В настоящее время принято считать, что динамический диапазон измерения массового расхода с помощью расходомера переменного перепада давления (РППД) при допускаемой относительной погрешности 2% составляет не более чем 10:1 и причины тому давно известны. Если сказать, что этот диапазон может быть расширен до 100:1 и более, то сначала это утверждение вызывает недоверие и недоумение. Тем не менее, это правда. Удивительные новые метрологические свойства РППД – существенное увеличение точности (примерно в 60 и более раз в области малых расходов) и существенное увеличение динамического диапазона (примерно в 10 и более раз) - достигаются сравнительно простыми средствами. На картинке приведена принципиальная схема измерения расхода и количества жидких и газообразных сред, обладающая упомянутыми свойствами, и состоящая по сути из двух дифманометров, двух трехходовых клапанов, импульсной обвязки и управляющего контроллера-вычислителя. Далее мы рассмотрим работу этой схемы, увидим, что нам дают расчеты погрешностей измерений расхода и количества в этой схеме, что нам дает уже проведенное экспериментальное исследование, и как данные расчета и эксперимента соотносятся между собой.

Практика применения ?
Предприятия, адреса ?

Практики промышленного применения пока нет. Появится весной.

Статус этого проекта по состоянию на сегодня таков:
1. Расчеты погрешностей измерения для методики измерений выполнены;
2. Методика измерений в разработке, плановый срок готовности – декабрь, сразу по завершении начнем метрологическую экспертизу и аттестацию;
3. Экспериментальные исследования продолжаются и будут продолжаться еще как минимум в течение всего первого квартала 2011 года.

Работа данной схемы, назовем ее СА-РППД, основана на наличии в процессе измерений циклической взаимной перемены местами двух преобразователей перепада давления на сужающем устройстве, обеспечиваемой в процессе проведения измерений изменением схемы гидравлической (пневматической) связи преобразователей перепада давления с сужающим устройством с помощью управляемых трехходовых клапанов таким образом, что на протяжении определенного временного периода (например 1 час) измерение перепада давления на сужающем устройстве производится первым преобразователем перепада давления с одновременной калибровкой нуля градуировочной характеристики второго преобразователя перепада давления по физически нулевому перепаду давления при рабочем давлении среды в трубопроводе, а на протяжении следующего определенного периода времени (например, тот же 1 час) измерение перепада давления на сужающем устройстве производится вторым преобразователем перепада давления с одновременной калибровкой нуля первого преобразователя перепада давления по физически нулевому перепаду давления при рабочем давлении среды в трубопроводе, в результате чего, измерение перепада давления на сужающем устройстве всегда производится преобразователем с высокоточно откалиброванной нулевой точкой градуировочной характеристики по физически эталонному нулю при данном рабочем давлении в трубопроводе.

Выберем период переключения клапанов (он же интервал калибровки) равным 1 часу и посмотрим на расчетные погрешности и динамические диапазоны по расходу, которые при этом получаются.

Вячеслав Иванович !

Идея в целом понятна, и обсуждалась она на ряде форумов достаточно долго. Только вот вы все о технических аспектах, а не о юридических говорите.
Просветительская деятельность - она, понятно, нужна.
Допустим, проникся я этой идеей, изучил, решил внедрить в свое регионе. Купил комплектацию, собрал узел учета, запустил в работу, и приехал с докладом об этом достижении на конференцию. Например, весной 2011 г. в Санкт-Петребург.

Вполне вероятно, что именно на этой конференции мне два автора/совладельца двух патентов на эту идею предъявят определенные юридические/финансовые претензии. Т.к. по заявкам на изобретения № 2009107778 от 5.03.09. (способ) и № 2009109633 от 18.03.09. (устройство) Роспатентом приняты положительные решения о выдаче патентов. Где-нибудь зимой, а в крайнем случае по весне 2011 г. и сами патенты должны появиться официально, это уже текущий вопрос.

И тогда что остается тому, кто проникся этой идеей ? Прекратить использование изобретения ? - Это немаленький ущерб. Деньги-то потрачены.
А ведь отметки "копирайт" или информации о том, что идея патентуется, в ваших Интернет-публикациях практически не было (только общие упоминания где-то проскользнули). Но дата приоритета - она есть, по дате поступления заявок в Роспатент.
Платить отступные или роялти ? Так ведь никто не информировал, что идея патентуется, да и денег в бюджете текущего года нет, только в бюджет следующего года надо закладывать, и не так просто это происходит...

