Search

The object of this research is the process of electricity measurement with a digital three-phase electric energy meter. The goal is to increase the accuracy of electricity measurement with an electric energy meter connected with a current transformer by software integration of measurement channels. The proposed method involves using the space vector method for electricity measurement. It is proposed to measure the instantaneous values of currents and voltages of a three-phase electrical network using electromagnetic measuring current transformers, performing analog-to-digital conversion to obtain digital readings of signals, to calculate complex values of space vectors, to find the total power as a product of the voltage vector by the conjugate current vector. The real part of the total power corresponds to the active power, the imaginary part to the reactive power. By integrating power over time, the corresponding energy values are calculated. The advantages of this approach are the absence of the need to calculate the root mean square values of currents and voltages, which is one of the main sources of measurement uncertainty. Also, the increase in accuracy is achieved due to the software combination of calculations for three measuring channels. The application of the proposed approach makes it possible to reduce the uncertainty of electricity measurement, which increases the accuracy of calculations for consumed electricity. Обʼєктом дослідження є процес вимірювання електроенергії цифровим трифазним лічильником. Мета – підвищення точності вимірювання електроенергії цифровим лічильником трансформаторного ввімкнення шляхом програмної інтеграції вимірювальних каналів. Запропоновано застосувати метод просторового вектора для вимірювання електроенергії. Пропонується вимірювати миттєві значення струмів та напруг трифазної електромережі за допомогою електромагнітних вимірювальних трансформаторів струму, виконувати аналого-цифрове перетворення для одержання цифрових відліків сигналів, обчислювати комплексні значення просторових векторів, знаходити повну потужність як добуток вектора напруги на спряжений вектор струму. Дійсна частина повної потужності відповідає активній потужності, уявна – реактивній. Шляхом інтегрування за часом обчислюються відповідні значення енергій. Перевагами такого підходу є відсутність необхідності обчислювати діючі значення струмів та напруг, що є одним з основних джерел невизначеності вимірювання. Також підвищення точності досягається за рахунок програмного об’єднання обчислень за трьома вимірювальними каналами. Застосування запропонованого підходу дає змогу знизити невизначеність вимірювання електроенергії, що підвищує точність розрахунків за спожиту електроенергію.

The use of information and measurement systems in the oil and gas industry helps to reduce the cost of production and storage of petroleum products, reduce the use of energy resources, and also reduce the cost of technical personnel by increasing the likelihood and speed of obtaining information necessary for making management decisions. The main purpose of the tank farm is to receive and store oil. The introduction of an information and measurement system by a tank farm will help significantly reduce the work of technical personnel, reduce the cost of equipment repairs by increasing the turnaround time, as well as increase the quality of oil products, due to constant monitoring of technological processes, automated control of equipment, as well as quick elimination of the arising system malfunctions or in case of emergency. The most important parameters for storing oil are the level of oil in the tanks, the pressure in the pipeline, and also the temperature. The information and measurement system of oil product tank farms allows monitoring these indicators using modern field sensors and programmable local controllers, and also allows adjusting these parameters using actuators. The information and measurement system (IMS) of oil product tank farms should consist of a distributed control system (DCS) and an automatic emergency protection system (ESD)., Застосування інформаційно-вимірювальних систем у нафтогазовій галузі допомагає знизити вартість виробництва та зберігання нафтопродуктів, зменшити використання енергоресурсів, а також знизити витрати на технічний персонал за рахунок збільшення вірогідності і швидкості одержання інформації, необхідної для прийняття управлінських рішень. Основне призначення резервуарного парку – це приймання і зберігання нафти. Впровадження інформаційно-вимірювальної системи резервуарним парком допоможе значно зменшити роботу технічного персоналу, знизити витрати на ремонт обладнання за рахунок збільшення міжремонтного періоду, а також покращити якість нафтопродуктів за допомогою постійного контролю за технологічними процесами, автоматизованого управління обладнанням і апаратурою, а також швидкого усунення виниклих неполадок системи або в разі аварійних ситуацій. Найважливішими параметрами при зберіганні нафти є рівень нафти в резервуарах, тиск у трубопроводі, а також температура. Інформаційно-вимірювальна система резервуарних парків нафтопродуктів дозволяє стежити за цими показниками за допомогою сучасних польових датчиків і програмованих локальних контролерів, а також дає можливість регулювати ці параметри за допомогою виконавчих механізмів. Інформаційно-вимірювальна система (ІВС) резервуарних парків нафтопродуктів має складатися з розподіленої системи управління (РСУ) і автоматичної системи протиаварійного захисту (ПАЗ).

