Đánh giá độ không đảm bảo đo của chuẩn đầu lưu lượng nước ở Việt Nam

Chia sẻ: Tran Nhu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

617
lượt xem 120
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều lưu lượng kế có các cấp chính xác từ 0.2- 5 được đưa vào sử dụng để đo lưu lượng chất lỏng trong đường ống dẫn kín. Việc tiến hành hiệu chuẩn, kiểm tra và kiểm định các lưu lượng kế này trước khi đưa vào sử dụng cũng như định kỳ là cần thiết. Từ trước tới nay chúng ta chưa xây dựng đc hệ thống đo lưu lượng chuẩn để có thể tiến hành thử nghiệm các lưu lượng nước là cần thiết và cấp bách. Nhưng để...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá độ không đảm bảo đo của chuẩn đầu lưu lượng nước ở Việt Nam

§¸nh gi¸ ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña ChuÈn ®Çu l−u l−îng n−íc ë ViÖt nam NguyÔn Hång Th¸i, ViÖn §o l−êng ViÖt Nam Phan Nguyªn Di, Häc viÖn KTQS Më ®Çu HiÖn nay ë ViÖt nam cã rÊt nhiÒu l−u l−îng kÕ cã c¸c cÊp chÝnh x¸c tõ 0,2 – 5 ®−îc ®−a vµo sö dông ®Ó ®o l−u l−îng chÊt láng trong ®−êng èng dÉn kÝn. ViÖc tiÕn hµnh hiÖu chuÈn, kiÓm tra vµ kiÓm ®Þnh c¸c l−u l−îng kÕ nµy tr−íc khi ®−a vµo sö dông còng nh− ®Þnh kú lµ cÇn thiÕt. Tõ tr−íc tíi nay chóng ta ch−a x©y dùng ®−îc hÖ thèng ®o l−u l−îng chuÈn ®Ó cã thÓ tiÕn hµnh thö nghiÖm c¸c l−u l−îng kÕ nãi trªn, do ®ã viÖc x©y dùng mét hÖ thèng chuÈn ®Çu l−u l−îng n−íc lµ cÇn thiÕt vµ cÊp b¸ch. Nh−ng ®Ó cã c¬ së chøng minh ®−îc tÝnh kh¶ thi cña hÖ thèng cÇn ph¶i −íc l−îng ®−îc ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña toµn bé hÖ thèng vµ tõ ®ã x¸c ®Þnh ®−îc cÊp chÝnh x¸c còng nh− yªu cÇu kü thuËt vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ ®o cÇn ph¶i ®−îc trang bÞ. 1. M« t¶ hÖ thèng : H×nh 1 lµ s¬ ®å cña mét hÖ thèng chuÈn ®Çu l−u l−îng n−íc. Nguån l−u l−îng chuÈn cã ph¹m vi l−u l−îng tõ 1 - 200 m3/h ®−îc t¹o ra tõ bÓ trµn ®Æt trªn mét ®é cao kho¶ng 30m nh− sau : Côm 02 m¸y b¬m n−íc (1) cã b¬m n−íc tõ bÓ chøa (14) qua ®−êng èng dÉn n−íc (2) lªn bÓ trµn (3) nh»m t¹o ra mét cét ¸p cè ®Þnh. L−îng n−íc ®−îc b¬m lªn lu«n ®−îc ®¶m b¶o lín h¬n l−u l−îng cÇn ®o ( cã c¸c l−u l−îng kÕ kiÓm tra l−u l−îng b¬m lªn cña tæ b¬m vµ ®iÒu khiÓn tù ®éng c¸c van håi l−u). Trong bÓ trµn n−íc ch¶y qua mét hÖ thèng n¾n dßng ®Æc biÖt ®Ó kh«ng t¹o ra nh÷ng xo¸y côc bé trong bÓ vµ mÆt n−íc trªn bÓ lu«n ®−îc gi÷ æn ®Þnh, do ®ã ¸p suÊt ban ®Çu cña dßng ch¶y xuèng kh«ng bÞ thay ®æi [1]. L−îng n−íc thõa sÏ trµn qua l−ìi trµn (4) vµo bÓ trµn (12) ®Ó tho¸t theo èng dÉn (13) xuèng bÓ chøa (14), mét v¸ch ng¨n vµ l−íi t¸ch khÝ ®−îc bè trÝ gi÷a ®−êng lªn vµ ®−êng vÒ cña n−íc ®Ó tr¸nh t¹o bät trong ®−êng hót cña m¸y b¬m vµ ®ång thêi lµ c©n b»ng nhiÖt ®é trong bÓ. Nh− vËy, dßng n−íc ch¶y vµo èng dÉn (5), ®i qua bé n¾n dßng (6) ®Õn c¸c l−u l−îng kÕ chuÈn (7) lµ dßng ch¶y cã cét ¸p æn ®Þnh, do vËy mµ l−u l−îng cña dßng ch¶y ®−îc t¹o ra tõ bÓ trµn còng lµ mét l−u l−îng æn ®Þnh, ®©y lµ mét yªu cÇu hÕt søc cÇn thiÕt cho mét hÖ thèng chuÈn ®Çu l−u l−îng. C¸c l−u l−îng kÕ cÇn ®−îc kiÓm ®Þnh hoÆc hiÖu
chuÈn (8) ®−îc m¾c nèi tiÕp víi bé l−u l−îng kÕ chuÈn (7). Sau khi ®i qua ®o¹n ®o trªn, n−íc ch¶y qua m¸ng lËt (9) tr−íc khi vµo b×nh chuÈn (10) cã sai sè
¸p kÕ cã cÊp chÝnh x¸c 0,1 ®−îc g¾n t¹i l−u l−îng kÕ chuÈn vµ l−u l−îng kÕ ®−îc kiÓm ®Þnh hay hiÖu chuÈn ®Ó theo dâi sù biÕn ®æi ¸p suÊt trªn ®o¹n ®o vµ ®Ó bï ®é d·n në do ¸p suÊt trong ®−êng èng g©y ra khi tÝnh l−u l−îng chuÈn. N−íc sau khi sö dông vµ trµn thõa ®−îc ®−a vÒ bÓ chøa (14) biÕn thµnh mét chu tr×nh kÝn. 2. M« t¶ ph−¬ng ph¸p [5]: Van L−u l−îng kÕ B×nh chuÈn §−êng x¶ H×nh 2. S¬ ®å ph−¬ng ph¸p dïng m¸ng lËt vµ b×nh chuÈn - Ch¶y ra Van L−u l−îng kÕ B×nh chuÈn §−êng x¶ H×nh 3. S¬ ®å ph−¬ng ph¸p dïng m¸ng lËt vµ b×nh chuÈn - Ch¶y vµo
ChÊt láng kiÓm ®Þnh ®−îc ®iÒu chØnh l−u l−îng vµ ch¶y liªn tôc qua m¸ng lËt vµo ®−êng x¶ ( h×nh 2 ). Khi cã tÝn hiÖu b¾t ®Çu kiÓm ®Þnh, m¸ng lËt chuyÓn ®éng l¸i dßng chÊt láng ch¶y vµo b×nh chuÈn ®ång thêi khëi ®éng bé ®Õm thêi gian ( h×nh 3 ). Khi cã tÝn hiÖu ®Çy chÊt láng tõ b×nh chuÈn, m¸ng lËt l¹i ®−îc ®¶o chiÒu ®Ó chuyÓn dßng chÊt láng vµo ®−êng x¶, bé ®Õm thêi gian ®−îc dõng l¹i . ViÖc x¸c ®Þnh l−u l−îng ®−îc tÝnh theo tØ sè g÷a thÓ tÝch chÊt láng trong b×nh chuÈn vµ thêi gian ch¶y vµo b×nh chuÈn. 3. Ph−¬ng ph¸p −íc l−îng ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña hÖ thèng chuÈn l−u l−îng n−íc 3.1. LËp m« h×nh to¸n häc §Ó cã thÓ −íc l−îng ®−îc chÝnh x¸c nhÊt ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña hÖ thèng chuÈn l−u l−îng chóng ta cÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña tõng ®¹i l−îng vµ sù liªn quan cña chóng tíi kÕt qu¶ ®o. C¸c ®¹i l−îng nµy ®−îc x¸c ®Þnh dùa trªn c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ tÝnh to¸n ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña c¸c hÖ thèng chuÈn ®Çu l−u l−îng cña c¸c n−íc vµ tiªu chuÈn ISO [4] [6]. 