Приложение В (обязательное). Поверка и коррекции

Приложение В
(обязательное)

Поверка и коррекции

В.1 Средства измерения

Все устройства контроля и измерения должны периодически проходить проверку и поверку в сравнении с образцовыми стандартами (ЕНВ 13005:1999), чтобы подтвердить надежность и правильность измерений. Интервал поверки должен быть достаточный для возможности проверки необходимой разрешающей способности.

Примечание 1 - Проверка необходимой разрешающей способности может быть сделана на основе записи предыдущих поверок.

Должна быть принята во внимание неопределенность измерений, рассмотренная в Е.2.

Если одна часть системы была отремонтирована или заменена, то должна быть выполнена новая поверка средств измерения.

Копия отчета о самом последнем поверочном испытании должна быть доступной на месте проведения работ.

Кроме поверки средств измерения к результатам непосредственно полученных измерений должны быть внесены поправки на потери давления и объема во всем оборудовании. Если жесткость мембраны центральной измерительной камеры не указана поставщиком, то она должна быть независимо определена в соответствии с В.2.

Примечание 2 - Потеря давления происходит из-за дополнительной жесткости мембраны центральной измерительной камеры, гибкой оболочки и щелевой трубы (если используется). Она изменяется вместе с объемом раздутого зонда.

Примечание 3 - Потеря объема происходит из-за расширения нагнетательного трубопровода, устройства измерения давления и сжатия газа, содержащегося в жидкости, нагнетаемой в центральную измерительную камеру. Она изменяется вместе с ростом давления в зонде.

В.2 Потеря давления одной мембраной центральной измерительной камеры

Значение p_m потери давления от раздутия мембраны, которое является постоянным для каждой партии мембран центральной измерительной камеры, должно быть получено от поставщика мембраны. Если эта информация отсутствует, то значение p_m должно быть установлено путем проведения испытания на раздутие каждой мембраны по В.2.1 и В.2.2.

Значение потери давления от раздутия мембраны должно быть известно до проведения испытания с тем, чтобы ввести поправку в разницу давлений между центральной измерительной камерой и ограждающими камерами.

В.2.1 Приготовление прессиометрического зонда для проверки потери давления мембраной центральной камеры

Зонд должен быть оснащен только мембраной центральной измерительной камеры, которая соединяется короткой подводящей линией (менее 2 м) и удерживается вертикально. Центральная измерительная камера и подающая магистраль должны быть полностью заполнены жидкостью, обеспечивая удаление воздушных пузырьков. Затем мембрана должна быть раздута по меньшей мере в три раза путем нагнетания объема жидкости, равного 700 см³ (или 550 см³ для короткого зонда, используемого в пределах щелевой трубы).

Для этой операции блок наддува и считывания должен быть подключен к устройству измерения давления, обеспечивающего точность показаний не менее 10 кПа.

Устройство, измеряющее нагнетаемый объем, должно быть установлено на нуль при размещении центра измерительной камеры на уровне положения средства измерений давления.

В.2.2 Измерение потери давления мембраной центральной камеры

Мембрана должна раздуваться с приращениями давления , равными 10 кПа. Каждый уровень давления должен удерживаться постоянным в течение 60 с. Объем жидкости V₆₀, измеренный в момент 60 с, должен быть использован для построения графика кривой зависимости:

.

Потеря давления от раздутия мембраны p_m должна быть задана давлением, соответствующим 700 см³ жидкости, поданной в камеру (550 см³ для короткого зонда в щелевой трубе).

В.3 Проверка средств измерений на месте проведения исследования

Отсчеты аналоговых и цифровых измерительных приборов блока управления (CU) должны быть сопоставлены с любым другим доступным средством измерений (например, с показаниями дисплея регистратора данных, дополнительными манометрами и т.д.) по меньшей мере в начале работы на каждом новом объекте. Любое различие должно быть тщательно проанализировано.

Далее блок управления должен быть проверен на правильную работу средств измерений давления и объема, как задано в соответствующей методике, например путем сравнения показаний, полученных на разных преобразователях давления, а в случае метода В - между волюметром и дисплеем регистратора данных.