А возможные встречные аргументы патентовладельцев просты, понятны и железны - ст. 147 Уголовного кодекса (после очередной декларации о вступлении России в ВТО деятельность соответствующих организаций заметно активизировалась, и тут достаточно простого обращения автора...).

Если можно, обозначьте свои планы по коммерциализации ваших инноваций (варианты использования потребителями)...

А может не надо туману напускать, давайте конкретно

А никакого тумана и нет.

Я сам с некоторых пор занимаюсь патентованием инновационных разработок (за последний год 3 патента на полезные модели, положительное решение на изобретение, положительное заключение о регистрации товарного знака) и коммерциализацией инновационных проектов/продуктов. Сфера в общем то знакомая.
Заявленный в этой теме СА-РППД с марта 2009 г. прошел дорожку от инновационной идеи до инновационного продукта. Сейчас у этого проекта начинается самой тяжелый процесс (не будем говорит о кризисе - и так всем понятно) - коммерциализация. Тут уже определяются отношения с потенциальными потребителями, и привлечение оборотных средств и пр. и.пр.

Автор/владелец идеи/проекта/продукта так или иначе решает, на кого повесить компенсацию предыдущих затрат. На инновационных конкурсах, которых сейчас немало, где есть грантовое финансирование, указанный проект не заявлялся, по крайней мере нигде не светился. Но куда-то он эти затраты все-равно повесит.

У меня в параллельных темах работ с партнерскими фирмами есть интерес к этой разработке. И изначально хотелось бы знать общие условия.

Так конкретно - кто калькодержатель? В чем сомнения. Я лично об этом методе слышал на конференциях от самого Шутикова Вячеслава. С упоминаниями Лупея А.Г. Кто еще претендует?

Да никаких вопросов по "калькодержателям" нет.
Есть официальный ресурс Роспатента - http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru
Если интересно - там в разделе "Информационные ресурсы" все оперативно появляется день в день, в еженедельных бюллетенях - раз в неделю.
И авторы и заявители, и даты, и пр.
Мой вопрос именно к авторам/заявителям. Молчат что-то...

http://www.fips.ru/cdfi/Fips2009.dll/CurrD...c=5&Query=2

(71) Заявитель(и):
Лупей Александр Григорьевич (RU),
Шутиков Вячеслав Иванович (RU)

(72) Автор(ы):
Лупей Александр Григорьевич (RU),
Шутиков Вячеслав Иванович (RU)

(54) СПОСОБ ВЫСОКОТОЧНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ИНТЕГРИРУЮЩЕГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ МАСС (ОБЪЕМОВ) ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

И чего?

Существуют разные варианты:
- автор/заявитель до получения патента не публикует информацию;
- автор/заявитель до получения патента публикует информацию, но отмечает, что устройство (или способ) патентуется. В этом случае потенциальный потребитель разработки обращается к автору/заявителю для обсуждения вариантов сотрудничества, приобретения патента или заключения лицензионного соглашения или др.вариантов сотрудничества. Понимая, что внедрения разработки без согласия автора/заявителя незаконно;
- автор/заявитель публикует информацию без указания "патентуется". У него-то особых проблем после этого не возникает, особенно если публикация проходит в неофициальных источниках типа Интернета. Рискует в этом случае тот, кто примет публикацию за обычное информационное сообщение и попытается использовать эти материалы в своих коммерческих целях. Автор/заявитель после получения патента вправе предъявить претензии...

Поэтому при всем интересе к разработке хотелось бы знать позицию автора/заявителя патента.

Ну так сразу бы и объясняли, в чем загвоздка. В докладе на КУЭ 29 было упоминание на патент

Уважаемые коллеги, вопросы, поднятые вами, действительно очень важны. За неимением у меня времени в ближайшие два дня, вернемся к ним после второго декабря. Пока же только скажу, что эта идея патентуется с весны этого года, дату уточню (сейчас просто негде посмотреть).

