Калибровка расходомера: методы, допуски, прослеживаемость и циклы повторной калибровки

Разговор обычно начинается одинаково. У инженера завода на столе неточность: счетчик учета показывает 0,7% ниже приемного счетчика, или баланс массы на реакторе периодического действия отклоняется на полпроцента за смену, и кто-то на совещании произносит слово «калибровка». Прежде чем кто-нибудь ослабит фланец, стоит решить, чего вы на самом деле просите. Сертификат о калибровке не фиксирует расходомер, расположенный на шесть диаметров ниже по потоку от двойного колена, и не фиксирует регулирующий клапан, проходящий через тот же участок трубы.

Вот краткий ответ, на котором основана эта статья: калибровка расходомера — это сравнение результатов измерений с прослеживаемым эталоном, выполняемое при определенных условиях и с заявленной неопределенностью. Это не ремонт, не сброс прошивки и не гарантия того, что счетчик будет показывать правильные показания, как только он вернется на вашу линию. Если вы хотите, чтобы номер на передатчике совпадал с номером в счете-фактуре, вам нужны три вещи в правильном порядке: физически надежная установка, калибровка, которую можно отслеживать, и честная оценка того, насколько сильно счетчик отклоняется между услугами. Все остальное — это детали, а именно на них тратится большая часть бюджета на калибровку.

Что на самом деле подтверждает сертификат калибровки

Сертификат — это заявление о сравнении, а не обещание вашего процесса. Это различие имеет значение, когда вы стоите перед счетчиком, который только что вернулся из лаборатории с чистым листом, но на месте все еще показывает неправильные показания.

Калибровка, проверка и регулировка — это три разные работы.

Проверка означает, что вы сравниваете показания счетчика с эталоном и записываете разницу, ничего не меняя. Регулировка означает, что вы меняете масштаб, К-фактор или нулевую точку измерителя, чтобы его выходной сигнал соответствовал эталонному значению. Калибровка – это более широкая деятельность, которая обеспечивает документированное сравнение с заявлением о неопределенности и может включать или не включать корректировку. Отправляя счетчик, спросите, какой из трех вы покупаете. Запись «как найдено» до корректировки — это самая ценная часть данных, которую вы получите, поскольку она сообщает вам реальную скорость дрейфа этого счетчика в вашей службе. Если лаборатория сначала корректирует результаты и сообщает только о том, что осталось, вы заплатили за чистый номер и ничего не узнали.

Прослеживаемость — это цепочка, а не логотип

Прослеживаемость означает, что каждая ссылка в цепочке связана с национальным или международным стандартом посредством непрерывной серии документированных сравнений, каждое из которых имеет свою собственную неопределенность. На практике вам следует ожидать аккредитованную лабораторию по стандарту ISO/IEC 17025, бюджет неопределенности, подготовленный по образцу GUM, и результаты, представленные с коэффициентом охвата k = 2, что соответствует примерно 95% достоверности. Сертификат, подтверждающий только то, что счетчик был «откалиброван» и «соответствует техническим требованиям», без эталонной идентификации, без неопределенности и без условий окружающей среды, представляет собой паспорт, а не запись о калибровке. Он не выдержит проверки клиентов и не поможет вам, когда несоответствие превратится в коммерческий спор.

Полезным результатом является таблица точек: обычно пять, примерно на 10%, 25%, 50%, 75% и 100% диапазона счетчика, часто выполняются вверх и вниз, с повторением для обеспечения повторяемости. Четыре или пять повторных точек при одном и том же расходе расскажут вам гораздо больше о минимальном уровне шума на расходомере, чем одно сканирование.

Лабораторные методы, которые вам действительно процитируют

В каждой калибровочной мастерской есть любимая установка, и выбор из них обычно зависит от размера вашей лески, используемой жидкости и того, сколько времени простоя вы можете вытерпеть. Приведенные ниже методы охватывают подавляющее большинство промышленных работ.

Гравиметрический, или метод взвешивания

Жидкость проходит через испытуемый счетчик и собирается в резервуар для взвешивания, установленный на тензодатчике или прецизионных весах. Масса преобразуется в объем с использованием плотности при измеренной температуре. Не существует промежуточного эталонного объема, который можно было бы разъедать или деформировать, поэтому гравиметрические установки находятся на вершине шкалы точности для жидкостей, обычно от 0,05% до 0,10%. Практическими ограничениями являются размер и время: весовые резервуары ограничивают максимальную скорость потока, и каждая точка нуждается в системе для стабилизации, отвода и чистого дренажа. Ошибки смачивания и дренажа — это классические гремлины, и в хорошей лаборатории должна быть документированная процедура дренажа и ожидания.