Оборудование должно быть скорректировано, заменено или отремонтировано, если разность между показаниями превышает следующие значения:

a) для показаний давления:

5 % среднего значения двух показаний или

1 % полной шкалы измерения, в зависимости от того, что больше;

b) для объемов: 3 см³.

В.4 Коррекция показаний

Жесткость мембраны и оболочки в сборе уменьшается в течение их первого расширения, и это должно быть сведено к минимуму путем предварительного расширения, как изложено в В.4.1.

Операции, описание которых дано в В.4.2 и В.4.3, должны быть проведены в следующих случаях:

- при каждой смене конфигурации прессиометрического зонда;

- при каждой смене подводящих коммуникаций между зондом и блоком нагнетания и считывания;

- через интервалы, зависящие от загруженности прессиометра, например раз в неделю при ежедневной эксплуатации.

Эти операции должны быть выполнены, когда зонд готов к погружению в прессиометрический карман, т.е. когда магистрали подключены и газовые пузырьки удалены из центральной измерительной камеры и гидравлического контура.

В.4.1 Предварительная прокачка зонда и обнуление средства измерения объема

Перед использованием зонда его сначала необходимо надуть не меньше трех раз на открытом воздухе путем нагнетания 700 см³ жидкости в центральную измерительную камеру (550 см³ в короткий зонд с щелевой трубой).

После этого проводят следующие операции:

- средство измерения объема должно быть установлено на нуль путем регулировки объема жидкости, но в то же время центр измерительной камеры сохраняется на уровне средства измерения давления;

- включают устройство получения и регистрации показаний, т.е. регистратор данных (метод В);

- начальный отсчет каждого преобразователя должен быть проверен и в зависимости от типа испытаний зафиксирован (методы А и В).

В.4.2 Поверочное испытание на потерю объема в оборудовании

Зонд (с натянутой резиновой оболочкой или оснащенный щелевой трубой) должен быть помещен в цилиндр для поверки потерь давления согласно описанию в 4.6.4 и рисунку В.1. Зонд должен быть надут путем приращения давления сначала на 100 кПа до тех пор, пока перфорированная труба не коснется цилиндра поверки. После этого момента равными приращениями давление в зонде поднимают до его максимального номинального значения. Во время второй части этого поверочного испытания каждый уровень давления следует прикладывать в пределах 20 с и удерживать 60 с.

Давление в ограждающих камерах должно соответствовать условиям, указанным в В.4.4.

В.4.2.1 Получение поправки на потерю объема для оборудования

Значение поданного в камеру объема в конце каждого уровня давления должно быть зафиксировано и использовано при построении графика

,

представляющего собой кривую поправки на потерю объема.

Коэффициент потери объема , на который ссылаются в D.1.4, фактически отражает наклон прямой, соответствующей части графика после соприкосновения зонда с поверочным цилиндром (см. рисунок В.2):

,

где отвечает точке пересечения оси объема с прямой линией наилучшего соответствия, проведенной к построенным точкам.

Значение должно быть меньше 6 см³/МПа (когда прессиометр подключен к магистралям длиной не более 50 м).

Более высокие значения говорят о неадекватном заполнении жидкостью, утечке в гидравлическом контуре или другой проблеме. Все оборудование, включая блок управления, подводящие коммуникации и зонд, должны быть снова проверены.

1 - тарировочный цилиндр; 2 - прессиометрический зонд

Рисунок В.1 - Тарировочный цилиндр для определения поправки на потерю объема

В.4.2.2 Получение объема V_c центральной измерительной камеры

Начальный внешний объем центральной измерительной камеры определяют по формуле

,

где - пересечение оси объема прямой линией наилучшего соответствия, полученного в В.4.2.1;

- длина центральной измерительной камеры, измеренная при установке мембраны в стальной каркас зонда, как показано на рисунке В.1 и в таблице А.1. При оснащении зонда щелевой трубой, l_с = l_cs для короткого зонда и l_с = l_с1 для длинного зонда;

- внутренний диаметр тарировочного цилиндра. Это значение должно быть записано в протоколе прессиометрического испытания.

- объем жидкости в конце каждого уровня поддержания давления;

- давление в измерительной камере;

- пересечение прямой линией V_r = V_p - p_r.

