumption Q for such a device is defined as: Q = M 1 (h 1 -h 2 ) + (M DHW + M y ) (h 2 -h HV ), where M 1 is the mass of the heat carrier passing through the supply pipe; h 1 , h 2 - coolant enthalpy in the supply return piping, respectively; M DHW - the mass of the coolant according to the testimony of a water meter selected for the needs of DHW; M y - mass leakage of the coolant; h ХВ - enthalpy of cold water.

- Массу утечки определяют как: Му12ГВС, где М2 - значение массы теплоносителя, прошедшего через обратный трубопровод.- The leakage mass is defined as: M y = M 1 -M 2 -M DHW , where M 2 is the mass of the heat carrier passing through the return pipe.

- Совместно решают уравнения для Q и Му и определяют потребление тепловой энергии в системах с открытым водоразбором, т.е. Q=M1(h1-h2)+(M12)(h2-hХВ).- Together they solve the equations for Q and M y and determine the consumption of thermal energy in systems with open water, i.e. Q = M 1 (h 1 -h 2 ) + (M 1 -M 2 ) (h 2 -h XB ).

- Осуществляют контроль работы теплосчетчика путем определения зависимости МГВС от приращения M1 при допущении, что МГВС не зависит от М2, т.е. устройство идеализируют.- Monitor the operation of the heat meter by determining the dependence of M DHW on the increment M 1 under the assumption that M DHW is not dependent on M 2 , i.e. device idealize.

- Второй подход - искусственный. Приводят устройство к закрытому с помощью выражения

Figure 00000004
и построение зависимости М от
Figure 00000005
.- The second approach is artificial. Bring the device to closed using the expression
Figure 00000004
and building the dependence of M on
Figure 00000005
.

- Далее допускают, что приращение величины y зависит от приращения величины x в соответствии с выражением:

Figure 00000006
где Δ(x)- взаимное расхождение величин x и y. При этом угол наклона между двух величин x и y окончательно определяют как:
Figure 00000007
Если величина взаимного расхождения не зависит от x, то угол наклона всегда равен 1. В этом случае невозможно оценить взаимное расхождение показаний. Если Δ(xi)=δxi, то угол наклона прямой характеризует величину взаимного расхождения, β=1+δ. Если величина взаимного расхождения переменна, то угол наклона зависит от характера этой зависимости.- Further, it is assumed that the increment of y depends on the increment of x in accordance with the expression:
Figure 00000006
where Δ (x) is the mutual discrepancy between the quantities x and y. In this case, the angle of inclination between the two quantities x and y is finally determined as:
Figure 00000007
If the magnitude of the mutual discrepancy does not depend on x, then the angle of inclination is always 1. In this case, it is impossible to estimate the mutual discrepancy of the readings. If Δ (x i ) = δx i , then the slope of the line characterizes the magnitude of the mutual discrepancy, β = 1 + δ. If the magnitude of the mutual discrepancy is variable, then the angle of inclination depends on the nature of this dependence.

- Допускают, что в точках xi взаимное расположение величин x и y равно Δ(xi)=0,009xi; а в точке xi+1-Δ(xi+1)=-0,009xi+1. Тогда угол наклона зависит от ширины

Figure 00000008
по выражению:
Figure 00000009
, где
Figure 00000010
. Зависимость βi от k почти гиперболическая.- Assume that at points x i the relative positions of x and y are Δ (x i ) = 0.009x i ; and at the point x i + 1 -Δ (x i + 1 ) = - 0.009x i + 1 . Then the angle of inclination depends on the width
Figure 00000008
by expression:
Figure 00000009
where
Figure 00000010
. The dependence of β i on k is almost hyperbolic.

Такой способ позволяет градуировать объемные расходомеры для теплосчетчиков и оценить погрешности их измерений в открытых и закрытых системах теплоснабжения (Методическая ошибка при линейной аппроксимации характеристик погрешности расходомеров. В кн. Симпозиум «Мир измерений. Вода, тепло, газ. 9-11 ноября 2004 г.» Сборник докладов. СПб, 2004, с.138-148. Авторы Сафин А.Г., Кузовков В.М.).This method allows you to calibrate volumetric flow meters for heat meters and to evaluate the errors of their measurements in open and closed heat supply systems (Methodological error in the linear approximation of the error characteristics of flow meters. In the symposium "World of measurements. Water, heat, gas. November 9-11, 2004 "Collection of reports. St. Petersburg, 2004, p.138-148. Authors Safin AG, Kuzovkov VM).

Недостатки способа определения расхода теплоносителя и оценки погрешности измерения следующие. Замена прямых измерений МГВС на косвенные измерения эквивалентна математически, но не эквивалентна метрологически. Определение массы теплоносителя, отобранного из системы теплоснабжения по разности измеренных значений M1 и М2, может привести к достаточно большой методической ошибке определения массы теплоносителя, отобранного из системы теплоснабжения.The disadvantages of the method for determining the flow rate of the coolant and the estimation of the measurement error are as follows. Replacing direct measurements of DHW M with indirect measurements is mathematically equivalent, but not metrologically equivalent. The determination of the mass of the coolant selected from the heat supply system by the difference of the measured values of M 1 and M 2 can lead to a sufficiently large methodological error in determining the mass of the coolant selected from the heat supply system.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности и точности градуировки пар идентичных объемных расходомеров для теплосчетчиков. Точность градуировки пар объемных расходомеров повышается за счет прямого измерения разности расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, а по ней и массы теплоносителя, отобранного из открытых водяных систем теплоснабжения (ОВСТ) и условно открытых водяных систем теплоснабжения (УОВСТ). Производительность устройства градуировки повышают за счет одновременной градуировки партии пар объемных расходомеров и для подающего, и для обратного трубопроводов открытых и условно открытых водяных систем теплоснабжения.The objective of the present invention is to increase the productivity and accuracy of the calibration of pairs of identical volumetric flow meters for heat meters. The accuracy of the calibration of pairs of volumetric flow meters is increased by directly measuring the difference in the flow rate of the coolant in the supply and return pipelines, and along it the mass of the coolant selected from open water heat supply systems (OWST) and conditionally open water heat supply systems (UWST). The performance of the calibration device is increased due to the simultaneous calibration of a batch of pairs of volumetric flow meters for both the supply and return pipelines of open and conditionally open water heat supply systems.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для градуировки объемных расходомеров теплосчетчика, содержащем разделенные группой колен или вытянутые одну линию подающий и обратный трубопроводы с установленными в них последовательно соединенными объемными расходомерами, блок байпасных открытых и условно открытых воляных систем теплоснабжения, содержащий одну или более параллельных ветвей байпасных трубопроводов, каждый из которых соединен параллельно с обратным трубопроводом через управляемые регулируемые вентили, а в каждой ветви байпасного трубопровода последовательно с не менее чем двумя рабочими эталонными объемными расходомерами соединены управляемые регулируемые вентили, при этом вода в устройство поступает из оборотной емкости в измерительный канал подающего трубопровода, ко входу которого подсоединен блок рабочих эталонных расходомеров, а с выхода обратного трубопровода вода поступает в исходный эталон объемного расхода, состоящий из распределителя потока и мерников объема, причем все управляемые и сигнальные выходы объемных расходомеров и управляемых вентилей соединены входами индикатора.The technical result is achieved by the fact that in a device for calibrating volumetric flow meters of a heat meter, comprising supply and return pipelines separated by a group of elbows or elongated by one line with volumetric flow meters connected in series, a block of bypass open and conditionally open wave heat supply systems containing one or more parallel branches of bypass pipelines, each of which is connected in parallel with the return pipe through controlled adjustable valves, and in Each branch of the bypass pipeline in series with at least two working reference volumetric flowmeters, controlled adjustable valves are connected, while the water enters the device from the return tank into the measuring channel of the supply pipe, to the input of which the working reference flowmeter unit is connected, and the water flows from the output of the return pipe into the initial standard of volumetric flow rate, consisting of a flow distributor and volumetric meters, moreover, all controlled and signal outputs of the volumetric flowmeter in and controlled gates are connected by indicator inputs.

Технический результат также достигается способом градуировки объемных расходомеров теплосчетчика, характеризующемся определением расходов в открытых и условно открытых водяных системах теплоснабжения, воспроизведением путем пропускания теплоносителя в подающем, обратном и байпасных трубопроводах, определением коэффициента преобразования проверяемых объемных расходомеров и регистрацией в индикаторе, согласно изобретению, по показаниям эталонных объемных расходомеров задают объемные расходы в подающем трубопроводе, по показаниям эталонных расходомеров на байпасных трубопроводах задают дискретные значения разности объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах, равные нулю и более, и определяют идентичность и линейность характеристик градуируемых пар объемных расходомеров, при этом каждый расходомер градуируют индивидуально и попарно, по показаниям расходомеров блоков эталонного и байпасного определяют расход в подающем трубопроводе и разность объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах и строят семейство градуировочных характеристик канала прямого измерения разности расходов в прямоугольных координатах, повышают точность измерений объемных расходов путем градуировки пары объемных расходомеров с линейными градуировочными характеристиками и прямого измерения разности расходов в подающем и обратном трубопроводах от величины реализуемой разности объемных расходов теплоносителя, при этом одновременно определяют зависимости объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах от выходных сигналов (напряжения) расходомеров, затем производят прямое измерение разности расходов по непосредственно воспроизведенной величине этой разности расходов с минимальной заданной погрешностью и времени усреднения расхода для m-ого количества значений выходных напряжений объемных расходомеров, строят зависимость выходного напряжения расходомера подающего трубопровода от выходного напряжения расходомера обратного трубопровода при заранее заданных погрешностях воспроизведенных разностей расходов, осуществляют измерение разности объемных расходов с высокой точностью и графически отображают наименьшее значение погрешности