У навчальному посібнику розглянуто питання, що складають теоретичні основи аналізу та синтезу інформаційно-вимірювальних систем, базові елементи технічного і програмного забезпечення, методи визначення їх метрологічних характеристик та особливості нормування. Висвітлено проблему проектування і виготовлення ІВС та їх складових компонентів. Розглянуто завдання, що виконують метрологічні характеристики ІВС, інформаційні характеристики, структуру та алгоритми інформаційно-вимірювальних комплексів (ІВК). Приділено увагу використанню математичного аналізу та синтезу в процесах вимірювання із застосуванням ІВС. Для студентів, які навчаються за спеціальністю 152 «Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка»

Дана магістерська дисертація включає:88 сторінок, 26 рисунків, 36 таблиць, 37 літературних джерел. Актуальність роботи: У теперішні часи проблеми вібродіагностики та віброконтролю досить актуальні завдяки тому що більшість сфер нашого життяактивно займаються автоматизацією процесів. Особливо це актуально для великих підприємств. Діагностика обладнання полегшує технічне обслуговування останньогоі,завдяки цьому зменшує витрати часу та коштів на усунення непередбачуваних виходів із строю незамінного обладнання, що зменшуєчас простою та можливі втрати продукції. Також сучасні технології дозволяють вирішувати не менш важливі задачі, такі як: довготривалий моніторинг параметрів вібрації обладнання; збереження, відображення та збір даних, які в подальшому можуть використовуватися у статистичних цілях і прогнозі технічного обслуговування приладдя на промислових підприємствах та заводах. Мета магістерської дисертації: Розробка інтелектуального вимірювального каналу вібродіагностики, розрахунок та дослідження датчика, який використовується у даному вимірювальному каналі. Задачі дослідження: – Розглянути та проаналізувати проблеми діагностики та вимірювання параметрів вібрації; – Дослідити вплив вібрації на технічне обладнання; – Розрахувати чутливий елемент п'єзоелектричного акселерометру; – Розробити стартап-проект, для можливого представлення проекту на ринку. Об'єкт дослідження: Інтелектуальний вимірювальний канал Предмет дослідження: Акселерометр, як базовий елемент системи діагностики. This master's dissertation includes: 88 pages, 26 pictures, 36 tables, 37 literary sources. Relevance of the work: Nowadays, the problems of vibration diagnostics and vibration control are quite relevant due to the fact that most areas of our lives are actively involved in process automation. This is especially right for large enterprises. Equipment diagnostics facilitates the maintenance of the latter and, thus, reduces the cost of time and money to eliminate unforeseen failures of indispensable equipment, which reduces downtime and possible product losses. Also, modern technologies allow to solve no less important tasks, such as: long-term monitoring of vibration parameters of equipment; storage, display and collection of data that can be further used for statistical purposes and forecast of maintenance of accessories at industrial enterprises and factories. The purpose of the master's dissertation: Development of an intelligent measuring channel of vibrodiagnostics, calculation and research of the sensor used in this measuring channel. Research objectives: – To consider and analyze the problems of diagnostics and measurement of vibration parameters; – Investigate the effect of vibration on technical equipment; – Calculate the sensitive element of the piezoelectric accelerometer; – Develop a startup project for the possible presentation of the project on the market. Object of research: Intelligent measuring channel Subject of research: Accelerometer as a basic element of the diagnostic system.

