Анотація до роботи:

Косач Н.І. Забезпечення єдності вимірювання витрати рідини. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.01.02 – стандартизація, сертифікація та метрологічне забезпечення. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2008.

Дисертаційна робота присвячена розв’язанню важливої науково-прикладної проблеми забезпечення єдності вимірювання витрати рідини та належного її обліку шляхом створення сучасної системи відтворення та передачі одиниць витрати та кількості рідини.

Показано, що проблема, яка розв’язується, є дуже актуальною для України. Для її вирішення створено нову єдину повірочну схему для засобів вимірювання як об’ємної та масової витрати, так і об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу, а також єдиний державний еталон одиниць об’ємної та масової витрати, об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу, (ДЕТУ 03-04-04), розширена невизначеність якого не перевищує 0,02 %. Розвинуто електромагнітний метод і розроблено на його основі, атестовано та впроваджено в метрологічну практику України еталонний витратомір ЕМВВ-2 з похибкою вимірювання ± 0,2 %, високоточні ЗВТ витрати, зокрема, для трубопроводів великих діаметрів, витратомірну установку ВЗУ-180 з похибкою вимірювання ± 0,2 %. Розроблено методологію калібрування (повірки) ЗВТ швидкості рідинних потоків із застосуванням проливних витратомірних установок. Розроблено 18 гармонізованих з європейськими МДМ, які регламентують забезпечення єдності вимірювання витрати та кількості рідини в Україні, а також ряд методик калібрування (повірки) конкретних ЗВТ витрати.

Розв’язано важливу науково-прикладну проблему забезпечення єдності вимірювання витрати рідини та належного її обліку шляхом створення сучасної системи відтворення та передачі одиниць витрати, об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу, її впровадження у метрологічну практику України.

На основі проведених аналізу та досліджень отримані такі наукові та практичні результати:

1. Обґрунтовано, що першочерговими задачами при створенні системи забезпечення єдності вимірювання витрати рідини є створення і впровадження у метрологічну практику України єдиної сучасної державної повірочної схеми на чолі з єдиним державним первинним еталоном, який забезпечував би відтворення, зберігання і передачу одиниць як об’ємної витрати і об’єму, так й масової витрати і маси рідини, що протікає по трубопроводу.

2. Встановлено, що для визнання результатів вимірювань, які здійснюються в Україні, іншими країнами світу, Європейською співдружністю необхідна участь державного еталона у міждержавних звіреннях і, у цьому зв’язку, у повірочної схемі необхідно передбачити наявність еталона-передавання. Також показано, що з метою зменшення навантаження на державний еталон у повірочну схему необхідно введення вторинного еталона.

4. Встановлено, що на сьогодні в Україні поряд з робочими еталонами – проливними повірочними установками, технічний рівень яких дозволяє забезпечити повірку робочих ЗВТ витрати рідини з похибками ± (1 – 3) % й більше, впроваджуються сучасні високоточні проливні та імітаційні повірочні установки, які різняться як за метрологічними характеристиками, так і за технічними та функціональними можливостями, тому робочі еталони за точністю раціонально розподілити на розряди.

5.Рекомендовано розширити поле робочих ЗВТ з метою введення нових ЗВТ витрати та кількості рідини, що впроваджені і впроваджуються у теперішній час у народне господарство України, та яке передбачає розвиток витратомірної техніці у майбутньому.

6. Результати виконаних досліджень і положень реалізовані у новій повірочній схемі для засобів вимірювання об’ємної та масової витрати, об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу. Розроблено відповідний національний стандарт України ДСТУ 4403:2005 „Метрологія. Державна повірочна схема для засобів вимірювання об’ємної та масової витрати рідини й об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу”.

7. Удосконалено фізико-математичну та метрологічну моделі еталона, що створюється на базі статичного вагового методу.

На основі цієї моделі розроблено принципи побудови і визначено конструктив оптимального для України державного еталона одиниць витрати рідини, визначено основні джерела похибки відтворення одиниць витрати рідини державним еталоном і визначені шляхи зведення цих похибок до прийнятного мінімуму.

8. Результати виконаних досліджень реалізовані у створеному, атестованому та впровадженому у метрологічну практику України Державному первинному еталоні одиниці об’ємної витрати рідини в діапазоні від 2,810^-4 м³/с до 2,810^-2 м³/с, масової витрати рідини в діапазоні від 2,810^-1 кг/с до 28 кг/с, об’єму рідини в діапазоні від 0,1 м³ до 3,0 м³ та маси рідини в діапазоні від 100 кг до 3000 кг, що протікає по трубопроводу, (ДЕТУ 03-04-04).

Розширена невизначеність вимірювань, що виконуються на створеному еталоні, не перевищує 0,02 %, що находиться на рівні кращих еталонів (стандартів) розвинутих країн світу.

