Калибрациони аеродинамички тунели за анемометре: ISO 17025 и MEASNET

Већина аеродинамичких тунела су испитна постројења: модел је субјекат, а тунел је окружење. Калибрациони тунел обрће тај однос. Овде тунел јесте инструмент, а објекат у струјању је оно што се процењује у односу на њега.

Та инверзија мења све у вези са спецификацијом постројења. Нико не тражи од калибрационог тунела импресивну брзину или велику мерну секцију. Од њега се тражи референтна брзина ваздуха која се може одбранити, уз буџет мерне несигурности, пред акредитационим телом.

1. Шта стандарди заправо захтевају

За сектор енергије ветра — највећи појединачни покретач потражње за калибрацијом анемометара — оперативни документи су IEC 61400-12-1 и MEASNET Anemometer Calibration Procedure . Тренутна Верзија 3 (децембар 2020.) примењује Анекс F стандарда IEC 61400-12-1, Издање 2 (2017); раније верзије процедуре пратиле су издање из 2005. године, тако да вреди потврдити на коју се ревизију одређена лабораторија или клијент заправо позива пре него што се наведе усклађеност.

Два захтева за квалитет струјања налазе се у самом центру:

Интензитет аксијалне турбуленције испод 2% на позицији анемометра.
Уједначеност струјања до 0,2% преко површине коју покрива анемометар.

Поред тога, очекује се да сама лабораторија ради под акредитацијом ISO/IEC 17025 за релевантне мерне величине, уз националну акредитацију (на пример DAkkS у Немачкој) и чланство у MEASNET-у као пут ка признатим калибрацијама. Упоредивост се верификује кроз round robin тестирања (међулабораторијска поређења) између института, где се захтева просечна вредност усклађености од 1% или боља.

Обратите пажњу на ове бројке: оне су строге, али нису вредности турбуленције испод 0,1% које се наводе за аеродинамичка истраживања са ниском турбуленцијом. Калибрациони тунел је оптимизован за стабилност и следљивост, а не за најнижу могућу турбуленцију.

2. Зашто су ове бројке теже него што изгледају

Инструмент блокира сопствену референцу. Анемометар са лопатицама у малој мерној секцији није занемарљива препрека. Величина секције мора бити одабрана тако да блокада остане унутар граница процедуре за инструменте које намеравате да калибришете — због чега приступ „само ћемо користити мали тунел” пада већ на првом прегледу за акредитацију.

Референтна брзина мора бити следљива. Брзина се изводи, а не посматра: из диференцијалног притиска, густине ваздуха и самим тим из калибрисане инструментације за притисак, температуру и влажност, од којих свака има свој ланац следљивости и допринос буџету мерне несигурности.

Стабилност је важнија од опсега. Калибрационе тачке се обично налазе у скромном опсегу брзина, и свака тачка мора остати стабилна довољно дуго за усредњавање. Фина, поновљива контрола брзине на доњем крају опсега је тежи инжењерски проблем од високе максималне брзине.

Уједначеност се мери, а не претпоставља. Вредност од 0,2% се примењује на површину коју анемометар заузима, што значи да секција мора бити мапирана и то мапирање одржавано.

Зграда је део мерне несигурности. Стабилност температуре у лабораторији, барометарска мерења, па чак и кретање особља утичу на резултате на овом нивоу.

3. Последице по дизајн

Калибрациони тунел је мала машина израђена према толеранцијама инструменталног нивоа:

Висок однос сужења (конфузор) са саћастим исправљачем струјања (honeycomb) и вишеструким мрежама, димензионисан тако да пружи захтевани интензитет турбуленције и уједначеност струјања у мерној равни.
Мерна секција димензионисана за усклађеност блокаде са породицом инструмената, а не за највећи сензор који се може замислити.
Дефинисана, поновљива монтажа за уређај који се тестира, са фиксном геометријом у односу на референтну сонду.
Интегрисана референтна инструментација — притисак, температура, влажност — са интервалима калибрације и следљивошћу планираним од самог почетка.
Погон и систем управљања подешени за стабилност при малим брзинама, укључујући и то колико брзо се тунел стабилизује након промене задате вредности.
Контрола услова у просторији , а не само струјања.
Аутоматизација и обрада података који генеришу сертификат са изјавом о мерној несигурности, јер пропусна моћ одређује да ли је лабораторија посао или хоби.