Information and measuring systems (IMS) occupy a special place among the means of measuring equipment. IMS are a set of functionally integrated measuring, computing and other auxiliary technical means for obtaining, converting and processing measuring information in order to provide it in the required form. Depending on the problem to be solved, a parallel or series-parallel structural organization of a multi-channel IMS is used. Serial-parallel structural organization is used most often. If the results of the measurement conversion of individual physical quantities are further used for functional processing, then a stochastic relationship appears between the output quantities of the measuring channel (MC), which are spaced in time. That is, the inaccuracy of MС is a common influencing quantity in the formation of the result. The imperfection of the MC can be characterized by a bias of the characteristic of the conversion and a change of its sensitivity (the angle of the characteristic). The contribution of the correlation of two functionally related input values to the uncertainty of the result of the conversion in the presence of additive and multiplicative components of the real conversion characteristics of the MC is estimated. Addition, subtraction, multiplication and division are considered as basic functional conversions. The influence of the ratio between the input values on the additional component of the uncertainty of the functional conversion is analyzed, generalizations are made and recommendations are given., Інформаційно-вимірювальні системи (ІВС) займають особливе місце серед засобів вимірювальної техніки і є сукупністю функціонально об'єднаних вимірювальних, обчислювальних та інших допоміжних технічних засобів для отримання вимірювальної інформації, її перетворення і обробки з метою надання в необхідному вигляді. В залежності від розв'язуваної задачі використовується паралельна або послідовно-паралельна структурна організація багатоканальної ІВС. Найчастіше застосовують послідовно-паралельну структурну організацію. Якщо результати вимірювального перетворення окремих фізичних величин надалі використовуються для функціональної обробки, то з'являється стохастичний зв'язок між вихідними величинами вимірювального каналу (ВК), рознесеними в часі, оскільки уніфіковані вихідні величини вимірюються одним і тим самим ВК, тобто неточність ВК є спільною впливаючою величиною при формуванні результату. Неідеальність ВК може характеризуватися зміщенням характеристики перетворення і зміною її чутливості (кута нахилу характеристики). Оцінюється внесок кореляції двох функціонально пов'язаних вхідних величин в невизначеність результату перетворення за наявності адитивної і мультиплікативної складових реальної характеристики перетворення ВК. В якості базових функціональних перетворень розглядаються додавання, віднімання, множення і ділення. Аналізується вплив співвідношення між вхідними величинами на додаткову складову невизначеності функціонального перетворення, робляться узагальнення і даються рекомендації.

У роботі наведено основні результати досліджень невизначеності відновлення динамічних характеристик вимірювальних каналів за даними поточних вимірювань в просторово розподілених інтелектуальних вимірювальних інформаційних системах. Метою досліджень є розробка методу оцінювання невизначеності відновлення перехідної характеристики вимірювальних каналів тиску нейромережевим методом в просторово розподілених інтелектуальних вимірювальних інформаційних системах.Показано, що в результаті "старіння" елементів вимірювальних каналів за три роки відхилення димічних характеристик від номінальних значень може сягати 15%, що в свою чергу призводить як до зростання динамічних похибок вимірювання тиску в 1,5 раз та збільшення постійної часу вимірювального каналу з 80 мс до 240 мс.Встановлено, що використання нейромережевих методів для відновлення поточної перехідної характеристики вимірювальних каналів тиску дозволяє частково вирішити завдання і зменшити її відхилення від номінальних значень з 15% до 8%. Використання адаптивних порогів невизначеності вихідних сигналів вимірювальних каналів дозволяє врахувати перехідні процеси, що викликані зміною режиму роботи об'єкта вимірювання, отримувати усередені динамічні характеристики, значно зменшити вплив нестаціонарності вимірюваного процесу та його відношення сигнал/шум на невизначеність відновлених динамічних характеристик вимірювального каналу за даними поточних вимірювань., The paper presents the main results of research on the uncertainty of restoring the dynamic characteristics of measuring channels according to current measurements in spatially distributed intelligent measuring information systems. The aim of the research is to develop a method for estimating the uncertainty of restoring the transient characteristics of pressure measuring channels by the neural network method in spatially distributed intelligent measuring information systems.It is shown that as a result of "aging" of elements of measuring channels for three years deviation of dynamic characteristics from nominal values can reach 15% that in turn leads both to increase of dynamic errors of measurement of pressure in 1,5 times and increase in time constant of measuring channel from 80 ms to 240 ms.It is established that the use of neural network methods to restore the current transient characteristics of the pressure measuring channels allows to partially solve the problem and reduce its deviation from the nominal values from 15% to 8%. The use of adaptive uncertainty thresholds of output signals of measuring channels allows to take into account transients caused by changing the mode of operation of the measuring object, to obtain averaged dynamic characteristics, significantly reduce the influence of nonstationarity of the measured process and its signal-to-noise ratio. measurements.

