Начинается...

Метрологическое обеспечение производства промышленных узлов учета углеводородов ООО НПО «Турбулентность-ДОН»

УДК 681.121.89.082.4:681.5.08

Метрологическое обеспечение производства промышленных узлов учета углеводородов ООО НПО «Турбулентность-ДОН»

Р. И. СОЛОМИЧЕВ – к.т.н., ООО НПО «Турбулентность-ДОН», sktb_solomichev@turbo-don.ru
А. Н. СЛОНЬКО – ООО НПО «Турбулентность-ДОН», sktb_std2@turbo-don.ru

В статье представлена структура технической основы метрологического обеспечения производства ООО НПО «Турбулентность-ДОН», перечислены основные задачи метрологического обеспечения. Раскрыто понятие качества продукции, применительно к приборам учета расхода углеводородов. Установлена прямая связь качества выпускаемой продукции и количества выполняемых измерений в технологическом цикле производства приборов учета газа и нефтепродуктов. Повышение качества продукции в значительной степени определяет выживаемость и успех предприятия в условиях рынка, темпы технического прогресса, внедрения инноваций, рост эффективности производства, экономию всех видов ресурсов, используемых на предприятии. Одновременное обоснованное экономически повышение количества и качества производимых многократных измерений и снижение при этом издержек, связанных с данной операцией невозможно без применения автоматизированных стендовых систем измерений, используемых для контроля, как характеристик отдельных модулей измерителя, так и прибора в сборе.

Ключевые слова: метрологическое обеспечение, приборы учета газа и нефтепродуктов, метрологические параметры, эталонная установка, стенды, поверка и калибровка.

ООО НПО «Турбулентность-ДОН» имеет существенный опыт разработки и внедрения метрологически обеспеченных измерителей расхода, физический принцип действия которых основан на нескольких методах: ультразвуковом, термоанемометрическом, электромагнитном и струйном. Все без исключения приборы содержат в своем составе вычислитель расхода, измерительный модуль и первичный преобразователь, – каждый из которых обладает индивидуальными функциями и параметрами, присущими данным физическим принципам. В данный момент на предприятии проводится опытно-конструкторская разработка кориолисового массового расходомера-счетчика жидкостей и газов.

Необходимо заметить, что ООО НПО «Турбулентность-ДОН» является предприятием, которое реализует полный цикл производства измерителей расхода – конструирование, изготовление и механическая обработка деталей, разработка и изготовление электронных плат, производство первичных измерительных преобразователей, сборка, стендовые испытания приборов, в том числе и производство самих испытательных стендов, которые впоследствии проходят метрологическую аттестацию (рис. 1). Производство и последующие испытания кориолисовых массовых расходомеров-счетчиков предполагается осуществлять с помощью вновь разработанных уникальных стендов.

В рамках реализации различных проектов НИОКР в ООО НПО «Турбулентность-ДОН» разрабатываются новые методики и принципы измерения параметров газо-жидкостных сред, большинство из которых признаны ПАО «Газпром» перспективными разработками в России.

Рис. 1. Техническая основа метрологического обеспечения ООО НПО «Турбулентность-ДОН»

К основным задачам метрологического обеспечения производства приборов учета газа и нефтепродуктов в ООО НПО «Турбулентность-ДОН» можно отнести [1, 2]:

  • обеспечение единства измерений при разработке, производстве и испытаниях расходомеров;
  • организация и обеспечение метрологического обслуживания средств измерений: учета, хранения, поверки, калибровки, юстировки, наладки, ремонта;
  • разработка и внедрение в производственный процесс методик выполнения измерений, гарантирующих необходимую точность измерений;
  • проведение метрологической экспертизы конструкторской и технологической документации;
  • организация и обеспечение метрологического обслуживания измерительных каналов измерительных систем: учет, аттестация, поверка, калибровка, наладка;
  • внедрение современных методов и средств измерений, автоматизированного контрольно-измерительного оборудования, измерительных систем;
  • разработка и внедрение нормативных документов, регламентирующих вопросы метрологического обеспечения.

Кроме этого, одной из основных задач является работа над повышением эффективности метрологического обеспечения производства, которая включает следующие мероприятия:

  • ревизия и оптимизация контрольного, измерительного и испытательного оборудования, замена морально устаревшего измерительного оборудования современным, внедрение новых методов измерений;
  • автоматизация измерительных процессов и оптимизация точности измерений по экономическому критерию: анализ степени важности измерительной информации, использование более точных средств измерений на ответственных участках, использование средств измерений с более грубым классом точности, где это целесообразно;
  • совершенствование процедур поверки, калибровки, ремонта средств измерений с учетом экономической эффективности: внедрение новых эталонов, аккредитация метрологической службы;
  • повышение профессионального уровня персонала, занимающегося вопросами метрологического обеспечения, упорядочение структуры службы, занимающейся метрологическим обеспечением [3].

