Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống chuẩn đầu lưu lượng nước

Bộ quốc phòng Bộ giáo dục v đo tạo
Học viện kỹ thuật quân sự




nguyễn hồng thái




tính toán, thiết kế v chế tạo
hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc



Chuyên ngành : Cơ học kỹ thuật
Mã số : 62 52 02 01




Tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật





Hà Nội - 2006
Công trình này đợc hoàn thành tại
Học viện kỹ thuật quân sự h nội

Ngời hớng dẫn khoa học:
1. GS. TS. Phan Nguyên Di
2. TS. Nguyễn Văn Kiều



Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:



Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp Nhà
nớc họp tại Học viện Kỹ thuật quân sự.

Vào hồi: giờ, ngày tháng năm 200



Có thể tìm hiểu luận án tại: Th viện Học viện Kỹ thuật Quân sự
Th viện quốc gia
danh mục công trình đ công bố của tác giả

1. Nguyễn Hồng Thái.

ứng dụng chuẩn đầu đơn vị đo lu lợng
nớc trong kiểm định và hiệu chuẩn các lu lợng kế Tạp chí hoạt
động khoa học Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trờng 5/2002, trang
26-33
2. Nguyễn Hồng Thái. Chuẩn đầu về lu lợng ở Việt Nam Hội
nghị Khoa học Kỹ thuật đo lờng Việt Nam lần thứ ba 10/2001, trang
421-424
3.

Nguyễn Hồng Thái, Phan Nguyên Di
. Đánh giá độ không đảm
bảo đo của Chuẩn đầu về lu lợng nớc ở Việt Nam Tuyển tập báo
cáo Hội thảo toàn quốc lần thứ nhất về cơ điện tử 9/2002, trang 379-
386
4.

Nguyễn Hồng Thái.
Development of Critical Venturi Nozzles for
Primary Standards of Gas Flow Proceeding sai số the International
syposium on dynamics and control isdc 9/2003, page 291-301
5. Nguyễn Hồng Thái. Đo lu lợng bằng phơng pháp siêu âm
Tạp chí Khoa học và kỹ thuật số 102/2003 Học viện Kỹ thuật quân
sự, trang 12-16
6. Nguyễn Hồng Thái. Cải tiến hoạt động của cơ cấu chuyển dòng
trong hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc Tuyển tập Công trình
khoa học Hội nghị cơ học toàn quốc lần thứ bảy 12/2002, trang 436-
443
7. Nguyễn Hồng Thái. Nghiên cứu ảnh hởng của lắp đặt lu lợng
kế sau các khuỷu cong và giải pháp sử dụng ổn dòng- Hội nghị Khoa
học Kỹ thuật Đo lờng Việt Nam lần thứ t 11/2005, trang 464-469

1
mở đầu
Trớc nhu cầu cấp bách của việc quản lý các lu lợng kế đo
nớc đợc nhập khẩu hoặc sản xuất trong nớc, việc đảm bảo đo lờng
trong khai thác, kinh doanh và sử dụng nớc, quản lý môi trờng, thuỷ
lợi và một số ngành kinh tế quan trọng khác, Trung tâm Đo lờng đã
xây dựng dự án Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm, đánh giá
hệ thống chuẩn đầu lu lợng thể tích nớc. Dự án đã đợc Tổng cục
Tiêu chuẩn Đo lờng Chất lợng phê duyệt và tôi đợc phân công làm
chủ nhiệm dự án.
Theo quyết định của Thủ tớng chính phủ số 14/2006/QĐ/TTg
ngày 17 tháng 01 năm 2006, hệ thống chuẩn đầu lu lợng thể tích nớc
đã đợc phê duyệt là chuẩn đo lờng quốc gia.
1. Tính cấp thiết của luận án

Tại các Viện Đo lờng của các nớc nh Hoa kỳ, Nhật bản,
CHLB Đức đều phải có một hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc nhằm
đảm bảo việc sao truyền và liên kết chuẩn đạt đợc tính chính xác,
thống nhất, nhằm đáp ứng đợc những yêu cầu trong nghiên cứu khoa
học cũng nh của đời sống. Các nớc có hệ thống chuẩn đầu chỉ công
bố kết quả đạt đợc và giữ bí mật về công nghệ chế tạo cũng nh
phơng pháp, kết quả đánh giá.
Trong khi đó tại các nớc trong khu vực ASEAN kể cả Việt
nam, do điều kiện kinh tế và trình độ khoa học kỹ thuật, cho đến nay
vẫn cha có nớc nào xây dựng đ
ợc hệ thống chuẩn đầu lu lợng
nớc.
Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng hệ thống chuẩn đầu lu lợng
nớc của Việt nam cũng nh đo lu lợng nớc có tính cần thiết và mới.
2. nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu quy luật thuỷ lực của hệ thống bao gồm nguồn,
đờng ống, máng lật và bình chuẩn.
Nghiên cứu ảnh hởng của việc lắp đặt lên đờng đặc tính sai số
của các lu lợng kế chuẩn.
Nghiên cứu qui luật sai số của từng thành phần phơng pháp
đánh giá độ không đảm bảo đo của hệ thống.
3. Phơng pháp nghiên cứu
Về lý thuyết
Tính toán thuỷ lực cho một số thành phần quan trọng của hệ
thống nh nguồn, bể tràn, thiết bị chuyển dòng và bình chuẩn
Lập mô hình toán học để xác định độ không đảm bảo đo của bình
chuẩn và hệ thống.
2
Về thực nghiệm
Lập mô hình và tiến hành thử nghiệm để đánh giá ảnh hởng của

việc lắp đặt đối với sai số của lu lợng kế.
Chế tạo và lắp đặt bình chuẩn, thiết bị chuyển dòng, hệ thống
đờng ống, bể nguồn, bể ổn áp, hệ thống bơm.
Thử nghiệm xác định độ không đảm bảo đo của bình chuẩn, thiết
bị chuyển dòng và cả hệ thống.
3. kết cấu của luận án
Ngoài phần mở đầu, luận án gồm 4 chơng và phần kết luận bao
gồm 137, 5 bảng, 59 hình vẽ và đồ thị cùng 5 phần phụ lục.

Chơng 1 - Tổng quan về đo lờng lu lợng và chuẩn đầu lu lợng.
Chơng 2 - Tính toán, thiết kế hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc.
Chơng 3 - Nghiên cứu dòng chảy trong ống.
Ch
ơng 4 - Đánh giá độ không đảm bảo đo của hệ thống chuẩn đầu
lu lợng nớc.

CHƯƠNG 1
tổng quan về ĐO LƯờNG LƯU LƯợNG
V CHUẩN ĐầU LƯU LƯợNG
1. phơng pháp đo lu lợng chất lỏng trong đờng ống dẫn kín:
Đo lu lợng chất lỏng Q trong đờng ống dẫn kín nghĩa là phải xác
định lợng chất lỏng V chảy qua tiết diện của đờng ống đó trong một
đơn vị thời gian t bằng các thiết bị đo lu lợng:
Q = V/t
Thiết bị đo lu lợng ( về sau gọi là lu lợng kế): là thiết bị dùng để
chỉ thị lu lợng đợc đo.
Đoạn ống đo
: là đoạn ống đợc sản xuất đặc biệt nhằm thoả mãn các
yêu cầu liên quan tới lu lợng kế chuẩn và lu lợng kế đợc kiểm
định.