3.2. XÐt c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña l−u l−îng bao gåm [2]: 1- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña b×nh chuÈn 2- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña bé ®Õm thêi gian 3- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña m¸ng lËt 4- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña nhiÖt kÕ ®o nhiÖt ®é n−íc t¹i b×nh chuÈn 5- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña nhiÖt kÕ ®o nhiÖt ®é n−íc t¹i ®o¹n ®o 6- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o do ¶nh h−ëng cña bay h¬i vµ bät n−íc g©y ra bëi m¸ng lËt 7- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o do ¶nh h−ëng cña bät khÝ trong ®o¹n èng ®o 8- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a ®o¹n ®o vµ b×nh chuÈn 9- §é kh«ng ®¶m b¶o ®o do dao ®éng l−u l−îng Ta cã l−u l−îng n−íc ®i qua ®o¹n èng ®o ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau : Q = Vdd t (1) Trong ®ã V®® lµ thÓ tÝch cña n−íc ch¶y qua ®o¹n ®o trong thêi gian t Ta cã : Vdd = V (1 + K bc + K T 20 + K T + K 1 + K ml + K o + K bh + K bb + ∂Vdd ) (2)
C¸c ký hiÖu vµ ý nghÜa : Ký hiÖu §¬n vÞ ý nghÜa V m3 ThÓ tÝch cña n−íc trong b×nh chuÈn t s Thêi gian n−íc ch¶y vµo b×nh chuÈn Kbc - Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o cña b×nh chuÈn KT20 - Sè hiÖu chØnh cho ®é lÖch phÐp ®o do chªnh lÖch nhiÖt ®é cña b×nh chuÈn vµ 20oC KT - Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do chªnh lÖch nhiÖt ®é cña b×nh chuÈn vµ ®o¹n ®o Kt - Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o cña bé ®Õm thêi gian Kml - Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o cña m¸ng lËt Kp - Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do chÊt láng bÞ nÐn Kbh - Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do sù bay h¬i vµ b¾n bôi n−íc Kbb - Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do bät khÝ trong chÊt láng ∂Vdd - Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do dao ®éng l−u l−îng B¶ng 1. Ký hiÖu vµ ý nghÜa Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o cña b×nh chuÈn Kbc sè hiÖu chØnh ®é lÖch cña b×nh chuÈn lµ ®é lÖch gi÷a gi¸ trÞ thùc cña b×nh chuÈn so víi gi¸ trÞ danh nghÜa cña b×nh chuÈn. Gi¸ trÞ thùc cña b×nh chuÈn lµ gi¸ trÞ ®−îc x¸c ®Þnh khi c©n l−îng n−íc cÊt ®−îc chøa tíi v¹ch dÊu cña b×nh chuÈn vµ qui ®æi vÒ 20oC. Sè hiÖu chØnh cho ®é lÖch phÐp ®o do chªnh lÖch nhiÖt ®é cña b×nh chuÈn vµ 20oC KT 20 = γ b (20 − Tbc ) (3) γb lµ hÖ sè d·n në khèi cña vËt liÖu lµm b×nh chuÈn Tbc lµ nhiÖt ®é ®o ®−îc cña chÊt láng chøa trong b×nh chuÈn vµ còng lµ nhiÖt ®é cña thµnh b×nh chuÈn. Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do chªnh lÖch nhiÖt ®é cña b×nh chuÈn vµ ®o¹n ®o K T = γ n (Tdd − Tbc ) (4) γb HÖ sè d·n në khèi cña n−íc Tdd NhiÖt ®é trung b×nh ®o ®−îc cña n−íc t¹i ®o¹n ®o Tbc NhiÖt ®é ®o ®−îc cña n−íc chøa trong b×nh chuÈn Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o cña bé ®Õm thêi gian K t = TM δT (5) δT lµ sai sè hÖ thèng cña bé ®Õm thêi gian TM lµ thêi gian cña phÐp ®o ( thêi gian n¹p ®Çy n−íc vµo b×nh chuÈn ) Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o cña m¸ng lËt TKl1 − TKl 2 qv1 − qv 2 TKl qa − qb Tcut K ml = + + (6) TM qv TM qcut 2TM TM Thêi gian ®o
TKl1(2) Thêi gian trong lóc l−ìi g¹t chuyÓn vÞ trÝ tõ khi ph¸t tÝn hiÖu ®o tíi lóc l−ìi ®¹t ®−îc vÞ trÝ gi÷a cña tia ®Ó b¾t ®Çu (hay kÕt thóc phÐp ®o). TKl GÝa trÞ trung b×nh cña TKl1vµ TKl2 Tcut Thêi gian tia chÊt láng bÞ l−ìi g¹t c¾t ngang khi chuyÓn vÞ trÝ qv1(2) L−u l−îng lóc b¾t ®Çu (kÕt thóc) phÐp do qv L−u l−îng trung b×nh trong thêi gian ®o qa PhÇn l−u l−îng ch¶y ng−îc l¹i khi l−ìi g¹t n»m ë vÞ trÝ gi÷a tia qb PhÇn l−u l−îng ch¶y vµo b×nh chuÈn khi l−ìi g¹t n»m ë vÞ trÝ gi÷a tia. qcut = qa+ qb Sè hiÖu chØnh cho kh¶ n¨ng chÞu nÐn cña chÊt láng Kp = χT(p0 - pFM) (7) χT HÖ sè chÞu nÐn ®¼ng nhiÖt cña chÊt láng ®o ë pFM pFM ¸p suÊt trung b×nh t¹i vÞ trÝ ®o trong mét phÐp ®o po ¸p suÊt khÝ quyÓn Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do sù bay h¬i vµ b¾n bôi n−íc Kbh ®−îc coi lµ rÊt nhá do thêi gian tiÕn hµnh phÐp ®o ng¾n ( < 120 gi©y ) vµ nhiÖt ®é cña n−íc chØ dao ®éng trong kho¶ng tõ 20 – 40 oC Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do bät khÝ trong chÊt láng KG= VGM+VGR1- VGR2 (8) VGM Dung tÝch tæng thÓ cña tÊt c¶ c¸c bät khÝ ch¶y qua tiÕt diÖn t¹i n¬i ®o VGR1(2) Dung tÝch tæng thÓ cña tÊt c¶ c¸c bät khÝ ë èng gi÷a khi b¾t ®Çu vµ kÕt thóc phÐp do Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o do dao ®éng l−u l−îng §é lÖch chuÈn cña VM trong mét lo¹t phÐp ®o l−u l−îng d−íi nh÷ng ®iÒu kiÖn lÆp l¹i 1.3.3 Tæng hîp c¸c ®¹i l−îng ¶nh h−ëng vµ sù ®ãng gãp cña chóng vµo ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o tæng thÓ Theo ph−¬ng tr×nh (1) ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o l−u l−îng phô thuéc vµo ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña thÓ tÝch Vdd vµ thêi gian t. Do ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o mong muèn cña hÖ thèng lµ 1.10-3 lín h¬n nhiÒu so víi ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña phÐp ®o thêi gian (
u i (V ) δV u ( x i ) = . (9) V δ xi V Ph−¬ng tr×nh nµy ®−îc tr×nh bµy b¶ng 2, cét (2) B¶ng 2 (1) (2) (3) §Æc tr−ng §¹i l−îng §é kh«ng ®¶m b¶o §é kh«ng ®¶m ¶nh h−ëng ®o t−¬ng ®èi b¶o t−¬ng ®èi xi ui(VM)/VM cho phÐp [ui(VM)/VM] max Sè hiÖu chØnh ®é lÖch phÐp ®o cña Kbc u(Kbc) 20.10-5 b×nh chuÈn . (B×nh chuÈn 200 L , umax
Thay c¸c gi¸ trÞ lín nhÊt vÒ ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña b×nh chuÈn, dung tÝch b×nh chuÈn, ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña nhiÖt kÕ, nhiÖt ®é m«i tr−êng vµ n−íc, ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o c¶u ¸p kÕ, ¸p suÊt cña n−íc trong ®−êng èng, ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña bé ®Õm thêi gian , sai sè c¬ khÝ cña m¸ng lËt ... vµo c¸c ph−¬ng tr×nh ë cét 2 b¶ng 2, ta cã c¸c kÕt qu¶ cña ®é kh«ng ®¶m ®o lín nhÊt cña tõng ®¹i l−îng ë cét 3 b¶ng 2 . Trªn thùc tÕ th× sù ¶nh h−ëng vµo kÕt qu¶ ®o cña tõng ®¹i l−îng lµ kh¸c nhau, thÝ dô ¶nh h−ëng cña sù thay ®æi l−u l−îng hay ¶nh h−ëng cña m¸ng lËt lµ lín, trong ®ã ¶nh h−ëng cña viÖc lÉn bät khÝ trong n−íc hay tÝnh nÐn cña n−íc l¹i rÊt nhá... Theo b¶ng 2 tæng kÕt ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña tõng thµnh phÇn, chóng ta thÊy c¸c gi¸ trÞ lín nhÊt cña ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña tõng ®¹i l−îng cã ¶nh h−ëng tíi ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña hÖ thèng. Ta cã :  u (V ) n 2   = ∑  ui (V )    = 0,4.10 −3 (11)  V  max i =1  V  max NÕu ¸p dông ph©n bè chuÈn víi x¸c suÊt tin cËy lÊy b»ng 95 % vµ hÖ sè phñ k = 2 ta cã ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o më réng lín nhÊt cña hÖ thèng chuÈn ®Çu l−u l−îng n−íc lµ :  u (V )  U E = k .  = 0,8.10 −3 (12)  V  max kÕt luËn Tõ (14) ta thÊy hÖ thèng chuÈn ®Çu l−u l−îng n−íc cã kh¶ n¨ng ®¹t ®−îc ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o < 0,1.10-3, ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o nµy còng t−¬ng ®−¬ng víi ®é kh«ng ®¶m b¶o ®o cña c¸c hÖ thèng chuÈn ®Çu l−u l−îng cña c¸c n−íc nh− Hµn quèc, Trung quèc ... C«ng tr×nh ®−îc hoµn thµnh víi sù hç trî kinh phÝ cña Héi ®ång khoa häc tù nhiªn tµi liÖu tham kh¶o 1. Philip M. Gerhart, Richard J. Gross “Fluid Mechanics “- Addison Wesley Publishing Company -N¨m 1985 2 . “C¬ së ®o l−êng häc “- Trung t©m ®µo t¹o - Tæng côc Tiªu chuÈn §o l−êng ChÊt l−îng - N¨m 1999 3. ISO 4006: 1991 “ Measurement of fluid flow in closed conduits - Vocabulary and symbols “ 4. ISO 5168: 1978 “ Measurement of fluid flow - Estimation of uncertainty of a flow-rate measurement “ 5. ISO 8316: 1987 “ Measurement of fluid flow in closed conduits - Method by collection of the liquid in a volumetric tank “ 6. Guid to estimation of Uncertainty in measurement (GUM)-ISO-first edition - 1993.