Удосконалення методів оцінювання точності турбінних лічильників газу



Скачати 119.49 Kb.
Дата конвертації18.04.2016
Розмір119.49 Kb.


ВІДГУК

офіційного опонента к.т.н., Власюка Я.М. на дисертаційну роботу

КЛОЧКО Наталії Богданівни на тему: Удосконалення методів оцінювання точності турбінних лічильників газу, що подана на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.02 – Стандартизація, сертифікація та метрологічне забезпечення
Актуальність обраної теми.

Облік природного газу має надзвичайно велике значення для його економії і раціонального використання. Для організації дієвої системи енергозбереження необхідно реалізувати ефективну систему вимірювання і обліку витрати та кількості природного газу. Стан обліку природного газу насамперед визначається технічною базою обліку, зокрема наявністю відповідних методів і технічних засобів обліку. Це визначає важливість задачі розроблення сучасних приладів і систем вимірювання витрати та кількості природного газу з високими метрологічними і експлуатаційними характеристиками. На сьогоднішній час оцінювання точності промислових лічильників газу, в тому числі і турбінних, здійснюється за допомогою еталонних установок вимірювання об’єму і витрати газу. Оскільки ці дослідження проводяться, в основному, на повітрі в силу практичної відсутності еталонних установок з функціонуванням на природному газі за великих витрат, все більшої актуальності набуває необхідність вдосконалення методів оцінювання точності турбінних лічильників газу. При цьому необхідною є оптимізація методів опрацювання вимірювальної інформації на базі імовірнісних методів оцінювання метрологічних характеристик засобів обліку природного газу.

Виходячи з цього, задачі розроблення і вдосконалення методів оцінювання метрологічних характеристик турбінних лічильників при їх застосуванні як еталонних засобів вимірювання витрати і об’єму природного газу, на базі яких можна було би створювати діагностувальні установки для дослідження метрологічних характеристик, на вирішення яких направлена дисертаційна робота Клочко Наталії Богданівни, є важливими, що підтверджує актуальність і самої роботи.

Наукова новизна роботи стосується розвитку швидкісного методу вимірювання витрати природного газу, зокрема з використанням турбінних перетворювачів. Найвагоміші наукові результати окреслені наступним:

- вдосконалено математичну модель процесу функціонування турбінного лічильника газу, яка враховує конструктивні параметри турбіни, критерії подібності гідродинамічних потоків турбіни, умови її експлуатації та параметри природного газу, що дозволяє кількісно оцінити систематичну складову похибки, чим досягається підвищення точності результатів вимірювання турбінними лічильниками газу при їх калібруванні як еталонних засобів;

- експериментальним шляхом встановлено види законів розподілу результатів вимірювання об’єму газу за різних заданих фіксованих значень об’ємної витрати для турбінних лічильників типорозмірів G400 та G160, що дає можливість підвищити оцінку точності результатів вимірювання шляхом уточнення діапазону зміни випадкової складової похибки результатів вимірювання об’єму за різних витратних режимів турбінних лічильників газу;

- вдосконалено концепцію застосування методів математичної статистики шляхом ідентифікації виду закону розподілу на базі інформаційного підходу при опрацюванні результатів вимірювання об’єму природного газу турбінними лічильниками, яка дозволяє підвищити оцінку точності та достовірності результатів вимірювання об’єму природного газу турбінними лічильниками;



- вдосконалено методи оцінювання точності турбінних лічильників газу шляхом одночасного коригування систематичної складової похибки результатів вимірювання об’єму та оцінювання випадкової складової, які лягли в основу розроблення нормативного документу з оцінювання точності турбінних лічильників газу при їх калібруванні, що відкриває нові практичні аспекти створення еталонних засобів вимірювання об’єму газу.

Практична цінність отриманих автором результатів визначається наступним:

  • розроблення та впровадження у ДП «Івано-Франківськстандартметрологія» нормативного документу з методики калібрування турбінних лічильників газу на реальному середовищі при їх застосуванні як еталонних засобів вимірювання об’єму природного газу;

  • використання результатів дисертаційної роботи у навчальному процесі Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу при підготовці фахівців за освітньо-професійними програмами спеціаліста і магістра спеціальності «Метрологія та вимірювальна техніка» на кафедрі «Інформаційно-вимірювальна техніка» з дисциплін «Вимірювальний експеримент та обробка результатів», «Теоретичні основи метрологічного забезпечення витратовимірювання».

