Projekty z programu „Polska Metrologia”. AGH i GUM rozpoczynają współpracę

Porozumienia zostały podpisane przez Prorektora ds. Współpracy AGH prof. Rafała Wiśniowskiego oraz wiceprezesa GUM Rafała Kępkę.

Współpraca ze strony AGH będzie koordynowana przez dwa wydziały: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej oraz Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska. Projekty będą realizowane przez 24 miesiące.

Tytuł projektu prowadzonego przez WEAIiIB brzmi Przygotowanie zabezpieczenia metrologicznego dla wprowadzenia do stosowania w Polsce systemów WIM działających w trybie direct mass enforcement (e-WIM). Kierownikiem jest dr hab. inż. Ryszard Sroka, prof. AGH.

Celem projektu jest poszerzenie wiedzy na temat metrologicznych właściwości systemów dynamicznego ważenia pojazdów przy dużych prędkościach przejazdu, tzw. systemów Weigh-in-Motion (WIM). Systemy WIM mogą odegrać istotną rolę w eliminowaniu z ruchu pojazdów przeciążonych. Efektywność kontroli masy pojazdów i eliminacji z ruchu pojazdów przeciążonych mogłyby zapewnić systemy WIM działające automatycznie, tj. pozwalające na podjęcie działań administracyjnych bezpośrednio na podstawie wyniku ważenia pojazdu uzyskanego z takiego systemu, bez konieczności weryfikowania tego wyniku przez uprawnione służby. Systemy takie są nazywane systemami administracyjnymi lub systemami pracującymi w trybie direct mass enforcement, a także systemami e-WIM (enforcement WIM). Nad ideą takich systemów pracuje wiele zespołów w różnych krajach. Jej praktyczne wdrożenie napotyka jednak na istotne przeszkody. Najważniejszą z nich jest zmienność dokładności ważenia następująca pod wpływem czynników środowiskowych (temperatura, wiatr, opady atmosferyczne, oblodzenie, wilgotność). Systemy e-WIM muszą natomiast charakteryzować się wysoką i stałą, w długim okresie czasu, dokładnością ważenia. Nadmierna wrażliwość systemów e-WIM na czynniki środowiskowe będzie podstawą do kwestionowania przez przewoźników/kierowców/załadowców kar administracyjnych wymierzonych na podstawie wyniku ważenia, uzyskanego z takiego systemu. Drugim problemem jest konieczność uwzględnienia wpływu czynników środowiskowych na dokładność systemów WIM w opracowywanych procedurach zatwierdzenia typu tych systemów, wymaganych prawem dla systemów e-WIM. Badania zaplanowane w ramach tego projektu mają na celu rozwiązanie obydwu tych problemów. Ilościowe określenie wpływu czynników środowiskowych na dokładność ważenia w systemach WIM pozwoli ustalić warunki ich stosowania w trybie direct mass enforcement, a równocześnie pozwoli doprecyzować pod tym kątem procedurę zatwierdzania typu dla tej klasy systemów WIM. Praktyczna weryfikacja procedury zatwierdzenia typu, opracowanej w Głównym Urzędzie Miar, pozwoli na jej szybką implementację w krajowym systemie prawnym. Projekt jest realizowany we współpracy z prezesem Głównego Urzędu Miar. Wyniki projektu związane z obydwoma wymienionymi aspektami pozwolą przygotować zabezpieczenie metrologiczne dla praktycznego wprowadzenia w Polsce systemów e-WIM.

Dotacja przeznaczona na realizację projektu wynosi 979 000 zł.

***

Drugi projekt jest realizowany w ramach konsorcjum, którego liderem jest AGH, a kierownikiem dr hab. inż. Marcin Zych, prof. AGH z Katedry Geofizyki WGGiOŚ.

Konsorcjum tworzą:

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Katedra Geofizyki,
• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Podstawowych Problemów Energetyki,
• Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych,
• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Katedra Metrologii i Systemów Informacyjnych,
• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Techniki Cieplnej.

Temat projektu to Metodyka oceny przydatności wybranych przepływomierzy zwężkowych do pomiarów dwufazowych ciecz-gaz.

Projekt dotyczy pomiarów przepływów dwufazowych ciecz-gaz. Powszechna obecność tego typu przepływów w przemyśle (energetyka, przemysł wydobywczy, chemiczny) wymusza rozwój metod pomiarowych. Za cel projektu postawiono opracowanie metodyki oceny wybranych przepływomierzy zwężkowych w pomiarach przepływów dwufazowych ciecz-gaz.

Projekt obejmuje przebudowę stanowiska pomiarowego, dostosowując je do minimalnych średnic przewodów i zwężek – 50 mm, dla których są dostępne normy: PN-EN ISO 5167-4:2005, PN-EN ISO 5167-3:2021-03.