Figure 00000011
и наибольшее
Figure 00000012
, где: L - искомое расстояние точки измерения до ближайшей градуировочной характеристики пары расходомеров по разности объемных расходов, L′ - оценка наименьшего из возможных значений L, L′′ - оценка наибольшего из возможных значений L, δ - среднее квадратичное отклонение.The technical result is also achieved by the method of calibrating volumetric flow meters of a heat meter, characterized by determining the flow rates in open and conditionally open water heat supply systems, reproducing by passing the coolant in the supply, return and bypass pipelines, determining the conversion coefficient of the tested volume flow meters and registering in the indicator, according to the invention, according to indications reference volumetric flow meters set the volumetric flow rate in the supply pipe, as indicated m of standard flow meters in bypass pipelines specify discrete values of the difference in volumetric flow rates in the supply and return pipelines equal to zero or more, and determine the identity and linearity of the characteristics of the calibrated pairs of volumetric flow meters, each flow meter is calibrated individually and in pairs, according to the readings of the flow meters of the reference and bypass blocks determine the flow rate in the supply pipe and the difference in volumetric flow rates in the supply and return pipelines and build a family of calibration characteristics to direct measurement of the difference in flow in rectangular coordinates, increase the accuracy of measuring volumetric flow by calibrating a pair of volumetric flow meters with linear calibration characteristics and direct measurement of the difference in flow rate in the supply and return pipelines on the value of the realized difference in volumetric flow rate of the coolant, while simultaneously determining the dependence of volumetric flow rate in the flow and return pipelines from the output signals (voltage) of the flow meters, then direct measurement of the different the cost of the directly reproduced value of this difference in costs with the minimum specified error and averaging time for the mth number of output voltages of the volumetric flow meters, build the dependence of the output voltage of the flow meter of the flow pipe from the output voltage of the flow meter of the return pipe at predetermined errors of the reproduced flow differences, measurement of the difference in volume flow with high accuracy and graphically display the smallest onset of error
Figure 00000011
and the greatest
Figure 00000012
, where: L is the required distance of the measuring point to the nearest calibration characteristic of the pair of flowmeters according to the difference in volumetric flow rates, L ′ is the estimate of the smallest possible value of L, L ′ ′ is the estimate of the largest of the possible values of L, δ is the standard deviation.

На фиг.1а изображена блок-схема устройства градуировки (поверки) пар объемных расходомеров для теплосчетчиков и отдельные его узлы, фиг.1б. На фиг.2 - 5 изображены градуировочные характеристики канала прямого измерения разности расходов пары расходомеров, полученные с помощью предлагаемого устройства, и оценки пределов, возникающих при такой градуировке, составляющих погрешности канала прямого измерения разности расходов. Блок-схема устройства градуировки расходомеров содержит трубопроводы: подающий (прямой) 1, обратный 2, байпасный блок 3, состоящий из измерительных трубопроводов 6. Трубопроводы 1 и 2 могут быть разделены группой колен 4 либо вытянуты в одну линию. Блок трубопроводов 3 соединяется или отделяется от обратного трубопровода двумя регулируемыми запорными вентилями 16-17. Эти вентили полностью открыты или закрыты для прохода воды, т.е. обеспечено наличие или отсутствие расхода воды в блоке байпасных трубопроводов. Трубопроводы 1 и 2 (или каналы 1 и 2) ОВСТ или УОВСТ содержат в каждом канале градуируемые объемные расходомеры 8-9, 10-11 от одного и более штук каждый. Сочетания пар объемных расходомеров таковы: 8 и 10, 9 и 11 и т.д. На выходе трубопровода 2 присоединен управляемый регулирующий вентиль расхода 12, с помощью которого регулируется грубая подача воды в блок 3 от нулевого до наибольшего значения (значений расхода воды или теплоносителя).On figa shows a block diagram of a device for calibration (verification) of pairs of volumetric flow meters for heat meters and its individual nodes, figb. Figure 2 - 5 shows the calibration characteristics of the channel for direct measurement of the difference in the flow rate of a pair of flow meters obtained using the proposed device, and the assessment of the limits that arise with such a calibration, which constitute the error of the channel for the direct measurement of the difference in flow rate. The flowchart of the calibration device for flowmeters contains pipelines: supply (direct) 1, return 2, bypass unit 3, consisting of measuring pipelines 6. Pipelines 1 and 2 can be divided by a group of elbows 4 or extended in one line. The block of pipelines 3 is connected or separated from the return pipe by two adjustable shut-off valves 16-17. These valves are fully open or closed for the passage of water, i.e. the presence or absence of water flow in the bypass piping unit is ensured. Pipelines 1 and 2 (or channels 1 and 2) OVST or UOVST contain in each channel graduated volumetric flow meters 8-9, 10-11 from one or more pieces each. Combinations of pairs of volumetric flow meters are as follows: 8 and 10, 9 and 11, etc. At the outlet of the pipeline 2, a controlled flow control valve 12 is connected, with the help of which the coarse water supply to the block 3 is regulated from zero to the highest value (water or coolant flow rates).

На выходе оборотной емкости 3 присоединен первый эталонный блок 22 фиг.1б с объемными расходомерами 25-28, по конструктивному исполнению аналогичный блоку эталонных расходомеров 13, 14, 13′, 14′ на байпасном блоке 3. Эталонный блок 22 служит для поточной индивидуальной градуировки каждого расходомера в составе пар объемных расходомеров 8-11 в каналах 1, 2 по эталонным расходомерам 25-28. Для обеспечения регулировки подачи воды в блок 22 последовательно с расходомерами в каждой ветви соединены высокоточные регулируемые управляемые вентили 29 м 30. Число параллельных ветвей в блоках 3 и 22 зависит от решаемой задачи.At the output of the revolving tank 3, a first reference block 22 of FIG. 1b is connected with volumetric flowmeters 25-28, similar in design to the block of reference flowmeters 13, 14, 13 ′, 14 ′ on the bypass block 3. The reference block 22 serves for individual in-line graduation of each a flowmeter consisting of pairs of volumetric flowmeters 8-11 in channels 1, 2 according to reference flowmeters 25-28. To ensure adjustment of the water supply to block 22, high-precision adjustable controlled valves 29 m 30 are connected in series with flowmeters in each branch. The number of parallel branches in blocks 3 and 22 depends on the problem being solved.

Наибольшее количество градуируемых расходомеров на каждой из ветвей 1 и 2 зависит от размеров устройства и занимаемого рабочего места каждым расходомером с учетом требуемых длин прямых участков.The largest number of graduated flow meters on each of the branches 1 and 2 depends on the size of the device and the occupied workplace by each flow meter, taking into account the required lengths of straight sections.

При полностью закрытом состоянии вентиля 12 и при открытых вентилях 16-17 вода, минуя канал 2, поступает в блок 3, где содержатся эталонные объемные расходомеры 13, 14, 13′, 14′ и высокоточные регулируемые управляемые вентили 15, 15′. Блок 3 построен аналогично блоку 22. Поэтому градуировать эталонные расходомеры блоков 3 и 22 по исходному эталону расхода (далее исходный эталон) 31 можно одновременно. Такой подход к градуировке эталонных объемных расходомеров повышает скорость их градуировки в два раза.When valve 12 is fully closed and valves 16-17 are open, water, bypassing channel 2, enters block 3, which contains reference volumetric flow meters 13, 14, 13 ′, 14 ′ and high-precision adjustable controlled valves 15, 15 ′. Block 3 is constructed similarly to block 22. Therefore, it is possible to calibrate the reference flow meters of blocks 3 and 22 according to the initial flow standard (hereinafter, the original standard) 31. Such an approach to the calibration of standard volumetric flowmeters increases the speed of their calibration by a factor of two.

В процессе градуировки 13, 14, 13′, 14′ и 25-28 вода через трубопровод l12 может поступать в блоке эталона 31, либо в мерник 7 или 20, либо через 17 или l20 в оборотную емкость 5. Блок эталона 31 содержит распределитель потока 18, который в зависимости от расхода направляет воду (по трубопроводам l18 или l21) к мернику 7 или 20 соответствующего объема, в которые при подаче команды на измерение поток направляется соответствующим переключателем потока 19, 21. В течение заданного времени вода будет поступать в мерник, а затем при подаче команды на конец измерения переключатель направит поток через трубопроводы l7 или l20 в оборотную емкость 5.In the process of calibration 13, 14, 13 ′, 14 ′ and 25-28, water through the l12 pipeline can enter the standard unit 31, either into the measuring unit 7 or 20, or through 17 or l20 to the circulating vessel 5. The standard unit 31 contains a flow distributor 18, which, depending on the flow rate, directs water (via pipelines l18 or l21) to a measuring device 7 or 20 of an appropriate volume, into which, when a measurement command is issued, the flow is directed by the corresponding flow switch 19, 21. For a predetermined time, water will flow into the measuring device, and then when giving a command at the end of the measurement, switch The transmitter will direct the flow through pipelines l7 or l20 to the circulating tank 5.

В эталоне 31 вместо мерников 7, 20 могут применяться резервуары, в которых масса поступившей воды определяется с помощью весов.In standard 31, instead of measuring tanks 7, 20, reservoirs can be used in which the mass of incoming water is determined using weights.

Из оборотной емкости 5 вода в измерительный канал 6 поступает через трубопровод 24 с помощью нагнетающего блока (или насоса) 23. Таким образом, цикл градуировки расходомеров прямым измерением разности расходов в подающем и обратном трубопроводах в ОВСТ и УОВСТ завершается. Количество повторений этих циклов не ограниченно, но для устранения грубых промахов не менее трех. При неоднократном повторении эксперимента повышается точность градуировки расходомеров.From the return tank 5, water enters the measuring channel 6 through the pipe 24 using the pumping unit (or pump) 23. Thus, the calibration cycle of the flow meters by direct measurement of the difference in flow rates in the supply and return pipelines to the OVST and UOVST ends. The number of repetitions of these cycles is not limited, but to eliminate gross blunders of at least three. Repeated experiment repeats the accuracy of the calibration of flowmeters.