Объемный метод

Здесь жидкость заполняет калиброванный резервуар или проходит через калиброванный мерный сосуд, а уровень считывается с помощью смотрового стекла, поплавка или сервометра. Это проще и дешевле, чем гравиметрическая работа, но стенка резервуара, показания уровня и дренажная пленка на стенках доминируют в неопределенности, которая обычно составляет от 0,10% до 0,25%. Объемная поверка остается рабочей лошадкой для общепромышленных счетчиков, где достаточно долей процента.

Сравнение основных счетчиков

Предварительно откалиброванный эталонный измерительный прибор устанавливается последовательно перед испытуемым устройством, и оба показания сравниваются одновременно. Это единственный практический метод для очень больших линий, высоких скоростей потока и работы с газом. Эмпирическое правило — это коэффициент неопределенности теста: эталонный счетчик должен быть в четыре-десять раз точнее, чем тестируемый счетчик, иначе сравнение скажет вам меньше, чем вы думаете. Измеритель Кориолиса в настоящее время является наиболее распространенным стандартом передачи, поскольку он измеряет массу напрямую, хорошо удерживает ноль и охватывает широкий диапазон измерений в одном устройстве.

Массовый расходомер Кориолиса серии AC для измерения массы, плотности и температуры Стандарт Кориолиса для прямого измерения массы, плотности и температуры, подходящий для сравнений с высокими расходами, крупными линиями, газами и многофазными. Посмотреть продукт →

Поршневые пруверы и пруверы для труб

Поршень перемещает известный объем через калиброванный цилиндр, и импульсы счетчика засчитываются против этого объема. Испытатели труб выполняют ту же работу в большем масштабе при транспортировке жидких углеводородов. Погрешности от 0,05% до 0,10% достижимы, но вытесняемый объем невелик, поэтому вам нужны повторные прогоны при стабильном расходе, а не один длинный проход. Эти буровые установки являются основой станций замера нефти.

Газовые установки: звуковые форсунки, колокольные пруверы и системы PVTt.

С газом сложнее. Колпаковые пруверы преобладают при низких расходах, сопла Вентури с критическим потоком покрывают среднюю часть, а гравиметрические системы или системы «давление-объем-температура-время» используются там, где требуется высочайшая точность. Неопределенность колеблется от примерно 0,15% до нескольких десятых процента. Большинство промышленных счетчиков газа тестируются на воздухе, и это решение определяет все, что обсуждается в следующем разделе.

Калибровка жидкости и газа — это не одна и та же проблема

Люди, плохо знакомые с измерением, часто полагают, что калибровка – это калибровка. Это не. Жидкая работа — это, главным образом, проблема объема; Работа с газом в основном связана с проблемой плотности, вязкости и числа Рейнольдса, и эти две проблемы требуют разного оборудования, разных навыков и разных разговоров с вашим поставщиком.

Жидкости: взвешивание — золотой стандарт, а температура — враг

Для жидкостей цепочка от массы к объему проходит через плотность, а плотность меняется с температурой. Десятая часть градуса неизмеренной температурной погрешности в потоке углеводородов может сместить расчетный объем больше, чем сама калибровка. Хорошие лаборатории измеряют температуру жидкости на счетчике и в резервуаре для сбора и документируют, как долго система стабилизировалась. Если ваша технологическая жидкость вязкая, непроводящая или сильно аэрированная, сообщите об этом в лабораторию заранее. Захваченный воздух является наиболее распространенной причиной «неудачной» калибровки, которая на самом деле является плохой испытательной установкой, и проявляется в виде ошибочных показаний, а не постоянного смещения.

Электромагнитный расходомер общего назначения LDG Economic для проводящих жидкостей Экономичный электромагнитный расходомер для проводящих жидкостей и суспензий без движущихся частей и с незначительной потерей давления при работе с водой, химической и горнодобывающей промышленностью. Посмотреть продукт →

Электромагнитные счетчики добавляют еще одну особенность: они калибруются по воде, но работают на любой проводящей жидкости, которую пропускает через них установка. Для большинства проводящих жидкостей профиль потока доминирует, а сама жидкость вносит небольшой вклад, поэтому калибровка чистой воды является оправданной отправной точкой. Если вы хотите увидеть, как этот принцип применяется в производственном инструменте, ознакомьтесь с примечаниями к проектированию. Электромагнитные расходомеры ЛДГ являются полезным чтением, особенно обсуждение выбора облицовки и заземления.

