Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 10717:2015 ISO 3455:2007 Đo đạc thủy văn-Hiệu chuẩn đồng hồ đo dòng trong bể hở hình trụ

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10717:2015

ISO 3455:2007

ĐO ĐẠC THỦY VĂN - HIỆU CHUẨN ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG TRONG BỂ HỞ HÌNH TRỤ

Hydrometry- Calibration of current-meters in straight open tanks

Lời nói đầu

TCVN 10717:2015 hoàn toàn tương đương với ISO 3455:2007;

TCVN 10717:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 30 Đo lưu lượng lưu chất trong ống dẫn kín biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

ĐO ĐẠC THỦY VĂN - HIỆU CHUẨN ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG TRONG BỂ HỞ HÌNH TRỤ

Hydrometry- Calibration of current-meters in straight open tanks

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định quy trình hiệu chuẩn đồng hồ đo dòng kiểu quay cũng như loại cảm biến tĩnh (hay còn gọi là kiểu điện từ) trong bể hở hình trụ. Tiêu chuẩn cũng qui định loại bể, cách dịch chuyển thiết bị đo và các thiết bị được sử dụng cũng như phương pháp trình bày kết quả đo.

Qui trình này không tính đến các khác biệt có thể có giữa tính năng của đồng hồ đo dòng chuyển động trong nước tĩnh và tính năng của đồng hồ đo dòng đặt cố định trong dòng chảy rối.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

ISO 722, Hydrometric determinations - Vocabulary and symbols (Tính toán trong đo đạc thủy văn - Từ vựng và ký hiệu)

ISO 2537, Hydrometry - Rotating-element current-meters (Đo đạc thủy văn - Đồng hồ đo dòng kiểu quay)

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong ISO 772.

4. Nguyên lý hiệu chuẩn

Hiệu chuẩn một đồng hồ đo dòng có nghĩa là xác định bằng thực nghiệm mối quan hệ giữa vận tốc chất lỏng và tốc độ quay của rô to hoặc vận tốc được hiển thị trực tiếp trên đồng hồ đo dòng. Vì vậy, đồng hồ đo dòng được đặt trên một bàn trượt và nằm chìm trong nước tĩnh được chứa trong bể chứa hình trụ có tiết diện đồng đều và bàn trượt chuyển động với các tốc độ ổn định. Đo đồng thời tốc độ của bàn trượt và tốc độ quay của rô to hoặc vận tốc được hiển thị trên đồng hồ đo dòng. Nếu là đồng hồ đo dòng kiểu quay, hai thông số này được liên quan với nhau bằng một hoặc nhiều công thức với các giới hạn về độ tin cậy được chỉ rõ. Nếu là đồng hồ đo dòng loại cảm biến tĩnh, vận tốc được chỉ ra trên màn hình được so sánh với tốc độ bàn trượt tương ứng để xác định sai số trong phép đo.

5. Tiêu chí thiết kế trạm hiệu chuẩn

5.1. Kích thước của bể đo (bể hiệu chuẩn)

5.1.1. Qui định chung

Kích thước của bể hiệu chuẩn cũng như số lượng và vị trí tương ứng của đồng hồ đo dòng trong tiết diện bể được lựa chọn sao cho các kết quả kiểm tra không bị ảnh hưởng.

5.1.2. Độ đài

Độ dài của bể hiệu chuẩn bao gồm các phần tăng tốc, ổn định, đo và giảm tốc.

Độ dài của các phần tăng tốc và giảm tốc tùy thuộc vào thiết kế của bàn trượt, độ dài phần tăng tốc và giảm tốc lớn nhất khi trọng tải thiết bị lớn nhất và tốc độ cực đại khi kéo trọng tải dọc bể hiệu chuẩn. Các qui định về an toàn đối với bàn trượt cần được lưu ý khi tính toán độ dài của phần giảm tốc. Độ dài của đoạn đo phải có kích thước đảm bảo sai số hiệu chuẩn do sự không chính xác về thời gian đo, khoảng dịch chuyển và tốc độ quay không vượt quá dung sai cho phép ở mọi vận tốc. Vì vậy, độ dài theo qui định sẽ phụ thuộc vào loại đồng hồ đo đang được hiệu chuẩn, loại bàn trượt và cách thức tạo tín hiệu và truyền tín hiệu.

Ví dụ, nếu thời gian được đo cho cả khoảng cách bàn trượt và số lần quay đếm được chính xác đến 0,01 s để hạn chế sai số trong việc đo thời gian đến 0,1 % với độ tin cậy đạt 95 %, thời gian kiểm tra cần kéo dài ít nhất 10 s tại vận tốc cực đại. Nếu tốc độ cực đại là 6 m/s, đoạn đo của bể phải dài 60 m. Tổng độ dài của bể sẽ khoảng 100 m trong đó khoảng 20 m là độ dài của phần tăng tốc và ổn định và 20 m cho phần giảm tốc.

5.1.3  Độ sâu và độ rộng

Độ sâu của bể chứa có thể có ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm đặc biệt khi tốc kéo trùng với vận tốc truyền của sóng bề mặt. Sự phụ thuộc của vận tốc tới hạn (v_c) vào độ sâu của bể chứa được thể hiện qua công thức (1):

trong đó

g  là gia tốc trọng trường;

d  là độ sâu của nước.

Đỉnh sóng được tạo bởi đồng hồ đo dòng và phương tiện treo, phương tiện treo chuyển động tịnh tiến cùng với đồng hồ đo dòng, làm tăng độ cao của tiết diện ướt và do vậy, làm giảm vận tốc tương đối theo phương trình liên tục. Hiện tượng này còn được biết đến với tên gọi Hiệu ứng Epper có thể tạo ra sai số hiệu chuẩn trong biên độ hẹp trong khoảng vận tốc từ 0,5 v_c đến 1,5 v_c. Độ lớn của hiệu ứng Epper phụ thuộc vào kích cỡ của đồng hồ đo dòng và phương tiện treo, tương ứng với tiết diện của bể. Độ lớn này có thể lớn hơn một chút so với độ không đảm bảo đo của một điểm hiệu chuẩn riêng lẻ. Giá trị này là sai số hệ thống chứ không phải sai số ngẫu nhiên. Sai số này có thể được bỏ qua khi đồng hồ được hiệu chuẩn có kích cỡ rất nhỏ.