Все технологические процессы - подача воды, регулирование уровней выходного напряжения расходомеров, открытое и закрытое положение управляемых вентилей, управляемых регулируемых вентилей расхода управляются с помощью индикатора 32. Результаты измерений обрабатываются в индикаторе, и выдается для каждой пары расходомеров паспорт или формуляр установленного образца.All technological processes - water supply, regulation of output voltage levels of flowmeters, open and closed position of controlled valves, controlled adjustable flow valves are controlled by indicator 32. The measurement results are processed in the indicator and a passport or form sheet is issued for each pair of flow meters.

На фиг.1а показана блок-схема устройства градуировки пар объемных расходомеров путем воспроизведения наиболее важных условий работы расходомеров в открытой или условно открытой водяной системе теплоснабжения. По ГОСТ 26691 в открытых водяных системах теплоснабжения вода частично или полностью отбирается из сети потребителями. Типичным примером открытых водяных систем теплоснабжения (ОВСТ) является наличие отбора теплоносителя на горячее водоснабжение в жилых, общественных и производственных зданиях.On figa shows a block diagram of a device for calibrating pairs of volumetric flow meters by reproducing the most important working conditions of the flow meters in an open or conditionally open water heating system. According to GOST 26691 in open water heat supply systems, water is partially or completely taken from the network by consumers. A typical example of open water heat supply systems (OVST) is the presence of heat transfer for hot water supply in residential, public and industrial buildings.

Если отбор теплоносителя несанкционированный, то ОВСТ принято называть условно открытой водяной системой теплоснабжения (УОВСТ). Признаком (УОВСТ) являются, например, элементы систем отопления, где имеются краны для удаления воздушных пробок, препятствующих нормальному теплоснабжению. Через эти краны теплоноситель может не санкционировано отбираться. Известно, что в реальных системах теплоснабжения отбор теплоносителя возможен и через штатные элементы (краны, гидранты и т.п.), и через случайные образования (свищи в трубопроводах, неисправности оборудования и т.п.) и расходомер, установленный на трубопроводе горячего водоснабжения, не дает полной информации о количестве теплоносителя, отобранного из системы теплоснабжения. Полное количество теплоносителя, отобранного из ОВСТ или УОВСТ за отчетный период, можно определить только по разности показаний расходомеров, установленных на входе в подающий и на выходе из обратного трубопроводов. Однако погрешность косвенного измерения разности масс теплоносителя по разности показаний расходомеров будет велика даже в случае, если погрешности обоих расходомеров находятся в допускаемых пределах.If the selection of the coolant is unauthorized, then the OVST is usually called a conditionally open water heat supply system (UOVST). A sign (UOVST) are, for example, elements of heating systems where there are taps to remove air congestion that impede normal heat supply. Through these taps, the coolant may not be authorized to be removed. It is known that in real heat supply systems, the selection of coolant is possible both through standard elements (taps, hydrants, etc.), and through random formations (fistulas in pipelines, equipment malfunctions, etc.) and a flow meter installed on the hot water supply pipeline , does not give complete information about the amount of coolant selected from the heat supply system. The total amount of coolant taken from the OVST or UOVST for the reporting period can only be determined by the difference in the readings of the flow meters installed at the inlet to the supply and at the outlet of the return pipelines. However, the error of indirect measurement of the difference in mass of the coolant from the difference in the readings of the flowmeters will be large even if the errors of both flowmeters are within acceptable limits.

При этом учитывается, что масса теплоносителя определяется умножением объема теплоносителя на его плотность, которая определяется по измеренным значениям давления и/или температуры и данным ГСССД 188-99. Объем теплоносителя определяется интегрированием по времени объемного расхода (т.е. показаний расходомеров). Кроме того, обычно пренебрегают зависимостью плотности теплофикационной воды (теплоносителя) от ее давления в системе теплоснабжения.It is taken into account that the mass of the coolant is determined by multiplying the volume of the coolant by its density, which is determined by the measured values of pressure and / or temperature and GSSSD 188-99. The coolant volume is determined by integration over time of the volumetric flow rate (i.e. flow meter readings). In addition, the dependence of the density of the heating water (heat carrier) on its pressure in the heat supply system is usually neglected.

Для существенного уменьшения погрешности косвенного измерения разности масс теплоносителя, прошедшего по подающему и обратному трубопроводам, целесообразно применять теплосчетчики с прямым измерением разности расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах. Однако в существующих устройствах для градуировки расходомеров воспроизводимой и измеряемой величиной является расход теплоносителя (воды). Устройства для проведения поточной градуировки пар расходомеров по разности расходов в двух трубопроводах отсутствуют. Этот недостаток устраняется в предлагаемом устройстве с помощью блока байпасных трубопроводов путем точного (0,15-0.3%) воспроизведения и измерения заданного количества отобранного из сети теплоносителя, существующего в реальной системе водяного теплоснабжения, в том числе и через трубопровод горячего водоснабжения (ГВС).To significantly reduce the error of indirect measurement of the difference in mass of the coolant passing through the supply and return pipelines, it is advisable to use heat meters with direct measurement of the difference in flow rate of the coolant in the supply and return pipelines. However, in existing devices for calibrating flowmeters, the reproducible and measurable quantity is the flow of coolant (water). There are no devices for carrying out in-line graduation of pairs of flow meters according to the difference in flow rates in two pipelines. This disadvantage is eliminated in the proposed device using the bypass piping unit by accurately (0.15-0.3%) reproducing and measuring a predetermined amount of the heat carrier selected from the network existing in a real water heating system, including through a hot water supply (DHW) pipe.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства градуировки является определение метрологических характеристик объемных расходомеров для теплосчетчиков попарно по воспроизведенной разности объемных расходов с помощью присоединенного к обратному трубопроводу 2 блока байпасных трубопроводов 3 с расходомерами 13, 14 и 13′ и 14 и регулирующими вентилями 15, и 15′, кроме того, наличием на трубопроводе 2 регулирующего вентиля расхода 12. С помощью вентилей 12, 15 из обратного трубопровода 2 по открытым в байпасном блоке трубопроводам часть теплоносителя можно пропускать, минуя расходомеры 10, 11. Таким образом, для пар расходомеров 8 и 10, 9 и 11 создается требуемая величина разности расходов теплоносителя, измеряемая с помощью расходомеров 13, 14 и 13′, 14′. Именно этому измеренному с высокой точностью значению разности расходов в трубопроводах 1, 2 ставятся в соответствие выходные сигналы (напряжения) градуируемых (поверяемых) пар расходомеров 8 и 10, 9 и 11 и т.д.A distinctive feature of the proposed calibration device is the determination of the metrological characteristics of volumetric flow meters for heat meters in pairs from the reproduced difference in volumetric flows using the bypass piping unit 3 connected to the return pipe 3 with flow meters 13, 14 and 13 ′ and 14 and control valves 15 and 15 ′, except Moreover, the presence of flow control valve 12 in pipeline 2. Using valves 12, 15 from return pipe 2, part of the pipelines open in the bypass unit is warm the carrier can be skipped bypassing the flow meters 10, 11. Thus, for the pairs of flow meters 8 and 10, 9 and 11, the required value of the difference in flow rates of the coolant, measured using the flow meters 13, 14 and 13 ′, 14 ′. The output signals (voltages) of the calibrated (verified) pairs of flow meters 8 and 10, 9 and 11, etc., are mapped to this precisely measured value of the difference in flow rates in pipelines 1, 2.

При полностью закрытом вентиле 12 и открытых вентилях 16, 17 расходомеры блока 3 (одновременно с расходомерами блока 22) предварительно градуируются по исходному эталону 31. Пределы допускаемой относительной погрешности эталонных объемных расходомеров 13, 14 и 13′, 14′ при проведении однократных измерений должны быть пренебрежимо малы по сравнению с допускаемыми пределами относительной погрешности градуируемых объемных расходомеров 8, 11. Отношение погрешностей эталонных расходомеров 13, 14 и 13′, 14′ и поверяемых расходомеров 8-11 должно быть не менее 1:3. Такое же отношение погрешностей должно быть у поверяемых расходомеров и эталонных расходомеров блока 22. Наличием на каждой из эталонных линий блоков 3 и 22 двух и более последовательно установленных эталонных расходомеров достигается повышение точности и надежности измерений, наличие регламентировано ГОСТ Р 8.608.With fully closed valve 12 and open valves 16, 17, the flow meters of block 3 (simultaneously with the flow meters of block 22) are pre-calibrated according to the original standard 31. The limits of the permissible relative error of the standard volumetric flow meters 13, 14 and 13 ′, 14 ′ during single measurements should be are negligible in comparison with the permissible limits of the relative error of the graduated volumetric flowmeters 8, 11. The ratio of the errors of the standard flowmeters 13, 14 and 13 ′, 14 ′ and verified flowmeters 8-11 should not be less than her 1: 3. The calibrated flowmeters and reference flowmeters of unit 22 should have the same error ratio. The presence of two or more consecutively installed reference flowmeters on each of the reference lines of blocks 3 and 22 increases the accuracy and reliability of measurements; availability is regulated by GOST R 8.608.