Газ: воздух обычно является заменой, и это важно.

Проверка счетчика природного газа на воздухе удобна и недорога, но воздух и метан различаются по плотности, вязкости и сжимаемости. Если тест проводится при числе Рейнольдса, близком к рабочему состоянию, ошибка экстраполяции невелика. Если в лаборатории просто открыть клапан и пропустить воздух под тем давлением, которое обеспечивает цеховая поставка, счетчик может оказаться далеко за пределами его реального рабочего режима, и отнимаемый вами К-фактор может оказаться неправильным на несколько десятых процента. Попросите лабораторию сообщить число Рейнольдса в каждой контрольной точке, а также температуру и давление газа. Если они не могут, они тестируют не ваше приложение, а свою установку.

Допуски, неопределенность и правило четырех к одному

Указание «±0,5%» в заказе на поставку — это только половина спецификации. Вам также необходимо указать, в каком диапазоне расхода эта цифра сохраняется, при каком числе Рейнольдса, для какой жидкости и для какого трубопровода выше по потоку. Вихревой счетчик, рассчитанный на ±1% от показаний, обычно сохраняет это значение только при диапазоне отклонения примерно 20:1 вверх, поскольку ниже определенного числа Рейнольдса частота утечки становится нестабильной, и счетчик просто перестает быть счетчиком.

Вторая половина спецификации представляет собой коэффициент неопределенности испытаний. Если допустимая погрешность вашего измерителя составляет 0,5%, а погрешность калибровочной установки — 0,4%, то удовлетворительный результат мало что значит. Обычная цель — 4:1, что означает, что оснастка должна быть в четыре раза лучше, чем допуск, который она оценивает. Там, где это невозможно, например, в случае очень большого счетчика газа, в сертификате должна быть открыто указана погрешность установки, чтобы вы могли решить, какая часть наблюдаемой погрешности является реальным дрейфом, а какая — шумом измерения.

В контрактах привязывайте калибровку к методу и аккредитации, а не к числу. «Откалиброван гравиметрически в лаборатории, аккредитованной по стандарту ISO/IEC 17025, пять точек восходящей и нисходящей, три повтора, погрешность сообщается при k = 2 и не превышает четверти максимально допустимой погрешности счетчика» — это предложение, которое предотвращает споры. «Калиброванный» сам по себе этого не делает.

Проверка на месте или отправка счетчика в лабораторию

Решение обычно зависит от размера линии, опасности жидкости и стоимости простоя. Маленькие счетчики легко достаются и доставляются дешево. Электромагнитный счетчик DN300 на подземном водопроводе – это совершенно другое предложение.

Когда нужно отнести счетчик на стенд

Стендовая калибровка дает вам контролируемую жидкость, стабильную температуру, известный эталон и повторяемые испытания. Это единственный способ установить обоснованный базовый уровень, и это то, что вам нужно для коммерческого учета, финансового учета и любого применения, где регулирующий орган ожидает аккредитованный сертификат. Это также правильный выбор при подозрении на механическое повреждение: в линии невозможно диагностировать погнутый ротор турбины или поврежденную трубку Кориолиса.

Когда проверка на месте достаточно хороша

Проверка в полевых условиях с использованием накладного ультразвукового расходомера в качестве контрольного устройства, портативного прувера или метода трассировки на очень больших трубах не заменяет лабораторную калибровку. Что он делает очень хорошо, так это отвечает на более узкий вопрос: сдвинулся ли счетчик с момента последней известной хорошей базовой линии? Повторяемая проверка на местах, каждый раз выполняемая одним и тем же образом, дает вам представление о тенденции. Тенденции дрейфуют. Проверка одного поля представляет собой моментальный снимок, и ее никогда не следует использовать для подтверждения точности счетчика, а только для того, чтобы решить, нужно ли его показывать.

Два практических правила делают проверку на месте стоящей усилий. Во-первых, всегда используйте одно и то же эталонное устройство и одни и те же контрольные точки, чтобы сравнивать яблоки с яблоками. Во-вторых, запишите условия — скорость потока, температуру и любые изменения в клапанах — поскольку показания, полученные при половинном нормальном расходе, несопоставимы с показаниями, полученными при расчетном расходе.

Как часто следует проводить повторную калибровку расходомера?

Производители указывают интервалы, регулирующие органы требуют их для торговли, и оба являются скорее отправной точкой, чем ответом. Честный ответ заключается в том, что первая повторная калибровка должна быть диагностическим упражнением: получить найденные данные и посмотреть, насколько сдвинулся счетчик. Если в чистой жидкости он изменился на 0,1% за два года, можно продлить интервал. Если за двенадцать месяцев он изменился на 0,8%, у вас проблема с технологическим процессом или неправильный счетчик.