Ступінь обґрунтованості наукових положень та достовірність результатів.

Ступінь обґрунтованості наукових положень, висновків та рекомендацій, які сформульовані в дисертаційній роботі, переконливо окреслена використанням сучасних методів математичного та фізичного моделювання процесів в турбінних вимірювальних перетворювачах витрати на підгрунті основних положень теоретичної механіки, газодинаміки та критеріїв гідродинамічної подібності потоків, методів теорії імовірності, математичної статистики, теорії похибок та невизначеності при оцінюванні метрологічних характеристик засобів вимірювання. Отримані автором наукові результати у відповідності до поставлених задач досліджень є логічними, не суперечать фундаментальним фізичним та математичним закономірностям і також підтверджуються достатньою апробацією основних положень та висновків на міжнародних і всеукраїнських науково-технічних конференціях та семінарах.

Достовірність отриманих в роботі положень і наукових результатів підтверджується результатами проведених досліджень, коректністю застосування припущень і формулювання умов досліджень при моделюванні процесів у вимірювальних перетворювачах та малими значеннями розбіжностей між результатами математичного та фізичного моделювання і експериментальних досліджень запропонованих засобів вимірювання. Достовірність отриманих результатів експериментально підтверджується на калібрувальній установці ПАТ «Івано-Франківськгаз», яка функціонує на природному газі,

Рекомендації щодо використання результатів роботи. Запропоновані автором методи оцінювання метрологічних характеристик швидкісних лічильників газу, які реалізуються з використанням турбінних перетворювачів, можуть бути використані у практичній діяльності органами Мінекономрозвитку України і метрологічними підрозділами при проведенні контролю за якістю обліку природного газу

Наукові результати, що отримані автором, можна рекомендувати для використання в навчальному процесі вищих технічних закладів освіти при підготовці фахівців за напрямками «Приладобудування» і «Метрологія та вимірювальна техніка».



Повнота викладу основних матеріалів дисертації в опублікованих працях. Результати досліджень, які отримані автором, викладені у 13-ти наукових працях, із них в 7 статей у фахових наукових виданнях, що входять до переліку ДАК України, і достатньо ґрунтовно розкривають суть розв’язуваних наукових задач. Дисертаційна робота пройшла достатньо широку апробацію, її основні положення відображені в 6-ти публікаціях у збірниках матеріалів і тез доповідей на міжнародних і всеукраїнських науково-технічних конференціях.

Структура та зміст дисертації.

В цілому дисертаційна робота є завершеним науковим дослідженням, складається зі вступу, чотирьох розділів основної частини, що містять 26 рисунків і 21таблицю, висновків, списку використаних джерел (96 найменувань) та 6 додатків. Загальний обсяг дисертації складає 158 сторінок, з яких основний зміст викладено на 114 сторінках.



У вступі сформульовано мету, завдання та методи досліджень, показано зв’язок дисертації з науковими програмами та планами, визначено наукову новизну та практичну цінність роботи, обґрунтовано актуальність вибраного напрямку досліджень, визначено предмет і об’єкт дослідження, особистий внесок здобувача в одержаних результатах.

В першому розділі проведено аналіз методів статистичного опрацювання вимірювальної інформації, акцентовано увагу на опрацюванні вимірювальної інформації турбінних лічильників газу при їх метрологічних дослідженнях для випадків метрологічної атестації, калібрування та повірки.

Проаналізовані види основних метрологічних характеристик турбінних лічильників газу, чинні в Україні та відомі закордонні нормативні документи, на підставі яких можна оцінювати якісні параметри процесу вимірювання об’єму газу. Наведено аналіз еталонних установок як технічних засобів для метрологічних досліджень турбінних лічильників газу.

Проведено аналіз методичних підходів алгоритмічного опрацювання результатів вимірювань при метрологічному контролі турбінних лічильників газу як еталонних так і робочих засобів вимірювання. Встановлено, що оцінювання випадкової складової похибки результатів вимірювання об’єму газу доцільно здійснювати із застосуванням методів математичної статистики на базі інформаційного підходу при опрацюванні результатів вимірювання турбінними лічильниками.

На підставі викладеного матеріалу обґрунтовано необхідність вдосконалення методів оцінювання точності турбінних лічильників газу, сформульовані завдання, які потребують вирішення, і обґрунтовано напрямки дисертаційних досліджень.