Hiệu chuẩn: Tập hợp các thao tác trong điều kiện qui định để thiết lập
mối liên quan giữa các giá trị đợc chỉ bởi phơng tiện đo, hệ thống đo
hoặc giá trị đợc thể hiện bằng vật đọ hoặc mẫu chuẩn và các giá trị
tơng ứng thể hiện bằng chuẩn.
2 C
huẩn

Chuẩn đầu: là chuẩn đợc chỉ định hay đ
ợc thừa nhận rộng rãi là có
chất lợng về mặt đo lờng cao nhất và giá trị của nó đợc chấp nhận
không dựa vào các đại lợng khác cùng đơn vị.
3
Chuẩn thứ: là chuẩn mà các giá trị của nó đợc ấn định bằng cách so
sánh với chuẩn đầu của cùng đại lợng.
Chuẩn công tác: là chuẩn đợc dùng thờng xuyên để hiệu chuẩn hoặc
kiểm tra vật đo, phơng tiện đo hoặc mẫu chuẩn.
Phơng tiện đo: là phơng tiện đợc sử dụng để thực hiện các phép đo
Sơ đồ liên kết chuẩn:
Mối liên kết giữa chuẩn đầu, chuẩn thứ và phơng tiện đo ở mỗi
nớc đợc thể hiện qua sơ đồ liên kết chuẩn. Trong sơ đồ này chúng ta
thể hiện vị trí của chuẩn đầu là duy nhất và có độ không đảm bảo đo
nhỏ nhất, chuẩn này đợc sử dụng để hiệu chuẩn cho các chuẩn thứ có
độ không đảm bảo đo lớn hơn.

Các chuẩn thứ có thể là chuẩn công tác hay so sánh và đợc đặt ở
các trung tâm khu vực, hay các ngành có liên quan. Các chuẩn thứ đợc
sử dụng để kiểm định hay hiệu chuẩn cho các phơng tiện đo đợc sử
dụng trong lu thông, phân phối, mua bán hàng hoá và các mục đích
khác.
Sơ đồ liên kết chuẩn lu lợng nớc tại Việt Nam
Việc xây dựng sơ đồ liên kết chuẩn lu lợng nớc có ý nghĩa rất
quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân do phải song song giải quyết
hai bài toán là hiệu quả đầu t của ngân sách Nhà nớc và đáp ứng đợc
nhiệm vụ quản lý Nhà nớc đối với phơng tiện đo.
Dựa vào các số liệu thống kê đã thu thập từ các báo cáo của ngành
kinh doanh nớc sạch, cho tới năm 2010 số đồng hồ nớc đ
ợc lắp đặt ở
nớc ta sẽ vào khoảng trên 2 triệu chiếc, trong đó số đồng hồ có đờng
kính dới 200mm chiếm đến 99% và một số lu lợng, lu tốc nớc đã
và đang đợc sử dụng tại các phòng thí nghiệm, thuỷ văn, thuỷ lợi v.v
Chuẩn thứ
Chuẩn đầu
Phơn
g
tiện đo
4
Để có thể kiểm định các đồng hồ nớc trên, chúng ta đã và đang
xây dựng các hệ thống kiểm định tại các công ty kinh doanh nớc, các
cơ sở chế tạo, lắp ráp đồng hồ nớc và đặc biệt là tại các Chi cục Tiêu
chuẩn Đo lờng Chất lợng tại mỗi tỉnh thành giải quyết nhiệm vụ đảm

bảo đo lờng pháp quyền trong kinh doanh nớc sạch. Các đơn vị này
thờng sử dụng các đồng hồ chuẩn có cấp chính xác 0,2-0,5 % với số
lợng ớc tính khoảng 500 chiếc với các loại đờng kính từ 15 - 200
mm và phạm vi làm việc từ 1-200m
3
/h. Ngoài ra còn có một số đồng hồ
chuẩn đợc sử dụng ở các lĩnh vực kinh tế khác.
Nếu chúng ta phải đa ra nớc ngoài hiệu chuẩn các đồng hồ chuẩn
thì với giá hiệu chuẩn khoảng 500 USD cho một chiếc và chu kỳ hiệu
chuẩn thông thờng là một năm thì kinh phí hàng năm phải bỏ ra là
250.000 USD.
Mặt khác nếu chúng ta tự nghiên cứu, thiết kế và chế tạo trong
nớc với kinh phí khoảng 100.000USD (khoảng 1/10 kinh phí nếu phải
mua của nớc ngoài) thì dự án sẽ có tính khả thi cao.
Việc xác định nguyên lý hoạt động của hệ thống chuẩn đầu theo
phơng pháp dung tích dựa trên khả năng chế tạo trong nớc các bình
chuẩn dung tích lớn đến 3000L có độ không đảm bảo đo đến 0,02%.
Phơng pháp khối lợng sẽ đợc thay thế sau năm 2010 khi chúng ta có
khả năng trang bị cân chuẩn lớn đến 5 tấn, việc thay thế cân chuẩn sẽ
không ảnh hởng đến thiết kế chung của hệ thống .
Nh vậy việc xác định sơ đồ liên kết và sao truyền chuẩn đảm bảo
nhu cầu hiệu chuẩn cho hầu hết các cỡ cũng nh chủng loại đồng hồ
chuẩn đã và sẽ đợc sử dụng tại Việt Nam đến năm 2010.
Việc tiến hành kiểm định hay kiểm tra, thử nghiệm mẫu đối với các
phơng tiện đo thể tích, lu lợng hoặc lu tốc sẽ đợc tiến hành thông
qua các đồng hồ chuẩn hoặc trực tiếp so sánh với hệ thống chuẩn đầu.
Ngoài ra hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc còn đợc sử dụng để
thực hiện việc so sánh liên phòng với các hệ thống chuẩn đầu của các
nớc trong khu vực và trên thế giới. Do việc xác định dải đo cũng nh
cấp chính xác của hệ thống chuẩn đầu cũng phải đáp ứng đợc nhu cầu

so sánh liên phòng sẽ đợc tiến hành với các nớc trong khu vực nh
Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc v.v và các nớc công nghiệp phát
triển nh CHLB Đức, Pháp hay Hoa Kỳ.





5



















Sơ đồ liên kết chuẩn lu lợng nớc tại Việt Nam
Đã có từ năm 2001

Sẽ đợc bổ sung (năm 2010)
U là độ không đảm bảo đo tơng đối,
0
là sai số tơng đối



Bình chuẩn hạn
g
I
Tần số kế chuẩn hạng II
Nhiệt kế chuẩn hạng I

Các
p
hơn
g
tiện chuẩn đo lu
lợng khối lợng nớc
(Quả cân chuẩn, cân chuẩn)
Các tỉ trọng kế chuẩn hạng I
Lu tốc kế, lu lợn
g
kế
o = 2 - 5 %


Bộ các lu lợn
g
kế chuẩn

1 - 200 m
3
/h U = 0,2-0,5 %
1- 200 m
3
/ h
U = 0,1 %

Chuẩn đầu Chuẩn thứ
Phơng tiện đo
6
1.4 tổng quan các phơng pháp đo lu lợng
Mục tiêu chủ yếu của hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc là đảm
bảo việc sao truyền và liên kết chuẩn cho các lu lợng kế chuẩn thứ và
chuẩn công tác. Do đó việc nghiên cứu các phơng pháp đo lu lợng
cũng nh các loại lu lợng kế là cần thiết để đảm bảo việc lựa chọn
nguyên lý làm việc, khả năng hiệu chuẩn, độ chính xác của hệ thống
chuẩn đầu là tối u.
Phơng pháp đo lu lợng theo nguyên lý chênh áp
Phơng pháp đo lu lợng kiểu chảy bao
Lu lợng kế kiểu tuốc bin
Lu lợng kế xoáy
Lu lợng kế điện từ
Lu lợng kế siêu âm
Lu lợng kế kiểu ống chuẩn
phơng pháp dùng bình chuẩn và thiết bị chuyển dòng
Kết luận chơng 1
Trong phần tổng quan này chúng ta thấy chuẩn đầu lu lợng có
vị trí then chốt trong việc sao truyền chuẩn và kiểm định phơng tiện
đo.