На современном рынке остро стоит вопрос совершенствования и поддержания технических характеристик продукции, которые являются одними из основных (а при выпуске средств измерений – основными) составляющих качества продукции. На качество приборов оказывает влияние огромное число факторов. К ним относятся: уровень научно-технических исследований; качество схемно-технической отработки изделий; технологичность конструкции; качество применяемых технологических процессов; техническая оснащенность производства; качество поставляемых материалов и комплектующих; уровень организации и культура производства; ритмичность работы; обеспеченность кадрами и их квалификация; качество контроля изделий на этапах проектирования и разработки, производства и испытаний.

Для оценки показателей качества продукции применяются методы [4]: измерительный; расчетный или аналитический; статистический; экспертный; органолептический; социологический. Решение проблемы качества во многом зависит от качества получаемой измерительной информации.

Получение объективной информации об измеряемом показателе основано на выработке требований к измеряемому (контролируемому) параметру; выборе средств измерений, методик выполнения измерений требуемой точности; соблюдении целого комплекса метрологических правил получения, обработки и представления результатов измерений [5].

В современном мире качество выпускаемой продукции определяет конкурентоспособность предприятия, его устойчивое развитие. Качество является основным фактором реализации товара по выгодной цене.

Обеспечение качества выпускаемой продукции и услуг является основной целью деятельности метрологии, стандартизации и сертификации.

При высокотехнологичном производстве узлов учета углеводородов в ООО НПО «Турбулентность-ДОН» на операции, связанные с различными измерениями, отводится до 20-50% от совокупного времени изготовления приборов. Следует отметить, что три четверти от данного количества времени – это автоматизированные стендовые проверки отдельных модулей электроники, сборок, первичных измерительных преобразователей (датчиков), а также расходомеров в собранном виде при их калибровке и первичной поверке.

Качество выпускаемой продукции зависит как от качества технологических процессов производства, так и, в немалой степени, от качества метрологического обеспечения производства (качества выполняемых в процессе производства и при приемке готовой продукции измерительных и контрольных операций). Эти операции применяются при входном контроле сырья и комплектующих изделий, контроле состояния производственных технологических процессов, выходном контроле качества. Следовательно, измерения и инструментальный измерительный контроль являются важными элементами управления качеством продукции [6].

От выпуска высококачественной продукции выигрывает и национальная экономика, поскольку в этом случае увеличиваются экспортный потенциал и доходная часть платежного баланса страны, повышается авторитет государства в мировом сообществе. Тот факт, при котором приборы учета газа и нефтепродуктов производства ООО НПО «Турбулентность-ДОН», а также системы телеметрии экспортируются в шесть стран ближнего и дальнего зарубежья (Беларусь, Казахстан, Узбекистан, Киргизия, Украина, Иран) говорит о высоком доверии к выпускаемой продукции в данных странах.

Отсюда вытекает необходимость постоянной, целенаправленной, кропотливой работы всего персонала, участвующего в выпуске измерительных приборов, по поддержанию и повышению качества продукции.

Так, в арсенале производственно-технологических мощностей ООО НПО «Турбулентность-ДОН» имеется следующее уникальное метрологическое стендовое оборудование собственной разработки, приведенное в табл. 1.

Таблица 1. Метрологическое стендовое оборудование собственной разработки ООО НПО «Турбулентность-ДОН»

Установка – СПУ-ПГ-2М – первый на территории РФ эталон с измеряемой средой – природный газ. Введена в эксплуатацию в 2003 г. Установка СПУ-ПГ-2М предназначена для воспроизведения объемного расхода и объема газа. Принцип действия СПУ ПГ-2М основан на подаче природного газа из газопровода высокого давления после редуцирования в одну из трех измерительных линий, на которой устанавливается испытуемый расходомер, и последовательного сличения с эталонными критическими соплами. Для переключения потока газа в состав измерительных линий включена запорно-регулирующая арматура. Комплекты критических сопел формируют заданный расход, путем их комбинации с помощью управляемой в автоматическом режиме запорно-регулирующей арматуры. Весь цикл испытаний и поверки автоматизирован посредством разработанного аппаратно-программного комплекса специалистами ООО НПО «Турбулентность-ДОН».

Установка расходомерная СПУ-ПГ-2М  Установка расходомерная СПУ-ПГ-2М

Рис. 2. Установка расходомерная СПУ-ПГ-2М

Эталонная мультигазовая поверочная установка СПУ-МГ-4М предназначена для проведения испытаний и исследования метрологических характеристик расходомеров газа различного принципа действия в диапазоне расхода от 0,2 до 6500 м3/ч. На различных составах газа. Особенностью конструкции установки является возможность создавать в замкнутом кольцевом контуре различные комбинации расхода при различных значениях давления (от 0 до 1,2 МПа избыточного давления) и температур (от -15° до +70°С). Процесс испытаний полностью автоматизирован.