В статті продемонстровано створений стенд для перевірки працездатності інерціальних чутливих елементів, що мають амплітуду коливань до10 ммі частотний діапазон до десятків герц. Такими чутливими елементами можуть бути акселерометри, велосіметри та сейсмоприймачі, що призначені для визначення технічного стану будівель, інженерних споруд та конструкцій. Розроблений стенд складається із універсального пристрою для збудження згасаючих коливань, який дозволяє випробовувати чутливі елементи із різною орієнтацією осі чутливості, вимірювального каналу на базі мікросхеми збору даних m-DAQ14, та програмного забезпечення розробленого у середовищі графічного програмування NI LabVIEW для візуалізації та збереження отриманої інформації. Такий підхід дозволив швидко встановити працездатність чутливих елементів і зробити первинні висновки про їх можливість використання на контрольованому об’єкті., В статье продемонстрировано создание стенда для проверки работоспособности инерциальных чувствительных элементов, имеющих амплитуду колебаний до10 мми частотный диапазон до десятков герц. Такими чувствительными элементами могут быть акселерометры, велосиметры и сейсмоприемники, предназначенные для определения технического состояния зданий, инженерных сооружений и конструкций. Разработанный стенд состоит из универсального устройства для возбуждения затухающих колебаний, которое позволяет испытывать чувствительные элементы с разным расположением оси чувствительности, измерительного канала на базе микросхемы сбора данных m-DAQ14, и программного обеспечения, разработанного в среде графического программирования NI LabVIEW для визуализации и сохранения полученной информации. Такой подход позволил быстро установить работоспособность чувствительных элементов и сделать первичные выводы об их возможности использования на контролируемом объекте., Over time, the mechanical, electrical, and electronic parameters of any sensitive element of inertial sensors is change. For example, there are irreversible changes in the resistance of the sensor coils, which needed to generate a signal. There is a decrease in the magnetic field of the permanent magnets, or a change in the rigidity of the elastic elements. Changing the characteristics of the sensors also occurs after their repair, maintenance and configuration. This predetermines the need to check their technical conditions and metrological control, and more generally, to check the operability of the sensitive element and the sensor as a whole.A review of the works showed that in modern studies of the technical condition of buildings, engineering structures, great attention is paid to the processing of the information received from sensitive elements, however, it is indicated that sensor must comply with its passport characteristics. Since establishing the operability of the device, by obtaining a signal and its ratio to a predetermined disturbance value, does not require compliance with such stringent requirements, although it is carried out on the same test benches for calibration, the actual task is to develop operability test stand for low-frequency inertial modules.The article demonstrated the creation of a operability test stand of inertial sensing elements with an amplitude of oscillation up to10 mmand a frequency range up to 10 Hz. Accelerometers, velocimeters and seismic receivers designed to determine the technical condition of buildings and engineering structures can be such sensitive elements. The developed stand consists of a universal device for the excitation of damped oscillations, which allows you to check the performance of sensitive elements with horizontal and vertical axes of sensitivity, has the ability to place several sensors with a maximum weight of20 kg. The study should be carried out at different frequencies of vibration exposure. The frequency change of the vibration perturbation is carried out by installing additional mass.To obtain information from analog sensors, a survey channel was created based on the m-DAQ14 data acquisition chip, and software developed in the NI LabVIEW graphical programming environment. The software is designed to visualize and save the received information on a solid-state drive or a PC hard disk, with the possibility of further processing and analysis. To test inertial sensing elements, a technique was developed that allows you to make a decision of operability sensor.Such an approach made it possible to quickly establish the operability of sensitive elements and to draw primary conclusions about their ability to use at a controlled object.