Một trong những công việc quan trọng mà chúng tôi đã thực hiện
đợc là xác định đợc sơ đồ liên kết chuẩn từ 2001 tới 2010. Sơ đồ này
đã đợc phê duyệt và trong thời gian qua đã đợc sử dụng để giúp cho
cơ quan quản lý Nhà nớc về Đo lờng là Tổng cục Tiêu chuẩn Đo
lờng định hớng cho việc đầu t có hiệu quả để phát triển các hệ thống
chuẩn từ trung ơng đến địa phơng và đã đáp ứng đợc nhu cầu quản
lý việc lu thông phân phối nớc tại các công ty kinh doanh nớc, giảm
hao hụt, quản lý các đồng hồ nớc từ khâu nhập khẩu, kiểm định ban
đầu, định kỳ và giải quyết các tranh chấp kinh tế, kỹ thuật.
Việc xây dựng sơ đồ liên kết chuẩn cũng phù hợp với trình độ của
các nớc trong khu vực và trên thế giới, do đó chúng ta có thể thực hiện
đợc các phép so sánh trong khu vực để tiến tới công nhận lẫn nhau về
kế quả đo thử nghiệm tạo điều kiện cho việc hội nhập.
Để phát huy hiệu quả sử dụng của hệ thống chuẩn đầu, phần tổng
quan cũng liệt kê tất cả các loại lu lợng kế chuẩn và lu lợng kế
công tác đợc sử dụng ở nớc ta và trên thế giới sẽ là đối tợng đợc
hiệu chuẩn hoặc kiểm định bằng hệ thống chuẩn đầu.


7
Chơng 2
Tính toán, thiết kế
hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc
1. Lựa chọn phơng án
Sau khi tìm hiểu các hệ thống chuẩn đầu của các nớc trên thế
giới, nghiên cứu các công nghệ chế tạo cơ khí, điện tử cũng nh khả
năng chế tạo của các cơ sở trong nớc, trình độ trang bị chuẩn thời gian,
khối lợng, khối lợng riêng, độ dài và dung tích tại Việt Nam, chúng tôi
đã lựa chọn phơng án xây dựng hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc
dùng bình chuẩn và thiết bị chuyển dòng với phạm vi lu lợng làm việc

là từ 1-200m
3
/h, độ không đảm bảo đo nhỏ hơn 0,1%, có khả năng kiểm
định và hiệu chuẩn các loại lu lợng kế, có khả năng thực hiện đợc các
phép so sánh vòng giữa các tổ chức đo lờng quốc tế.
2. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý làm việc của hệ thống là xác định lu lợng trong đờng
ống bằng cách tạo ra một dòng chảy trong ống kín có lu lợng ổn định
(còn đợc gọi là lu lợng chuẩn), sau đó đo thể tích của nớc chảy qua
đoạn ống đo bằng bình chuẩn và xác định thời gian chảy của lợng nớc
trên bằng bộ đếm thời gian thông qua thiết bị chuyển dòng.
Lu lợng chuẩn đợc tạo nh sau : Cụm máy bơm, bao gồm nhiều
máy bơm có lu lợng làm việc khác nhau, (1) bơm nớc từ bể chứa
(14) qua đờng ống dẫn nớc (2) lên bể tràn (3). Lu lợng nớc đợc
bơm lên bể tràn luôn lớn hơn lu lợng cần đo (có các lu lợng kế
kiểm tra lu lợng bơm lên của tổ bơm và điều khiển tự động các van
hồi lu). Trong bể tràn nớc chảy qua một hệ thống nắn dòng đặc biệt
để không tạo ra những xoáy cục bộ trong bể và mặt nớc trên bể luôn
đợc ổn định tại lu lợng hiệu chuẩn lớn nhất của hệ thống.
Lợng n
ớc thừa sẽ tràn qua lỡi tràn (4) vào bể tràn (12) để thoát
theo ống dẫn (13) xuống bể chứa (14), một vách ngăn và lới tách khí
đợc bố trí giữa đờng lên và đờng về của nớc để tránh tạo bọt trong
đờng hút của máy bơm và đồng thời làm cân bằng nhiệt độ trong bể.
Nh vậy dòng nớc chảy vào ống dẫn (5), đi qua bộ nắn dòng (6)
đến các lu lợng kế chuẩn (7) là dòng chảy có áp suất tĩnh tại đầu vào
ổn định. đây là một yêu cầu hết sức cần thiết cho hệ thống chuẩn đầu
lu lợng.
Dòng chảy với lu lợng chuẩn đợc chảy qua một bộ các lu lợng kế
chuẩn (7) đợc mắc song song để chỉ thị lu lợng làm việc tức thời của

hệ thống.

8

Đoạn ống đo đợc sử dụng để hiệu chuẩn cho các đồng hồ chuẩn
(8). Đoạn ống này phải có chiều dài, độ bóng cần thiết để dòng chảy
trong ống đợc ổn định không ảnh hởng tới sai số của đồng hồ.
Trên đoạn ống đo, phía trớc đồng hồ chuẩn đợc lắp nhiệt kế để
đo nhiệt độ của nớc và hiệu chỉnh về điều kiện tiêu chuẩn. Tổn hao áp
của đồng hồ chuẩn đợc đo bằng các lỗ lấy áp suất trớc và sau đồng
hồ, ngoài ra áp suất tĩnh cũng đợc đo để đảm bảo đồng hồ chuẩn làm
việc trong miền áp suất cho phép.
11
3
4
5
6
8
14
10
9
1
2
13
S
ơ đồ tổng thể hệ thống chuẩn đầu lu lợn
g
12
7
9

Nớc chảy vào bình chuẩn qua vòi phun và thiết bị chuyển dòng
(9). Vòi phun có tác dụng làm dòng nớc trong đờng ống phun thành
tia có dạng hình hộp mỏng và có tiết diện đều trớc khi chảy vào thiết bị
chuyển dòng. Thiết bị chuyển dòng là một lỡi mỏng chuyển động để
lái tia nớc vào bình chuẩn hoặc ra đờng xả. Ngoài ra thiết bị chuyển
dòng còn có tác dụng nh một công tắc hành trình để đóng mở bộ đếm
thời gian. Nớc từ bình chuẩn lại chảy vào bể chứa và tạo thành chu
trình kín để lu lợng của bơm ổn định và tránh lãng phí.
3. Nguồn
Nguồn nớc thành phần quan trọng của hệ thống chuẩn đầu bao
gồm: bể nguồn, hệ thống bơm, bể ổn áp, đờng ống và các van điều
khiển đã đợc chúng tôi tính toán và thiết kế dựa trên phơng trình thuỷ
lực Becnuli.
Bể nguồn đợc xây chìm ngay bên cạch phòng chuẩn đầu lu
lợng. Bể nguồn có kích thớc dài ì rộng ì sâu = 4m ì 2,5m ì 2,5 m =
25 m
3
đợc chia làm ba khoang, khoang 1 cho đờng xả từ bể ổn áp,
khoang 2 cho đờng hút của máy bơm và khoang 3 cho đờng xả từ
bình chuẩn. Các khoang đợc ngăn bằng lới có tác dụng khử các bọt
khí từ đờng xả và ngăn không cho lẫn vào đờng hút của máy bơm.
Việc phân chia bể nguồn thành từng khoang còn có tác dụng tạo dòng
chảy trong bể và làm cân bằng nhiệt độ giữa đờng hút và đờng xả.
hệ thống bơm bao gồm một bơm có lu lợng 50 m
3
/h tại chiều
cao 30m, hai bơm có cùng lu lợng 150 m
3
/h tại chiều cao 30m.
Bể ổn áp đợc chia làm hai khoang, khoang ngoài bao gồm