Василий Петрович, обращаю Ваше внимание на то, что упомянутые Вами патенты относятся к совершенно другой системе (и идее), а именно: к дифференциально-интегрирующей системе (ДИС), работающей ТОЛЬКО на двухтрубной магистрали.



Планы относительно ДИС очень просты: методика измерений (МИ) аттестована ВНИИМС и внесена в Государственный Информационный фонд по обеспечению единства измерений, эту систему сегодня наша компания выпускает в четырех модификациях («Профессиональная цифровая система учета энергии и энергоносителей Ф15-Скорпион (Мод. F15-SS2.001, F15-SS1.001, F15-SL2.001, F15-SL1.001)») и ее можно просто приобрести. Что касается других форм сотрудничества, то все они могут быть обсуждены в индивидуальном порядке. Приглашаем к сотрудничеству.

Идея же широкодиапазонного РППД со стохастической автокалибровкой (СА-РППД), заявленная в данной теме, это совершенно другая идея и система, реализованная на других принципах и «заточенная» в первую очередь под однотрубные измерения. СА- РППД в настоящее время патентуется с приоритетом от 11 марта 2010 года.

Кратко сферы применимости ДИС и СА-РППД можно охарактеризовать так:
- для двухтрубных магистралей с небольшим диапазоном расходов (до 8:1) следует применять ДИС;
- для двухтрубных магистралей с большим диапазоном расходов (более 8:1) следует применять СА-РППД;
- для однотрубных магистралей (газ, вода, тепло и т.п.) следует применять СА-РППД.

Спасибо за ответ, Вячеслав Иванович !

По "Скорпионам" понятно, сайт ваш найду.

По СА-РППД... Некоторое ощущение "дежа вю" (после просмотра схемы). В И-нете вроде были предложения, где пара разнопредельных диффманометров работает параллельно, а контроллер исходя из уровня сигналов с диффманометров (текущие величины расхода) переключается или на тот, или на другой диффманометр, исходя из уровня сигналов (расхода). Переключение происходит на уровне входов контроллера. В детали правда не вникал. Принцип вроде понятен.

У вас существеннное отличие (с точки зрения административного регламента Роспатента по оформлению заявок это проходное решение, не сомневаюсь) в том, что по текущей величине сигналлов диффманометров переключаются гидравлические тракты измерительных линий при помощи пневматики ?

Немного не так. Гидравлические тракты переключаются не по уровню сигнала, а по времени (регулярно или случайно). В то время как один ППД производит измерения, другой ППД измеряет нулевой перепад давления (уровень своего «нуля»). В следующем цикле (после переключения гидравлического тракта) измеренный уровень «нуля» вычитается контроллером из показаний ППД и только после этого рассчитывается массовый расход, в результате чего, измерение перепада давления на сужающем устройстве всегда производится преобразователем с высокоточно откалиброванной нулевой точкой градуировочной характеристики по физически эталонному нулю при данном рабочем давлении в трубопроводе.

Теперь давайте посмотрим на то, какое повышение точности и расширение динамического диапазона можно ожидать от РППД с автокалибровкой (далее для краткости будем называть РППД с автокалибровкой как «АКС»).
При калибровке один раз в час при использовании в качестве дифманометров EJX110A (Йокогава) с верхним пределом измерения (ВПИ) 100кПа и приведенной погрешностью 0,04% от ВПИ, самые осторожные расчеты дают следующие результаты, приведенные на картинке ниже.




Из картинки следует, что выигрыш в точности измерения массового расхода и количества среды (по сравнению с обычным РППД) увеличивается по мере снижения расхода и достигает 60 раз при расходе, стремящемся к нулю. Приняв максимальную погрешность измерения массового расхода и количества среды равной двум процентам, получим увеличение диапазона измеряемых расходов с 10:1 без автоматической калибровки до 100:1,3 (или иначе 77:1) c автоматической калибровкой, таким образом, увеличение диапазона измерений массового расхода составляет 7,7 раза.

Вячеслав Иванович, во-первых: высокоточные измерения на однтрубных системах интересны скорее водопроводчикам, чем тепловикам. Во-вторых: ты мне не ответил (по мылу), как мы далее будем получать архивы, ежели вскроется шпионская деятельность Марины и её резидента Каханкова ?

