Анализ погрешности индикаторов веса на разрывной машине мр-500 Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 006

А.Н. Теплых, С.В. Хатюшин СГГА, Новосибирск

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТИ ИНДИКАТОРОВ ВЕСА НА РАЗРЫВНОЙ МАШИНЕ МР-500

Важное место в нефтяной промышленности занимают приборы для определения натяжения неподвижного конца талевого каната при бурении и капитальном ремонте скважин. Одними из таких приборов являются индикаторы веса. В статье решалась задача выявления предельных отличий погрешностей приборов. Проведен анализ погрешностей индикаторов веса ГИВ6-М2 и ИВЭ-50 при помощи разрывной машины МР-500. Анализ включает в себя расчеты приведенных погрешностей приборов, рассмотрены их сравнительные характеристики. Машина разрывная МР-500 предназначена для статических испытаний на растяжение при нормальной температуре по ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытания на растяжение». На разрывной машине МР-500 поверяют индикаторы веса и динамометры. Наибольшая придельная нагрузка 500 кН. Гидравлический индикатор веса ГИВ6-М2 предназначен для измерения и регистрации усилий натяжения неподвижного конца талевого каната при бурении и капитальном ремонте скважин. В зависимости от назначения индикатор выпускается в семи модификациях, различающихся типом трансформатора давления и составом вторичных приборов. Принцип действия индикатора основан на преобразовании усилия натяжения каната 2, преломленного между крайними опорами на корпусе 1 и средней опорой 3, опирающейся на мембрану 4, в давление в камере трансформатора и последующем его измерении манометром 5. Индикатор (рис. 1) состоит из трансформатора давления 3 и блока вторичных приборов 1, соединенных трубопроводом 2.

Трансформаторы давления используются в индикаторе двух типов, одинаковых по конструкции и различающихся эффективной площадью мембраны и расстоянием между крайними опорами и, следовательно, размерами составных частей.

Индикатор веса электронный ИВЭ-50 (динамометр) предназначен для применения во взрывоопасной зоне при регистрации параметров

1

Рис. 1. Конструкция индикатора веса типа ГИВ6-М2

спускоподъемных операций при капитальном и подземном ремонте скважин, в нефтяной и газовой промышленности и других отраслях народного хозяйства. Индикатор веса электронный ИВЭ-50 предназначен для измерения и регистрации стационарных и медленно меняющихся натяжений неподвижного конца талевого каната подъемников в процессе производимых работ.

Индикатор веса позволяет:

- Сигнализировать о предельных нагрузках, которые могут быть установлены в зависимости от характера выполняемой работы и типа подъемника (звуковая и световая сигнализация);

- Переписывать полученную информацию на жесткие и гибкие магнитные диски для создания базы данных;

- Вести подсчет количества нагружений на крюке подъемника за час, смену, год и т.д., а также учитывать время простоев бригады;

- Просмотреть на экране ПЭВМ гистограмму нагрузок в реальном масштабе времени.

Анализ включает в себя выявление отличий погрешностей и проведение сравнительных характеристик. Для этого исследуется пять гидравлических индикаторов веса ГИВ6-М2 и пять электронных индикаторов веса ИВЭ-50, имеющих одинаковую придельную погрешность, но отличающихся принципом определения силы. Рассматриваемые приборы настраиваются на канате 025 мм при определенных нагрузках. ГИВ6-М2 до 100 кН (10 т), а ИВЭ-50 до 600 кН (60 т) с талевой системой имеющей 3 подвижных ролика. Проводится расчет и определение абсолютной и приведенной погрешностей. Абсолютная погрешность рассчитывается по формуле:

А! = ±(Р тах - Р ср), (1.1)

где Р! тах - максимальное показание разрывной машины МР-500 в ь точке; Р! ср - среднее значение показание в ьточке.

Приведенная погрешность рассчитывается:

Гг.=±-^.100%; (12)

М00ср

где Рцюср - среднее величина усилия натяжения каната на 100-м делении

манометра [1].

Прибор №1

Рассчитаем абсолютную погрешность по формуле (1.1):

Аю = ±(8.75 - 8.38) = ±0.38 (кН); А20 = ±(18.25 - 18.13) = ±0.13 (кН);

А60 = ±(58.5 - 58.25) = ±0.25 (кН); А80 = ±(81.25 - 81.13) = ±0.13 (кН);

А90 = ±(91.25 - 91.25) = ±0.25 (кН); Аш = ±(101.25 - 101.13) =±0.13 (кН);

А30 = А40 = А50 = А70 = 0 (кН).