Zwężki o przewężeniu β = 0,5 będą kalibrowane w Laboratorium Przepływów GUM w Warszawie, a następnie zamontowane na stanowisku pomiarowym w AGH. Aby porównać właściwości pomiarowe, jedna zwężka będzie mocowana w odcinku doprowadzającym wodę (przepływ jednofazowy), a druga identyczna w odcinku przepływu dwufazowego ciecz-gaz. Do kontroli procesu przepływu oraz walidacji pomiarów na odcinku doprowadzającym wodę będą zamontowane przepływomierz elektromagnetyczny oraz ultradźwiękowy (pomiar prędkości wody). Z kolei na odcinku przepływu mieszaniny ciecz-gaz będzie umieszczony drugi przepływomierz ultradźwiękowy oraz radiometryczny układ pomiaru przepływów. Radiometryczny układ pomiaru przepływu to zestaw składający się z dwóch źródeł promieniowania gamma Am-241 oraz dwóch sond scyntylacyjnych, służących do rejestracji osłabionej wiązki promieniowania (w wyniku absorpcji) przez mieszaninę. Za pomocą tak skonstruowanego układu można wykonywać pomiary średniej prędkości przepływu fazy mniejszościowej (gazu), udziału objętościowego gazu w mieszaninie lub gęstości mieszaniny (po wcześniejszej kalibracji). Dodatkowo przepływ będzie rejestrowany za pomocą kamery. Do weryfikacji prędkości przepływu cieczy zostanie wykorzystana technika PIV. Temperatura medium będzie kontrolowana za pomocą termometru umieszczonego w zbiorniku odpowietrzającym. Ilość tłoczonego z kompresora powietrza będzie sterowana termicznym przepływomierzem masowym. Wszystkie wykorzystywane mierniki wraz z falownikiem sterującym pompą zostaną spięte w jeden system akwizycji danych, celem zapewnienia jednoczesnego odczytu wskazań. Jest to niezbędny element umożliwiający fuzję danych, a co za tym idzie kompleksowy opis procesu przepływu i pomiarów. Przewidywane testy będą obejmowały zakres pracy zwężek dla trzech struktur przepływów ciecz-gaz: rzutowego, tłokowego i bąbelkowego, dla minimum sześciu prędkości przepływu wody i minimum trzech różnych ilości powietrza tłoczonego do instalacji. Zgromadzone dane pozwolą na ocenę niepewności pomiarowej średniej prędkości przepływu mieszaniny, ustalenie warunków brzegowych, początkowych oraz punktów referencyjnych do wykonania modelu symulacyjnego w ANSYS FLUENT. Uzyskany model pozwoli na dalszą weryfikację niepewności w pomiarach oraz kontrolę wpływu wywoływanych przez zwężki zaburzeń przepływu na pracę pozostałych przepływomierzy. Dodatkowo model symulacyjny umożliwi ekstrapolację pracy zwężek w innych warunkach przepływu, które trudno byłoby uzyskać w instalacji badawczej, a tym samym na podanie limitów stosowalności tego typu przepływomierzy. Końcowym etapem projektu będzie przygotowanie zaleceń związanych ze stosowaniem wybranych zwężek w przepływach dwufazowych ciecz-gaz, maksymalnych niepewności pomiarowych oraz możliwości współpracy z innymi przyrządami pomiarowymi. Wyniki badań, oprócz sporządzenia raportu końcowego, będą rozpowszechniane na konferencjach krajowych oraz zagranicznych, a także w specjalistycznych czasopismach polskich i zagranicznych.

Projekt został dofinansowany kwotą 975 590 zł.

***

Główny Urząd Miar jest urzędem administracji rządowej, właściwym w sprawach miar i probiernictwa. Prezes Głównego Urzędu Miar podlega Ministrowi Rozwoju. Zadania GUM obejmują szerokie spektrum zagadnień związanych z metrologią, jednostkami miar i ich definicjami, jak również zaawansowanymi technologicznie wzorcami pomiarowymi oraz z tematyką ochrony bezpieczeństwa gospodarczego i technicznego państwa.

Metrologia odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu gospodarki, ale także w życiu codziennym. Szczególnie ważną rolę odgrywa metrologia w handlu hurtowym, bowiem transakcje np. w sektorze energii i surowców energetycznych opiewają na miliony ton ropy naftowej, miliardy metrów sześciennych gazu naturalnego czy terawatogodziny energii elektrycznej o wartości kontraktowej rzędu miliardów złotych. Stanowi także ważne narzędzie w badaniach naukowych, czy w nowatorskich pracach nad zaawansowanymi technologiami, czyli wszędzie tam, gdzie innowacja jest związana z dokładnymi pomiarami. Opracowanie nowych produktów, usług i procesów, wymaga od przedsiębiorców wykonywania pomiarów ilości, jakości i wydajności na wszystkich etapach otrzymywania wyrobu.

GUM wspiera polską gospodarkę, jej innowacyjność i konkurencyjność poprzez dostarczanie nowoczesnej wiedzy o pomiarach, udostępnianie infrastruktury pomiarowej, wykonywanie usług metrologicznych oraz sprawowanie nadzoru nad stosowanymi przyrządami pomiarowymi w ochronie zdrowia, życia i środowiska, ochronie bezpieczeństwa i porządku publicznego, w ochronie praw konsumenta, przy pobieraniu opłat, podatków i innych należności budżetowych, przy dokonywaniu kontroli celno-skarbowej oraz w handlu.