GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8778-1:2011

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8778-1:2011 hoàn toàn tương đương với ISO 9368-1:1990, quy định về quy trình kiểm tra lắp đặt đối với hệ thống đo dòng chất lỏng trong ống dẫn kín bằng phương pháp cân tĩnh. Tiêu chuẩn này tập trung vào việc hướng dẫn chi tiết các bước vận hành sơ bộ, quy trình kiểm tra thiết bị cân, bộ chuyển dòng, bộ đếm thời gian, hệ thống đo khối lượng riêng, đánh giá độ ổn định lưu lượng và tính toán độ không đảm bảo đo tổng thể của hệ thống.

VẬN HÀNH SƠ BỘ TRƯỚC KHI KIỂM TRA (KHOẢN 5.4)

Trước khi tiến hành kiểm tra chi tiết hệ thống cân tĩnh, người vận hành bắt buộc phải thực hiện các thao tác sơ bộ sau đây để đảm bảo tính chuẩn xác của toàn bộ quy trình:

• Xem xét kỹ lưỡng mô tả kỹ thuật và quy trình thao tác lắp đặt của hệ thống.
• Kiểm tra các đặc tính của thiết bị đo chính và thiết bị phụ trợ nhằm xác nhận sự phù hợp với các thông số kỹ thuật đã công bố.
• Kiểm tra hoạt động của hệ thống thủy lực để phát hiện và thiết lập tất cả các nguồn sai số bổ sung có thể phát sinh.
• Xác định dải lưu lượng hoạt động của hệ thống. Trong đó, lưu lượng vận hành tối đa của phép đo phải thấp hơn giá trị nhỏ nhất trong hai giá trị: Lưu lượng tối đa do hệ thống nguồn cung cấp tạo ra khi hoạt động trong vòng kín với trở kháng thủy lực tối thiểu; hoặc lưu lượng tương ứng với thời gian tối thiểu cho phép để điền đầy bình cân đến mức định trước (thời gian tối thiểu này phải đáp ứng yêu cầu của TCVN 8440 / ISO 4185, thông thường là khoảng 30 giây).

QUY TRÌNH KIỂM TRA VẬN HÀNH CHI TIẾT (ĐIỀU 6)

1. Kiểm tra thiết bị cân (Khoản 6.1)

Khối lượng chất lỏng thu được được xác định bằng phương pháp cân kép (cân bình chứa trước và sau chu kỳ chuyển dòng, sau đó trừ đi lượng bì). Quy trình kiểm tra thiết bị cân bao gồm hai phương pháp chính:

• Kiểm tra bằng khối lượng quả cân chuẩn: Sử dụng các quả cân chuẩn có tổng khối lượng không nhỏ hơn khối lượng tối đa của chất lỏng thu được. Sai số tối đa cho phép của quả cân chuẩn phải bằng hoặc thấp hơn 20% độ không đảm bảo đo mong đợi của dụng cụ cân. Trường hợp tổng khối lượng quả cân chuẩn thấp hơn khối lượng chất lỏng tối đa, có thể áp dụng phương pháp cân thế với điều kiện tổng khối lượng quả cân chuẩn phải lớn hơn 25% khối lượng tối đa của chất lỏng được cân. Khi yêu cầu độ chính xác cao, phải tính đến ảnh hưởng của sức nổi không khí theo OIML Recommendations 33 và TCVN 8440.
• Kiểm tra bằng bình cân thể tích chuẩn: Áp dụng cho các bình cân dung tích lớn hoặc cấu trúc đặc thù. Thể tích bình chuẩn phải đạt từ 5% đến 10% thể tích tối đa của bình cân. Phương pháp này yêu cầu xác định khối lượng nước với độ không đảm bảo đo nhỏ hơn 0,01%, tương đương với việc kiểm soát nhiệt độ nước dưới 0,5 °C.