Рассчитаем приведенную погрешность по формуле (1.2):

О 38

/|0 =± '--100% = ±о.4%;

101.13

О 13

у 20 = i —---100% = ±o.i%;

101.13 0 25

yñn = i —---100% = ±о.2%;

60 101.13

0 13

ут — ± —---100% = ±0.1%;

/8° 101.13

0 25

Г9П =±—--100% = ±о.2%;

90 101.13 0 13

ywn = ±—---100% = ±о.1%;

101.13

7з0 = /40 = 750 = Г70=0-

Максимальная приведенная погрешность ±0.4 %.

Для приборов № 2, № 3, № 4 и прибора № 5 абсолютную и приведенную погрешность рассчитаем аналогично. Для прибора № 2 максимальная приведенная погрешность ±0.5 %. Для прибора № 3 максимальная приведенная погрешность ±0.5 %. Для прибора № 4 максимальная приведенная погрешность ±0.6 %. Для прибора № 5 максимальная приведенная погрешность ±0.4 %. Наибольшая, рассчитанная для всех приборов ГИВ6-М2, основная приведенная погрешность равна ±0.6 %. Теперь проанализируем погрешность ИВЭ-50. Для того чтобы рассчитать приведенную погрешность воспользуемся формулой [2]: тах^-^-2,] шо%

Рн-2п ' v ' '

где max[Pi - P0i-2n] - максимальное значение абсолютной погрешности из всех циклов нагружения и разгружения, вычисленное, как разность значения Pi (величина усилия на индикаторе) и величины усилия Poi, задаваемого на силоизмерительной машине для i-й точки измерения; n -количество подвижных роликов талевой системы подъемника; Рн - значение максимальной нагрузки, взятое из тарировочной таблицы, установленное на силоизмерительной машине [3].

Прибор № 1

Рассчитаем приведенную погрешность, воспользовавшись формулой (1.3).

При первой нагрузки:

= (60-59) _ = = (120-118) _ =

600 600

-^-ио*=±0.2%; ,4(1 = • 100%=±0,2./.; г» = ± • .00% = ±0.2%; = + (^ьр). ,00* = ^;

= (420-419) (480-479) =

600 600 = (540 - 539) = (600 - 599)

90 600 600

При первой разгрузки:

■„ = ±"''/Х)55'• 100% = ±0 8%; = ±(120600"4)-100% = ±1.0%; г» = ±2^.100% = ±о,%; = i*24^-100% = ±0.2%);

= (300 - 300). 1(юо/о = (360 - 361)

50 600 600

= ± (540 - 544) = (600 - 604). =

600 600 Далее для последующих нагрузок и разгрузок рассчитывается аналогично. По расчетным данным максимальная основная приведенная погрешность для прибора № 1 составляет ±1 %.

Для приборов № 2, № 3, № 4 и прибора № 5 приведенную погрешность рассчитаем аналогично. По расчетным данным максимальная основная приведенная погрешность для прибора № 2 составляет ±0.8 %, для прибора № 3 ±1.2 %, для прибора № 4 ±0.8 %, для прибора № 5 ±1.0 %. Таким образом, наибольшая для приборов ИВЭ-50 основная приведенная погрешность ±1.2 %.

По результатам работы был сделан следующий вывод: - Индикатор веса электронный ИВЭ-50 при всех своих функциональных возможностях существенно уступает в достоверности результатов, так как имеет большую приведенную погрешность в отличие от гидравлического индикатора ГИВ6-М2.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вишенков А.С. Методы и средства аттестации, поверки и испытаний силоизмерительных приборов / А.С. Вишенков. - М.: Изд-во стандартов, 1985. -161 с.

2. Чаленко Н.С. Методы и средства измерения силы / Н.С. Чаленко. - М.: Изд-во стандартов, 1991. -136 с.

3. Министерство нефтяной промышленности. Типовые нормы времени на ремонт КИП в нефтяной промышленности. - М., 1987. -193 с.

© А.Н. Теплых, С.В. Хатюшин, 2007