Сопловая поверочная установка СПУ-МГ-4М

Рис. 3. Сопловая поверочная установка СПУ-МГ-4М

Установка поверочная СПУ-5 предназначена для воспроизведения единицы объемного расхода при поверке бытовых и коммунальных счетчиков газа. Проведение поверки счетчиков газа основано на сравнении результатов одновременных измерений объема воздуха поверяемым счетчиком газа и установкой. Результат измерений объема с помощью установки принимают в качестве действительного значения.

В качестве эталона в установке используются сопла, работающие в критическом режиме. С помощью каждого сопла установки задается определенный объемный расход воздуха, значение которого зависит от площади (диаметра) горловины сопла.

Установка поверочная СПУ-5

Рис. 4. Установка поверочная СПУ-5

Колокольная поверочная установка КПУ-2000 предназначена для воспроизведения заданного объема и объемного расхода газа, создаваемого с помощью колокольного мерника при использовании набора критических сопел. Принцип действия поверочной установки основан на сравнении эталонного объема и объемного расхода газа, прошедшего через установку с показаниями поверяемого средства измерения. В качестве рабочей среды используется газ, забираемый из ресивера, входящего в состав поверочной установки. Конструкция резервуара обеспечивает поддержание постоянной температуры газа под колоколом и масла в резервуаре. Контроль температуры и давления газа, подаваемого из-под колокола, осуществляется автоматической системой управления при помощи встроенных датчиков температуры и давления.

Особо следует отметить, что установка КПУ-2000 воспроизводит единицу измерения объема газа не только от ГЭТ-118 в соответствии с действующей ГПС, но и путем выполнения периодических сличений через эталоны переносчики – критические сопла, имеет согласование с единицей объема газа от эталона физико-технического института Германии (PTB).

Колокольная поверочная установка КПУ-2000

Рис. 5. Колокольная поверочная установка КПУ-2000

Переносные поверочные установки серии СПУ-3М предназначены для поверки коммунально-бытовых приборов учета газа типоразмеров G1.6-G25 на месте эксплуатации без демонтажа.

Переносная поверочная установка серии СПУ-3М

Рис. 6. Переносная поверочная установка серии СПУ-3М

Установка поверочная расходомерная ПУРС-В-1 (далее – установка), предназначена для настройки, калибровки и поверки средств измерения расхода и объема жидкости различных типов.

Установка поверочная расходомерная ПУРС-В-1

Рис. 7. Установка поверочная расходомерная ПУРС-В-1

Согласно вышеизложенному, для повышения качества, надежности и конкурентоспособности выпускаемой продукции, увеличения производительности предприятия необходимо осуществлять сплошной непрерывный контроль технических характеристик производимых устройств. Это возможно только при автоматизации процесса проведения испытаний и создании специализированных систем – стендов.

Стенды с системой автоматического управления имитируют работу испытуемой детали или прибора в сборе на режимах, заявленных производителем. Испытание прибора со снятием в автоматическом режиме всех параметров направлено на контроль качества продукции и интенсификацию производства.

Каждый этап производства узлов учета сопровождается определенным набором испытаний, как составных модулей по отдельности, так и приборов в сборе. Реализованные алгоритмы всевозможных проверок в аппаратно-программном комплексе стендов, автоматизируют процесс проведения испытаний. Это повышает не только производительность, поскольку в автоматическом режиме измерения проводятся многократно быстрее, но и точность, поскольку виртуальные приборы позволяют проводить измерения по нескольким каналам одновременно, гарантируя идентичность сигналов при относительных измерениях и испытаниях, проводимых методом сличения с образцом. Кроме того, математическая обработка результатов измерений также производится автоматически – по окончании испытаний в отчет выводятся значения измеряемых параметров и их отклонений от номинального значения.

Автоматизированная поверочная установка ультразвуковых счетчиков газа СКУ

Рис. 8. Автоматизированная поверочная установка ультразвуковых счетчиков газа СКУ

При разработке стендов в ООО НПО «Турбулентность-ДОН» для технологического цикла производства узлов учета углеводородов были учтены их необходимые степени гибкости. Стенды разработаны с учетом унификации номенклатур приборов, при которой достигается возможность проведения испытаний, например, приборов с различными диаметрами, и имеется возможность выполнять несколько поставленных задач – проверочных и настроечных. Трудозатраты оператора сведены к минимуму: производится лишь выбор модификации устройства из имеющегося списка, и, в зависимости от выбранного типа, изменяются записываемые настройки приборов: проверяемые параметры, номинальные значения параметров, пределы допускаемых погрешностей и так далее.