В статті продемонстровано створений стенд для перевірки працездатності інерціальних чутливих елементів, що мають амплітуду коливань до 10 мм і частотний діапазон до десятків герц. Такими чутливими елементами можуть бути акселерометри, велосіметри та сейсмоприймачі, що призначені для визначення технічного стану будівель, інженерних споруд та конструкцій. Розроблений стенд складається із універсального пристрою для збудження згасаючих коливань, який дозволяє випробовувати чутливі елементи із різною орієнтацією осі чутливості, вимірювального каналу на базі мікросхеми збору даних m-DAQ14, та програмного забезпечення розробленого у середовищі графічного програмування NI LabVIEW для візуалізації та збереження отриманої інформації. Такий підхід дозволив швидко встановити працездатність чутливих елементів і зробити первинні висновки про їх можливість використання на контрольованому об’єкті. Over time, the mechanical, electrical, and electronic parameters of any sensitive element of inertial sensors is change. For example, there are irreversible changes in the resistance of the sensor coils, which needed to generate a signal. There is a decrease in the magnetic field of the permanent magnets, or a change in the rigidity of the elastic elements. Changing the characteristics of the sensors also occurs after their repair, maintenance and configuration. This predetermines the need to check their technical conditions and metrological control, and more generally, to check the operability of the sensitive element and the sensor as a whole. A review of the works showed that in modern studies of the technical condition of buildings, engineering structures, great attention is paid to the processing of the information received from sensitive elements, however, it is indicated that sensor must comply with its passport characteristics. Since establishing the operability of the device, by obtaining a signal and its ratio to a predetermined disturbance value, does not require compliance with such stringent requirements, although it is carried out on the same test benches for calibration, the actual task is to develop operability test stand for low-frequency inertial modules. The article demonstrated the creation of a operability test stand of inertial sensing elements with an amplitude of oscillation up to 10 mm and a frequency range up to 10 Hz. Accelerometers, velocimeters and seismic receivers designed to determine the technical condition of buildings and engineering structures can be such sensitive elements. The developed stand consists of a universal device for the excitation of damped oscillations, which allows you to check the performance of sensitive elements with horizontal and vertical axes of sensitivity, has the ability to place several sensors with a maximum weight of 20 kg. The study should be carried out at different frequencies of vibration exposure. The frequency change of the vibration perturbation is carried out by installing additional mass. To obtain information from analog sensors, a survey channel was created based on the m-DAQ14 data acquisition chip, and software developed in the NI LabVIEW graphical programming environment. The software is designed to visualize and save the received information on a solid-state drive or a PC hard disk, with the possibility of further processing and analysis. To test inertial sensing elements, a technique was developed that allows you to make a decision of operability sensor. Such an approach made it possible to quickly establish the operability of sensitive elements and to draw primary conclusions about their ability to use at a controlled object. В статье продемонстрировано создание стенда для проверки работоспособности инерциальных чувствительных элементов, имеющих амплитуду колебаний до 10 мм и частотный диапазон до десятков герц. Такими чувствительными элементами могут быть акселерометры, велосиметры и сейсмоприемники, предназначенные для определения технического состояния зданий, инженерных сооружений и конструкций. Разработанный стенд состоит из универсального устройства для возбуждения затухающих колебаний, которое позволяет испытывать чувствительные элементы с разным расположением оси чувствительности, измерительного канала на базе микросхемы сбора данных m-DAQ14, и программного обеспечения, разработанного в среде графического программирования NI LabVIEW для визуализации и сохранения полученной информации. Такой подход позволил быстро установить работоспособность чувствительных элементов и сделать первичные выводы об их возможности использования на контролируемом объекте.

The main purpose of this work is to improve the measurement accuracy and reliability of data transmission automated system metering. The first step to reduce energy consumption is the organization of strict accounting of the consumed energy. To solve these problems the electricity automated metering systems, that are multi-channel and combine the functionally integrated scale measuring transducers, measuring instruments, devices for data collection and transmission interconnected by lines, are introduced.The system for collecting and processing power consumption operated by distribution companies is considered in the article. The study found that the existing regulations do not fully take into account changes in voltage, load, frequencies, curves non-harmonicity of current and temperature fluctuations during operation instrument transformers. Thus, current transformers make additional uncertainty to the total measurement error channel, which greatly affects the accounting of electricity. Also it was defined that the reducing of electricity consumption results in lower primary currents in power transformers rated up to several percent, which in turn leads to a significant increase in current, angular errors of its work at small primary currents. In particular, for small primary currents the negative overcurrent error is observed. As a result, energy supplied underestimation and commercial losses of Energy are increased. To reduce the uncertainty of current transformers, the following measures are proposed: to use current transformers with magnetic core of nanocrystalline alloys and adjust to reliably power accounting based on mathematical model of the resultant error measuring circuit, transfer measuring current transformers from the category of analog devices into the digital by setting the microprocessor ADC close to the current transformer, to count the error in transformer current in the secondary real load according to individual metrological characteristics set by the results of the metrological certification. Implementation of technical and mathematical methods to reduce the impact of current transformer measuring errors in the automated system allows the developing of measures to reduce or avoid the random and systematic errors and correct technical accounting results increasing their credibility. Reducing the error of the automated electricity system will increase the accuracy of the account of electricity supply to consumers, providing economic benefits., Рассмотрены методы повышения точности системы автоматизированного учета электроэнергии путем вычисления корректирующих поправок с заменой традиционной аналоговой измерительной системы цифровой., Розглянуті методи підвищення точності системи автоматизованого обліку електроенергії шляхом обчислень коригувальних поправок з заміною традиційної аналогової вимірювальної системи цифровою.