В устройстве эталонные и проверяемые (градуируемые) расходомеры - прямого действия скорости потока с индукционной системой, поскольку только такие расходомеры обеспечивают градуировочную характеристику, наиболее близкую к линейной (Р 50.2.026 - 2002 Термопреобразователи сопротивления и расходомеры электромагнитные в узлах коммерческого учета теплоты). Теплоноситель протекает через проточную часть расходомера, расположенную в магнитном поле, индукция которого равна В. Тогда в жидкости, электропроводность которой должна находиться в пределах 10-3-10 См/м (что выполняется, в том числе для теплофикационной воды, индуцируется электрический заряд и образуется разность потенциалов

Figure 00000013
, (где d - внутренний диаметр трубопровода), которая измеряется с помощью электродов. Выражение для е можно представить как:
Figure 00000014
, где Q - средний расход жидкости в мл/с. Питание расходомера осуществляют переменным или постоянным напряжением. Питание переменным напряжением устраняет электролитическую поляризацию расходомера, если частота достаточно высокая, а также позволяет использовать усилитель переменного тока (индикатор 32 содержит эти усилители) для усиления выходного сигнала расходомера. Выходное напряжение расходомера не зависит от характера потока - ламинарный или турбулентный и от профиля скорости потока, если он близок к осесимметричному. Однако значимая осевая несимметрия профиля скоростей потока может влиять на показания расходомера, поэтому перед расходомерами применяют прямые участки трубопроводов, на которых профиль скоростей стабилизируется.In the device, reference and checked (graduated) flowmeters are direct-acting flow rates with an induction system, since only such flowmeters provide the calibration curve that is closest to linear (P 50.2.026 - 2002 Resistance thermoconverters and electromagnetic flow meters in commercial heat metering units). The coolant flows through the flow part of the flow meter located in a magnetic field, the induction of which is B. Then in a liquid whose electrical conductivity should be in the range of 10 -3 -10 S / m (which is performed, including for heating water, an electric charge is induced and potential difference
Figure 00000013
, (where d is the inner diameter of the pipeline), which is measured using electrodes. The expression for e can be represented as:
Figure 00000014
where Q is the average fluid flow rate in ml / s. The flowmeter is supplied with alternating or constant voltage. AC voltage eliminates the electrolytic polarization of the flow meter if the frequency is high enough, and also allows you to use an AC amplifier (indicator 32 contains these amplifiers) to amplify the output signal of the flow meter. The output voltage of the flow meter does not depend on the nature of the flow — laminar or turbulent, and on the flow velocity profile, if it is close to axisymmetric. However, significant axial asymmetry of the flow velocity profile can affect the flowmeter readings, therefore, direct sections of pipelines are used in front of the flowmeters, on which the velocity profile is stabilized.

Ошибки при измерении объемного расхода теплоносителя могут возникать из-за паразитного напряжения между электродами расходомера. Эти напряжения появляются вследствие гальванических потенциалов между электродами и другими металлическими частями, а также при поляризации расходомера напряжением постоянного напряжения. Величина случайных шумов, возникающих в расходомере, и влияние внешних электромагнитных полей увеличивается с ростом сопротивления теплоносителя.Errors in measuring the volumetric flow rate of the coolant can occur due to stray voltage between the electrodes of the flow meter. These voltages appear due to galvanic potentials between the electrodes and other metal parts, as well as when the flowmeter is polarized with DC voltage. The magnitude of random noise arising in the flow meter, and the influence of external electromagnetic fields increases with increasing resistance of the coolant.

Наилучшие результаты при градуировке (поверке) пар электромагнитных расходомеров по разности расходов могут быть достигнуты для теплосчетчиков, выпущенных из производства с отработанной технологией и качественной сборкой, например теплосчетчиков типа КМ-5.The best results when calibrating (calibrating) pairs of electromagnetic flow meters by the difference in flow rates can be achieved for heat meters that are out of production with proven technology and high-quality assembly, for example, heat meters of the KM-5 type.

В устройстве вентили 16-17 представляют собой управляемые шаровые краны, позволяющие полностью открывать, либо прекращать подачу воды. Управляемые регулируемые вентили 15, 15′ с обратной связью позволяют регулировать расход воды в трубопроводах на основании показаний 13, 14, 13′, 14′. Все вентили стандартные, серийно выпускаемые промышленностью.In the device, valves 16-17 are controllable ball valves that allow you to fully open or stop the flow of water. Controlled adjustable valves 15, 15 ′ with feedback allow you to adjust the flow of water in the pipelines based on readings 13, 14, 13 ′, 14 ′. All valves are standard, commercially available industry.

Резервуары 7, 20 представляют собой мерники второго разряда по ГОСТ 8.400, если определяется объем жидкости, либо простые резервуары с антикоррозионным покрытием, они должны обеспечивать полный слив жидкости после выполнения измерения, в том числе должны обеспечивать минимальное налипание жидкости на внутренней поверхности.Tanks 7, 20 are measuring devices of the second category according to GOST 8.400, if the volume of the liquid is determined, or simple tanks with an anticorrosive coating, they must ensure complete drainage of the liquid after the measurement is performed, including the minimum adhesion of the liquid on the inner surface.

Принцип работы расходомеров устройства градуировки основан на явлении электромагнитной индукции, при прохождении электропроводящей жидкости через блок 22, эталонные расходомеры 25-28, регулируемые управляемые вентили 29, 30 и магнитное поле с индукцией В в расходомерах наводится э.д.с. Снимаемые сигналы с выходов эталонных и градуируемых объемных расходомеров пропорциональны индукции магнитного поля В, средней скорости прохождения потока жидкости и напряжению поляризации объемных расходомеров.The principle of operation of the flowmeters of the calibration device is based on the phenomenon of electromagnetic induction, when the electrically conductive liquid passes through block 22, the reference flowmeters 25-28, adjustable controlled valves 29, 30 and a magnetic field with induction B induce an emf in the flowmeters The recorded signals from the outputs of the reference and graduated volumetric flowmeters are proportional to the induction of magnetic field B, the average flow rate of the fluid flow and the polarization voltage of the volumetric flowmeters.

Способ градуировки объемных расходомеров для теплосчетчиков ОВСТ и УОВСТ осуществляют следующим образом.The method of calibration of volumetric flow meters for heat meters OVST and UOVST is as follows.

Воспользуются тем, что в настоящее время для измерений тепловой энергии и массы теплоносителя, отобранного из ОВСТ и УОВСТ, применяются теплосчетчики, представляющие собой измерительные системы вида ИС-1 по ГОСТ Р 8.596. Алгоритм вычисления тепловой энергии Q и массы теплоносителя, отобранного из тепловой сети ΔM, основан на непосредственной реализации уравнений измерений этих величин, приведенных в МИ. 2412-97 ГСОЕИ «Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и теплоносителя» и имеющих соответственно видThey take advantage of the fact that at present, heat meters, which are measuring systems of the type IS-1 according to GOST R 8.596, are used to measure thermal energy and mass of the heat carrier selected from OVST and UOVST. The algorithm for calculating the thermal energy Q and the mass of the coolant selected from the heat network ΔM is based on the direct implementation of the measurement equations for these quantities given in MI. 2412-97 GSOEI “Water heat supply systems. The equations of measurements of thermal energy and heat carrier "and having respectively the form

Figure 00000015
; где mi - массовый, qi - объемный расход; ρii(Pi, ti) - плотность, а hi=hii, ti) - энтальпия теплоносителя как функция давления Рi и температуры ti в измерительном сечении i-ого трубопровода вычисляют по ГСССД 188-99 Вода. Удельный объем и энтальпия при температуре 0...1000°С и давлениях 0,001...1000 МПа. Таблицы справочных данных (ГСССД, Госстандарт, М.: изд-во Стандартов, 1999. Нижние индексы у величин расхода, плотности, температуры, давления и энтальпии соответствуют: i=1 подающему, а i=2 обратному трубопроводам; hХВ - энтальпия холодной (подпиточной) воды (теплоносителя); τ - время, изменяющееся в интервале от τ0 - начало, τ1 - окончание отчетного периода.
Figure 00000015
; where m i - mass, q i - volumetric flow rate; ρ i = ρ i (P i , t i ) is the density, and h i = h i (P i , t i ) is the coolant enthalpy as a function of pressure P i and temperature t i in the measuring section of the i-th pipeline calculated according to GSSD 188-99 Water. Specific volume and enthalpy at a temperature of 0 ... 1000 ° C and pressures of 0.001 ... 1000 MPa. Reference data tables (GSSSD, Gosstandart, M .: Publishing House of Standards, 1999. The subscripts for the values of flow, density, temperature, pressure and enthalpy correspond to: i = 1 supply and i = 2 return piping; h ХV - cold enthalpy (make-up) water (coolant); τ is the time that varies in the interval from τ 0 is the beginning, τ 1 is the end of the reporting period.

1 этап. Задают нулевую разность объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах 1, 2, т.е. Δq=0. Этого достигают равенством объемных расходов в трубопроводах, т.е. q1=q2, при этом закрывают вентили 16, 17. И если характеристики градуируемой пары расходомеров идентичны, то в качестве градуировочной характеристики при Δq=0 получают идеальную прямую, проходящую симметрично осей координат, фиг.2. Кроме того, при закрытых вентилях 16, 17 расходомеры 8-11 градуируются индивидуально и попарно. На фиг.3 показывают, что реальная градуировочная характеристика при Δq=0 может не совпадать с идеальной, но находится в поле допуска. Далее в зависимости от решаемой задачи градуировку пар расходомеров производят при нескольких выбранных значениях разности расходов в трубопроводах 1 и 2 Δq≠Δq1≠...≠Δqn и отличных от нуля. В этом случае также строят зависимости выходных сигналов (напряжение) пары объемных расходомеров U1, U2 между собой при заданных значениях разности объемных расходов. Полученное семейство прямых, фиг.4, заносится в индикатор теплосчетчика. Во время градуировки при заданных значениях величин Δqj не производят операции вычитания значений объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах. Значения расхода q1 в подающем трубопроводе 1 и разность расходов Δqj в трубопроводах 1 и 2 устанавливают по показаниям эталонных расходомеров блоков 3 и 22. Для этого с помощью регулируемого управляемого вентиля расхода 12 в байпасный блок подают расход, несколько больший, чем требуемое значение разности расходов Δqj в трубопроводах 1 и 2. Затем с помощью вентилей 15, 15′ по показаниям расходомеров 13, 14, 13′ 14′ это значение корректируют, максимально приближая его к требуемому значению Δqj.Stage 1. Set the zero difference in volumetric flow rates in the supply and return pipelines 1, 2, i.e. Δq = 0. This is achieved by the equality of volumetric costs in pipelines, i.e. q 1 = q 2 , while closing the valves 16, 17. And if the characteristics of the graduated pair of flowmeters are identical, then as a calibration characteristic at Δq = 0, an ideal straight line passing symmetrically to the coordinate axes is obtained, Fig.2. In addition, with closed valves 16, 17, flow meters 8-11 are individually and in pairs calibrated. Figure 3 shows that the actual calibration characteristic at Δq = 0 may not coincide with the ideal, but is in the tolerance field. Further, depending on the problem to be solved, the calibration of the pairs of flowmeters is carried out at several selected values of the difference in flow rates in pipelines 1 and 2 Δq ≠ Δq 1 ≠ ... ≠ Δq n and non-zero. In this case, the dependences of the output signals (voltage) of the pair of volumetric flow meters U 1 , U 2 are also built for each other at specified values of the difference in volumetric flow rates. The resulting family of lines, figure 4, is recorded in the heat meter indicator. During calibration, for given values of Δq j , operations do not subtract volume flow rates in the supply and return pipelines. The flow values q 1 in the supply pipe 1 and the flow difference Δq j in the pipelines 1 and 2 are set according to the readings of the reference flow meters of units 3 and 22. For this, with the help of an adjustable controlled flow valve 12, a flow rate which is slightly larger than the required difference value is supplied to the bypass unit flow Δq j in pipelines 1 and 2. Then, using the valves 15, 15 ′ according to the flow meters 13, 14, 13 ′ 14 ′, this value is adjusted, bringing it as close as possible to the required value Δq j .