Độ sâu của bể vì vậy phải được lựa chọn sao cho phù hợp với kích cỡ và giới hạn vận tốc tối đa của đồng hồ đo dòng đang được hiệu chuẩn. Cần thận trọng để đảm bảo rằng hoặc vận tốc hiệu chuẩn đạt được ở phạm vi lớn hơn trước nhiễu (sự giao thoa) hoặc vận tốc hiệu chuẩn vượt quá phạm vi đủ để vùng tới hạn được bắc cầu mà không cần ngoại suy.

Độ rộng của bể rất quan trọng vì Hiệu ứng Epper rõ ràng hơn trong bể hẹp hơn. Độ rộng cũng giới hạn số lượng dụng cụ có thể được dùng để hiệu chuẩn đồng thời và tác động đến đặc tính tĩnh (thời gian cần thiết để nước trở lại trạng thái tĩnh hợp lý).

Ví dụ, khi đồng hồ đo dòng loại móc treo trên thanh trượt được hiệu chuẩn trong bể có độ rộng là 1,83 m trong đó độ sâu của nước là 1,83 m, hiệu ứng Epper lớn hơn đến 0,3 % khi vận tốc đạt khoảng 4 m/s (). Độ lớn của hiệu ứng sẽ mất dần ở một trong hai phía của vận tốc tới hạn, nhưng vẫn hiện hữu khi vận tốc nằm trong khoảng từ 3 m/s đến 5 m/s.

5.2. Bàn trượt (con lăn)

5.2.1. Qui định chung

Trong quá trình hiệu chuẩn, đồng hồ đo dòng được treo trên bàn trượt và ngập trong nước ở độ sâu quy định và bàn trượt dọc theo độ dài của bể với vận tốc được xác định một cách chính xác trong đoạn đo.

5.2.2. Hệ thống rãnh trượt

Bàn trượt có thể đi trên hai đường ray song song và phải thẳng hàng một cách chính xác với cả độ dài của bể và bề mặt của nước trong bể. Các đường ray cần thẳng, đồng thời đường ray và bánh xe của bàn trượt phải đều nhau, nếu không bàn trượt sẽ chuyển động không đều và tạo ra rung động có thể truyền tới đồng hồ đo và gây nhiễu phép đo. Vật liệu và độ chắc của đường ray và bánh lái phải được lựa chọn để bánh xe không bị mài mòn trước thời hạn qui định. Nếu dùng bánh xe có lốp cao su, cần tính toán để có thể nâng bánh xe lên khỏi bề mặt đường ray khi không sử dụng trong một khoảng thời gian dài.

Bàn trượt cũng có thể chuyển động trên hệ thống dây đai răng được lắp trên cả hai phía của bể điều khiển bằng con lăn. Trong trường hợp này cần đảm bảo dây đai không bị trượt hoặc võng xuống, nếu bị trượt hoặc võng xuống thì phải có thể lấy ra được bằng tay. Các dây đai cũng cần đủ chắc để có thể chịu được tải trọng của bàn trượt trong suốt quá trình hiệu chuẩn cũng như các điều kiện khí hậu thường gặp ở phòng thử nghiệm.

5.2.3. Các loại bàn trượt

Các loại bàn trượt sau thường hay được sử dụng.

a) Loại bàn trượt kéo chuyển động dọc đường ray trên cáp được điều khiển bởi một mô tơ có tốc độ không đổi nằm tách rời bàn trượt. Bàn trượt kéo có thể nhẹ hơn do lợi thế được tạo ra bởi gia tốc cao và phanh gấp, nhưng độ đàn hồi của cáp kéo có thể gây ra các bất thường trong khi vận hành bàn trượt và do đó làm ảnh hưởng đến độ chính xác của việc hiệu chuẩn đồng hồ đo dòng.

b) Bàn trượt tự đẩy chuyển động dọc đường ray bởi các mô tơ điện lắp bên trong. Điện được cung cấp tới bàn trượt bởi một hệ thống đường ray dây kéo hoặc hệ thống dây treo hoặc các hệ thống khác được thiết kế đặc biệt nhằm mục đích cho mô tơ hoạt động. Bàn trượt tự đẩy có cấu tạo nặng hơn vì nó phải mang mô tơ. Điều này dẫn đến quán tính của bàn trượt lớn hơn và hỗ trợ làm trơn bàn trượt.

Trọng lượng của bàn trượt có thể giảm đáng kể khi sử dụng các vật liệu nhẹ nhưng chắc. Bàn trượt có trọng lượng nhẹ có thể đạt được tốc độ gia tốc/giảm tốc cao, giúp độ dài của bể giảm đi tương đối.

5.2.4. Vận hành bàn trượt

Bàn trượt phải dịch chuyển nhẹ nhàng với một tốc độ ổn định trong đoạn đo của bể đo để đảm bảo các chuyển động do dao động không được truyền đến đồng hồ đo dòng đang được hiệu chuẩn.

Bàn trượt phải chắc chắn trong suốt quá trình gia tốc, giảm tốc và hãm. Đồng thời không được có bất kỳ tiến/lùi hoặc đung đưa sang một bên hoặc trượt trong suốt quá trình giảm tốc/gia tốc tối đa và vận hành thông thường tại bất kỳ vận tốc nào trong phạm vi quy định.

Bàn trượt phải có khả năng vận hành nhẹ nhàng theo cả phía trước và hướng ngược lại.

Phải sử dụng khóa liên động để đảm bảo hướng chuyển động ban đầu được chính xác.