Два фактора должны сократить любой интервал. Первый — грязный сервис: суспензии, дозирование полимеров и потоки, покрывающие электроды, изменят поведение счетчика задолго до того, как сработает электроника. Во-вторых, это критичность: если счетчик является единственным барьером между вами и поставкой, не соответствующей техническим требованиям, стоимость проверки в середине года тривиальна по сравнению с ценой ошибки.

Примечания по метрам

Различные принципы измерения терпят неудачу по-разному, и знание того, на что обращать внимание, позволяет сэкономить массу ненужных затрат на доставку.

Электромагнитные счетчики

Электроника редко дрейфует. Изменяются поверхность электрода, лайнер и путь заземления. Тонкая изолирующая пленка на электродах может сместить показания на несколько процентов без появления кода ошибки. Попросите провести проверку нуля при полной и неподвижной трубе, прежде чем что-либо отсоединять.

Кориолисовые метры

Массовый расход близок к первичному измерению, поэтому расходомер Кориолиса необычайно стабилен — при условии, что он правильно обнулен. Влияние давления на жесткость трубки реально и в некоторых конструкциях составляет порядка десятой доли процента на десять бар, поэтому проверяйте давление при рабочем давлении или близком к нему там, где значение его оправдывает. Всегда обнуляйте значение после установки и после любой существенной замены трубопровода.

MA80T-TP Вихревой расходомер с компенсацией температуры/давления для пара и газа Вихревой расходомер с компенсацией для пара и газа, в котором коррекция температуры и давления, калибровка диапазона Рейнольдса и засорение обтекающего тела влияют на измерения на основе частоты. Посмотреть продукт →

Вихревые и вихревые измерители

Это частотные устройства, и К-фактор меняется в зависимости от числа Рейнольдса. Лабораторная калибровка на воде действительна только в пределах указанного диапазона Рейнольдса. В полевых условиях обтекаемый корпус собирает волокна, окалину и технологический мусор, и первым симптомом обычно является низкое показание при низком расходе, что легко спутать с дрейфом.

Турбинные счетчики

Подшипники изнашиваются, и износ проявляется в виде медленно падающего К-фактора. Держите график зависимости К-фактора от количества часов работы; наклон показывает интервал технического обслуживания гораздо надежнее, чем любой календарь.

Ультразвуковые счетчики

Производительность зависит от геометрии траектории и состояния преобразователя. Накладные устройства фактически невозможно откалибровать с точностью коммерческого учета, поскольку акустический путь зависит от трубы и установки. Линейные многолучевые расходомеры калибруются на расходомерной установке, и их диагностика обычно выявляет неисправный преобразователь до того, как показания расхода ухудшатся.

Тепловые массомеры

Они измеряют массовый расход посредством теплопередачи, поэтому результат зависит от состава газа и удельной теплоемкости. Если газовая смесь изменится, калибровка перестанет быть действительной, и никакие лабораторные работы это не исправят.

Эффекты установки, которые делают недействительной идеальную калибровку

Эту часть чаще всего пропускают, и именно на нее уходят деньги. Счетчик, откалиброванный на 0,1% в лаборатории и установленный на прямой трубе шести диаметров после двойного колена, будет иметь погрешность установки в один процент и более, и ни в одном сертификате об этом не будет упомянуто.

• Недостаточная длина прямой линии вверх и вниз по течению, особенно после того, как два колена выходят за пределы плоскости, что создает завихрение, сохраняющееся на многих диаметрах.
• Выступ прокладки или сварной шов, находящийся в отверстии, создают локальное искажение скорости прямо в плоскости измерения.
• Регулирующие клапаны ниже по потоку, а не выше по потоку, что приводит к образованию всплесков или кавитации внутри корпуса счетчика.
• Частично заполненные трубы при работе с жидкостью, что является классической причиной отклонения показаний без изменения расхода.
• Наличие скоплений воздуха или газа после всасывания насоса, что проявляется в виде шума, а не смещения.
• Частотно-регулируемые приводы и недостаточное заземление, которые создают помехи в электромагнитных и кориолисовых сигнальных кабелях.
• Пульсирующий поток от поршневых насосов или компрессоров, который может резко искажать показания вихрей и турбины.