У другому розділі наведені результати теоретичних досліджень впливу елементів конструкції та експлуатаційних факторів на метрологічні характеристики турбінних лічильників газу при удосконаленні методів оцінювання їх точності.

Розроблено графічну модель у вигляді діаграми Ісікави, яка узагальнює процес вимірювання об’єму газу турбінними лічильниками. Встановлено, що поряд із відомим впливом конструктивних особливостей виконання турбіни (кут нахилу лопатей, їх геометричні розміри, шорсткість поверхні лопатей) потребує більш детального дослідження процес гідродинамічної взаємодії потоку газу за різних його режимів (ламінарний, перехідний, турбулентний) з врахуванням критеріїв гідродинамічної подібності і параметрів природного газу, які безпосередньо впливають на сили динамічного та механічного опору вимірюваного середовища. Досліджено вплив параметрів природного газу (густини, молярні долі азоту та диоксиду вуглецю, температура газу) на коефіцієнт перетворення лічильника. З цією метою обчислювалися коефіцієнти вагомості, які дають змогу оцінити ступінь впливу зміни кожного із впливових факторів на коефіцієнт перетворення лічильника за умови зміни впливового параметра. З метою перевірки на коректність експериментальних досліджень, при яких відтворювана витрата на еталонній установці приймалася стабільною, додатково здійснювалась оцінка пульсацій потоку.



В третьому розділі висвітлені питання проведених експериментальних досліджень метрологічних характеристик турбінних лічильників газу типорозмірів G400 та G160 на калібрувальній установці ПАТ «Івано-Франківськгаз», яка функціонує на природному газі. Отримані результати експериментальних досліджень підтверджують, що значення коефіцієнта перетворення турбінного лічильника від об’ємної витрати не є постійними. З метою перевірки адекватності запропонованої моделі теоретичного визначення коефіцієнта перетворення турбінного лічильника газу проведено порівняння запропонованої моделі (7) із експериментальними значеннями та значеннями, отриманими за відомими моделями, які не враховують частоту пульсацій потоку при функціонуванні турбіни. Досліджено непостійність коефіцієнта перетворення з метою внесення поправок у алгоритм його обчислення, що є одним із факторів підвищення точності вимірювання об’єму турбінними лічильниками шляхом коригування їх випадкової складової похибки. З метою підвищення достовірності визначення закону розподілу вимірювання об’єму газу здійснено оцінювання впливу зміни температури, тиску та об’ємної витрати на формування виду закону розподілу результатів вимірювання.

Четвертий розділ присвячений викладенню суті запропонованих удосконалених методів оцінювання точності турбінних лічильників газу. Удосконалення полягає у врахуванні систематичної складової похибки та застосуванні методів математичної статистики при визначенні довірчих меж результатів вимірювання з урахуванням їх закону розподілу, що реалізується запропонованим алгоритмом. Наведені методика врахування теоретичного модельного значення коефіцієнта перетворення турбінного лічильника газу при його калібруванні. Здійснено експериментальне підтвердження методики опрацювання вимірювальної інформації турбінних лічильників газу, що дало можливість здійснити кількісний порівняльний аналіз складових невизначеностей результатів вимірювання об’єму. Відображена суть розробленого проекту нормативного документу з методики калібрування турбінних лічильників на реальному середовищі при їх застосуванні як еталонних засобів вимірювання об’єму природного газу.

У висновках сформульовано основні результати виконаних наукових досліджень.

В додатках наведено результати аналізу критеріїв перевірки нормальності закону розподілу, протоколи метрологічних досліджень лічильника на природному газі, результати апробації роботи діагносту вальної установки на природному газі та проект нормативного документу для проведення діагностування побутових лічильників газу результати апробації роботи діагностувальної установки на природному газі та проект нормативного документу для проведення діагностування побутових лічильників газу.
Оцінка змісту дисертації, її завершеність в цілому, відповідність встановленим вимогам оформлення дисертацій. Дисертаційна робота написана загальноприйнятою науковою мовою із використанням сучасної правильної української наукової термінології. Робота виконана на належному науковому рівні, є завершеною науковою працею, має практичне значення та відображає розв’язання актуальної науково-прикладної задачі підвищення точності турбінних лічильників газу шляхом удосконалення методів та розроблення нормативної бази для покращення оцінювання метрологічних характеристик турбінних лічильників при обліку природного газу. Оформлення дисертації в цілому відповідає темі досліджень і вимогам пунктів 9, 11 та 13 «Порядку присудження наукових ступенів і присвоєння вченого звання старшого наукового співробітника», вимогам ДАК МОН України про дисертації і автореферати, а також паспорту спеціальності 05.01.02 – Стандартизація, сертифікація та метрологічне забезпечення
Відповідність автореферату змісту дисертації. Автореферат в загальному написаний відповідно до вимог ДАК МОН України до авторефератів. Він містить всі необхідні складові структурної побудови і в ньому викладена основна суть виконаних наукових досліджень, а також наведені висновки та список основних публікацій. В цілому зміст автореферату дисертації адекватно відображає основну суть виконаної роботи.
Зауваження відносно викладення змісту дисертаційної роботи і автореферату.