4. Пословни случај

Обим претраге за ову тему је мали; намера за куповину је готово апсолутна. Девелопери ветропаркова, независни мерни институти и произвођачи турбина (OEM) захтевају калибрисану анемометрију, рекалибрација је периодична, а не једнократна, и акредитација ствара одбрањиву позицију: акредитована лабораторија у региону који је нема преузима посао који тренутно одлази у иностранство.

Исто постројење обично опслужује ширу популацију сензора од самих анемометара са лопатицама — ултразвучне анемометре, Пито цеви, сензоре протока, HVAC и процесну инструментацију — под условом да су мерна секција, концепт монтаже и буџет мерне несигурности дизајнирани имајући то у виду.

5. Шта треба специфицирати приликом набавке

Акредитација коју намеравате да поседујете , и процедуре које морате испунити. Ово одређује целокупну спецификацију и не може се додати касније.
Породице инструмената које ће се калибрисати, са њиховим димензијама — ово одређује величину мерне секције кроз ограничења блокаде.
Опсег брзина и захтевана стабилност , укључујући време стабилизације по тачки.
Циљни буџет мерне несигурности , разложен по доприносима.
Пропусна моћ , која диктира аутоматизацију, дизајн монтаже и колики део процеса је мануелан.
План за round robin тестирања , јер је упоредивост са сродним институтима оно што ваше сертификате чини вредним издавања.

6. Уобичајене грешке

Куповина тунела опште намене у нади да ће бити акредитован. Квалитет струјања у једној тачки је достижан; документована уједначеност струјања преко површине инструмента, са следљивошћу, представља одлуку при дизајнирању.
Третирање мерне несигурности као задатка након обраде. То је архитектонски захтев.
Потцењивање величине мерне секције. Ограничења блокаде су неумољива, а повећање завршене секције није модификација, већ нови тунел.
Игнорисање лабораторијског окружења. Одлично струјање у нестабилној просторији даје нестабилне резултате.
Планирање само за анемометре са лопатицама. Микс сензора се мења; тунел неће.

7. Специфицирање са сигурношћу

Калибрациони тунел је мала, прецизна, досадна машина која зарађује новац деценијама — под условом да њена спецификација почиње од акредитације и иде уназад.

Ми дизајнирамо и градимо калибрационе тунеле и тунеле са ниском турбуленцијом управо око те логике: прво захтевана мерна несигурност, затим квалитет струјања, потом геометрија, па погон. Повезано читање:

improving flow quality

и наш

comparison of wind tunnel types

Реците нам коју акредитацију и које инструменте и ми ћемо вам вратити концепт мерне секције, циљни квалитет струјања и структуру мерне несигурности са којом можете радити.

Извори и напомене

MEASNET Anemometer Calibration Procedure, Верзија 3 (децембар 2020.), која наводи да примењује Анекс F стандарда IEC 61400-12-1 Издање 2 (2017), док су раније верзије процедуре (V1 1997, V2 2009) биле везане за издање из 2005. године: MEASNET Anemometer Calibration Procedure.
Интензитет аксијалне турбуленције испод 2% на позицији анемометра и уједначеност струјања од 0,2% преко површине коју покрива анемометар одражавају бројке које се користе у пракси калибрације за енергију ветра; тренутна MEASNET процедура упућује читаоца на текст стандарда IEC 61400-12-1 Издање 2:2017 за тачне клаузуле, што је плаћени документ који овде нисмо репродуковали. Потврдите тренутне нумеричке границе у односу на текст тог стандарда пре него што их унесете у спецификацију.
Акредитација ISO/IEC 17025 и чланство у MEASNET-у као основа за признате калибрације: Ammonit wind tunnel, DIN EN ISO/IEC 17025 and MEASNET, IDR-UPM anemometer calibration laboratory.
Смернице за дизајн (димензионисање мерне секције због блокаде, референтна инструментација, стабилност при малим брзинама, аутоматизација) представљају инжењерску праксу компаније TunnelTech.

Калибрациони аеродинамички тунели: Испуњавање захтева ISO/IEC 17025, IEC 61400-12-1 и MEASNET