9. Розвинуто теоретичні основи, принципи створення, фізико-математична модель високоточних електромагнітних витратомірів зі стабільними метрологічними характеристиками.

Результати виконаних теоретичних досліджень реалізовані у розробленому високоточному електромагнітному витратомірі ЕМВВ-2 (похибка вимірювань не перевищує ± 0,2 %), перетворювачі витрати ПРЕМ-1 для трубопроводів малих і середніх діаметрів (DN 300) та „клінкетного” ЕМВ, який забезпечує вимірювання витрати рідини з нормованими МХ у трубопроводах великих діаметрів (DN > 300), відносна похибка вимірювань яких ± 1,0 %

10. Розроблено і експериментально апробовано принципи і рекомендації побудови компактних відносно недорогих високоточних проливних динамічних установок, які забезпечують проведення досліджень, атестацію, калібрування (повірку) всіх типів і виконань ЗВТ витрати.

Розроблені принципи і рекомендації реалізовані у створеної, атестованої і впровадженої у метрологічну практику України витратомірної еталонної установки ВЗУ-180 (похибка відтворення і передачі одиниці витрати не перевищує ± 0,2 %), робочим органом якої є набір розроблених ЕМВВ-2.

11. Розроблено методологію атестації, калібрування (повірки) ЗВТ швидкості рідинних потоків як таких, а особливо тих, які безпосередньо застосовуються як перетворювачі витрати у трубопроводах середніх та великих діаметрів, зокрема, „клінкетних” ЕМВ, із застосуванням існуючих проливних витратомірних установок.

12. Розроблено та впроваджено у практику метрологічних робіт комплекс організаційно-методичних нормативних документів з метрології, що регламентують норми та правила забезпечення єдності вимірювання витрати рідини в народному господарстві України.

13. Створені державний еталон ДЕТУ 03-04-04, робочі еталони – ЕМВВ-2 та ВЗУ-180, робочий ЗВТ ПРЕМ-1 впроваджені у практику метрологічних робіт в Україні. Експлуатація створених ЗВТ витрати підтвердила коректність положень, рекомендації і висновків, зроблених на основі виконаних у дисертаційної роботі теоретичних та експериментальних досліджень.

Публікації автора:

1. Большаков В.Б., Косач Н.И., Марфенко И.В., Панфилов О.Ф. Электромагнитный метод измерения скорости жидкостных потоков // Український метрологічний журнал. -1997. -№4. -С.43-46.

2. Большаков В.Б., Косач Н.И., Марфенко И.В., Несвитайло В.А., Соколов С.Г., Панфилов О.Ф. Зависимость показаний электромагнитных расходомеров от физико-химических свойств измеряемой среды. // Український метрологічний журнал. -1998. -№2. -С.46-49.

3. Большаков В.Б., Косач Н.И. Измерение динамических параметров жидкой фазы расслоенных газожидкостных потоков // Методи та прилади контролю якості. -1999. -№3. -С.65-70.

4. Косач Н.І. Сучасна витратомірна установка для метрологічного забезпечення вимірювань витрати рідини // Український метрологічний журнал. -1999. -№ 4. -С.52-55.

5. Большаков В.Б., Косач Н.І. Визначення конструктиву та метрологічних характеристик еталонів одиниць об’ємної та масової витрати рідини // Український метрологічний журнал. – 2001. -№4. -С.50-53.

6. Большаков В.Б., Белоусов В.Ф., Косач Н.И., Марфенко И.В. Метрологическое обеспечение измерений расхода воды в Украине // Український метрологічний журнал. -2003, -№3. -С. 44-48.

7. Косач Н.І. Принцип побудови перекидного пристрою еталона одиниць об’ємної та масової витрати рідини // Український метрологічний журнал. – 2004. -№2. -С. 41-48.

8. Косач Н.І. Підвищення точності відтворення одиниць витрати рідини еталонами // Стандартизація, сертифікація, якість. – 2004. -№6. -С.55-58.

9. Косач Н.І. Визначення інтервалу осереднення миттєвих значень витрати у еталонах одиниці витрати рідини // Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. Зб. наук. пр. „Електроенергетика і перетворювальна техніка”. Тематичний випуск „Прилади і методи нерунійвного контролю”. – 2005. -№ 44. -С.116-120.

10. Косач Н.І. Методологічні новації повірочної схеми в галузі вимірювання витрати та кількості рідини // Український метрологічний журнал. -2005. -№.3. -С. 50-52.

11. Косач Н.І. Метрологічне забезпечення вимірювання витрати рідини при застосуванні методу „швидкість-площа” // Український метрологічний журнал. -2006. -№1. -С.43-44.

12. Косач Н.І. Методологія повірки ЗВТ швидкості рідинних потоків із застосуванням проливних витратомірних установок. // Український метрологічний журнал. -2006. -№2. -С.45-48.