1. Відомо, що число Рейнольдса (Re), як критерій гідродинамічної подібності використовується для визначення подібності процесів у гідродинаміці (при русі рідини) і базується на відношенні між питомими силами інерції та силами в’язкості рідини (або газу). У разі рівності числа Рейнольдса маємо подібність гідродинамічних процесів.

Аналогічно, число Струхаля (Sh) — критерій гідродинамічної подібності, але який базується на співвідношенні між швидкістю руху рідини або газу, періодом часу періодичних процесів та лінійним розміром (зворотна величина до критерію гомохронності Но). Може характеризувати співвідношення між витратою газу та числом обертання турбінки у турбінних лічильниках або частотою вихроутворення у вихрових лічильниках і характеризувати похибку вимірювань. У разі незмінності числа Струхаля при роботі маємо ідеальний лічильних з постійним передавальним числом.

У той же час число Е́йлера (Eu ) — критерій подібності у гідродинаміці, що базується на відношенні між питомими силами тиску (на одиничну площу рідини або газу) та питомими силами інерції. У випадку турбінного лічильника його роботу визначає дія рушійної сили перепаду тиску на турбінці, а також гальмівної сили тертя у підшипникових вузлах її кріплення.

Тому при дослідженні метрологічних характеристик турбінних лічильників газу за різних фізичних параметрів та хімічного складу вимірюваного середовища для отримання результатів в узагальненому вигляді виглядає перспективним вивчення залежності числа Струхаля не тільки від числа Рейнольдса, а й визначення впливу числа Ейлера.

2. В ряді випадків в дисертаційній роботі переоцінено важливість та характеристики турбінних лічильників:



  • на стор. 9 відмічено доцільність використання турбінних лічильників для виявлення витоків;

  • на стор. 11 сказано, що 70% природного газу в розподільних мережах обліковується турбінними лічильниками (на справді на даний момент це десь біля 20%);

  • на стор. 43 відмічено їх швидкодію та придатність для вимірювання швидкозмінних процесів.

3. На стор. 33 сказано, що вимоги до критичних сопел викладені в стандарті ДСТУ ГОСТ 8.586.:2009 (на справді – в ISO 9300).

4. На сторінці 34 останній абзац по змісту відносить до роторних лічильників, а не турбінних.

5. Не точно описано стенд ПАТ «Івано-Фраківськгаз» (стор 36 – макс. тиск 0,6 МПа, діафрагма не приймає участі в дослідженнях, рисунків 1.3 дві штуки, а опис по тексту не відповідає складу).

6. На рисунку 2.3 лишнім є момент гальмівний, створений втулками ротора.

7. Помилка в формулі 4.12 – не вказана степінь «2» в чисельнику під керенем.

8. Наведена в додатку Д методика для калібрування робочих засобів вимірювання, а не для еталонних засобів (стор 111).


Наведені зауваження та недоліки, які виявлені в результаті аналізу розділів дисертаційної роботи, не впливають на загальну позитивну оцінку виконаних досліджень: їх актуальності, наукової новизни, практичної цінності, обґрунтованості та достовірності.

Висновок

Дисертаційна робота Клочко Н.Б. є завершеною науковою працею, в якій вирішено важливу науково-технічну задачу – підвищення точності турбінних лічильників газу шляхом удосконалення методів та розроблення нормативної бази.



Вищезазначене дає підстави для визнання відповідності вимогам п. 9, 11 “Порядку присудження наукових ступенів і присвоєння вченого звання старшого наукового співробітника”, а її автор заслуговує присудження наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.02 – Стандартизація, сертифікація та метрологічне забезпечення.





База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка