ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ НА МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОСУДАРСТВЕННОГО СПЕЦИАЛЬНОГО ЭТАЛОНА ЕДИНИЦЫ ДЛИНЫ (УРОВНЯ) 1-ГО РАЗРЯДА В ДИАПАЗОНЕ 0,01-20 М

В 2013 году, в ФГУП «ВНИИР» был создан Государственный специальный эталон единицы длины (уровня) 1-го разряда в диапазоне 0,01-20 м (далее - эталон), основанный на принципе непосредственного изменения уровня жидкости [1, с. 9]. Эталон позволяет производить поверку разных типов; уровнемеров: поплавкового, буйкового, ёмкостного, ультразвукового, радарного и других типов [2, с. 17]. Диапазон измерений от 0 до 20 м с погрешностью ± 0,25 мм.

Измерительная система эталона уровня (рис. 1), реализована на базе поплавкового уровнемера и состоит из эталонной измерительной ленты 3-го разряда длинной 24 м, поплавка, груз-противовеса, микро­скопа, позволяющего считывать показания измерительной ленты с разрешающей способностью 0,05 мм и преобразователя угловых перемещений для передачи показаний уровня в автоматизированную систему управления.

Примечание: 1 – поплавок, 2 – груз-противовес, 3 – эталонная изме­рительная лента 3-го разряда, 4 – преобразователь угловых перемещений, 5 и 6 – шкивы, 7 – микроскоп.

Рисунок 1. Измерительная система эталона

Эталон зарегистрирован под номером 2.1.ZZ3.0008.2013 в Феде­ральном информационном фонде по обеспечению единства измерений, введен в действие и утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) от 04.02.2013 г. № 61 «Об утверждении государственного эталона единиц величин».

В эталоне в качестве чувствительного элемента используется поплавок [3, с. 126].

В связи с тем, что поплавок эталона постоянно находится в жидкости, а именно в водопроводной воде, примеси содержащиеся в воде и появляющиеся в ней со временем из-за контакта с металли­ческой поверхностью измерительной емкости эталона могут осаждаться и влиять на точность, правильность и прецизионность полученных результатов.

При внешнем осмотре измерительной емкости эталона было отмечено, что налет из ржавчины на внутренних стенках резервуара очень сильный.

На основании вышеизложенного было решено производить отбор проб воды в течении 10 месяцев дважды в неделю. В начале недели – после двухдневного простоя эталона и в конце рабочей недели – после активной работы эталона.

Был составлен план-график, в соответствии с которым произво­дился отбор воды. Концентрация железа в воде, содержащейся в эталоне, в период с 02.06.2014 по 15.06.2015, представлена таблице 4.

Таблица 1.

Концентрация железа в воде, содержащейся в эталоне, в период с 02.06.2014 по 15.06.2015

В соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-2001, которая указана в нормативной документации на эталон, концентрация железа не должна превышать 0,3 мг/л.

Пробы воды были проанализированы в аккредитованной испыта­тельной лаборатории Филиала «ЦЛАТИ по РТ» ФБУ «ЦЛАТИ по ПФО».

Оценка показателей воды проводилось на атомно-абсорбционном спектрометре nov AA 350.

За весь период исследования концентрация железа в воде не пре­высила нормируемые 0,3 мг/л.

В процессе проведения исследования частицы железа концентри­ровались в хлопья, проходила конгломерация железа и частички опадали на дно, в связи с этим концентрация железа в воде уменьшалась.

Резкие скачки в сторону уменьшения концентрации железа прихо­дились на даты после длительных выходных связанных с праздниками, т. е. длительного простоя эталона.

На рисунке 2 представлен график изменения концентрации железа в воде, содержащейся в эталоне, в период с 02.06.2014 г по 15.06.2015 г.

Рисунок 2. График изменения концентрации железа в воде, содержащейся в эталоне, в период с 02.06.2014 г по 15.06.2015 г.

Для определения размерного ряда частиц были исследованы пробы воды с использованием микроскопа Leica DM IL LED.

Исследуемые образцы воды были пропущены через специальный фильтр, на котором остались частички осадка. Далее данные фильтры были исследованы под микроскопом, для определения размера частиц.

Соотношение снимков, исследуемых образцов воды, с исполь­зованием микроскопа и концентрации железа в воде представлен в таблице 2.

Таблица 2.

Соотношение снимков, исследуемых образцов воды, с использованием микроскопа и концентрации железа в воде

Из данной таблицы следует что с уменьшением концентрации железа воды размер микрочастиц увеличивается.

Во время исследования были проведены следующие работы и сделаны выводы:

В течении 10 месяцев исследовались качественные и коли­чественные характеристики воды, было выявлено что наибольшей концентрацией в воде обладает железо, но его концентрация за исследуемый период не превысили требуемые нормативные показатели качество воды в соответствии СанПиН 2.1.4.1074-2001.

Анализ микро структуры подтвердил то, что с уменьшением концентрации растворенного железа в воде осадок увеличивается, т. е. происходит конгломерация железа в воде.

Измерение массы поплавка показало, что масса изменилась не значительно, на 0,115 %.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод, что поправочный коэффициент вводить не целесообразно и показатели точности эталона сохраняются.

Но учитывая динамику изменений и увеличения осадка можно спрогнозировать выход эталона из строя из-за осаждения частиц.

Список литературы:

1. Биккулов В.Ш, Кондаков А.В, Гаранин И.О, Мигранов В.М. // Описание Государственного специального эталона единицы длинны (уровня) в диапазоне 0,01-20 м // Законодательная и прикладная метрология. – 2014. – № 2. – С. 9-11
2. Биккулов В.Ш., Кондаков А.В. / Уровнемеры, применяемые в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, –2017. - № 12. – С. 16-17.
3. Гаранин И.О, Кондаков А.В, Биккулов В.Ш, Рамазанова Л.Р. // Исследование зависимости погружения поплавка от атмосферного давления и относи­тельной влажности воздуха // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. Т. 17. № 7. С. 126-128.