Trong quá trình hiệu chuẩn, thiết bị đo, cảm biến và các dụng cụ khác phải không bị ảnh hưởng bởi nhiễu và các tín hiệu giả tạo được sinh ra do việc cấp điện hoặc hệ thống điều khiển và vận hành bàn trượt hoặc các thiết bị điện khác được lắp đặt trong bể đo và khu vực lân cận.

Hãm thông thường của bàn trượt phải được thực hiện bởi hãm động học thông qua hệ thống truyền động. Ngoài ra, phải có hệ thống hãm xen kẽ trên bàn trượt được kích hoạt tự động trong trường hợp khẩn cấp.

5.2.5. Điều khiển bàn trượt

Bàn trượt có thể được điều khiển bằng máy móc hoặc con người. Nếu bàn trượt được điều khiển bởi con người, các chức năng của bàn trượt sẽ được điều khiển bởi một người trên bảng điều khiển.

Bàn trượt tự động được điều khiển từ xa mà không cần người điều khiển. Một thiết bị điều khiển được lập trình từ trước sẽ điều khiển các chức năng của bàn trượt như tốc độ, gia tốc, giảm tốc, hãm, v.v... Thiết bị điều khiển này trao đổi tín hiệu điều khiển với một máy tính giám sát đặt ở phòng điều khiển qua hệ thống truyền tín hiệu số phù hợp.

5.3. Thiết bị đo

5.3.1. Qui định chung

Hiệu chuẩn đồng hồ đo dòng cần thực hiện đo liên tiếp ba thông số sau:

a) khoảng cách bàn trượt choán chỗ;

b) thời gian và;

c) số lượng tín hiệu (xung) truyền tới từ đồng hồ đo.

Vận tốc kéo được tính theo kết quả đo liên tiếp khoảng cách và thời gian, trường hợp đồng hồ đo là đồng hồ dạng quay, tốc độ quay được xác định bằng việc đo liên tiếp số lượng các tín hiệu (xung) và thời gian.

Để thu thập dữ liệu hiệu chuẩn, dùng một máy ghi biểu đồ động hoặc băng từ hoặc hệ thống thu thập số liệu vi tính hóa như mô tả trong 6.1.

5.3.2. Đo khoảng cách

Có nhiều phương pháp khác nhau được dùng để đo khoảng cách với độ không đảm bảo đo qui định (xem 5.3.5). Dưới đây là hai phương pháp phổ biến nhất.

a) thiết lập các phân cách (mốc) màu sáng tại khoảng cách đều nhau dọc chiều dài của bể để khởi động thiết bị truyền xung cơ học hoặc quang học được lắp đặt với bàn trượt;

b) sử dụng các bánh xe đo có thiết bị truyền xung cơ học hoặc quang điện/ bộ mã hóa quang được kéo dọc đường ray bằng bàn trượt.

Nếu dùng các bánh xe đo, phải đảm bảo không có hiện tượng trượt trong suốt quá trình dịch chuyển.

Phải cung cấp thêm phương pháp đo tốc độ chính xác để kiểm tra độ chính xác của bánh xe đo một cách thường xuyên.

5.3.3. Đo thời gian

Có rất nhiều phương pháp khác nhau để đo thời gian một cách chính xác. Dưới đây là hai phương pháp phổ biến nhất:

a) sử dụng đồng hồ cho biết xung động tiếp xúc sau một hoặc một vài giây. (Các xung động thời gian này thường được ghi lại trên đồ thị của máy ghi biểu đồ động hoặc băng từ cùng với các xung của đồng hồ đo dòng và khoảng cách. Thời gian tương ứng với một số lượng các xung tích hợp từ đồng hồ đo thường được xác định bằng phương pháp nội suy các xung thời gian);

b) sử dụng đồng hồ điện tử có khả năng đo các phần của giây, tính/đếm thời gian và hiển thị một số lượng khoảng cách được đặt trước và một số lượng các xung tương ứng từ đồng hồ do dòng.

5.3.4. Đo tín hiệu đồng hồ đo dòng

Bàn trượt phải được cung cấp một bộ ghi phù hợp để đo các tín hiệu của đồng hồ.

Trường hợp đồng hồ đo dạng quay, cảm biến của đồng hồ đo sẽ sinh ra một tín hiệu rõ ràng và dương tương ứng với các vòng quay của rô-to. Thông thường, tùy theo thiết kế của hệ thống, các tín hiệu được sinh ra một lần trên một vòng quay, hai lần trên mỗi vòng quay hoặc trong một số trường hợp một lần trên năm vòng quay hoặc thậm chí một lần trong mười vòng quay. Các tín hiệu thu được từ đồng hồ đo dòng có thể được đếm bằng cách sử dụng bộ đếm của đồng hồ đo dòng hoặc được ghi lại trên máy ghi biểu đồ động hoặc băng từ. Khi đo số lượng các vòng quay của đồng hồ trong một khoảng thời gian xác định, điều quan trọng là phải đo giữa các điểm giống hệt nhau trên tín hiệu đồng hồ. Ngoài ra, phải đảm bảo không có tín hiệu nào bị bỏ qua.

Khi ghi lại các tín hiệu của đồng hồ đo dòng, phải điều chỉnh tốc độ của bộ ghi sao cho sự tách biệt của tín hiệu đồng hồ tương thích với tốc độ của bàn trượt và độ chính xác của phép đo theo qui định.

Trường hợp đồng hồ đo dòng là đồng hồ điện từ, các tín hiệu điện từ các cảm biến của đồng hồ được thu nhận bằng bộ phận điều khiển (xem 7.2.1) và được hiển thị theo giá trị vận tốc trung bình.

5.3.5. Độ không đảm bảo đo

Độ không đảm bảo đo của khoảng cách dịch chuyển của bàn trượt phải trong khoảng 0,1 % giá trị thực với độ tin cậy 95 %.

Độ không đảm bảo đo của phép đo thời gian phải trong khoảng 0,1 % giá trị thực với độ tin cậy 95 %.

Độ không đảm bảo đo của các tín hiệu đồng hồ phải trong khoảng 0,1 % giá trị thực với độ tin cậy 95 %.