Вот тут, Андрей Евгеньевич, ты сильно не прав. Конечно новый АКС сильно стреляет на водопроводных трубах и газовых тем более, но Тепловикам новый АКС очень и очень нужен и у тебя будет возможность в этом убедиться тогда, когда мы вскоре начнем публиковать УДИВИТЕЛЬНЫЕ экспериментальные результаты (как только закончим с теоретической частью).


Про шпионаж свой при поддержке некоей "Марины" пиши лучше в личку, а то ведь общественность подумает, что ты и вправду Родину продал.

Несомненно, водопроводчикам пригодились бы стабильные, высокоточные и ширдиапазонные измерения расхода в трубопроводах холодной (или технической) воды – смотрите, сколько разговоров про небалансы в системах ХВС. Хотя, как известно, измерять расход в трубе мы умеем куда успешнее, чем разность расходов.
Не думаю, что измерения в однотрубных газовых (топливных) системах сегодня устраивают продавцов и потребителей газа – почему бы не попробовать применить АКС в узлах учета газа, в т.ч. и при ведении межгосударственного учета?
Видимо, тепловики тоже не откажутся от "однотрубной АКС" – у нас, например, есть однотрубные системы ГВС, отходящие от ТЭЦ (реально это трёхтрубка – две трубы на отопление и третья – тупиковый ГВС). На самих ТЭЦ тоже множество однотрубок с горячей и очень горячей (свыше 160 град.С) водой; к числу наиболее важных труб относятся трубопроводы подпитки, подпитывающие открытые системы с ночным минимумом и вечерним максимумом.
И, наконец, у нас (равно как и в стране) множество "коммерческих" и просто ответственных расходомеров пара с давлением от нуля до 25 МПа, в т.ч. и с широким диапазоном изменения расхода – ставим вварное вечное сопло, подключаем пару дифманометров и навсегда забываем об инструментальной составляющей погрешности (типа – поставил и забыл).
Думаю, на наших ТЭЦ нашлось бы достойное применение двум-трём сотням АКСов на трубах с городской водой, ГВСом, подпиткой и паром.

Прав Александр Григорьевич, сфера применения АКС-ов действительно очень широка, поскольку АКС обладает еще одним ценным качеством при коммерческом или высокоточном учете: АДДИТИВНАЯ (смещение нуля дифманометра) составляющая погрешности измерения МАССЫ среды асимптотически стремится к нулю с ростом временного (учетного) интервала, то есть - чем дольше мы измеряем МАССУ среды, тем точнее результаты наших измерений. Результаты измерений МАССЫ за месяц будут ЗАВЕДОМО точнее результатов измерений массы за день. Вот такое удивительное свойство системы с автокалибровкой. Конечно, и динамический диапазон и выигрыш в точности у АКС имеет свои физические пределы, ограниченные разрешающей способностью дифманометров EJX110A в области малых перепадов (и это мы скоро увидим), но и достигаемые показатели впечатляют вполне. Далее несколько слов о схеме и программе экспериментального исследования АКС-ов.

Экспериментальные исследования АКС проводятся на той же установке, на которой исследовалась дифференциально-интегрирующая система (схема приведена на картинке ниже) со следующими изменениями:

- параллельно ДИС на каждой диафрагме смонтирована своя АКС – мы имеем две системы АКС для испытаний, работающими параллельно с ДИС и остальными расходомерами на установке;
- последовательно с ЭМР Ду-5 на байпасной линии установлен кориолисов расходомер RCCT34 (Йокогава) с превосходными метрологическими характеристиками.



На схеме:

FWT1 – вертикальная труба для заправки системы и удаления воздуха;
HV1 – шаровой кран;
PL1 – кольцевой трубопровод Ду-50;
DF1 – стандартная диафрагма с внутренним отверстием 20 мм;
PDT1 - измерительный преобразователь перепада давления;
PT1 – измерительный преобразователь давления;
ТТ1 – измерительный преобразователь температуры;
FT1- контрольный электромагнитный расходомер Ду-50;
НV2 – шаровой кран на байпасной линии Ду-20;
HV3 – шаровой кран;
FT2 – контрольный электромагнитный расходомер Ду-5;
DF2 – стандартная диафрагма с внутренним отверстием 20 мм;
PDT2 - измерительный преобразователь перепада давления;
PT2 – измерительный преобразователь давления;
ТТ2 – измерительный преобразователь температуры;
PE1 – центробежный насос с электродвигателем и частотным приводом.