Прежде чем тратить деньги на повторную калибровку, потратьте час на установочный чертеж и данные о тенденциях за последние три месяца. Если ошибка появляется внезапно и связана с изменением процесса, вероятно, счетчик говорит правду и процесс сдвинулся с места.

Документация и что запросит аудитор

Если когда-либо проверять ваши записи о калибровке, вопросы будут предсказуемыми и довольно узкими. Какая лаборатория выполняла работы и по какой аккредитации? Какая ссылка использовалась и какова ее собственная прослеживаемость? Какой метод был применен и в каких точках потока? Каковы были условия окружающей среды и жидкость? Каков был полученный результат, какая корректировка была сделана и каким был оставшийся результат? Какова неопределенность при k=2?

Сохраняйте оригиналы сертификатов, а не сканы с обрезанными таблицами. Сохраняйте полученные данные даже для прошедших счетчиков. И сохраняйте простой файл трендов для каждого инструмента: дату, сервис, обнаруженную ошибку в средней точке диапазона и любые примененные корректировки. Десять лет использования этого файла стоят больше, чем любой отдельный сертификат, поскольку они превращают калибровку из периодических расходов в затраты на профилактическое обслуживание.

Между калибровками: диагностика и полевые проверки

Современные передатчики предоставляют больше проверочного материала, чем используют большинство предприятий. Обнаружение пустой трубы, полное сопротивление электрода, сопротивление катушки, стабильность нуля и соотношение сигнал/шум постоянно регистрируются многими электромагнитными и кориолисовыми приборами. Трендируйте их. Медленно возрастающее сопротивление электрода является признаком проблемы с покрытием, и оно проявится в диагностике за несколько недель до того, как оно появится в показаниях расхода.

Три полевых привычки окупают себя. Сначала записывайте нулевую и необработанную частоту или импульсный выходной сигнал при стабильном рабочем состоянии один раз в месяц и сравнивайте их с базовым уровнем. Во-вторых, проверяйте заземление и экранирование кабеля всякий раз, когда поблизости проводятся электромонтажные работы. В-третьих, проверьте счетчик в одной точке во время планового отключения, когда доступен портативный эталон, и запишите результат, хороший он или плохой. Проверка, которая записывается только после ее прохождения, не является программой проверки.

Выбор поставщика, на калибровку которого можно положиться

Прибор и услугу калибровки следует рассматривать вместе, поскольку поставщик, который понимает и то, и другое, сообщит вам, когда повторная калибровка не поможет. У производителя счетчиков, имеющего собственные расходомерные установки, есть преимущество: они знают историю К-фактора своих собственных конструкций, они могут сказать вам, что обычно отклоняется, а что нет, и они часто могут сократить цикл между проблемой в полевых условиях и стендовыми испытаниями.

VNER, торговая марка, стоящая за Jiangsu Vner Electronic Technology, с 2011 года производит приборы для измерения расхода для электромагнитных, кориолисовых, вихревых, вихревых и турбинных линий, используя собственную калибровку и сертифицированные процессы обеспечения качества, обеспечивая поставки в более чем тридцать стран. Эта комбинация имеет важное практическое значение: когда счетчик возвращается с неожиданной обнаруженной ошибкой, люди, которые его построили, обычно могут в течение дня сказать, является ли причина прибором, установкой или процессом. Их производственные и калибровочные мощности описаны более подробно, если вы хотите увидеть, как на практике работает процесс определения размера, основанный на проектировании.

У кого бы вы ни покупали, перед подписанием задайте пять вопросов: какая аккредитованная лаборатория проводит калибровку; какая неопределенность указана и при каком коэффициенте покрытия; сообщаются ли фактические данные до корректировки; как тестовое число Рейнольдса соответствует вашему процессу; и какой интервал они рекомендуют именно для вашей жидкости, а не для их каталога. Поставщики, которые с комфортом отвечают на все пять вопросов, обычно являются теми, чьи счетчики соответствуют техническим характеристикам.

Калибровка — это сравнение, и, как и любое сравнение, ее эффективность зависит только от эталона, условий и честности записи. Сначала выполните правильную установку, укажите метод и неопределенность, а не голый процент, настаивайте на фактических данных и рассматривайте первую повторную калибровку как измерение отклонения, а не как штамп. Сделайте это, и следующая встреча несоответствия будет короткой: вы узнаете, сдвинулся ли счетчик, насколько и почему.

Счетчик, который показывает правильные показания в течение десятилетия, редко калибруется чаще всего. Это та жидкость, которая была указана для жидкости, установлена ​​с достаточной прямой длиной и проверена по графику, построенному на основе ее собственной истории.