НПО «Турбулентность-ДОН», специализирующееся на выпуске расходомеров газа промышленного и бытового исполнения различных модификаций, основанных на различных физических принципах измерения, наращивает объем выпуска продукции, что сопряжено с расширением мощностей на различных этапах производства: при сборке, настройке и проверке работоспособности, калибровке и складировании. В частности, увеличение выпуска ультразвуковых расходомеров газа UFG-F-C для применения на трубопроводах малых диаметров от 50 до 100 мм в качестве альтернативы измерительным комплексам на базе турбинных и ротационных счетчиков газа сопряжено с внедрением автоматизированных систем, с целью интенсификации производства и сокращения производственных издержек. В этой связи были разработаны и внедрены в производство линейки ультразвуковых расходомеров газа UFG-F-C автоматизированные стенды СГК и СКУ.

Стенд проверки герметичности и сухой калибровки ультразвуковых расходомеров газа

Рис. 9. Стенд проверки герметичности и сухой калибровки ультразвуковых расходомеров газа

На данный момент в ООО НПО «Турбулентность-ДОН» разработаны отечественные кориолисовые расходомеры газа и жидкостей Turbo Flow CFM [7], параллельно ведется разработка стенда-имитатора многофазного газо-жидкостного потока для обеспечения технологического цикла производства данных приборов.

ВЫВОДЫ

  1. Представлена структура технической основы метрологического обеспечения производства ООО НПО «Турбулентность-ДОН», перечислены основные задачи метрологического обеспечения. Одной из основных задач является работа над повышением эффективности метрологического обеспечения производства, которая включает такие мероприятия, как автоматизация измерительных процессов и оптимизация точности измерений по экономическому критерию, совершенствование процедур поверки, калибровки, ремонта средств измерений с учетом экономической эффективности: внедрение новых эталонов, аккредитация метрологической службы.
  2. Раскрыто понятие качества продукции, применительно к приборам учета расхода углеводородов. Установлена прямая связь качества выпускаемой продукции и количества выполняемых измерений в технологическом цикле производства приборов учета газа и нефтепродуктов. Повышение качества продукции в значительной степени определяет выживаемость и успех предприятия в условиях рынка, темпы технического прогресса, внедрения инноваций, рост эффективности производства, экономию всех видов ресурсов, используемых на предприятии.
  3. Одновременное обоснованное экономически повышение количества и качества производимых многократных измерений и снижение при этом издержек, связанных с данной операцией невозможно без применения автоматизированных стендовых систем измерений, используемых для контроля, как характеристик отдельных модулей измерителя, так и прибора в сборе. Так, на предприятии ООО НПО «Турбулентность-ДОН» внедрено более девяти сертифицированных автоматизированных эталонных установок собственной разработки, используемые для всех типов выпускаемых промышленных и бытовых приборов учета газа и жидкостей. Среди подобных разработок имеются модификации мобильных поверочных установок для расходомеров-счетчиков коммунально-бытового сегмента (СПУ-3М).

ЛИТЕРАТУРА:

  1. Лежнина И. А. Метрологическое обеспечение производства: учебное пособие / И. А. Лежнина, А. А. Уваров; Томский политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. – с. 120.
  2. Никуличева Н. Г. Метрологическое обеспечение и контроль качества материалов и изделий: монография / Никуличева Н. Г. [и др] под общей редакцией д.т.н., проф. В. Т. Прохорова. – Шахты: Изд-во ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», – с. 164.
  3. Коротков В. С. Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие / Коротков В. С., Афонасов А. И. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – с. 194.
  4. Ширялкин А. Ф. Метрология в аспектах качества: учебное пособие / Ширялкин А. Ф., Шароухова В. П. – Ульяновск: УлГТУ, 2010. – с. 168.
  5. Главный форум метрологов. Метрологические службы. Режим доступа: // www. metrologu.ru/ info/metrologia/metrologicheskoeobespechenie-proizvodstva/metrologicheskaa-sluzhba.html – Загл. с экрана.
  6. Малинин Д. В. Метрология. Значение метрологии для рыночной экономики. Режим доступа: http://metrob.ru/HTML/Stati/staty/malinin.html – Загл. с экрана.
  7. Соломичев Р. И. Методы и средства измерения параметров многофазных потоков / Р. И. Соломичев, А. Н. Слонько // СФЕРА. Нефть и Газ. – 2020. № 5/2020 (78). с. 50–54.

Скачать статью в формате pdf →

346800, Ростов-на-Дону,
1-км шоссе Ростов-Новошахтинск,
стр. 6/7, 6/8
☎ +7 (863) 203-77-80
info@turbo-don.ru
www.turbo-don.ru

Читайте также:

ВЫПУСК 2/2021



Читать онлайн