Подключение измерительных преобразователей перепада давления к отверстиям отбора давления сужающих устройств через систему трехходовых клапанов для упрощения не показано.
Установка позволяет создавать расходы до 20 т/час при абсолютном давлении до 1 МПа и температуре до 100 °С. Значение расхода при абсолютном давлении 0,8 МПа, температуре 90 °С и перепаде давления на диафрагме 63 кПа составляет 7,672 т/час.


Все средства измерений метрологически обеспечены.

Массовый кориолисов расходомер RCCT34 (YOKOGAWA) Ду-15 с диапазоном измерения от 5 т/час и ниже смонтирован на стенде рядом с ЭМР Ду-5 (прошу смотреть вложенное фото).




Относительная погрешность нормируется следующим образом:

П=0,1%+(0,0135/Расход(т/час))%

Относительная погрешность в 0,5% достигается на расходе 0,034 т\час, т.е. диапазон измерения с погрешностью не более 0,5% составляет 1:147.

Этот расходомер мы будем использовать в качестве эталона как при сравнении с АКС и ДИС, так и при измерении разности масс в системах АКС и ДИС, поскольку согласно протокола поверки его точность еще выше, чем заявленная.

Вячеслав Иванович, что значит "стохастическая автокалибровка", о чем речь? В двух словах, если не сложно.

Термин "стохастическая" означает тот факт, что в данной системе методы теории вероятности, теории случайных процессов и статистической оценки параметров используются как при работе АКС на измерения, так и при оценке допускаемой погрешности:
- при проведении калибровки производится оценка математического ожидания положения нулевой точки градуировочной характеристики, эта оценка носит вероятностный (случайный, стохастический) характер и она, конечно не является точным значением нулевой точки;
- при проведении собственно измерений, упомянутая выше оценка, полученная на предыдущем временнОм интервале калибровки, конечно уже не является точной оценкой мат. ожидания нулевой точки на текущем временном интервале, однако в стохастическом (статистическом) смысле, составляющая погрешности, обусловленная таким "временнЫм" смещением оценок имеет НУЛЕВОЕ мат. ожидание, то есть при измерении КОЛИЧЕСТВА теплоносителя этой составляющей погрешности можно пренебречь.

Термин "автокалибровка" означает тот факт, что весь процесс калибровки и измерения протекает полностью в автоматическом режиме и даже ЭТАЛОННОЕ значение нулевого перепада при данных рабочих условиях создается системой автоматически.

Спасибо. Выглядит логично, но в коммерческих измерениях есть серьезная опасность извращений. Надо ознакомиться с подробностями реализации.

Сергей Иванович, что имелось ввиду? В коммерческих измерениях, как мы с Вами знаем, извращений и так слишком много, и именно для их искоренения и предназначен АКС. Приходите - покажу живьем.

Приглашение принято, обязательно приеду.
Под "извращениями в коммерческих измерениях" я подразумеваю преднамеренные действия со стороны продавца или покупателя, искажающие результаты измерений. К сожалению, встречается значительно чаще чем хотелось бы.

Думается, что "преднамеренные действия" довольно часто обусловлены негодным качеством измерений УУТЭ, когда и невооруженным глазом видна проблема, вынуждающая одну из сторон к проведению "дополнительных наладочных работ".

Вопрос метрологического обеспечения коммерческого учета, решается специалистами - метрологами.
Я видел лекции, которые читыют студентам - будущим метрологам, и встречался с людьми, читающими этим студентам лекции. Никак понять не могу как эти метрологи умудрились написать и согласовать "Правила учета тепловой энергии и теплоносителя" (95 года), "Закон об обеспечении единства измерений" (2008) и много еще чего.

Сергей Иванович, дозвольте поинтересоваться хотя бы одной фамилией ... "специалистов -метрологов"... ???

Сергей Иванович, дозвольте поинтересоваться хотя бы одной фамилией ... "специалистов -метрологов"... ???