2 этап. Добиваются высокой точности измерений разности объемных расходов (0.15-0.3%) путем введения прямого воспроизведения величины разности расходов в двух трубопроводах, измеряемого с высокой точностью, для градуировки (поверки) пары объемных расходомеров, вводимого в теплосчетчике измерительного канала прямого измерения разности объемных расходов теплоносителя, фиг.1а.2 stage. Achieve high accuracy of measuring the difference in volumetric flow rates (0.15-0.3%) by introducing a direct reproduction of the value of the difference in flow rates in two pipelines, measured with high accuracy, for calibration (verification) of a pair of volumetric flow meters introduced into the heat meter of the measuring channel for direct measurement of the difference in volumetric flow rates of the coolant, figa.

Канал прямого измерения разности расходов является сложным измерительным каналом по ГОСТ Р 8.596, на входы которого подают выходные электрические сигналы с расходомеров в подающем и обратном трубопроводах. При определении величины разности объемных расходов в двух трубопроводах с помощью канала прямого измерения разности расходов не применяют операцию вычитания расходов, измеренных расходомерами, и являющуюся источником большой методической погрешности.The channel for direct measurement of the difference in flow rates is a complex measuring channel according to GOST R 8.596, the inputs of which supply output electrical signals from flowmeters in the supply and return pipelines. When determining the magnitude of the difference in volumetric flow rates in two pipelines using a direct channel for measuring the difference in flow rates, the operation of subtracting the costs measured by flowmeters, which is the source of a large methodological error, is not used.

3 этап. Градуируют (поверяют) пару объемных расходомеров измерительного канала прямого измерения разности расходов непосредственно по величине разности расходов, воспроизводимой с заранее заданной малой погрешностью. Для этого при заданном значении Δqj изменяют расход в подающем трубопроводе, и для i точки изменения это значение будет равно q1i, и вычисляют и коэффициенты преобразования пары объемных расходомеров Si=Si(U1, U2), где U1i и U2i - выходное напряжение градуируемых объемных расходомеров в i - точке. Далее проводится аппроксимация значений Si прямой, которая и будет градуировочной характеристикой канала прямого измерения разности расходов при значении Δqj. Все величины, показанные на фиг.2-5, приведены к верхнему пределу измерений.3 stage. A pair of volumetric flowmeters of the measuring channel of direct measurement of the difference in flow rates is calibrated (verified) directly by the value of the flow difference reproduced with a predetermined small error. For this, at a given value Δq j , the flow rate in the supply pipe is changed, and for the i point of change this value will be equal to q 1i , and the conversion coefficients of the pair of volumetric flow meters S i = S i (U 1 , U 2 ), where U 1i and U 2i is the output voltage of the graduated volumetric flow meters at the i - point. Next, an approximation is made of the values of S i of the straight line, which will be the calibration characteristic of the channel for direct measurement of the difference in flow rates with the value Δq j . All values shown in FIGS. 2-5 are given to the upper limit of measurements.

4 этап. Градуировочную характеристику пары объемных расходомеров канала прямого измерения разности расходов получают следующим образом:4th stage. The calibration characteristic of the pair of volumetric flow meters of the direct flow difference measurement channel is obtained as follows:

- Устанавливают расходомеры на подающем и обратном трубопроводах поверочного (измерительного) участка устройства, при этом соблюдают требование к выбору длины прямых участков трубопроводов, определенных для данного типа расходомера;- Install flow meters on the supply and return pipelines of the calibration (measuring) section of the device, while observing the requirement for the choice of the length of the straight sections of the pipelines defined for this type of flow meter;

- На установке последовательно устанавливают m значений разности расходов в подающем и обратном трубопроводе Δqj где j от 0 до m-1, причем Δq0=0 (количество значений m и их распределение в диапазоне измерений выбирают в зависимости от конкретных требований к точности измерений в решаемой задаче);- At the installation, m values of the difference in flow rates in the supply and return pipes Δq j where j are from 0 to m-1, where Δq 0 = 0 (the number of m values and their distribution in the measurement range are selected depending on the specific requirements for measurement accuracy in problem being solved);

- При каждом из m значении Δqj задают n значений величин расхода в подающем трубопроводе q1i, где i от 1 до n (количество значений n и их распределение в диапазоне измерений выбирают в зависимости от конкретных требований к точности измерений в решаемой задаче);- For each of m, the Δq j value sets n values of the flow rate in the supply pipe q 1i , where i is from 1 to n (the number of n values and their distribution in the measurement range are selected depending on the specific requirements for measurement accuracy in the problem to be solved);

- При каждой заданной паре значений величин Δqj и q1i проводят проливку пары расходомеров (всего m×n значений) и выходным электрическим сигналам расходомеров U1 - на подающем трубопроводе, U2 - на обратных трубопроводах ставят в соответствие значения Δqj, измеренные с заданной погрешностью 0,15-0,3%.- For each given pair of values of Δq j and q 1i values, a pair of flow meters (total m × n values) is spilled and the output electrical signals of the flow meters U 1 - on the supply pipe, U 2 - on the return pipelines, Δq j values measured with the specified error of 0.15-0.3%.

Путем подбора в пару расходомеров достигают высокой точности градуировки расходомеров с линейной градуировочной характеристикой (этому требованию наиболее удовлетворяют электромагнитные расходомеры, что подтверждают Р 50.2.026-2002).By selecting a pair of flow meters, a high accuracy of calibration of flow meters with a linear calibration characteristic is achieved (this requirement is most met by electromagnetic flow meters, which is confirmed by P 50.2.026-2002).

5 этап. Проводят аппроксимацию точек, полученных в результате проливок, и градуировочные характеристики канала прямого измерения разности расходов представляют как семейство прямых, в прямоугольных координатах, по осям которых отложены выходные сигналы расходомеров U1, U2 (фиг.4).5 stage. The points obtained as a result of pouring are approximated, and the calibration characteristics of the channel for direct measurement of the difference in flow rates are presented as a family of straight lines, in rectangular coordinates, along the axes of which the output signals of the flow meters U 1 , U 2 are plotted (Fig. 4).

6 этап. Определяют погрешность каждой прямой из семейства градуировочных характеристик канала прямого измерения разности расходов как сумму погрешностей устройства (0,15-0,3%) и погрешности аппроксимации точек градуировки, которую получают при изменении расхода в подающем трубопроводе при Δqj=const. Погрешность аппроксимации уменьшают путем увеличения количества точек измерений расхода в подающем трубопроводе.6 stage. The error of each straight line from the family of calibration characteristics of the direct flow difference measurement channel is determined as the sum of the device errors (0.15-0.3%) and the approximation errors of the calibration points obtained when the flow rate changes in the supply pipe at Δq j = const. The approximation error is reduced by increasing the number of flow measurement points in the supply pipe.

7 этап. Определяют суммарную погрешность канала прямого измерения разности объемных расходов из суммы погрешности каждого расходомера (на фиг.4 выделяют пунктирными линиями) и погрешности интерполяции. Причем погрешность интерполяции уменьшают путем увеличения количества градуировочных прямых. Таким образом, показывают, что погрешность канала прямого измерения разности расходов от измеряемой разности расходов не зависит, и ее оптимизируют на этапе градуировки.7th stage. The total error of the channel for direct measurement of the difference in volumetric flow rates is determined from the sum of the errors of each flow meter (highlighted by dashed lines in Fig. 4) and the interpolation errors. Moreover, the interpolation error is reduced by increasing the number of calibration lines. Thus, it is shown that the error of the channel for direct measurement of the difference in costs does not depend on the measured difference in costs, and it is optimized at the calibration stage.

8 этап. Определяют погрешности градуировки канала прямого измерения разности расходов как:8 stage. The calibration errors of the direct flow difference measurement channel are determined as:

- Выбирают градуируемые объемные расходомеры, однотипные из одной группы изготовления.- Choose graduated volumetric flow meters of the same type from the same manufacturing group.

- Задают пределы допускаемых относительных погрешностей у каждого расходомера ±δ, в этом интервале допускают произвольный закон изменения погрешности по времени. Допускают, что градуировочные характеристики обоих расходомеров в пределах допускаемых погрешностей линейны. Пренебрегают погрешностью применяемых эталонных средств измерений.- Specify the limits of permissible relative errors for each flowmeter ± δ, in this interval an arbitrary law of variation of the error in time is allowed. It is assumed that the calibration characteristics of both flowmeters are linear within the permissible errors. Neglect the error of the applied standard measuring instruments.

- Производят графическую интерполяцию и по осям координат откладывают выходные и сигналы расходомеров: U1, находящегося на подающем трубопроводе, и U2 на обратном - фиг.4, 5.- Make a graphical interpolation and on the coordinate axes postpone the output and signals of the flow meters: U 1 located on the supply pipe, and U 2 on the return - Figs. 4, 5.

