Тема 1.2 Общие сведения об измерениях и

Измерительных приборах

Студент должен:

знать: основные метрологические понятия; сущность разных методов измерения; единицы измерений международной системы (СИ); погрешности измерений и способы их устранения; классы точности приборов; классификацию и определение измерительных приборов, их основные метрологические характеристики;

уметь: проводить обработку результатов поверки измерительных приборов, определять пригодность приборов к эксплуатации по максимальной приведенной погрешности прибора или его допустимой погрешности, вводить поправки к измерениям.

Общие понятия об измерениях и классификация средств измерения. Международная система единиц (СИ). Методы измерений. Погрешности измерений и источники их появления. Методы оценки точности результатов наблюдений. Введение поправок. Класс точности.

Меры и измерительные приборы. Классификация измерительных приборов. Метрологические характеристики приборов. Поверка рабочих приборов.

Практические занятия № 1

Литература: 1, с. 13...26

Методические указания

Процесс измерения заключается в нахождении соответствия между измеряемой величиной и другой, условно принятой за единицу измерения.

Все измерения осуществляются с помощью мер и измерительных приборов, которые объединяются общим понятием - измерительная техника. Меры и измерительные приборы по классу точности делятся на три категории:

а) эталоны;

б) образцовые меры и измерительные приборы;

в) рабочие меры и измерительные приборы.

Наука "Метрология" предлагает несколько методов измерения, в том числе прямой, косвенный, совокупный и совместный.

Независимо от тщательности измерения и совершенства измерительной аппаратуры результат всякого измерения содержит погрешность, которая складывается из двух величин: истинного значения величины и погрешности ее измерения. В качестве истинного пользуются действительным значением величины.

Различают погрешности измерения: абсолютную, относительную и приведенную. Действительное значение измеряемой величины находят в зависимости от причин возникновения погрешности приборов.

Несмотря на огромное число причин возникновения погрешностей измерений, их можно объединить в следующие группы: методические, инструментальные и субъективные. Величина, обратная погрешности, т.е. поправка, вносится в результат измерения для получения действительного значения измеряемой величины.

Все приборы по точности подразделяются на классы. Классом точности называется число, которое соответствует предельному значению допустимой погрешности, выраженной в процентах от верхнего предела измерения. Установлен ряд классов точности:

к = [1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0] .10 n ,

n = 1; 0; -1; -2; ...

Измерительные приборы имеют такие метрологические характеристики как чувствительность, вариация и другие.

За всеми мерами и измерительными приборами должен осуществляться систематический надзор. Для этого меры и измерительные приборы, выпускаемые как с производства или ремонта, так и находящиеся в применении подлежат госповерке.

Рабочие меры и приборы по разрешению органов Комитета стандартов могут поверяться самими предприятиями. Предприятия, не имеющие права самостоятельной поверки, обязаны предоставлять свои меры и приборы в поверочные лаборатории, имеющие лицензию на проведение работ.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите сущность методов измерения физических величин.

2. Как определяется класс точности прибора?

3. С какой целью установлен ряд классов точности?

4. С какой целью все меры и измерительные приборы подлежат госповерке?

5. Дайте определение всех видов погрешностей.

6. Назовите способы устранения погрешностей измерения.

Тема 1.3 Измерение давления

Студент должен:

знать: определение давления; единицы измерения, классификацию приборов для измерения давления; устройство и принцип действия манометров различных типов, в том числе скважинных;

уметь: определять пригодность манометра к эксплуатации по результатам поверки.

Роль измеряемого параметра в управлении процессами добычи нефти и газа.

Определение давления, единицы измерения. Классификация и характеристики приборов для измерения давления.

Жидкостные, поршневые, деформационные, электрические манометры. Преобразователи давления. Глубинные манометры для измерения давления в скважинах. Классификация глубинных манометров. Устройство скважинного геликсного манометра МГН-2. Требования безопасности при выполнении исследований скважин глубинными манометрами.