5.4. Các qui định khác

Để tăng hiệu quả của quá trình hiệu chuẩn cần cung cấp các thiết bị phụ sau đây trong phòng hiệu chuẩn:

a) thiết bị lọc, định lượng và loại bỏ tạp chất nhằm làm sạch nước và giữ cho nước không bị tảo bám;

b) thiết bị giảm sóng, thiết bị tiêu năng hoặc các thiết bị khác để giảm sự phản xạ của nhiễu loạn (rối) trong nước ở phần cuối thành của bể đo (Hoặc có thể lắp đặt các lưới tại các khoảng cách dọc bể và đưa xuống thấp đáy bể trước khi bắt đầu mỗi lần hiệu chuẩn.);

c) phương tiện để kiểm tra phải sẵn có khi vận hành lắp đặt từ phòng điều khiển để đảm bảo đồng hồ đo dòng loại dây cáp treo thẳng hàng tuyệt đối khi bắt đầu chạy và không bị dao động khi quá trình đo bắt đầu [Một hệ thống truyền hình cáp sẽ rất hữu ích để phục vụ mục đích này cũng như để quan sát đáp ứng của đồng hồ đo dòng dạng quay khi vận tốc gần với vận tốc đáp ứng tối thiểu (xem 7.1.3.1).];

d) phương tiện để kiểm tra hướng của đồng hồ loại cảm biến tĩnh;

e) nhiệt kế cầm tay để đo nhiệt độ của nước trong bể.

6. Hệ thống thu nhận và xử lý dữ liệu vi tính hóa

6.1. Thu nhận dữ liệu

Để tạo thuận lợi cho việc đo tự động và độ chính xác cao hơn khi đo, một hệ thống thu nhận dữ liệu vi tính hóa được lắp đặt trên bàn trượt.

Máy tính tích hợp trên bàn trượt được sử dụng để thu nhận dữ liệu sẽ đồng thời ghi lại các dữ liệu của khoảng dịch chuyển, dữ liệu về thời gian và các tín hiệu nhận được từ các loại đồng hồ khác nhau đang được hiệu chuẩn.

Phần mềm thu nhận dữ liệu phải có tính tương tác, dễ sử dụng và được thiết kế đặc biệt để thu nhận được các dữ liệu đầu vào sau:

- ngày và giờ hiệu chuẩn;

- kiểu và loại đồng hồ đo dòng;

- số sê-ri của đồng hồ đo dòng và mỗi rô-to;

- số của phòng hiệu chuẩn;

- vị trí của đồng hồ trên bàn trượt;

- nhiệt độ của nước;

- tất cả các thông tin khác liên quan đến hiệu chuẩn.

Hệ thống thu nhận dữ liệu phải được lập trình theo hệ thống/ngôn ngữ lập trình tiêu chuẩn và phù hợp với các giao thức truyền thông tiêu chuẩn.

6.2. Xử lý dữ liệu

Phần mềm xử lý dữ liệu phải được điều chỉnh để xử lý được các đường hiệu chuẩn, phương trình hiệu chuẩn và bảng hiệu chuẩn như mô tả trong 7.1.4.

Phần mềm xử lý dữ liệu phải hỗ trợ việc phát hiện mỗi xung đầu ra của từng đồng hồ đo dòng và lọc các tín hiệu không mong muốn, đồng thời giúp đo thời gian của các tín hiệu cụ thể từ đồng hồ đo dòng.

Phần mềm xử lý dữ liệu phải ghi và hiển thị các thông tin sau:

- thời gian và tốc độ thực;

- thời gian và tốc độ được lập trình;

- sai số thời gian và tốc độ thực1)

- hiển thị đồng thời bằng đồ thị về sự dịch chuyển của bàn trượt, thời gian và đầu ra của tất cả các đồng hồ loại treo.

Các hàm số/công cụ chung như ước lượng bình phương nhỏ nhất, hàm thống kê và sự lập bảng danh định phải có trong phần mềm xử lý dữ liệu.

Phần mềm phải cung cấp cơ sở dữ liệu cho tài liệu hiệu chuẩn được qui định trong 6.1 và phải có tính mở cũng như cho phép việc mở rộng/chỉnh sửa thêm các chức năng hỗ trợ.

Đối với trường hợp sử dụng bàn trượt được điều khiển từ xa, quá trình xử lý dữ liệu sẽ được thực hiện qua máy tính giám sát đặt trong phòng điều khiển.

7. Qui trình hiệu chuẩn

7.1. Hiệu chuẩn đồng hồ đo dòng dạng quay

7.1.1. Hướng dẫn hiệu chuẩn

Hướng dẫn được cung cấp bởi nhà sản xuất/người sử dụng đồng hồ đo dòng, để hiệu chuẩn để hiệu chuẩn phải bao gồm:

a) giới hạn tốc độ hiệu chuẩn;

b) chi tiết về các phương tiện treo; chẳng hạn mô tả sơ lược về thanh treo và kích thước, phương pháp lắp đặt dây cáp điện, loại dây cáp, loại và khối lượng vật làm chìm, vị trí của đồng hồ đo dòng theo giá đỡ .v.v.;

c) qui định đối với dầu được sử dụng trong trường hợp dùng hệ thống giá cân tiếp xúc với cáp dầu và ổ trượt;

d) thông tin liên quan đến các tài liệu hiệu chuẩn theo qui định như loại sơ đồ hoặc bảng biểu hiệu chuẩn, đơn vị trình bày kết quả, v.v.;

e) các yêu cầu đặc biệt, nếu có.

7.1.2. Treo đồng hồ đo dòng

Khi treo đồng hồ đo dòng phải chú ý các điểm sau:

7.1.2.1. Trước khi nhấn chìm đồng hồ đo dòng trong nước, phải kiểm tra độ sạch, độ bôi trơn, chức năng điện và cơ. Phải đảm bảo dùng đúng dầu như khuyến cáo của nhà sản xuất cho loại đồng hồ đo dòng có hệ thống và giá cân tiếp xúc với cáp dầu và ổ trượt trong quá trình chuẩn bị trước khi hiệu chuẩn.