9 этап. Идеализируют градуировочную характеристику расходомера при закрытом вентиле 12, т.е. при отсутствии разности расходов (т.е. рассматривают математическое ожидание градуировочной характеристики), и представляют прямую, проходящую через начало координат под углом 45° к обеим осям фиг.4, 5, то есть выходные напряжения двух расходомеров U1 и U2 - одинаковые (фиг.4, 5).9th stage. Idealize the calibration characteristic of the flow meter with the valve 12 closed, i.e. in the absence of a difference in flow rates (i.e., the mathematical expectation of the calibration characteristic is considered), and represent a straight line passing through the origin at an angle of 45 ° to both axes of Figures 4, 5, that is, the output voltages of the two flowmeters U 1 and U 2 are the same (Fig. 4, 5).

10 этап. Учитывают погрешности расходомеров, изменяют их показания в допускаемых пределах, в каждой точке измерения. Зону допуска ограничивают квадратом со стороной 2 |δ| (фиг.2). А во всем диапазоне измерений расходов зону допуска представляют полосой, ограниченной линиями, отстоящими от математического ожидания на расстояниях

Figure 00000016
. Подробную градуировку в одной точке представляют на фиг.3. Реальную градуировочную характеристику располагают внутри данной полосы (пунктирная линия), где она может изменять свое местоположение.10 stage. The errors of the flow meters are taken into account, their readings are changed within the permissible limits, at each measurement point. The tolerance zone is limited by a square with side 2 | δ | (figure 2). And in the entire range of flow measurements, the tolerance zone is represented by a strip bounded by lines spaced from the mathematical expectation at distances
Figure 00000016
. A detailed graduation at one point is presented in FIG. 3. The actual calibration characteristic is placed inside this strip (dashed line), where it can change its location.

Аналогично получают математические ожидания градуировочных характеристик для других значений разностей расходов (фиг.4). Они представляют собой семейство прямых, имеющих уравнения U1=U2-ΔU, где ΔU - значение выходного сигнала градуируемого расходомера, соответствующее значению разности расходов.Similarly, the mathematical expectation of the calibration characteristics for other values of the differences of the costs (figure 4). They represent a family of lines having the equations U 1 = U 2 -ΔU, where ΔU is the value of the output signal of the graduated flow meter corresponding to the value of the difference in costs.

11 этап. Оценивают (определяют) пределы погрешностей, возникающих при выполнении измерений.11 stage. Evaluate (determine) the limits of errors that occur during measurements.

Получают искомое значение разности расходов по измеренным значениям выходных сигналов (напряжений) расходомеров U10 и U20, показывают на графике (фиг.4), и по точке пересечения прямых U1=U10 и U2=U20 и ближайшим к ней линиям Δqj=const путем линейной интерполяции определяют искомое значение Δq между двумя ближайшими к измерительной точке линиям Δq=const. В укрупненном виде данная операция показана на (фиг.5). Видно, что Δq=Δq1+L≡Δq2-1, где L и 1 расстояния точки (U1=U10 и U2=U20) до ближайших градуировочных характеристик. На фиг.5 дают также оценку пределов значений погрешности определения разности расходов. Данные пределы получают, складывая погрешности определения градуировочной характеристики (полоса ее изменения показана пунктирными линиями) и погрешности расходомеров (полосы их изменения показаны штрихпунктирными линиями). На графике показывают, что наименьшие значения этой погрешности составляет

Figure 00000017
, а наибольшее
Figure 00000018
. Таким образом, например, при δ=1% пределы погрешности измерений разности расходов составят ±2,8%.Get the desired value of the difference in costs for the measured values of the output signals (voltages) of the flow meters U 1 0 and U 2 0 , shown on the graph (figure 4), and at the intersection of the straight lines U 1 = U 1 0 and U 2 = U 2 0 and the lines Δq j = const closest to it by linear interpolation determine the desired value Δq between the two lines Δq = const closest to the measuring point. In an enlarged form, this operation is shown in (figure 5). It is seen that Δq = Δq 1 + L≡Δq 2 -1, where L and 1 are the distances of the point (U 1 = U 1 0 and U 2 = U 2 0 ) to the nearest calibration characteristics. Figure 5 also give an assessment of the limits of the values of the error in determining the difference in costs. These limits are obtained by adding up the errors in determining the calibration characteristic (the band of its change is shown by dashed lines) and the errors of the flow meters (the bands of their change are shown by dash-dotted lines). The graph shows that the smallest value of this error is
Figure 00000017
and the largest
Figure 00000018
. Thus, for example, with δ = 1%, the margin of error for measuring the difference in costs will be ± 2.8%.

Анализом погрешностей показывают оценку пределов возможных значений, погрешности при одновременном стечении наиболее неблагоприятных факторов. Проведением градуировочных работ на предлагаемом устройстве определяют действительные значения погрешностей измерений разности расходов для конкретных пар расходомеров.An analysis of errors shows an assessment of the limits of possible values, errors with a simultaneous combination of the most unfavorable factors. The calibration work on the proposed device determines the actual values of the errors of measurement of the difference in flow for specific pairs of flow meters.

Таким образом, предлагаемый способ градуировки расходомеров позволяет:Thus, the proposed method for calibrating flow meters allows you to:

- Снять ограничение на характер распределения погрешности для обоих расходомеров. Внутри допускаемого интервала изменение погрешностей обоих расходомеров допускают произвольным, что особенно существенно при наличии различных условий при градуировке расходомеров на установке и их применении на реальном объекте.- Remove the restriction on the nature of the error distribution for both flowmeters. Within the allowable interval, the variation in the errors of both flowmeters is allowed to be arbitrary, which is especially important in the presence of various conditions when calibrating the flowmeters at the installation and their application on a real object.

- Устраняют наибольшую по величине погрешность метода измерений тепловой энергии и массы отобранного из сети теплоносителя путем отказа от измерений разности масс в подающем и обратном трубопроводах по разности показаний расходомеров, установленных на этих трубопроводах.- Eliminate the largest error in the method of measuring thermal energy and mass of the heat carrier taken from the network by refusing to measure the difference in mass in the supply and return pipelines by the difference in the readings of the flow meters installed on these pipelines.

- Градуировку или поверку пары расходомеров могут проводить поточным методом на устройстве, где воспроизводят разность расходов теплоносителя с минимальной нормированной погрешностью и соблюдают требуемое соотношение погрешностей для эталонных и градуируемых (поверяемых) средств измерений.- Calibration or verification of a pair of flowmeters can be carried out by the flow method on a device where they reproduce the difference in the flow rate of the coolant with a minimum normalized error and observe the required ratio of errors for standard and graduated (verified) measuring instruments.

Технико-экономический эффект в предлагаемом изобретении повышается за счет введения в теплосчетчике канала прямого измерения разности расходов, повышают точность путем прямого измерения разности расходов в открытых водяных системах теплоснабжения с помощью пары объемных электромагнитных расходомеров, установленных в подающем и обратном трубопроводах без применения операции вычитания значений расходов. Тем самым решают поставленные задачи, т.е. повышают точность измерений тепловой энергии и массы отобранного из сети теплоносителя в открытых и условно открытых водяных системах теплоснабжения, сохраняя при этом возможность поточной градуировки (поверки) пар расходомеров теплосчетчиков, что выгодно отличается от выбранного прототипа и аналога.The technical and economic effect in the present invention increases due to the introduction of a direct metering of the flow rate difference in the heat meter, increasing accuracy by directly measuring the flow rate difference in open water heat supply systems using a pair of volume electromagnetic flowmeters installed in the supply and return pipelines without using the operation of subtracting the flow rates . Thus, they solve the tasks, i.e. increase the accuracy of measurements of heat energy and mass of the heat carrier taken from the network in open and conditionally open water heat supply systems, while maintaining the possibility of in-line graduation (verification) of pairs of heat meter flow meters, which compares favorably with the selected prototype and analog.

В ООО «ТБН энергосервис» проведен анализ пределов погрешности градуировки каналов прямого измерения разности расхода теплосчетчиков с помощью предлагаемых устройства и способа.In LLC “TBN Energoservice” the analysis of the error limits of the calibration of channels for direct measurement of the difference in the flow rate of heat meters using the proposed device and method.

Повышение точности измерений массы отобранного из сети теплоносителя, получаемое в результате предлагаемого способа градуировки пары расходомеров на предлагаемом устройстве, наиболее наглядно показывают при оценке предельных погрешностей результатов измерений, реально возникающих на практике.Improving the accuracy of mass measurements of the heat carrier taken from the network, obtained as a result of the proposed method for calibrating a pair of flow meters on the proposed device, is most clearly shown when assessing the marginal errors of measurement results that actually arise in practice.

Пусть показания расходомеров будут М1 и М2, а значения их относительных погрешностей при выполнении измерений будут δ1 и δ2. Требуется найти погрешность измерений разности ΔМ=М1-M2.Let the readings of the flowmeters be M 1 and M 2 , and the values of their relative errors during measurements will be δ 1 and δ 2 . It is required to find the measurement error of the difference ΔM = M 1 -M 2 .

Абсолютные погрешности измеряемых величин М1 и М2 определяют какThe absolute errors of the measured quantities M 1 and M 2 are determined as

Δ1=M1 δ1 и Δ22 δ2.Δ 1 = M 1 δ 1 and Δ 2 = M 2 δ 2 .

Измеренные значения массы теплоносителя с учетом погрешности пары расходомеров определяют как М11=M11 M1 и М2222 М2.The measured values of the mass of the coolant, taking into account the error of the pair of flow meters, is defined as M 1 + Δ 1 = M 1 + δ 1 M 1 and M 2 + Δ 2 = M 2 + δ 2 M 2 .

Абсолютная погрешность измерений разности масс ΔM по определению равнаThe absolute measurement error of the difference in mass ΔM by definition is

ΔΔM=(М11 М122 M2)-(М12).Δ ΔM = (M 1 + δ 1 M 1 -M 22 M 2 ) - (M 1 -M 2 ).