2. Kiểm tra bộ chuyển dòng (Khoản 6.2)

Bộ chuyển dòng đóng vai trò quyết định đến độ chính xác của phép đo thời gian nạp chất lỏng. Quy trình kiểm tra bao gồm:

• Kiểm tra hiện tượng bắn nước tại lưu lượng tối đa và tối thiểu để đảm bảo không có chất lỏng lọt ra ngoài hoặc vào bình cân ngoài chu kỳ đo.
• Đo sự thay đổi áp suất trong đường ống tại lưu lượng lớn nhất khi thiết bị chuyển dòng ở vị trí cố định để đảm bảo không xảy ra hiện tượng tăng áp bất thường gần đầu ra vòi phun.
• Kiểm tra độ kín bằng mắt thường dưới áp suất làm việc. Nếu có rò rỉ nhỏ, phải gộp lại và xác định tại các mức lưu lượng tối thiểu, trung bình và tối đa để tính toán hiệu chỉnh.
• Xác định sai số hệ thống và ngẫu nhiên do bộ chuyển dòng gây ra bằng phương pháp thực nghiệm đo chênh lệch thời gian đóng ngắt.

3. Kiểm tra bộ đếm thời gian (Khoản 6.3)

Sai số hiệu chuẩn của bộ đếm thời gian sẽ trực tiếp gây ra sai số hệ thống trong phép đo thời gian nạp nước. Để sai số ngẫu nhiên từ bộ đếm thời gian có thể bỏ qua, thiết bị phải đạt sai số nhỏ hơn 0,01% đối với thời gian điền đầy bình tối thiểu (tương đương sai số nhỏ hơn 3 ms đối với thời gian nạp tối thiểu 30 s). Khuyến khích sử dụng phương pháp nội suy như xung nhịp kép theo ISO 7278-3.

4. Kiểm tra hệ thống đo khối lượng riêng (Khoản 6.4)

Khi cần chuyển đổi từ lưu lượng khối lượng sang lưu lượng thể tích, việc xác định tỷ trọng chất lỏng là bắt buộc. Đối với các chất lỏng có hệ số giãn nở nhiệt cao, cần áp dụng các kỹ thuật đo lường nghiêm ngặt theo quy định tại TCVN 8440 để đảm bảo độ chính xác yêu cầu.

5. Đánh giá độ ổn định lưu lượng (Khoản 6.5)

Độ ổn định lưu lượng phản ánh hiệu quả hoạt động của hệ thống ổn định dòng chảy. Việc đánh giá được thực hiện qua hai khía cạnh:

• Độ ổn định lưu lượng trong khoảng thời gian tích hợp: Sử dụng một đồng hồ tua bin quán tính thấp lắp đặt trong mạch để ghi nhận tần số xung đầu ra (tối thiểu 1 lần/giây trong suốt 60 giây của chu kỳ tích hợp). Kết quả được phân tích để tính toán độ lệch chuẩn tương đối của thành phần sai số ngẫu nhiên (S5).
• Độ ổn định lưu lượng giữa các khoảng thời gian tích hợp: Đánh giá độ ổn định dài hạn bằng cách đo lưu lượng trung bình qua nhiều chu kỳ hoạt động liên tiếp nhằm xác định ảnh hưởng của các thiết bị tạo ổn định trong hệ thống.

6. Nghiên cứu đặc tính dòng chảy (Khoản 6.6)

Để phục vụ công tác hiệu chuẩn đồng hồ đo, hệ thống cần thiết lập một biên dạng vận tốc phát triển đầy đủ và giảm thiểu tối đa hiện tượng dòng xoáy hoặc rối dòng do các phụ kiện đường ống gây ra.

TÍNH TOÁN ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO ĐO TỔNG THỂ (ĐIỀU 7)

Độ không đảm bảo đo tổng thể trong phép đo lưu lượng phải được xác định từ các thành phần sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên sau khi đã thực hiện các hiệu chính cần thiết.

1. Độ không đảm bảo đo hệ thống tương đối (Es)

Được tính toán theo công thức căn bậc hai của tổng bình phương các thành phần sai số hệ thống:

Es = (E1² + E2² + E3² + E4²)¹/²

Trong đó:

• E1: Độ không đảm bảo hệ thống của dụng cụ cân.
• E2: Độ không đảm bảo hệ thống của bộ chuyển dòng.
• E3: Độ không đảm bảo hệ thống do độ kín (rò rỉ) của bộ chuyển dòng.
• E4: Độ không đảm bảo hệ thống của phép xác định khối lượng riêng (chỉ tính đến khi cần đo lưu lượng thể tích).

2. Độ không đảm bảo đo ngẫu nhiên tương đối (ER)

Được xác định dựa trên phân bố Student (t*) và các độ lệch chuẩn tương đối:

ER = t* * (S1² + S2² + S3² + S4²)¹/²

Trong đó:

• S1: Độ lệch chuẩn tương đối của sai số ngẫu nhiên từ dụng cụ cân.
• S2: Độ lệch chuẩn tương đối của sai số ngẫu nhiên từ bộ chuyển dòng.
• S3: Độ lệch chuẩn tương đối của sai số ngẫu nhiên từ độ kín bộ chuyển dòng.
• S4: Độ lệch chuẩn tương đối của sai số ngẫu nhiên từ phép xác định tỷ trọng.
• t*: Hệ số phân bố Student tra cứu theo bậc tự do ở mức tin cậy 95%. Ví dụ: Với bậc tự do bằng 10, t* = 2,228; với bậc tự do vô hạn, t* = 1,960.

3. Biểu diễn độ không đảm bảo đo tổng hợp (E)

Độ không đảm bảo đo tổng hợp có thể được biểu thị dưới dạng:

E = (Es² + ER²)¹/²

CÁC PHỤ LỤC KỸ THUẬT QUY ĐỊNH (PHỤ LỤC A - E)

Phụ lục A: Ước lượng sai số hệ thống và ngẫu nhiên của dụng cụ cân

Quy trình thực nghiệm yêu cầu gia tải và dỡ tải cân bằng các quả cân chuẩn tại ít nhất 10 mức phân bố đều từ điểm không đến tải tối đa. Sai số của phép đo thứ i được xác định bằng hiệu số giữa số đọc của cân và tổng khối lượng quả cân chuẩn cộng với lượng bì rỗng trung bình. Từ đó, tính toán sai số số học trung bình và độ lệch chuẩn để thiết lập công thức hiệu chính cho các phép đo khối lượng thực tế.

Phụ lục B: Nghiên cứu hoạt động của thiết bị chuyển dòng

Phụ lục này hướng dẫn phương pháp xác định hệ số hiệu chỉnh thời gian (Dt) do sự chênh lệch thời gian đóng ngắt của bộ chuyển dòng khi dòng chảy chuyển từ đường xả vào bình cân (t1) và ngược lại (t2). Phép thử được thực hiện tối thiểu 10 lần tại các mức lưu lượng tối thiểu, trung bình và tối đa để tính toán độ lệch chuẩn S2, S3 và xác định sai số hệ thống của bộ chuyển dòng.

Phụ lục C: Đánh giá độ ổn định dòng trong khoảng thời gian tích hợp

Sử dụng chuỗi số liệu tần số tín hiệu đầu ra từ đồng hồ đo để tính toán hàm tương quan và hệ số tương quan liên tiếp. Từ tỷ lệ suy giảm dòng chảy và khoảng thời gian giữa các phép đo, tiến hành tính toán độ lệch chuẩn tương đối S5 nhằm định lượng thành phần sai số ngẫu nhiên do sự không ổn định của dòng chảy trong chu kỳ điền đầy bình.

Phụ lục D: Đánh giá độ ổn định dòng giữa các khoảng thời gian tích hợp

Thực hiện tối thiểu 10 phép đo lưu lượng trung bình tại 5 điểm lưu lượng khác nhau trong dải hoạt động. Sử dụng tiêu chí Abbe (so sánh tỷ số biến thiên với giá trị tới hạn A trong bảng tra cứu ở mức xác suất 5%) để xác định xem có sự biến đổi lưu lượng mang tính hệ thống trong suốt quá trình thử nghiệm hay không, từ đó tính toán độ lệch chuẩn tương đối S6 phù hợp.

Phụ lục E: Nghiên cứu đặc tính dòng chảy

Phân tích ảnh hưởng của hai loại nhiễu chính là lệch biên dạng vận tốc và dòng xoáy đối với độ chính xác của đồng hồ đo. Tiêu chuẩn khuyến nghị lắp đặt các đoạn ống thẳng đủ dài trước đồng hồ đo và sử dụng các thiết bị chỉnh dòng hoặc đồng hồ tua bin cánh thẳng để phát hiện, triệt tiêu dòng xoáy trước khi tiến hành hiệu chuẩn.