7.1.2.2. Việc treo đồng hồ đo dòng phải theo qui định của nhà sản xuất/người sử dụng. Qui trình treo này phải luôn luôn giống như qui trình treo trong quá trình đo tại hiện trường. Nếu trong quá trình đo tại hiện trường, đồng hồ đo dòng được gắn gần đầu cuối của thanh treo thì khi hiệu chuẩn đồng hồ cũng được lắp ở cùng vị trí trên bàn trượt. Nếu điều này không thể thực hiện được, đồng hồ đo dòng phải được treo đủ xa so với đầu cuối của thanh treo để đảm bảo đồng hồ không bị bất kỳ ảnh hưởng nào từ vị trí này. Nếu cáp tín hiệu được đặt bên ngoài thanh treo trong suốt quá trình đo tại hiện trường, cần sử dụng một dây cáp tương tự, nối theo cùng một cách khi hiệu chuẩn. Cần lưu ý rằng cáp tín hiệu bị chùng có thể ảnh hưởng đến kết quả hiệu chuẩn.

7.1.2.3. Đồng hồ đo dòng phải được đặt ở độ sâu dưới bề mặt của chất lỏng sao cho ảnh hưởng của bề mặt là không đáng kể. Đối với đồng hồ đo dòng chảy dọc trục, độ sâu (mực chất lỏng so với trục xoay) cần thiết thường gấp đôi đường kính của rô to. Đồng hồ đo dòng loại cốc phải được nhấn chìm trong nước ở độ sâu ít nhất 0,3 m hoặc gấp 1,5 lần chiều cao của rô-to, tùy theo độ sâu lớn hơn. Ở tốc độ kéo lớn hơn, có thể xuất hiện sự chia tách dòng chảy phía sau thanh treo có biến dạng gây nên hiện tượng giảm vận tốc góc giả thiết sử dụng thanh treo dày hơn. Rối này thường được loại bỏ bằng cách tăng độ sâu chìm trong nước hoặc sử dụng thanh treo có ống loe tại mặt nước.

7.1.2.4. Nếu nhiều đồng hồ được hiệu chuẩn cùng lúc, phải thận trọng để đảm bảo không có hiện tượng giao thoa hoặc việc lắp đặt được lặp lại chính xác để hiện tượng giao thoa giữa các đồng hồ đo dòng là như nhau trong suốt quá trình đo và quá trình hiệu chuẩn.

7.1.2.5. Đồng hồ có giá treo phải được lắp cố định vào thanh treo sao cho được sắp đặt song song với hướng chuyển động. Đồng hồ có cáp treo phải được sắp đặt theo hướng chuyển động tại thời điểm bắt đầu mỗi lần đo và hiệu chuẩn.

7.1.2.6. Nếu đồng hồ đo dòng là loại có khả năng quay trong mặt phẳng đứng, phải kiểm tra độ thăng bằng của đồng hồ và điều chỉnh, nếu cần, trước khi các thử nghiệm hiệu chuẩn bắt đầu.

7.1.2.7. Phải thận trọng để đảm bảo các rung động của bàn trượt (đặc biệt là các rung động có thể nhận biết được ở tốc độ chậm hơn) và các rung động của thanh treo (đặc biệt là các rung động có thể nhận biết được ở tốc độ cao hơn) đủ thấp để không ảnh hưởng đến tốc độ quay của đồng hồ.

7.1.3. Thực hiện hiệu chuẩn

7.1.3.1. Tốc độ đáp ứng tối thiểu

Tốc độ đáp ứng tối thiểu (còn được gọi là vận tốc ngưỡng hoặc cưỡng bức) của đồng hồ đo dòng dạng quay được xác định bằng tốc độ tối thiểu mà tại đó rô-to của đồng hồ đo đạt được chuyển động quay đồng nhất và liên tục. Tốc độ phản ứng tối thiểu được xác định trong quá trình hiệu chuẩn bằng cách tăng dần vận tốc bàn trượt từ “0” đến khi rô to đạt vận tốc góc ổn định.

7.1.3.2. Số điểm hiệu chuẩn

Các phép đo phải được tiến hành từ tốc độ đáp ứng tối thiểu với số lượng đủ các vận tốc kéo để cho việc hiệu chuẩn thiết bị đo dòng được chính xác. Thông thường sẽ cần tiến hành các phép thử tại khoảng vận tốc gần hơn tại đầu cuối của phạm vi đo, vì các sai số lớn nhất tính theo phần trăm thường trong khoảng giới hạn này. Ví dụ, cần đo tại khoảng vận tốc 0,10 m/s tại đầu cuối của phạm vi đo, 0,25 m/s tại giữa phạm vi đo và 0,5 m/s ở đầu trên phạm vi đo.

Theo cách đo thực tế của các phòng hiệu chuẩn hiện nay, tổng số lượng các điểm hiệu chuẩn như sau:

a) 8 đến 12 điểm với hiệu chuẩn đến 2,5 m/s;

b) 12 đến 18 điểm với hiệu chuẩn đến 5 m/s;

c) 18 đến 24 điểm với hiệu chuẩn đến 8 m/s.

7.1.3.3. Thời gian dừng

Nước trong bể đo phải tương đối tĩnh trước mỗi lần đo và thời gian chờ giữa hai lượt dịch chuyển của bàn trượt phải sao cho vận tốc còn lại là không đáng kể so với vận tốc thử quy định. Thời gian cần thiết cho nước tĩnh phụ thuộc vào kích thước của bể, việc sử dụng các thiết bị giảm chấn, vận tốc thử trước đó, kích cỡ và hình dạng của đồng hồ và của thiết bị treo ngập trong nước. Do đó thời gian dừng sau mỗi lần dịch chuyển của bàn trượt phải được quyết định và theo dõi bởi phòng hiệu chuẩn.

7.1.4. Phân tích dữ liệu

7.1.4.1. Xác định tốc độ quay và dịch chuyển

Nếu sử dụng bộ đếm điện tử như mô tả trong 5.3.3 b), vận tốc, v, của bàn trượt và tốc độ quay, n, của đồng hồ có thể được tính bằng cách chia khoảng cách và số lần quay cho thời gian.

Nếu sử dụng một đồ thị như mô tả trong 5.3.3 a), việc ước lượng v và n được thực hiện theo hai cách:

a) Chiều dài tương ứng với một số lượng nhất định các xung liên quan đến đồng hồ, khoảng cách và thời gian được đo dọc băng ghi, tính bằng milimet như trình bày trong Hình 1.

Các giá trị v và n được tính theo phương trình sau:

và

trong đó

CHÚ DẪN

Hình 1

b) Điểm bắt đầu và kết thúc của các phần ghi tương ứng với một số lượng các xung xác định phụ thuộc một mặt vào đồng hồ đo và mặt khác vào khoảng cách được thể hiện trên đồ thị thời gian như nêu trong Hình 2. Việc nội suy giữa hai tín hiệu thời gian cho phép xác định chính xác khoảng thời gian tương ứng với số lượt quay của rô-to và với khoảng cách được lựa chọn. Phương pháp này đặc biệt phù hợp với băng ghi dài. Trong trường hợp này, các giá trị của v và n được xác định theo các phương trình sau:

và

trong đó

t₁  là thời gian (số lượng các khoảng thời gian đầy đủ và phần thời gian lẻ nhân với độ dài của một khoảng thời gian) tương ứng với N số lượt quay của rô-to đồng hồ;

t₂  là thời gian (số lượng các khoảng thời gian đầy đủ hoặc một phần nhân với một khoảng thời gian) tương ứng khoảng cách dịch chuyển l.

CHÚ DẪN

t  thời gian tính theo giây

I  khoảng cách tính theo m

r  xung đồng hồ

Hình 2

7.1.4.2. Đường cong hiệu chuẩn

Các điểm hiệu chuẩn thường được thể hiện trên hệ thống đồ thị với vận tốc v là tung độ và tốc độ quay của rô-to n là trục hoành. Với đồng hồ đo dòng kiểu cánh quạt, để tăng độ chính xác khi nhập đồ thị lên mức cao nhất có thể mà không cần phải chọn tỷ lệ quá lớn, thì một góc nghiêng của cánh rô-to lý thuyết được lựa chọn nằm gần đường cong hiệu chuẩn và chỉ có độ lệch, Δ v = v - kn so với đường thẳng phụ được nhập vào theo tỷ lệ lớn [Hình 3a)]. Đường cong Δ v tính bằng hàm của n có thể được thay thế với độ chính xác phù hợp bằng các đường thẳng A, B và C có phương trình dễ tính toán [Hình 3b)].

CHÚ DẪN

1  đường cong hiệu chuẩn

X₁  tốc độ quay trung bình của rô-to (n), tính bằng số lượt quay trên giây

Y₁  vận tốc kéo trung bình (v) tính bằng m/s

X₂  tốc độ quay trung bình của rô-to (n), tính bằng số lượt quay trên giây

Y₂ Δv, tính bằng m/s

Hình 3

7.1.4.3. Các phương trình hiệu chuẩn

Kết quả hiệu chuẩn đồng hồ đo được trình bày theo một hoặc nhiều phương trình đường thẳng là phù hợp nhất đối với đường cong hiệu chuẩn. Các phương trình này có dạng sau;

v = a + bn (6)

trong đó

v là vận tốc tính bằng m/s;

n là số lượt quay của rô-to đồng hồ trên giây (r/s);

a và b là các hằng số được xác định cho mỗi phương trình.

Phương trình trên cũng có thể có dạng sau trong trường hợp việc thể hiện thời gian t tương ứng số lượt quay của rô-to N;

7.1.4.4. Bảng hiệu chuẩn

Các bảng hiệu chuẩn được xây dựng với các giá trị thực nghiệm của v và n. Các phương trình hiệu chuẩn phù hợp nhất đối với đường cong hiệu chuẩn có thể xác định được trên máy tính bằng theo một chương trình phù hợp. Để phát hiện và loại bỏ các giá trị không xác thực của v hoặc n có thể xuất hiện trên máy tính mà không được nhận biết, phải cài đặt trong chương trình máy tính các giá trị giới hạn độ lệch của các điểm riêng lẻ từ đường cong hiệu chuẩn. Bảng hiệu chuẩn có thể được trình bày theo dạng phù hợp với kỹ thuật đo lường được sử dụng. Trong bảng hiệu chuẩn, vận tốc có thể được xác định cho mỗi 0,01 m/s hoặc phần nguyên số vòng quay trong một khoảng thời gian xác định hoặc tương ứng với số lượng xác định các lượt quay.

Phải bố trí trên bảng hiệu chuẩn để có thể in ra các giá trị quan sát được của v và n cùng với giá trị về phần trăm độ lệch của các điểm quan sát đơn lẻ từ đường cong hiệu chuẩn trung bình được thiết lập để biết được sự phân tán của mỗi điểm so với đường cong trung bình. Sai số chuẩn của dữ liệu cũng phải trình bày theo phần trăm vận tốc trung bình với giới hạn độ tin cậy 95 % để đảm bảo sự phù hợp với đường cong hiệu chuẩn.

7.1.5. Trình bày kết quả

Kết quả hiệu chuẩn được trình bày theo một trong các dạng sau;

- được trình bày theo dạng phương trình;

- được trình bày bằng phương trình hiệu chuẩn kết hợp với biểu thị bằng đường cong hiệu chuẩn trên đồ thị;

- sử dụng bảng hiệu chuẩn có dạng phù hợp với kỹ thuật đo.

Trường hợp sử dụng đồng hồ đo hiển thị kết quả trực tiếp, các kết quả hiệu chuẩn phải được trình bày theo dạng bảng biểu với các thông số về vận tốc kéo, vận tốc tương ứng được hiển thị trên màn hình và phần trăm độ lệch của mỗi vận tốc được hiển thị so với vận tốc kéo.

Các thông tin sau phải được thể hiện trên tờ kết quả:

a) tên và địa chỉ phòng hiệu chuẩn;

b) ngày hiệu chuẩn;

c) số hiệu chuẩn;

d) kiểu dáng và loại đồng hồ;

e) số sê-ri của đồng hồ và và của mỗi rô-to;

f) thời gian quay đối với đồng hồ hình cốc (ISO 2537);

g) thiết bị dùng để treo đồng hồ trên bàn trượt đo (dây cáp hoặc thanh treo);

h) chi tiết về sức nặng của vật làm chìm, nếu được sử dụng trong quá trình hiệu chuẩn;

i) vị trí của đồng hồ trên mặt phẳng của bể;

j) tốc độ đáp ứng tối thiểu;

k) các giới hạn hiệu chuẩn;

I) các lưu ý khác chẳng hạn như thông tin về các thay đổi của đồng hồ liên quan đến việc lắp đặt các bộ phận rời;

m) nhiệt độ của nước trong bể trong suốt quá trình hiệu chuẩn;

n) độ nhớt của dầu ổ trục;

o) độ lệch chuẩn và phần trăm độ lệch chuẩn thể hiện độ chính xác của các phương trình hiệu chuẩn;

p) chữ ký của các nhân viên chịu trách nhiệm hiệu chuẩn của phòng hiệu chuẩn.

7.2. Hiệu chuẩn đồng hồ điện từ

7.2.1. Hướng dẫn hiệu chuẩn

Trước khi hiệu chuẩn, đầu cảm biến của đồng hồ phải được ngâm trong nước ít nhất 24 h.

Khi hiệu chuẩn, cảm biến phải được lắp trên ke nẹp góc của bàn trượt sao cho phải ngập trong nước trong bể ở độ sâu theo qui định và hướng của thân đồng hồ phải tuyệt đối nằm ngang.

Cảm biến phải được bật lên để quan sát sự tiêu hao dòng, sự tiêu hao này phải được giới hạn ở một giá trị theo qui định của nhà sản xuất.

Với đồng hồ đo dòng kiểu điện từ, cần thực hiện được việc đo ở vận tốc bằng “0” để biết giá trị dịch offset “0”. (Số đọc được thị trên đồng hồ khi vận tốc bằng “0” là giá trị dịch offset “0”). Vì vậy, trước khi bắt đầu các thử nghiệm hiệu chuẩn, phải chú ý số đọc “0” của đồng hồ trong nước tĩnh. Phải đảm bảo nước trong bể hoàn toàn tĩnh.

Bàn trượt phải trượt về phía trước và ngược lại với các tốc độ xác định trước và dữ liệu về khoảng cách dịch chuyển, thời gian, hướng dịch chuyển và thông số đầu ra tương ứng của đồng hồ đo dòng phải được thu thập trên bàn trượt bởi người vận hành hoặc trên hệ thống bảng điều khiển thu nhận dữ liệu và truyền tới máy tính giám sát trong phòng điều khiển để chờ xử lý tiếp.

Đồng hồ đo dòng điện từ phải được hiệu chuẩn theo hướng tiến hoặc ngược lại để thiết lập dịch offset “0” của thiết bị.

Do đồng hồ đo dòng kiểu điện từ có thể đo vận tốc rất thấp bắt đầu từ gần “0” nên bàn trượt phải được thiết kế để vận hành được ở các tốc độ càng thấp càng tốt và hệ thống đo vận tốc dịch chuyển phải có khả năng ghi chính xác các tốc độ rất thấp.

Việc ghi vận tốc trung bình được xác định bởi đồng hồ điện từ và vận tốc trung bình của bàn trượt phải được tiến hành đồng thời trong cùng khoảng thời gian dịch chuyển của bàn trượt.

Trong suốt quá trình hiệu chuẩn, phải chú ý thiết lập một số lượng đủ các điểm để đảm bảo hiệu suất của đồng hồ được thỏa mãn ở bất kỳ phạm vi vận tốc nào, đặc biệt là các phạm vi vận tốc cực thấp.

7.2.2. Hiệu chuẩn lại

Đồng hồ đo dòng kiểu điện từ không có các bộ phận chuyển động; đồng hồ này có thể vận hành tốt và ít cần hiệu chuẩn định kỳ hơn so với đồng hồ đo dòng kiểu quay với tần suất với điều kiện sử dụng tương đương. Tuy nhiên, đồng hồ đo dòng kiểu điện từ nên được kiểm tra định kỳ về tính năng và độ trôi điện trong bộ phận điều khiển theo tiêu chuẩn liên quan và trong trường hợp hiệu năng của đồng hồ được phát hiện đã thay đổi ở một mức độ không thể chấp nhận được thì phải hiệu chuẩn lại.

Phải đảm bảo đồng hồ đo dòng được hiệu chuẩn toàn bộ bao gồm cả các bộ phận như đầu cảm biến, bộ điều khiển điện tử và cáp truyền tín hiệu. Nếu một trong những bộ phận này bị thay đổi thì cần hiệu chuẩn lại.

Trong quá trình sử dụng đồng hồ đo dòng điện từ, các thử nghiệm dịch chuyển “0” thường được thực hiện bằng cách nhấn chìm đồng hồ trong nước tĩnh và ghi lại. Nếu kết quả đặc trưng của các thử nghiệm này đột nhiên thay đổi hoặc thể hiện độ trôi lệch liên tục so với trạng thái ổn định ban đầu của đồng hồ thì phải hiệu chuẩn lại.

Tính năng của các bộ phận điện tử cấu thành nên đồng hồ đo dòng điện từ có thể thay đổi theo thời gian theo ảnh hưởng của sự lão hóa. Vì vậy, đồng hồ đo dòng điện từ phải được hiệu chuẩn lại hàng năm không kể việc sử dụng như thế nào.