Лабораторные работы № 1

Литература: 1, с. 45...65

Методические указания

Давление определяется отношением нормальной составляющей силы, действующей на поверхность, к величине площади этой поверхности.

P= F
S

где F - сила,

S - площадь поверхности.

При определении величины давления принято различать абсолютное давление или полное и относительное, т. е. избыточное, и разряжение.

Основными единицами для измерения давления являются: техническая атмосфера (ат. или кгс/см2) и физическая атмосфера (атм. или давление веса ртутного столба высотой 760 мм при плотности ртути 13596 кг/м3и нормального ускорения силы тяжести g=9,80665 м/с2.

По ГОСТу 9867-61 единицей измерения давления (в СИ) является Па (Паскаль). 1Па=1Н/1м2. При рассмотрении единиц измерения давления необходимо обратить внимание на соотношение между ними.

Приборы для измерения давления классифицируются:

а) по роду измеряемой величины:

1. Барометры - для измерения атмосферного давления.

2. Манометры - для измерения избыточного давления.

3. Мановакуумметры - для измерения избыточного давления и разряжения.

4. Вакуумметры - для измерения разряжения.

5. Дифференциальные манометры - для измерения разности (перепада) давлений.

б) по принципу действия:

1. Жидкостные, в которых измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости.

2. Поршневые, в которых измеряемое давление, действующее с одной стороны поршня, уравновешивается давлением с другой стороны поршня.

3. Пружинные, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости чувствительных элементов (пружин).

4. Электрические, основанные на преобразовании измеряемого давления в электрический параметр.

5. Радиоактивные, в которых измеряемое давление определяется изменением ионизации, производимой излучениями и рекомбинацией ионов.

6. Комбинированные, в которых принцип действия носит смешанный характер.

в) по назначению:

1. Образцовые.

2. Лабораторные.

3. Контрольные.

4. Рабочие.

г) по конструкции:

1. Жидкостные: U-образные, чашечные, наклонные, колокольные, кольцевые и поплавковые.

2. Поршневые - с простым поршнем, дифференциальным поршнем, с измерительным мультипликатором.

3. Деформационные - пружинные, мембранные, сильфонные.

4. Электрические - сопротивления, индуктивные, емкостные.

д) По характеру измерения:

1. Показывающие.

2. Самопишущие.

3. С контактными устройствами.

4. С дистанционной передачей показаний и др.

По приведенной классификации студент должен ознакомиться с назначением и особенностями установки манометров, а также с безопасностью установки и эксплуатации.

При изучении этой темы следует обратить внимание на глубинные манометры, с помощью которых в настоящее время решаются различные задачи контроля и регулирования разработки нефтяных месторождений. На основе исследований пласта и скважин с помощью глубинных манометров определяют параметры пласта.

Основные требования, предъявляемые к глубинным манометрам - это точность измерения и способность непрерывно выполнять измерения в скважине в течение продолжительного времени.

Вследствие специфических условий эксплуатации в нефтяных и газовых скважинах глубинные манометры конструктивно должны отвечать следующим требованиям:

1. Иметь малые наружные диаметры.

2. Иметь достаточно прочный и герметичный корпус прибора.

3. Должны выдерживать высокие температуры и агрессивную среду.

Необходимо рассмотреть устройство и принцип действия глубинных манометров, в том числе геликсного манометра МГН-2.

В настоящее время все больше применяют компьютеризированные приборы, в том числе манометр-термометр глубинный автономный МТГ-25.

При работе с глубинными приборами важно соблюдение требований безопасности.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется абсолютным давлением, избыточным и разряжением?

2. На чем основан принцип действия жидкостных, пружинных и электрических манометров?

3. Чем объясняются особенности исполнения глубинных манометров?

4. Объясните устройство и принцип действия глубинного геликсного манометра.

5. Какие преимущества в применении имеет прибор МТГ-25?