Тогда относительная погрешность измерений разности масс ΔM запишется как

Figure 00000019
,Then the relative measurement error of the mass difference ΔM is written as
Figure 00000019
,

после приведения подобных членов получают окончательно

Figure 00000020
.after bringing such members get finally
Figure 00000020
.

Следует отметить, что формула (δ) справедлива для разности значений любых физических величин (температур, давлений, расходов и т.д.). Применительно к измерению разности масс теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах эта формула приводится в нормативном документе МИ 2553-99.It should be noted that formula (δ) is valid for the difference in the values of any physical quantities (temperatures, pressures, flow rates, etc.). In relation to the measurement of the difference in mass of the coolant in the supply and return pipelines, this formula is given in the regulatory document MI 2553-99.

Для наглядности применения формулы для определения погрешности 5 рассматривают в устройстве градуировки пары объемных расходомеров ряд практических примеров, в которых определяют относительную погрешность измерений массы условно отобранного из сети теплоносителя.To illustrate the application of the formula for determining the error 5, a number of practical examples are considered in the calibration device for a pair of volumetric flowmeters, in which the relative error of the measurement of the mass of the conditionally selected from the coolant network is determined.

Для простоты в приведенных ниже примерах учитывают только погрешность расходомеров. Практически это достигают тем, что в теплосчетчиках показания датчиков температуры - термопреобразователей сопротивления платиновых имитируют с помощью высокоточных резисторов. Сопротивления эталонных сопротивлений подбирают по ГОСТ 6651, чтобы имитировались значения температуры в подающем трубопроводе t1=120°С и в обратном t2=70°С (при таких температурах проводят показательные расчеты для московских тепловых сетей). Исходные данные выбирают из конкретных практических ситуаций.For simplicity, in the examples below, only the error of the flow meters is taken into account. In practice, this is achieved by the fact that in heat meters the readings of temperature sensors - thermocouples of platinum resistance are imitated using high-precision resistors. The resistances of the reference resistances are selected in accordance with GOST 6651 so that the temperature in the supply pipe is simulated t 1 = 120 ° C and in the opposite t 2 = 70 ° C (at such temperatures, indicative calculations are performed for Moscow heating networks). The source data is selected from specific practical situations.

Пределы допускаемой относительной погрешности обоих расходомеров в составе теплосчетчика выбирают ±1%. (Следовательно, такими же по условию будут пределы погрешности измерений массы по каждому трубопроводу).The limits of permissible relative error of both flow meters in the composition of the heat meter are chosen ± 1%. (Therefore, the same limits will be the error limits of the mass measurements for each pipeline).

Измеренные значения массы теплоносителя выставляют: на подающем трубопроводе М1=100 т, на обратном М2=90 т.The measured values of the mass of the coolant are set: on the supply pipe M 1 = 100 tons, on the return M 2 = 90 tons

а. Пара расходомеров не согласованная. Действительные значения погрешностей расходомеров, полученные на устройстве градуировки, составляют δ1=-0,6% и δ2=+0,3%, подставляют их в формулу для δ и получают

Figure 00000021
but. A pair of flow meters is not consistent. The actual values of the errors of the flow meters obtained on the calibration device are δ 1 = -0.6% and δ 2 = + 0.3%, substitute them in the formula for δ and get
Figure 00000021

б. Пара расходомеров согласованная. Оценивают действительные значения погрешностей расходомеров на устройстве градуировки, по абсолютной величине получают такими же, как и в примере а, но знаки у них будут одинаковыми, отрицательными, т.е. δ1=-0,6% и δ2=-0,3%. Тогда по б получают

Figure 00000022
b. A pair of flow meters is consistent. The actual values of the errors of the flowmeters on the calibration device are estimated, the absolute value is obtained the same as in example a, but their signs will be the same, negative, i.e. δ 1 = -0.6% and δ 2 = -0.3%. Then by b get
Figure 00000022

Видно, что согласование расходомеров по метрологическим характеристикам дает ощутимое повышение точности измерений.It can be seen that matching flowmeters according to metrological characteristics gives a tangible increase in the accuracy of measurements.

в. Выбирают пару согласованных расходомеров, а значения их погрешностей, как и в примере б, будут δ1=-0.6% и δ2=-0.3%, измеренные значения массы составят М1=100 т и М2=99 т, тогда

Figure 00000023
at. A pair of matched flow meters is selected, and the values of their errors, as in example b, will be δ 1 = -0.6% and δ 2 = -0.3%, the measured mass values will be M 1 = 100 t and M 2 = 99 t, then
Figure 00000023

г. Наибольшую погрешность для несогласованной пары расходомеров (погрешности которых остаются в допускаемых пределах) получают, когда δ1=-1.0% и δ2=+1.0%, тогда при измеренных значениях масс М1=100 т и М2=99 т погрешность измерений разности масс составит

Figure 00000024
d. The greatest error for an inconsistent pair of flow meters (whose errors remain within the acceptable range) is obtained when δ 1 = -1.0% and δ 2 = + 1.0%, then for the measured masses M 1 = 100 t and M 2 = 99 t, the error mass difference measurements will be
Figure 00000024

Из случая (в) видно, что согласование расходомеров по метрологическим характеристикам при уменьшении разности расходов в подающем и обратном трубопроводах в ситуациях наиболее часто встречающихся на практике уже не дает никакого эффекта и в предельных случаях эта погрешность может иметь неприемлемо высокие значения.It can be seen from case (c) that matching flowmeters according to metrological characteristics while reducing the difference in flow rates in the supply and return pipelines in situations most frequently encountered in practice does not give any effect and in extreme cases this error can have unacceptably high values.

Таким образом, из приведенных выше примеров видно, что основным источником погрешности измерений разности масс является применение метода измерений разности масс по разности показаний расходомеров. Погрешность измерений разности масс, вызванная применением предлагаемого способа градуировки объемных расходомеров, неприемлемо высока, даже если погрешности расходомеров находятся в допускаемых пределах и согласованы по знаку.Thus, it can be seen from the above examples that the main source of measurement error of the mass difference is the application of the method of measuring the mass difference by the difference in the readings of the flow meters. The error in measuring the mass difference caused by the application of the proposed method for calibrating volumetric flowmeters is unacceptably high, even if the errors in the flowmeters are within acceptable limits and are consistent in sign.

Анализ формулы погрешности позволяет сделать следующие выводы:Analysis of the error formula allows us to draw the following conclusions:

Если теплоносителя из водяной системы теплоснабжения отбирается достаточно много (10% и более, что на практике встречается редко), знаки погрешностей обоих средств измерений совпадают, то погрешность разности уменьшается, поэтому в некоторых случаях целесообразно подбирать средства измерений в согласованную пару. При этом погрешности обоих средств измерений должны носить систематический характер и сохранять стабильность во времени (что на практике весьма проблематично).If enough heat is taken from the water heat supply system (10% or more, which is rare in practice), the error signs of both measuring instruments coincide, then the error of the difference decreases, so in some cases it is advisable to select the measuring instruments in a matched pair. Moreover, the errors of both measuring instruments should be systematic and maintain stability over time (which is very problematic in practice).

Уменьшение значения измеряемой величины М12 приводит к возрастанию погрешности ее измерений не зависимо от величин и знаков погрешностей обоих средств измерений. Повышать точность измерений разности объемных в этом случае можно, только отказавшись от применения косвенного метода измерений разности и перейдя к изобретению способа прямого измерения искомой разности М12. Для этого необходимо применять теплосчетчики с каналом прямого измерения разности расходов в подающем и обратном трубопроводах.The decrease in the measured value M 1 -M 2 leads to an increase in the error of its measurements, regardless of the values and signs of the errors of both measuring instruments. In this case, it is possible to increase the accuracy of volumetric difference measurement only by refusing to use the indirect method of measuring the difference and moving on to the invention of a method for directly measuring the desired difference M 1 -M 2 . To do this, it is necessary to use heat meters with a channel for direct measurement of the difference in flow rates in the supply and return pipelines.

Градуировать пары расходомеров для таких теплосчетчиков следует на предлагаемом устройстве предлагаемым способом.To calibrate the pairs of flow meters for such heat meters should be on the proposed device by the proposed method.

Claims (2)