đờng lên từ bơm và đờng xuống hiệu chuẩn, khoang trong là đờng
tràn xả xuống bể uồn. Giữa hai khoang lắp lỡi tràn đợc điều chỉnh sao
cho nớc tràn đều trên toàn bộ lỡi tràn. Chúng tôi đã đề xuất phơng
án xây bể ổn áp đợc xây trên tầng nóc nhà 6 tầng gần phòng thí ghiệm,
sàn bể có chiều cao 27 m. Bể có kích thớc dài ì rộng ì cao = 4 m ì 2,5
m ì 1,8 m = 18 m
3
. Kết quả thực nghiệm tại lu lợng bơm vào từ 30
đến 250m
3
/h, lu lợng tràn từ 2 đến 30m
3
/h, mực nớc trong bể luôn ổn
định trong khoảng

2mm.
4. thiết bị chuyển dòng
Thiết bị chuyển dòng (còn đợc gọi tắt là TBCD) là một thành
phần quan trọng trong hệ thống chuẩn lu lợng, có chức năng chuyển
dòng chảy quan đoạn đo vào đờng xả hay vào bình chuẩn và không
làm thay đổi lu lợng dòng chảy qua đoạn đo. Trong một chu kỳ hiệu
chuẩn, TBCD thực hiện hai lần quét qua dòng hiệu chuẩn. Lần quét thứ
nhất, dòng hiệu chuẩn đợc chuyển từ đờng xả vào bình chuẩn. Sau đó
10
bình chuẩn đợc nạp chất lỏng, tiếp theo đó là lần quét thứ hai, chuyển
dòng chảy về đờng xả. Trong các lần quét của TBCD, lu lợng vào
bình chuẩn thay đổi từ không đến lu lợng toàn phần và lu lợng
toàn phần về không . Do chỉ có một phần của lu lợng toàn phần
chảy vào bình chuẩn khi chuyển dòng quét, sai số của TBCD biểu thị độ
không đảm bảo đo của thời gian nạp chất lỏng. Sai số này đóng góp

đáng kể vào độ không đảm bảo đo của phép đo lu lợng.















Theo biểu đồ mô tả hoạt động của TBCD trên, một chiều là thời
gian chảy và một chiều là lu lợng tức thời đợc nạp vào bình chuẩn
Q
C
, và lu lợng xả Q
B
. Tại bất kỳ thời điểm nào trong qua trình chuyển,
lu lợng hiệu chuẩn tổng luôn bằng tổng của lu lợng nạp và xả: Q
T

= Q
C
+Q
B

.
Chu trình hiệu chuẩn có thể đợc chia làm ba kỳ riêng biệt: kỳ mở
(t
0


t

t
2
), kỳ lu lợng không đổi (t
2


t

t
3
), và kỳ đóng (t
2


t

t
5
).
thời gian t
0
là bắt đầu kỳ mở và biểu thị thời điểm đợc khởi động.

Trong kỳ mở, TBCD chuyển tia chất lỏng từ đờng xả vào bình chuẩn.
Do đó lu lợng nạp tăng từ không đến lu lợng tổng, Q
T
. Một tín hiệu
t
1
bắt đầu thời gian nạp đợc phát ra tức thời. Sau đó, là thời gian t
2
(cuối
của kỳ mở) toàn bộ lu lợng hiệu chuẩn đợc chuyển vào bình chuẩn ,
lúc đó Q
C
=Q
T
. lu lợng nạp, Q
C
, trong kỳ mở đợc biểu diễn bằng
đờng cong C
0
. Trong kỳ đóng, TBCD lại chuyển tia chất lỏng từ bình
chuẩn vào đờng xả; do đó lu lợng nạp thay đổi từ Q
T
về không.
B
iểu đồ lu lợng nớc chuyển vào và ra bình chuẩn theo thời gian
T
0
t
A
t

1
Q
C
B
2
t
Time
C
0
Q
T
T
T
T
M
C
D
t
3
t
4
c
C
C
t
5
Q
B
Thời
g

ian
11
Đờng cong C
C
biểu diễn quá độ của dòng nạp trong kỳ đóng. Một tín
hiệu t
4
chỉ thị việc dừng thời gian nạp đợc phát ra tức thời.
điều khiển thiết bị chuyển dòng
Chu trình chảy vào
Tại thời điểm không đo, TBCD quay về phía đờng xả, nớc từ
vòi phun đập vào lỡi của TBCD và đi vào đờng xả để về bể nguồn.
Khi có tín hiệu bắt đầu phép đo, cụm điều khiển 1 kéo thanh
trợt 1 và làm quay TBCD.

Tại thời điểm lỡi của TBCD gần chạm vào tia nớc thì cặp tế
bào quang điện (TBQĐ) đo thời gian lật phát ra tín hiệu để khởi động bộ
đếm thời gian lật vào của TBCD. Vào lúc lỡi của TBCD đi qua điểm
giữa của vòi phun thì cặp tế bào quang điện đo thời gian nớc chảy vào
bình chuẩn phát ra tín hiệu để khởi động bộ đếm thời gian của phép đo
lu lợng. Lỡi của TBCD quay tiếp cho đến khi nào đi qua toàn bộ tia
nớc từ vòi phun cặp tế bào quang điện đo thời gian lật phát ra tín hiệu
để ngừng bộ đếm thời gian lật vào và cắt nguồn nuôi chính của cụm
điều khiển 1.
Mở
Đóng
Đo thời gian lật
Đo thời gian chảy vào bình chuẩn (Bắt đầu đo)
Cụm điều khiển 1
Cụm điều khiển 2
TBQĐ
TBQĐ
Đờng xả
Vào bình chuẩn
Tâm quay
Chu trình chảy vào
12
Chu trình chảy ra

Khi bình chuẩn đợc nạp đầy, có tín hiệu từ cảm biến nớc đặt
trong bình chuẩn phát ra, nguồn chính của cụm điều khiển 2 đợc đóng
làm cho cụm điều khiển 2 kéo thanh trợt 1 và làm quay TBCD. Tại vị
trí lỡi của TBCD gần chạm vào tia nớc thì cặp tế bào quang điện đo
thời gian lật phát ra tín hiệu để khởi động bộ đếm thời gian lật ra của
TBCD. Lúc TBCD đi qua điểm giữa của vòi phun thì cặp tế bào quang
điện đo thời gian chảy phát ra tín hiệu để dừng bộ đếm thời gian của
phép đo lu lợng. Lỡi của TBCD quay tiếp cho đến khi nào đi qua
toàn bộ tia nớc từ vòi phun thì cặp tế bào quang điện lại phát ra một tín
hiệu điện để ngừng bộ đếm thời gian lật ra.
thiết kế vòi phun v thiết bị chuyển dòng
Vòi phun
Vòi phun là thiết bị tạo dòng nớc trong đờng ống đo thành
một tia nớc mảnh, đều và liên tục để phun vào lỡi gạt của máng lật.
Đóng
Mở
Đo thời gian lật
Đo thời gian chảy vào bình chuẩn ( Dừng đo )
Cụm điều khiển 1
Cụm điều khiển 2
TBQĐ

TBQĐ
Đờng xả
Vào bình chuẩn
Tâm quay
Chu trình chảy ra
13
Do đó khi máng lật chuyển động việc chuyển hớng dòng chảy ra và
vào bình chuẩn sẽ nhanh hơn, khoảng thời gian lu lợng đợc đo biến
thiên theo thời gian rất nhỏ và ổn định.
Yêu cầu kỹ thuật đặt ra đối với vòi phun là :
+ Dòng chất lỏng đi qua vòi phun phải ổn định, không gây ra các dao
động cục bộ làm ảnh hởng tới lu lợng của nớc trong đờng ống.
+ Tổn thất áp của dòng chảy đi qua vòi phun phải nhỏ
+ Tia nớc từ vòi phun phải thẳng, liên tục và không bắn toé.
+ bốn vòi phun đợc thiết kế cho 04 bình chuẩn là 2000L; 500L;200 và
50L tơng ứng với 04 dải lu lợng làm việc là : 40-200m
3
/h; 10-
50m
3
/h; 4-20m
3
/h và 1-5m
3
/h.
Bằng các thí nghiệm thực tế với các dạng vòi phun khác nhau
[6], chúng tôi chọn loại vòi phun có hai cạnh bên thẳng và có hai mặt
chính dạng nón cong theo hình elip là loại có hệ số lu lợng lớn nhất
0,85 đến 0,90 và dòng chất lỏng đi qua nó tạo thành các luồng song
song. Chiều rộng của vòi phun đợc tính theo quãng đờng hiệu dụng

của lỡi gạt và không làm tăng tổn thất áp tại lu lợng lớn nhất.
Thiết bị chuyển dòng
TBCD phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật nh đợc nêu sau:
- thời gian chuyển dòng < 36ms tại lu lợng làm việc lớn nhất,
- chuyển động song song với cạnh dài của vòi phun,
- chia đều lu lợng của vòi phun,
- khởi động và dừng bộ đếm thời gian tại điểm giữa của hành trình .
- bốn TBCD đợc thiết kế cho 04 bình chuẩn là 2000L; 500L;200
và 50L tơng ứng với 04 dải lu lợng làm việc là : 40-200m
3
/h; 10-
50m
3
/h; 4-20m
3
/h và 1-5m
3
/h với thời gian làm việc tơng ứng từ 180
giây đến 36 giây.
Bình chuẩn
Yêu cầu chung
Đồng thời với việc xác định thời gian hiệu chuẩn còn phải xác
định thể tích hiệu chuẩn của nớc. Các bình chuẩn đợc sử dụng để xác
định trực tiếp thể tích của nớc hiệu chuẩn, do đó chúng cần phải có độ
chính xác cao. Sai số tơng đối của bình chuẩn phải nhỏ hơn 0,02%
[15]. Dung tích của bình chuẩn phải tơng ứng với thời gian đo nhỏ nhất
tại lu lợng lớn nhất của dải đo tơng ứng. Do đó ứng với bốn dải đo là
40-200m
3
/h; 10-50m

3
/h; 4-20m
3
/h và 1-5m
3
/h và thời gian đo nhỏ nhất
là 36s, ta có dung tích của các bình chuẩn tơng ứng là 2000L, 500L,
200L và 50L.
Dung tích của bình chuẩn tại 20
0
C đợc xác định bằng tỷ số
giữa khối lợng của nớc cất và khối lợng riêng của nớc cất, sau đó
14
hiệu chính độ nổi do quả cân và nớc cất chiếm chỗ trong không khí và
hiệu chính dung tích của bình chuẩn về nhiệt độ 20
0
C.
Kết luận chơng 2
Chơng 2 đề cập đến việc tính toán các thông số cơ bản của nguồn
dòng bao gồm: bể nguồn, bơm và bể tràn, và các thiết bị có vai trò quan
trọng nh thiết bị chuyển dòng, bình chuẩn để làm cơ sở cho việc thiết
kế, xây dựng và lắp đặt.
Các kết quả thực nghiệm nh lu lợng lớn nhất của hệ thống,
chuyển động của dòng chảy và mực nớc trong bể ổn áp là hoàn toàn
phù hợp với thông số tính toán lý thuyết đã chứng tỏ rằng bài toán thuỷ
lực đã đợc xây dựng và giải quyết đúng đắn.
Chuyển động của TBCD đợc phân tích và đánh giá chi tiết để có
thể tính toán và thiết kế theo đúng yêu cầu đặt ra. Nguyên lý chia dòng
chảy của TBCD để có đợc lu lợng đối xứng có tác dụng giảm sai số
của phép xác định lu lợng. Ngoài ra, vị trí của công tắc chuyển mạch

đếm thời gian cần phải nằm giữa hành trình chuyển dòng chảy của
TBCD.
Việc xác định các dải lu lợng làm việc tối u đã làm đơn giản
việc tính toán và thiết kế các vòi phun, TBCD và bình chuẩn do có thể
áp dụng định luật tơng tự thuỷ lực.
Các kết quả thực nghiệm cũng cho thấy rằng các đờng thoát khí,
vị trí bố trí các cảm biến mực nớc trong bình chuẩn là phù hợp và có
tác dụng không làm bắn bọt nớc và mức nớc luôn nằm trong phạm vi
thang đo của bình chuẩn.
Trong chơng 2 cũng đa ra đợc phơng pháp xác định dung tích
của bình chuẩn để đám bảo sai số nhỏ hơn 0,02%.
Chơng 3
Nghiên cứu dòng chảy trong ống
Mục đích của nghiên cứu dòng chảy trong ống dẫn
Nghiên cứu dòng chảy trong ống và các ảnh hởng của vật cản
cục bộ trên đờng ống nh cút cong, cút cong kép không cùng mặt
phẳng, tê cút, ống thu hay gioăng tới sai số của lu lợng kế có ý nghĩa
thiết thực đối với việc tính toán, thiết kế đoạn ống đo của hệ thống
chuẩn đầu, cụ thể là xác định đợc chiều dài tối thiểu của đoạn ống
thẳng sau các vật cản cục bộ và trớc lu lợng kế để sai số của lu
lợng kế không bị ảnh hởng bởi các nhiễu dòng chảy do vật cản cục bộ
gây ra .
15
Tại Trung tâm Đo lờng Việt Nam, khi tiến hành xây dựng hệ
thống chuẩn đầu lu lợng nớc, chúng tôi đã nghiên cứu lý thuyết các
ảnh hởng của việc lắp đặt khuỷu cong đơn, khuỷu cong kép không
cùng mặt phẳng, tê cút, ống thu, gioăng và các loại van đối với sai số
của lu lợng kế và các phơng pháp đợc áp dụng trên thế giới để loại
bỏ các ảnh hởng do lắp đặt, đồng thời chúng tôi cũng đã tiến hành các
phép thử để khẳng định việc lắp đặt các lu lợng kế không gây ảnh

hởng đến sai số của chúng cũng nh tiến hành áp dụng các phơng
pháp sử dụng các loại ổn dòng loại bó ống, đĩa đục lỗ hay lới và định
vị các đoạn thẳng trớc lu lợng kế để giảm và loại bỏ các ảnh hởng
của việc lắp đặt đến sai số của lu lợng kế.
Trong chơng này chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến ảnh hởng của
khuỷu cong đơn và khuỷu cong kép không cùng mặt phẳng, hai loại
khuỷu cong này đều phải lắp đặt trên hệ thống đờng ống và theo các tài
liệu công bố, chúng có ảnh hởng đáng kể đến sai số của lu lợng kế
so với các loại van, ống thu hay gioăng. Ngoài ra chúng tôi cũng trình
bày và phân tích các kết quả thử nghiệm đối với việc áp dụng các loại ổn
dòng loại bó 19 ống và 7 ống kết hợp với đoạn ống thẳng trớc lu
lợng kế để loại bỏ các ảnh hởng của các khuỷu cong trên.
Xây dựng và thử nghiệm mô hình thuỷ lực của đờng ống
Để đánh giá đợc một cách chính xác các ảnh hởng của việc lắp đặt tới
sai số của lu lợng kế chuẩn cần phải có hệ thống hiệu chuẩn với các
thiết bị có độ chính xác cao để có thể phát hiện đợc sự thay đổi rất nhỏ
của sai số, thông th
ờng đến 0,05%, các thiết bị đợc sử dụng bao gồm:
+ đờng ống đợc có đờng kính 50 mm và làm bằng inox có độ
nhám bề mặt 3m (độ nhám tơng đối là 6x10
-3
% so với đờng kính).
Bao gồm nhiều đoạn thẳng có chiều dài khác nhau: 3, 10, 30, 80, 100
lần đờng kính, khuỷu cong đơn 90
o
, khuỷu cong kép 90
o
không cùng
mặt phẳng, ổn dòng loại bó 19 ống và bó 7 ống, vận tốc kế đợc sử dụng
là ống pi tô có đờng kính thân 2,5 mm, cấp chính xác 0,5, lu lợng kế

đợc sử dụng là đồng hồ tuốc bin đờng kính danh định 50mm.
+ hệ thống chuẩn đợc dùng để xác định sai số của các lu lợng
kế bao gồm có bình chuẩn 500 L cấp chính xác 0,02 , thiết bị chuyển
dòng và bộ đếm thời gian có sai số <0,01%,
+ lu lợng đợc thử nghiệm từ 20 đến 25 m
3
/h, tơng ứng với số
Reynold là 1,25*10
5
đến 1,56*10
5
.
Tính chất của dòng chảy sau khuỷu
Các mô hình lý thuyết đợc xây dựng để mô tả đặc tính thủy lực
của dòng chảy trong ống sau các khuỷu để giải thích sự thay đổi đờng
đặc tính sai số của lu lợng kế theo lu lợng. Một trong những
16
nguyên nhân chủ yếu gây ra sự thay đổi của sai số là sự mất đối xứng
của các prôphin vận tốc theo các hớng thẳng đứng, nằm ngang và sự
xuất hiện các xoáy loại I và loại II. Để có thể xác định đợc sự xuất
hiện và cờng độ của các loại xoáy này, chúng tôi đã tiến hành các phép
đo prôfin vận tốc lu lợng của dòng chảy.
Khuỷu đơn
Các kết quả đo đợc theo đã chỉ ra rằng sự phân bố của vận tốc
trung bình và rối sẽ suy giảm theo khoảng cách sau khuỷu tuỳ theo loại
xoáy, số Reynold và độ nhám. Theo đồ thị 3.5 chúng ta thấy rằng vận
tốc rối không thay đổi đáng kể về dạng phân bố cũng nh giá trị tại các
vị trí sau khuỷu cong.
Đối với dòng chảy sau khuỷu cong đơn prôphin vận tốc đứng bị thay đổi
rõ rệt và sẽ ảnh hởng đáng kể tới đờng đặc tính sai số của các loại lu

lợng kế kiểu tốc độ nh đồng hồ tuốc bin, siêu âm hay điện từ
Khuỷu kép không cùng mặt phẳng
Theo các kết quả đo đợc, khi hai khuỷu nằm sát nhau (
s
=0, có nghĩa là
không có đoạn thẳng giữa chúng), xoáy lõi đơn (ở đây đợc định nghĩa
là loại I) đợc tạo ra. Các phân bố này chỉ ra rằng, đối với đờng ống
ngay sau khuỷu thì: góc xoáy có giá trị khoảng 20
o
ở gần thành ống và
ở vùng gốc gần với tâm đờng ống thì góc xoáy có giá trị gần bằng
không, có nghĩa là chỉ có ít hoặc không có xoáy.
Các ảnh hởng của khuỷu cong tới sai số của lu lợng kế
Lu lợng kế kiểu tiết lu
Sai số bị suy giảm từ -0,1% đến -0,5% khi lắp gần khuỷu đơn với các và
có xu hớng tăng từ 0,1% đến 0,4% khi lắp gần khuỷu kép không cùng
mặt phẳng với khoảng cách tơng ứng là 20 và 2,5 lần đờng kính.
Lu lợng kế tuốc bin
Các kết quả đã chỉ ra rằng, đờng đặc tính của đồng hồ tuốc bin bị dịch
lên từ 0,3 đến 2% khi mà nó đợc lắp trong khoảng cách 90 lần đờng
kính cách khuỷu kép không cùng mặt phẳng. Khi đồng hồ đợc lắp gần
khuỷu đơn, đờng đặc tính bị dịch xuống và nhỏ hơn 0,3% trong phạm
vi 20 lần đờng kính cách khuỷu.
á
p dụng cơ cấu ổn dòng
Để cải thiện đờng đặc tính của các loại đồng hồ trên có thể sử dụng cơ
cấu ổn dòng đợc lắp giữa đồng hồ và khuỷu có thể cải thiện đáng kể
đờng đặc tính của đồng hồ . Các cơ cấu ổn dòng này có các kích thớc
hình học khác nhau, khả năng ổn dòng có thể phụ thuộc vào loại dòng
chảy trong ống và hình dáng ống.

Loại bó 19 ống
17

ổn dòng loại bó 19 ống đợc bố trí đồng tâm. Đờng kính trong
của ống là d =9,5mm và dày 0,4 mm. Loại ổn dòng này thờng đợc sử
dụng với cùng một tỉ lệ hình học cho hầu hết các loại đờng ống công
nghiệp và các thông số thuỷ lực đợc tính toán dựa trên định luật tơng
tự động lực.

ổ
n dòng đợc lắp sau khuỷu đơn và đặc tính của đồng hồ đợc xác định
ở nhiều vị trí lắp đặt phía sau ổn dòng. Khoảng cách tới đồng hồ từ ổn
dòng tính theo số lần đờng kính là C; khoảng cách từ lối ra của khuỷu
đợc coi là Z; Z - C =5,7.
Loại bó 7 ống





3.8
Z
1.9
C
x
y
ổn dòng loại bó 19 ống
S
ơ đồ lắp đặt ổn dòng loại bó 19 ốn
g

100,8
d= 9.5
t= 0.4
50,25
75,8
52,25
d= 16.7
t= 2.41
ổn dòng loại 7 ốn
g

18
ổn dòng loại bó 7 ống có cấu hình đợc thể hiện ở hình 3.21,
với chiều dài bằng 2,82 lần đờng kính trong của ống tại khoảng cách
bằng 3,8 lần đờng kính của ống.
3.8
Z
y
C
2.82
x


Có thể kết luận rằng, loại ổn dòng bó 19 ống có khả năng loại
xoáy và tạo ra prôfin vận tốc tơng đối đồng nhất. Ngoài ra nó còn có
khả năng tạo ra độ rối ở mức cao đợc liên kết với sự trộn dòng phun từ
các ống nhỏ và cũng ngăn chặn đợc ảnh hởng do việc bố trí các ống.
Với một khoảng cách nhất định, prôfin vận tốc đồng nhất này tạo ra
dòng chảy lõi quanh trục ống và chảy nhanh hơn vận tốc đợc tính theo
phân bố vận tốc toàn phần của ống. Kết quả này làm đờng đặc tính

dịch lên với cùng điều kiện thuỷ lực.
Đối với ổn dòng loại bó 7 ống, kết quả nhận đợc khác xa so với loại
bó 19 ống. Sự bố trí hình học của loại ổn dòng này tác động tới khoảng dịch
xuống của số strouhal khi lắp đằng sau khuỷu đơn. Các đồng hồ đợc lắp sau
ổn dòng này đều có đờng đặc tính bị dịch xuống.
áp dụng đối với hệ thống chuẩn đầu
Do điều kiện mặt bằng xây dựng hệ thống chuẩn bị giới hạn, chúng tôi
đã tính toán, thiết kế đờng ống theo phụ lục1. Với cấu trúc này chúng
tôi đã lắp đặt các đồng hồ chuẩn loại tuốc bin để chỉ thị lu lợng có
đờng kính danh định 200mm,100mm và 50 mm trên các nhánh đờng
kính 100mm và 50 mm của đoạn ngoặt lại có chiều dài tơng đơng với
20 lần đờng kính danh nghĩa và phía trớc có bố trí ổn dòng loại bó 19
ống để loại bỏ ảnh hởng của khuỷu đơn. Đoạn thẳng phía trớc đoạn
đo có chiều dài 6 m đợc lắp một ổn dòng loại bó 7 ống. Đoạn đo đơc
dùng để hiệu chuẩn các lu lợng kế chuẩn có chiều dài 20m, tơng
đơng với 100,200 và 400 lần đờng kính danh định đối với các lu
lợng kế có đờng kính danh định tơng đơng là 200, 100 và 50mm.
Chúng ta còn sử dụng các loại ống thu để chuyển đổi về đờng kính
150, 100, 80 và 50mm. Một thiết bị bù ống đợc thiết kế để tạo điều
kiện thuận lợi cho việc lắp đặt các lu lợng kế có chiều dài khác nhau.
S
ơ đồ lắp đặt ổn dòng loại bó 7 ốn
g
19
Tại các đoạn ống nối đều có gối đỡ có thể điều chỉnh đợc để đảm bảo
việc lắp đặt lu lợng kế và đờng ống đợc đồng trục và chống mọi sự
rung, lắc trong quá trình hiệu chuẩn. Các gioăng đều đợc định vị để
không bị lấn vào trong ống gây các cản trở thuỷ lực. Mặt bích ghép nối
đợc thiết kế các chốt định vị để đảm bảo đồng trục.
Kết luận chơng 3

Bằng các thực nghiệm, chúng tôi đã chứng minh đợc ảnh
hởng của xoáy sau khuỷu cong đơn và khuỷu cong kép không cùng
mặt phẳng tác động lên đờng cong sai số của các lu lợng kế loại tấm
chắn và đồng hồ tuốc bin. Một trong những giải pháp tích cực để giảm
ảnh hởng của xoáy và tăng độ ổn định của dòng chảy là lắp đặt ổn
dòng.
Phía sau các khuỷu đơn nên lắp ổn dòng loại 19 ống và đối với
khuỷu kép không cùng mặt phẳng thì lắp ổn dòng loại 7 ống ở phía sau
sẽ đạt đợc hiệu quả cao hơn.
Với thiết kế cho hệ thống chuẩn đầu, chúng tôi đã tận dụng
đợc tối đa diện tích sẵn có và đảm bảo việc loại trừ các ảnh hởng của
việc lắp đặt tới đặc tính sai số của các lu lợng kế đợc hiệu chuẩn.
Với hệ thống đờng ống của chuẩn đầu lu lợng nớc đợc
thiết kế và chế tạo, chúng tôi có thể tiến hành hiệu chuẩn cho tất cả các
loại lu lợng kế chuẩn đang đợc sử dụng trong đo lờng pháp quyền
nh: chênh áp, tuốc bin, điện từ, xoáy, siêu âm, thể tích v.v Đây là một
trong những điều kiện quan trọng và cần thiết để đảm bảo cho việc tiến
hành so sánh liên phòng với các nớc trong khối Đo lờng hợp pháp
Châu á Thái bình dơng để tiến tới việc công nhận lẫn nhau kết quả đo.

Chơng 4
Đánh giá độ không đảm bảo của hệ thống chuẩn
đầu lu lợng nớc
đ
ánh giá độ không đảm bảo của hệ thống
4.2.1 Xác định các thành phần ảnh hởng
Do tính chất của chuẩn đầu là chuẩn có cấp chính xác cao nhất
và không thể so sánh với các đại lợng khác cùng đơn vị, vì vậy chỉ
có độ không đảm bảo chuẩn loại B. Lu lợng đợc xác định bằng
tỷ số của thể tích nớc chảy qua đoạn đo chia cho thời gian tơng

ứng với lợng nớc chảy qua, do đó hai thành phần quan trọng liên
quan đến độ không đảm bảo đo của hệ thống chuẩn đầu đó là độ
không đảm bảo đo của thể tích và thời gian.
Lợng nớc chảy qua đoạn đo lại đợc xác định bằng bình
chuẩn và đợc hiệu chỉnh về thể tích nớc chảy qua đoạn đo. Các
20
thông số cần phải hiệu chỉnh là chênh lệch nhiệt độ, áp suất của
nớc giữa đoạn đo và bình chuẩn, nớc bị rò rỉ trên đờng ống giữa
đoạn đo và bình chuẩn, bắn và bay hơi ra ngoài bình chuẩn, bọt khí
bị lẫn trong nớc.
Thời gian đợc xác định bằng thiết bị đếm xung, thiết bị
chuyển dòng đợc sử dụng để khởi động và dừng thiết bị đếm
xung.
Nh vậy chúng ta có thể xác định các yếu tố ảnh hởng đến độ
không đảm bảo của hệ thống chuẩn đầu lu tốc thể tích và lu
lợng kế chuẩn bao gồm :
1- Độ không đảm bảo của bình chuẩn,
2- Độ không đảm bảo của thời gian,
3- Độ không đảm bảo của nhiệt kế đo nhiệt độ nớc tại bình chuẩn và
đoạn đo,
4- Độ không đảm bảo của lợng nớc rò rỉ khỏi hệ thống,
5- Độ không đảm bảo do ảnh hởng của bọt khí trong đoạn ống đo,
6- Độ không đảm bảo của chênh lệch áp suất giữa đoạn đo và bình
chuẩn,

Độ không đảm bảo tơng đối chuẩn tổng hợp của hệ thống
chuẩn đầu lu tốc thể tích chất lỏng và lu lợng kế chuẩn sẽ bằng
căn bậc hai của tổng bình phơng các độ không đảm bảo tơng đối
thành phần:
()

222222
BRdpRLRTRtRbcRRQC
uuuuuuu +++++=
Trong đó :
u
C(QR)
: Độ không đảm bảo tơng đối của hệ thống chuẩn, %
u
bcR
: Độ không đảm bảo tơng đối của bình chuẩn, %
u
tR
: Độ không đảm bảo tơng đối của thời gian, %
u
TR
: Độ không đảm bảo tơng đối của nhiệt kế, %
u
LR
: Độ không đảm bảo tơng đối của lợng nớc rò rỉ, %
u
BR
: Độ không đảm bảo tơng đối do ảnh hởng của bọt khí trong
đoạn ống đo, %
u
dpR
: Độ không đảm bảo tơng đối do chênh lệch áp suất giữa đoạn đo
và bình chuẩn %
Độ không đảm bảo tơng đối mở rộng của hệ thống chuẩn
đầu lu tốc thể tích đợc tính theo công thức:
()

QC
ukU .
exp
=

Trong đó :
21
U
exp
: Độ không đảm bảo tơng đối mở rộng, %
k : Hệ số phủ ( k = 2 với độ tin cậy P = 95%)
u
C(Q)
: Độ không đảm bảo tơng đối chuẩn tổng hợp của hệ thống, %
Độ không đảm bảo tơng đối của bình chuẩn, u
bcR

Dung tích của bình chuẩn đợc xác định bằng phơng pháp cân thế
nh sau: nạp nớc cất đến mức chứa tơng đơng với dung tích danh
định của bình chuẩn, cân lợng nớc trên và sau đó chia cho khối lợng
riêng của nớc cất tại nhiệt độ đo. Dung tích của bình chuẩn sau đó
đợc qui đổi về điều kiện tiêu chuẩn 20
o
C. Sau mỗi lần cân lại thay thế
bình cân nớc cất bằng các quả cân chuẩn có khối lợng tơng đơng
để xác định hệ số cân. Khi thực hiện việc xác định khối lợng của bình
cân ở trạng thái đầy và rỗng cũng nh khi cân quả cân chuẩn, chúng ta
phải tiến hành hiệu chỉnh khối lợng cân đợc do ảnh hởng của lực đẩy
Archimede.
Dung tích bình

chuẩn
Độ không đảm bảo u
bc
(%)
50L 0.008
200L 0.007
500L 0.014
2000L 0.020
Bảng kết quả độ không đảm bảo tơng đối mở rộng của
bình chuẩn
Độ không đảm bảo của thời gian, u
t

Thời gian nớc chảy qua đoạn đo tơng ứng với lợng nớc chảy
vào bình chuẩn và đợc xác định bằng bộ đếm thời gian. Nh đã mô tả ở
chơng 2, bộ đếm thời gian đợc khởi động và dừng do chuyển động
của thiết bị chuyển dòng đóng, mở các công tắc bằng tế bào quang điện.
Do đó, độ không đảm bảo của thời gian nạp nớc vào bình chuẩn bao
gồm độ không đảm bảo của bộ đếm thời gian, độ không đảm bảo đo của
thời gian chuyển mạch của bộ đếm và độ không đảm bảo của thiết bị
22
chuyển dòng. Độ không đảm bảo tơng đối của thòi gian đợc xác định
theo công thức :
222
tdRtaRtcRtR
uuuu ++=
Trong đó :
tcR
u
: độ không đảm bảo tơng đối của bộ đếm thời gian, (%)

taR
u

: độ không đảm bảo tơng đối của thời gian chuyển mạch, (%)
tdR
u
: độ không đảm bảo tơng đối của thiết bị chuyển dòng, (%)
1ữ5 4ữ20 10ữ50 40ữ200
Q [m
3
/h]
U
% % % %
Độ không đảm bảo tơng đối của
bộ đếm thời gian,

u
tcR

0,0003 0,0003 0,0003 0,0003
độ không đảm bảo tơng đối
của thời gian chuyển mạch, u
taR

0,0196 0,0196 0,0196 0,0196
độ không đảm bảo tơng đối của
thiết bị chuyển dòng,

u
tdR

0,0108 0,0096 0,0112 0,0168
Độ không đảm bảo tơng đối của
thời gian, u
tR
0,0224 0,0218 0,0226 0,0258
Bảng

độ không đảm bảo đo của thời gian
Độ không đảm bảo tơng đối của nhiệt kế
Độ không đảm bảo của nhiệt kế bao gồm độ không đảm bảo
của nhiệt kế đo nhiệt độ chất lỏng trong bình chuẩn và độ không
đảm đo của nhiệt kế đo nhiệt độ chất lỏng trong mỗi đoạn đo
:
2
)(
2
)( ddTRbcTRTR
uuu +=
Trong đó :
u
TR
: Độ không đảm bảo tơng đối của nhiệt kế, %
u
T(bc)R
: Độ không đảm bảo tơng đối của nhiệt kế đo
nhiệt độ chất lỏng trong bình chuẩn, %
u
T(đđ)R
: Độ không đảm bảo tơng đối của nhiệt kế đo nhiệt độ chất

lỏng trong mỗi đoạn đo, %
Độ không đảm bảo tơng đối của lợng nớc rò rỉ, u
LR
; độ không đảm
bảo tơng đối do ảnh hởng của bọt khí trong đoạn ống đo, u
BR
; độ
không đảm bảo tơng đối của chênh lệch áp suất giữa đoạn đo và bình
chuẩn, u
dpR
đều có ảnh hởng không đáng kể và đợc coi bằng không.


23


1ữ5 4ữ20 10ữ50 40ữ200
Q [m
3
/h]
U
% % % %
Độ không đảm bảo tơng
đối của bình chuẩn, u
bcR
0,0080 0,0070 0,0140 0,0181
Độ không đảm bảo tơng
đối của thời gian, u
tR

0,0258 0,0226 0,0218 0,0224
Độ không đảm bảo tơng
đối của nhiệt kế, u
TR

0,00055 0,00055 0,00055 0,00055
Độ không đảm bảo tơng
đối của lợng nớc rò rỉ, u
LR
0 0 0 0
Độ không đảm bảo tơng
đối do ảnh hởng của bọt
khí trong đoạn ống đo, u
BR
0 0 0 0
Độ không đảm bảo tơng
đối của chênh lệch áp suất
giữa đoạn đo và bình chuẩn,
u
dpR
0 0 0 0
Độ không đảm bảo tơng
đối tổng hợp của hệ thống
chuẩn U
c

0,0270 0,0229 0,0266 0,0315
Độ không đảm bảo tơng
đối chuẩn mở rộng của hệ
thống chuẩn U

e
0.0540 0.0459 0.0531 0.0631
Bảng tổng kết độ không đảm bảo của hệ thống chuẩn đầu
lu lợng nớc

Kết luận chơng 4
Với việc thiết lập mô hình đo và xác định các thành phần ảnh
hởng đến sai số, chúng tôi đã tính đợc độ không đảm bảo đo của hệ
thống chuẩn đầu lu lợng nớc.
Bằng phơng pháp thực nghiệm, chúng tôi đã xác định đợc độ
không đảm bảo đo của từng thành phần có ảnh hởng đáng kể đến độ
không đảm bảo đo tổng hợp nh: bình chuẩn, bộ đếm thời gian, nhiệt
độ.
Phơng pháp đánh giá, cũng nh các kết quả đánh giá độ không
đảm bảo đo đã đợc Hội đồng phê duyệt chuẩn Quốc gia công nhận và
làm cơ sở để trình Thủ tớng chính phủ phê duyệt chuẩn Quốc gia.
24
độ không đảm bảo đo của hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc trên
toàn dải đo đều có giá trị <0,1%, đáp ứng đợc yêu cầu đề ra và đây là
hệ thống chuẩn lu lợng có độ chính xác cao nhất trong cả nớc, tơng
đơng với chuẩn đầu của các nớc trong khu vực.
kết luận chung
Qua những phần trình bày ở các chơng trên, có thể đi đến kết
luận về các kết quả và đóng góp của luận án nh sau:
Hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc lần đầu tiên đợc thiết kế và
chế tạo ở Việt Nam, do đó nhiều vấn đề cần phải giải quyết về lý thuyết
cũng nh thực nghiệm. Các kết quả thực nghiệm đã khẳng định đợc
các mô hình thuỷ lực đợc lựa chọn và giải quyết đúng hớng.
Luận văn đã đa ra đợc mô hình đo cho từng thành phần quan
trọng của hệ thống nh bình chuẩn và thiết bị chuyển dòng cũng nh

toàn bộ hệ thống và từ đó bằng thực nghiệm đã tiến hành xây dựng các
quy trình đo để có thể đánh giá độ không đảm bảo đo của từng thiết bị
cũng nh toàn bộ hệ thống.
Hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc đợc đa vào hoạt động đã
đáp ứng ngay đợc nhu cầu cấp bách của nền kinh tế quốc dân. Cho đến
nay hầu hết các lu lợng kế đo nớc ở Việt Nam đều có thể đợc kiểm
định trớc khi đa vào sử dụng.
Tháng 8-2005 Hội đồng khoa học Nhà nớc đã đợc thành lập
để xem xét hồ sơ xin phê duyệt chuẩn Quốc gia của Trung tâm Đo
lờng và đã kết luận hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc đáp ứng đầy đủ
các yêu cầu để đợc công nhận là chuẩn Quốc gia.
Theo quyết định của Thủ tớng chính phủ số 14/2006/QĐ/TTg
ngày 17 tháng 01 năm 2006, hệ thống chuẩn đầu lu lợng thể tích nớc
đã đợc phê duyệt là chuẩn đo lờng quốc gia. Đây là chuẩn Quốc gia
duy nhất trong 10 chuẩn Quốc gia đợc chế tạo tại Việt Nam.
Tổ chức Đo lờng pháp quyền Châu á Thái bình dơng đã đa
hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc của Việt Nam vào nhóm các nớc
có khả năng tiến hành so sánh vòng chuẩn lu lợng nớc đó là: Nhật
Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc và Đài Loan.