Việc hiệu chuẩn cụ thể một thiết bị cũng có thể là một hàm số của các đặc tính thủy động lực của đầu cảm biến được xác định bởi kiểu dáng cụ thể của nó và tình trạng nhám bề mặt. Các hư hỏng ngẫu nhiên trong quá trình vận hành có thể làm biến dạng đáng kể kiểu dáng của đầu cảm biến hoặc bề mặt hoàn thiện. Trong các trường hợp như vậy, phải tiến hành hiệu chuẩn lại.

Tùy thuộc vào thiết kế cụ thể của hệ thống đo, có thể có giới hạn về chiều dài của cáp nối đầu cảm biến với bộ điều khiển. Việc hiệu chuẩn một đồng hồ đo dòng riêng lẻ cụ thể có thể sử dụng cáp truyền tín hiệu với chiều dài và loại đặc trưng riêng. Nếu chiều dài của cáp truyền tín hiệu bị thay đổi khác với chiều dài của cáp dùng trong quá trình hiệu chuẩn thì phải hiệu chuẩn lại đồng hồ với chiều dài cáp mới.

7.2.3. Lắp đồng hồ đo dòng điện từ

Đầu cảm biến của đồng hồ đo dòng điện từ phải được giữ gìn sạch và đặc biệt không bị dầu mỡ bám vào. Phải tuân thủ các hướng dẫn của nhà sản xuất về phương pháp làm sạch đầu cảm biến.

Phải cẩn thận để đảm bảo thân đồng hồ nằm ngang, đặc biệt trong trường hợp hình dạng thân đồng hồ kéo dài và các điện cực chỉ nằm trên một mặt của thân đồng hồ. Đầu cảm biến của đồng hồ phải được đặt ở vị trí được bảo vệ khỏi các từ trường hoặc không có từ trường sinh ra bởi động cơ kéo bàn trượt và đường ray điện.

Nước trong bể phải có đặc tính dẫn điện tương xứng để đảm bảo thỏa mãn tính năng của đồng hồ. Đặc tính dẫn điện của nước trong bể phải được đo và ghi lại trong chứng nhận hiệu chuẩn. Phải đảm bảo thỏa đáng việc nối đất của đồng hồ, bàn trượt và bể nước để tránh vòng lặp nối đất.

7.2.4. Số điểm hiệu chuẩn

Các số đọc từ đồng hồ đo dòng và sự liên kết các số đọc này với số đọc của bàn trượt sẽ dao động dựa vào loại bộ hiển thị vì:

a) số đọc của đồng hồ đo dòng có thể có dạng các số thay đổi nhanh trên màn hình số,

b) số đọc của đồng hồ đo dòng có thể có dạng giá trị trung bình được đo trong một khoảng thời gian xác định bởi bộ phận điện tử của đồng hồ đo dòng; không liên quan đến khoảng thời gian đo tốc độ kéo,

c) số đọc của đồng hồ đo dòng có thể là một giá trị được tạo ra bằng cách tính trung bình các lần đo điện tử trong một khoảng thời gian, giá trị bắt đầu của các lần đo này có thể do người sử dụng xác định.

Trong các trường hợp như vậy, người sử dụng đồng hồ đo dòng điện từ và người phụ trách phòng hiệu chuẩn phải cùng đồng ý về qui trình được lựa chọn để ghi lại các quan sát trong quá trình dịch chuyển ổn định của bàn trượt. Tuy nhiên, cần tiến hành thử ở ít nhất 10 điểm và lặp lại mỗi nhóm vận tốc năm lần để có thể bao quát được toàn bộ phạm vi của đồng hồ.

7.2.5. Tính năng của hiệu chuẩn

Trong quá trình hiệu chuẩn, khu vực lân cận đồng hồ đo dòng không được có các trường điện từ mạnh xung quanh bên ngoài cũng như tạp âm điện xung quanh, nếu không hiệu năng của đồng hồ đo dòng sẽ bị ảnh hưởng không tốt.

Cần đảm bảo tín hiệu đầu ra của cảm biến cũng được ghi lại trên vôn kế chính xác và các số đọc này được ghi trên chứng nhận hiệu chuẩn. Điều này sẽ giúp xác định độ không đảm bảo đo của cảm biến và bộ phận hiển thị một cách độc lập.

Đầu cảm biến và bộ điều khiển phải được gắn lại chính xác ngay sau khi hiệu chuẩn.

7.2.6. Trình bày các kết quả

Các kết quả hiệu chuẩn phải được trình bày dưới dạng bảng biểu với các thông số về vận tốc kéo, vận tốc hiển thị tương ứng trên bộ phận hiển thị của đồng hồ và phần trăm độ lệch của mỗi vận tốc hiển thị so với vận tốc kéo. Đặc tính dẫn điện của nước trong bể đo được trong quá trình thử nghiệm, các chi tiết về cáp được sử dụng trong quá trình hiệu chuẩn và các thông tin liên quan khác như đã trình bày trong 7.1.5 cũng phải được thể hiện trên bảng kết quả.

Một biểu đồ thể hiện vận tốc thực và vận tốc hiển thị phải được phác họa và chứng thực cho mỗi điều chỉnh trên bộ phận hiển thị.

MỤC LỤC

1. Phạm vi

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ và định nghĩa

4. Nguyên lý hiệu chuẩn

5. Tiêu chuẩn thiết kế trạm hiệu chuẩn

5.1. Kích thước của bể đo (bể hiệu chuẩn)

5.2. Thiết bị dịch chuyển (giá trượt/đẩy)

5.3. Thiết bị đo

5.4. Các qui định khác

6. Hệ thống thu nhận và xử lý dữ liệu vi tính hóa

6.1. Thu nhận dữ liệu

6.2. Xử lý dữ liệu

7. Qui trình hiệu chuẩn

7.1. Hiệu chuẩn đồng hồ đo dòng dạng quay

7.2. Hiệu chuẩn đồng hồ điện từ