1. Способ градуировки объемных расходомеров теплосчетчика, характеризующийся определением расходов в открытых и условно открытых водяных системах теплоснабжения, воспроизведением путем пропускания теплоносителя в подающем, обратном и байпасном трубопроводах, определением коэффициента преобразования поверяемых объемных расходомеров и регистрацией в индикаторе, при котором по показаниям эталонных объемных расходомеров задают объемные расходы в подающем трубопроводе, по показаниям эталонных объемных расходомеров на байпасных трубопроводах задают дискретные значения разности объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах, равное нулю и более, и определяют идентичность и линейность характеристик градуируемых пар объемных расходомеров, при этом каждый расходомер градуируют индивидуально и попарно, по показаниям расходомеров блоков эталонного и байпасного определяют расход в подающем трубопроводе и разность объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах и строят семейство градуировочных характеристик канала прямого измерения разности расходов в прямоугольных координатах, повышают точность измерений объемных расходов путем градуировки пары объемных расходомеров с линейными градуировочными характеристиками и прямого измерения разности объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах от величины реализуемой разности объемных расходов теплоносителя, при этом одновременно определяют зависимости объемных расходов в подающем и обратном трубопроводах от выходных сигналов (напряжения) расходомеров, затем производят прямое измерение разности расходов по непосредственно воспроизведенной величине этой разности расходов с минимальной заданной погрешностью и времени усреднения расхода для m-ого количества значений выходных напряжений объемных расходомеров, строят зависимость выходного напряжения расходомера подающего трубопровода от выходного напряжения расходомера обратного трубопровода при заранее заданных погрешностях воспроизведенных разностей расходов, осуществляют измерение разности объемных расходов с высокой точностью и графически отображают наименьшее значение возможной погрешности
Figure 00000025
и наибольшее значение погрешности
Figure 00000026
где L- искомое расстояние точки измерения до ближайшей градуировочной характеристики пары расходомеров по разности объемных расходов, L′ - оценка наименьшего из возможных значений L, L′′ - оценка наибольшего из возможных значений L, δ - среднее квадратичное отклонение.
1. A method for calibrating volumetric flow meters of a heat meter, characterized by determining the flow rates in open and conditionally open water heat supply systems, reproducing by passing the coolant in the supply, return and bypass pipelines, determining the conversion coefficient of the volumetric flow meters to be verified and registering it in the indicator, in which, according to the indications of the reference volumetric flow meters set the volumetric flow rate in the supply pipe, according to the testimony of the standard volumetric flow meters for bypass pipes wires specify discrete values of the difference in volumetric flow rates in the supply and return pipelines, equal to zero or more, and determine the identity and linearity of the characteristics of the calibrated pairs of volumetric flowmeters, while each flowmeter is graduated individually and in pairs, according to the readings of flow meters of the reference and bypass blocks, the flow rate in the supply pipeline is determined and the difference in volume flow in the supply and return pipelines and build a family of calibration characteristics of the channel for direct measurement of the difference in flow in rectangular coordinates, increase the accuracy of volumetric flow measurements by calibrating a pair of volumetric flowmeters with linear calibration characteristics and direct measurement of the difference in volumetric flow rates in the supply and return pipelines on the value of the realized difference in volumetric flow rates of the coolant, while simultaneously determining the dependence of volumetric flow rates in the supply and return pipelines on the output signals (voltage) of the flow meters, then directly measure the difference in flow rates directly in the produced value of this flow difference with the minimum specified error and averaging time for the mth number of output voltages of the volumetric flowmeters, plot the output voltage of the flow meter of the supply pipe on the output voltage of the flow meter of the return pipe at predetermined errors of the reproduced flow differences, measure the difference in volumetric costs with the highest accuracy and graphically display the smallest possible error
Figure 00000025
and the largest value of the error
Figure 00000026
where L is the required distance of the measuring point to the nearest calibration characteristic of the pair of flow meters according to the difference in volumetric flow rates, L ′ is the estimate of the smallest possible value of L, L ′ ′ is the estimate of the largest possible value of L, δ is the standard deviation.
2. Устройство для градуировки объемных расходомеров теплосчетчика, содержащее разделенные группой колен или вытянутые в одну линию подающий и обратный трубопроводы с установленными в них последовательно соединенными объемными расходомерами, блок байпасных открытых и условно открытых водяных систем теплоснабжения, содержащий одну или более параллельных ветвей байпасных трубопроводов, каждый из которых соединен параллельно с обратным трубопроводом через управляемые регулируемые вентили, а в каждой ветви байпасного трубопровода последовательно с не менее чем двумя рабочими эталонными объемными расходомерами соединены управляемые регулируемые вентили, при этом вода в устройство поступает из оборотной емкости в измерительный канал подающего трубопровода, ко входу которого подсоединен блок рабочих эталонных расходомеров, а с выхода обратного трубопровода вода поступает в исходный эталон объемного расхода, состоящий из распределителя потока и мерников объема, причем все управляемые и сигнальные выходы объемных расходомеров и управляемых вентилей соединены с входами индикатора.2. A device for calibrating volumetric flow meters of a heat meter, comprising supply and return pipelines separated by a group of elbows or elongated in one line with volumetric flow meters in series connected thereto, a block of bypass open and conditionally open water heating systems, containing one or more parallel branches of bypass pipelines, each of which is connected in parallel with the return pipe through controlled adjustable valves, and in each branch of the bypass pipe Consistently with at least two working reference volumetric flowmeters, controlled adjustable valves are connected, while the water enters the device from the return tank into the measuring channel of the supply pipe, to the input of which the unit of working reference flowmeters is connected, and from the output of the return pipe the water enters the original volumetric reference flow rate consisting of a flow distributor and volumetric meters, and all controlled and signal outputs of volumetric flowmeters and controlled valves are connected to the input E indicator.
RU2006109171/12A 2006-03-23 2006-03-23 Method for calibration of volumetric flow meters of heat counter and device for realization of said method RU2296959C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006109171/12A RU2296959C1 (en) 2006-03-23 2006-03-23 Method for calibration of volumetric flow meters of heat counter and device for realization of said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006109171/12A RU2296959C1 (en) 2006-03-23 2006-03-23 Method for calibration of volumetric flow meters of heat counter and device for realization of said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2296959C1 true RU2296959C1 (en) 2007-04-10

Family

ID=38000399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006109171/12A RU2296959C1 (en) 2006-03-23 2006-03-23 Method for calibration of volumetric flow meters of heat counter and device for realization of said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2296959C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109099996A (en) * 2018-09-13 2018-12-28 苏州市计量测试院 A kind of minute gas flowmeter calibrating installation
CN110553702A (en) * 2019-08-15 2019-12-10 重庆市伟岸测器制造股份有限公司 flowmeter calibration combined system
CN112781695A (en) * 2021-01-31 2021-05-11 核工业理化工程研究院 Device and method for synchronously calibrating flow coefficients of multiple orifice plates
RU2750059C1 (en) * 2019-07-31 2021-06-21 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные Энергетические Технологии" Apparatus for grading volume flow meter pairs in heat meters for closed and open heat supply systems and method for implementation thereof
CN118936603A (en) * 2024-07-10 2024-11-12 深圳拓安信物联股份有限公司 Water meter calibration device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1111487A (en) * 1953-11-05 1956-02-27 Ici Ltd Pump test method and apparatus
RU2037788C1 (en) * 1992-05-06 1995-06-19 Виктор Сергеевич Корольков Method of calibration and testing of liquid and gas meters
US5455781A (en) * 1993-08-31 1995-10-03 Dresser Industries, Inc. Apparatus and method for determining the measurement accuracy of electronic gas meters
RU2234689C2 (en) * 2002-08-30 2004-08-20 Саратовский государственный технический университет Automated plant for calibrating checking and testing of heat meters and flowmeters

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1111487A (en) * 1953-11-05 1956-02-27 Ici Ltd Pump test method and apparatus
RU2037788C1 (en) * 1992-05-06 1995-06-19 Виктор Сергеевич Корольков Method of calibration and testing of liquid and gas meters
US5455781A (en) * 1993-08-31 1995-10-03 Dresser Industries, Inc. Apparatus and method for determining the measurement accuracy of electronic gas meters
RU2234689C2 (en) * 2002-08-30 2004-08-20 Саратовский государственный технический университет Automated plant for calibrating checking and testing of heat meters and flowmeters

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109099996A (en) * 2018-09-13 2018-12-28 苏州市计量测试院 A kind of minute gas flowmeter calibrating installation
CN109099996B (en) * 2018-09-13 2024-05-28 苏州市计量测试院 Calibrating device for micro gas flowmeter
RU2750059C1 (en) * 2019-07-31 2021-06-21 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные Энергетические Технологии" Apparatus for grading volume flow meter pairs in heat meters for closed and open heat supply systems and method for implementation thereof
CN110553702A (en) * 2019-08-15 2019-12-10 重庆市伟岸测器制造股份有限公司 flowmeter calibration combined system
CN112781695A (en) * 2021-01-31 2021-05-11 核工业理化工程研究院 Device and method for synchronously calibrating flow coefficients of multiple orifice plates
CN118936603A (en) * 2024-07-10 2024-11-12 深圳拓安信物联股份有限公司 Water meter calibration device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. 3D isosceles triangular ultrasonic path of transit-time ultrasonic flowmeter: Theoretical design and CFD simulations
CN106918377A (en) Calibrating installation, sensitivity determining module and correlation method for virtual flowmeter
RU2296959C1 (en) Method for calibration of volumetric flow meters of heat counter and device for realization of said method
Ficco et al. Field verification of thermal energy meters through ultrasonic clamp-on master meters
Koech Water density formulations and their effect on gravimetric water meter calibration and measurement uncertainties
Chun et al. Water flow meter calibration with a master meter method
RU2300086C1 (en) Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems
RU2310820C1 (en) Method and device for measuring heat energy and flow rate of heat transfer agent in open water heat supply systems
RU2300088C1 (en) Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open heat supply water systems
RU2300087C1 (en) Heat meter and method of measurement of heat energy of heat transfer agent in open water heat supply systems
RU2750059C1 (en) Apparatus for grading volume flow meter pairs in heat meters for closed and open heat supply systems and method for implementation thereof
RU2624593C1 (en) Installation for verifying hot water meters
RU2383866C2 (en) Heat metre and method for detection of heat carrier thermal energy with direct measurement of flow rates difference with compensation of temperature error
RU2729177C1 (en) Method for determination of heat energy and mass of heat carrier leaks in closed water heat supply systems and heat meter for implementation thereof
Ficco et al. On the metrological reliability of subsequent verification of thermal energy meters
RU191903U1 (en) Heat meter for determining thermal energy and mass of coolant leaks in closed water heat supply systems
Fenyvesi et al. Investigation on the Nonconstant Behavior of a Vortex Flow Meter with Narrow Gauge Pipe via Conducting Measurements and Numerical Simulations
Golijanek-Jędrzejczyk et al. Cylindrical orifice testing in laminar flow with the orifice diameter ratio β= 0.5
RU57894U1 (en) DEVICE FOR HEAT ENERGY METERING UNIT AND QUANTITY OF HEAT CARRIER
Chen et al. Estimate measurement errors of household water meters using a large amount of on-site data feedback
Muller et al. A water flow meter for smart metering applications
Shchelchkov et al. Technique of Transferring Fluid Mass and Volume Units in a Flow and of Mass and Volumetric Flow Rates of Fluid by Means of Indirect Measurements
CN104296817A (en) Method for improving measurement accuracy of thermal mass flowmeter by means of dynamic temperature compensation
RU2259543C2 (en) Method for applying grid to flow meters
Sritham et al. Similarity Model for Estimating the Error of Clamp-On Ultrasonic Flowmeter: Flow in Water Supply Piping System.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200324