Рисунок В.2 - Поверка на потерю давления. Пример

В.4.3 Поверочное испытание на потерю давления в зонде

Зонд должен быть размещен вблизи средства измерений давления, как показано на рисунке В.3, и на открытом воздухе. Зонд должен быть надут, как если бы он находился в земле, путем приращения давления , равного 1/5 ожидаемой потери давления в зонде р_е1. Каждое приращение давления следует удерживать 60 с. Общий объем жидкости, введенной в измерительную камеру, должен составлять не менее 700 см³ (550 см³ для короткого зонда с щелевой трубой).

Примечание - Потеря давления р_е1 в зонде зависит от типа мембраны, оболочки и щелевой трубы (если она установлена), которые используются. Предпочтительно адаптироваться к типу грунта, который надо исследовать. Эта потеря давления может колебаться между 0,05 и 0,2 МПа.

Результирующая кривая объема в сравнении с давлением V₆₀ = f(p_e) показана на рисунке В.4. Значение z_c - z_s должно быть сведено к минимуму с тем, чтобы можно было пренебречь поправкой к измеренному давлению (см. D.1.1 и рисунок D.1).

Значения давления, полученные по этой кривой для каждой ступени давления, должны быть использованы для коррекции потери давления (см. D.1.3).

Конечная потеря давления зондом р_е1 (см. рисунок В.4) должна соответствовать показанию давления для введенного в камеру объема жидкости, равного 700 см³ (или 550 см³ для короткого зонда с щелевой трубой).

1 - прессиометрический зонд; 2 - средство измерения давления; 3 - регулятор давления; 4 - поверхность земли; z - уровень

Рисунок В.3 - Положение зонда и регулятора давления во время поверки на потерю давления

Рисунок В.4 - Пример графика потери давления для прессиометрического зонда

В.4.4 Оценка давления газа в ограждающих камерах для данного испытания

Давление газа в ограждающих камерах не должно быть выше давления в центральной измерительной камере. Значение давления ограждающей камеры должно быть установлено перед каждым испытанием и зафиксировано на первом уровне поддержания давления.

В течение приложения давления р_с в центральной измерительной камере давление газа р_k в ограждающих камерах следует регулировать согласно следующим правилам (см. таблицу 1 в 3.2 и D.1 в отношении обозначений).

Для зонда типа G, где ограждающие камеры создаются всей оболочкой, давление газа р_k в ограждающих камерах должно быть ниже давления в центральной измерительной камере, но достаточно высокое, чтобы поддерживать оболочку прессиометрического зонда в цилиндрической форме

или

и до тех пор, пока p_r + (р_р - 2р_m) = 0,

где - давление жидкости в центральной измерительной камере; р_с = p_r + p_h;

- потеря давления на мембране центральной измерительной камеры;

- давление газа в ограждающих камерах. Так как удельный вес газа изменяется с ростом давления, то

.

Так как значения z_c и z_cg будут положительными, то значение z_p должно быть отрицательным и выражение (z_cg - z_p) фактически будет представлять сумму абсолютных значений и ;

- отсчет давления жидкости в CU на уровне z_c;

- напор в магистрали подачи жидкости между датчиком давления жидкости и центральной измерительной камерой p_h = (z_c - z_p) согласно D.1.1;

- показание прибора в CU о давлении газа в ограждающих камерах. Средство измерений в CU отражает показания уровня z_cg и уровня зонда z_s;

- скорость изменения напора газа при давлении р_k в расчете на метр глубины.

Когда нет данных о , то рекомендуется принимать  = 1,15  10^-4 на метр или

.

Примечание 1 - Для практических целей изменение удельного веса газа допускается не учитывать при разности уровней между CU и зондом менее 30 м и давлении газа менее 5 МПа. В этом случае р_k = р_g.

Примечание 2 - Для большинства целей допущение z_cg = z_c является приемлемым.

1 - поверхность земли; 2 - блок управления (CU); 3 - прессиометрический зонд; 4 - магистраль подачи газа; 5 - магистраль подачи жидкости z_c и z_cg будут положительными, a z_p - отрицательным

Рисунок В.5 - Детализация давлений и уровней в процессе прессиометрического испытания по Менарду