13. Большаков В.Б., Косач Н.І. Реалізація концепції метрологічного забезпечення вимірювання та обліку споживання води в Україні // Український метрологічний журнал. -2006. -№4. -С.52-55.

14. Косач Н.І. Аналіз функціонування державного первинного еталона одиниць витрати рідини // Методи та прилади контролю якості. -2006. -№17. -С.55-58.

15. Косач Н.І. Дослідження перекидного пристрою державного еталона одиниць витрати рідини // Стандартизація, сертифікація, якість. -2007. -№1. -С.43-48.

16. Косач Н.И. Оценка неопределенности измерений расхода жидкости на эталонах // Системи обробки інформації. Випуск 6(64). Невизначеність вимірювань: наукові, нормативні, прикладні та методичні аспекти. – Харків: Харківський університет Повітряних Сил ім. Івана Кожедуба -2007. -С.47-50.

17. Косач Н.І. Дослідження системи вимірювання густини рідини Державного первинного еталона одиниць витрати // Український метрологічний журнал. -2007. -№.3. -С.46-50.

18. Володарський Є.Т., Косач Н.І. Система автоматизованої реєстрації витрати рідини в еталонних витратомірних установках // Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. Зб. наук. пр. „Електроенергетика і перетворювальна техніка”. Тематичний випуск „Прилади і методи нерунійвного контролю”. -2007. -№ 35. -С.98-102.

19. Володарський Є.Т., Косач Н.І. Забезпечення єдності вимірювань витрати рідини в Україні // Український метрологічний журнал. -2007. -№4. –С.38-41.

20. Косач Н.І. Визначення оптимальних параметрів магнітної системи електромагнітної системи електромагнітних витратомірів // Український метрологічний журнал. -2008. -№1. –С.34-39.

21. Большаков В.Б., Косач Н.И., Королев В.Б., Щупак И.Е., Щупак Н.Е. Электромагнитный расходомер // Пат. РФ №2030713. Зарег. в госреестре изобрет. 10.03.95.

22. КНД 50-052-95. ДСВ. Вимірювачі швидкості рідинних потоків. Методи та засоби повірки / Большаков В.Б., Косач Н.И. Чинний з 01.07.96. – Київ: Держстандарт України, 1996. –14 с.

23. ДСТУ 3954-2000. Метрологія. Вимірювачі швидкості рідинних потоків. Методи та засоби повірки. (ГОСТ 8.571-2000 Межгосударственный стандарт. ГСИ. Измерители скорости жидкостных потоков. Методы и средства поверки) / Большаков В.Б., Косач Н.И. Чинний з 01.07.2001. –Минск: Межгосударственный совет, 2000. -25 с.

24. ДСТУ 4403:2005. Метрологія. Державна повірочна схема для засобів вимірювання об’ємної та масової витрати рідини й об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу / Большаков В.Б., Косач Н.І. Чинний з 01.10.2005. – Київ: Держспоживстандарт України, 2006. -10 с.

25. Большаков В.Б., Косач Н.И., Себко В.П., Королев В.Б. ЭМИР-2 как средство задания нормированных расходов в высококачественных системах автоматизированного регулирования // Труди конф. с междунар. участием «Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика», -Харьков: ОСНОВА. -1995. -С.195-196.

26. Большаков В.Б., Косач Н.И., Королев В.Б., Марфенко И.В. Метрологическая аттестация рабочего эталона расхода ВЗУ-180 // Праці І Міжнар. наук.-техн. конф. «Метрологія у механіці-98». – Харків: ДНВО „Метрологія”. -1998. -С.57-60.

27. Косач Н.И. Влияние анизотропии электропроводимости измеряемой среды на метрологические характеристики ЭМР // Праці І Міжнар. наук.-техн. конф. «Метрологія у механіці-98». – Харків: ДНВО „Метрологія”. -1998. -С.151-155.

28. Большаков В.Б., Косач Н.І. Створення високостабільних потоків в еталонах витрати рідини. // Наук. праці ІІ Міжнар. науково-техн. конф. «Метрологія та вимірювальна техніка». –Том 2. –Харків: ХГНИИМ. -1999. -С.191-193.

29. Большаков В.Б., Косач Н.І.. Стан та перспективи розвитку метрологічного забезпечення вимірювань витрати рідини // Матер. ІІІ ювіл. міжнар. наук.-практ. конф. „Проблеми обліку теплоти та води в Україні”. –К.: ТОВ „АВЕГА”, 2002. -С.38-48.

30. Большаков В.Б., Косач Н.И. Методы и средства поверки измерителей скорости жидкостных потоков // Наукові праці ІІІ міжнар. наук.-техн. конф. конф. „Метрологія та вимірювальна техніка”. – Том 2. – Харків: ХГНИИМ. -2002. -С. 121-123.

31. Большаков В.Б., Косач Н.І., Королев В.Б., Бабаков А.В. Державний еталон одиниць витрати рідини // Матер. ІV міжнар. наук.-практ. конф. „Проблеми обліку теплоти та води в Україні”. К.: ТОВ „АВЕГА”. -2004. -С.23-31.

32. Большаков В.Б., Косач Н.І. Система передачі одиниці витрати рідини від державного еталона РЗВ // Матер. ІV міжнар. наук.-практ. конф. „Проблеми обліку теплоти та води в Україні”. К.: ТОВ „АВЕГА”. -2004. -С.32-36.

33. Большаков В.Б., Косач Н.И., Постникова В.Л. Технические регламенты по подтверждению соответствия счетчиков холодной и горячей води // Матер. ІV міжнар. наук.-практ. конф. „Проблеми обліку теплоти та води в Україні”. К.: ТОВ „АВЕГА”. -2004. -С.97-101.

34. Большаков В.Б., Косач Н.И., Королев В.Б., Бабаков А.В. Обеспечение единства измерений расхода жидкости в Украине // Труди ІV міжнар. наук.-техн. конф. „Метрологія та вимірювальна техніка” („Метрологія-2004”). – Том 1. –Харків: ННЦ „Інститут метрології”. -2004. -С.30-33.

35. Косач Н.І. Особливості нової повірочної схеми для засобів вимірювань об’ємної та масової витрати рідини, об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу // Труди ІV міжнар. наук.-техн. конф. „Метрологія та вимірювальна техніка” („Метрологія-2004”). –Том 2. -Харків. -2004. -С.170-172.

36. Большаков В.Б., Косач Н.И. КООМЕТ – действенный инструмент евроинтеграции национальных эталонов // Матеріали V міжнар. наук.-практ. конф. „Проблеми обліку теплоти та води в Україні”. –К.: ТОВ „АВЕГА”. -2006. -С.27-32.

37. Большаков В.Б., Косач Н.І. Реалізація концепції метрологічного забезпечення вимірювання та обліку споживання води в Україні. // Труди V між нар. наук.-техн. конф. „Метрологія та вимірювальна техніка” („Метрологія-2006”). – Том 1. –Харків: ННЦ „Інститут метрології”. – 2006. -С.10-14.

38. Большаков В.Б., Косач Н.И.. Исследование влияния плотности жидкости на неопределенность измерений расхода эталонами // Сб. докл. ХVІІ нац. науч. симпозиума с междунар. уч. «Метрология и метрологическое обеспечение 2007». – Созополь, Болгария: „СОФТРЕЙД”. – 2007. – С.205-209.

39. Большаков В.Б., Косач Н.И., Машнева И.В. Оптимизация магнитных систем ЭМР // Тез. докл. 1 Української наук.-техн. конф. “Метрологія в електроніці”. -Харків: ДНВО „Метрологія”. -1994. -С.304-305.

40. Большаков В.Б., Косач Н.И., Машнева И.В.. Область пространственного осреднения магнитогидродинамических измерителей // Тез. докл. 1 Української наук.-техн. конф. “Метрологія в електроніці”. –Харків: ДНВО „Метрологія”. -1994. -С.330-331.

41. Косач Н.И.. Измерение параметров движения жидкостных потоков // Тез. допов. Української наук.-техн. конф. «Метрологія та вимірювальна техніка». –Харків: ДНВО „Метрологія”. -1995. -С.102.

42. Большаков В.Б., Косач Н.И., Машнева И.В.. Электромагнитный измеритель скорости жидкостных потоков // Тез. допов. Української наук.-техн. конф. «Метрологія та вимірювальна техніка». –Харків: ДНВО „Метрологія”. -1995. -С.101.

43. Большаков В.Б., Косач Н.И., Купко В.С. Метрологические аспекты измерений динамических параметров стратифицированных потоков // Тез. допов. Української .наук.-техн. конф. «Метрологія та вимірювальна техніка». –Харкiв: ДНВО „Метрологія”. -1995. -С.103

44. Большаков В.Б., Косач Н.И., Машнева И.В. Электромагнитные измерители динамических параметров жидкостных сред // Тез. докл. Украинск. науч.-техн. конф. „Метрологическое обеспечение средств измерений больших длин и средств измерения геодезического назначения» («Метрология в геодезии»). –Харьков: ГНПО „Метрология”. -1996. -С.35-36.

45. Большаков В.Б., Косач Н.І. Забезпечення єдності вимірювань швидкості рідинних потоків // Тез. докл. Украинск. науч.-техн. конф. „Метрологическое обеспечение средств измерений больших длин и средств измерения геодезического назначения» («Метрология в геодезии»). –Харьков: ГНПО „Метрология”. -1996. -С.43-44.