A method of complex algorithmic temperature drifts compensation for three-axis accelerometer is describes. The three-axis accelerometer is reviews as the part of inertial measurement unit in this paper. According to the specifications for the test sample of inertial measurement unit it must work with prescribed accuracy when the ambient temperature changes rapidly. So the rapid temperature change makes the task of temperature compensation more complicate. Current method based on principles of different temperature intensity influence indication. For each of temperature intensity kind the normalized approximation functions are determine. That functions make up a correcting algorithm for temperature drift error. The output signals of inertial measurement unit temperature sensors are used as apriority data for solving approximation tasks, Приведен метод комплексной алгоритмической компенсации температурных дрейфов измерительных каналов трехосного акселерометра в составе инерциального измерительного модуля. Согласно техническим характеристикам исследуемый образец должен выдерживать резкие изменения температуры окружающей среды в процессе эксплуатации, что существенно усложняет задачу компенсации температурной погрешности. Метод основан на индикации режимов воздействия температуры и определении нормированных аппроксимирующих функций для компенсации погрешности выходных сигналов трехосного акселерометра. В качестве априорных данных используются сигналы температурных датчиков, установленных в разных частях измерительного канала трехосного акселерометра и выходные сигналы чувствительных элементов маятниковых акселерометров, установленных в термостабилизированном объеме, которые были получены в процессе температурных испытаний., Приведено метод комплексної алгоритмічної компенсації температурних дрейфів вимірювальних каналів тривісного акселерометра у складі інерціального вимірювального модуля. Згідно технічним характеристикам досліджуваний зразок в процесі експлуатації повинен витримувати різку зміну температури навколишнього середовища, що суттєво ускладнює задачу компенсації температурної похибки. Метод ґрунтується на індикації режимів впливу температури та визначені нормованих апроксимуючих функцій для компенсації похибки вихідних сигналів тривісного акселерометра. В якості апріорних даних використовуються сигнали температурних датчиків, що встановлені у різних частинах вимірювального каналу тривісного акселерометра, а також вихідні сигнали чутливих елементів маятникових акселерометрів, встановлених у термостабілізованому об'ємі, що були отримані в процесі температурних випробувань.

Проаналізовані похибки вимірювання малих різниць амплітуд та зсувів фаз між когерентними наднизькочастотними гармонійними сигналами, запропоновано методи зменшення цих похибок., Проанализированы погрешности измерения малых разностей амплитуд и сдвигов фаз между когерентными сверхнизкочастотными гармоническими сигналами, предложены методы уменьшения этих погрешностей., There are analyzed the errors of measurement of small differences in amplitudes and phase shifts between coherent extremely low-frequence harmonic signals, methods of reducing these errors are offered.

Розглядається схема комплексу технічних засобів системи автоматичного керування газоперекачувальних агрегатом Ц-6,3 та схеми метрологічної атестації вимірювальних каналів з електричним виходом первинного вимірювального перетворювача, розроблені на ДКС «Більче Волиця»., Рассматривается схема комплекса технических средств системы автоматического управления газоперекачивающим агрегатом Ц-6,3 и схемы метрологической аттестации измерительных каналов с электрическим выходом первичного измерительного преобразователя, разработанные на ДКС «Бильче Волыця»., Examinechart of complex facilities systems of automatic control the gas-pumping aggregate of C-6,3 and charts of metrology attestation of the measurings ductings with the electric output of primary measuring transformer, developed on DKS «Bil'che-Volytsya».