صحت‌سنجی در دستگاه ­های اندازه ­گیری جریان – بخش اول

حصول اطمینان از عملکرد صحیح دستگاه ­های کنترل و ابزاردقیق در صنعت نفت از اهمیت ویژه­ ای برخوردار است، به ویژه این­که اگر بحث فروش محصولات و فرآورده­ های نفتی نیز در میان باشد. یکی از ادواتی که در جهان اقتصاد و در صنعت نفت همواره مورد توجه طرف ­های خرید یا فروش مواد نفتی بوده است، کنتورهای اندازه ­گیری جریان سیالات است. صرف نظر از کنتورهای دارای کاربرد محلی (جایی ­که خریدار و فروشنده دارای یک ملیت هستند) کنتورهای مستقر در پایانه ­های نفتی که به امر صادرات نفت خام و فرآورده اشتغال دارند خود از اهمیت ویژه ­ای برخوردار است.

نوشتار حاضر سعی دارد تا با معرفی صحت‌سنج­ های حجمی که دارای کاربرد در واسنجی دستگاه ­های اندازه­ گیری جریان مایعات هستند، مخاطب را با اجزاء و روش کار این دستگاه آشنا نماید. در این متن ضمن بیان مقدمه ­ای کوتاه، ابتدا با انواع صحت‌سنج ­ها و اجزای مختلف آن آشنا شده، سپس نحوه چیدمان اجزاء روی شکل به نمایش گذاشته شده است. در پایان نیز عملکرد دستگاه تشریح شده است.

مقدمه

به جرأت می ­توان مدعی شد که تمام دستگاه‌های اندازه‌گیری با هر کاربردی، نیاز به واسنجی، صحت‌سنجی^[1] و یا تنظیم مجدد^[2] دارند، همان­گونه که وسایل سنجش غیرصنعتی نیز برای حصول اطمینان از دقت و درستی عمل­کرد آن باید به طور مرتب تنظیم گردند. برای واسنجی^[3] هر کدام از ابزارهای اندازه‌گیری صنعتی و غیر صنعتی تدابیر و ابزارآلات متفاوتی پیش­ بینی شده است. از جانب دیگر دوره و بازه­ زمانی لازم برای تنظیم مجدد ابزار اندازه‌گیری به عوامل متعددی بستگی دارد که به ­ویژه می ­توان محل کاربرد و مورد استفاده­ دستگاه، عمر دستگاه، سازنده­ دستگاه، نوع متغیر مورد اندازه‌گیری، نوع حسگر^[4] و شیوه­^[5] اندازه‌گیری، ساختمان دستگاه، امکانات محلی، دقت^[6] ، صحت و درستی^[7] اولیه‌ دستگاه را نام برد.

گرچه سازندگان ادوات مختلف اندازه‌گیری، هنگام تولید آن، آزمایش و صحت‌سنجی­ های متعددی را انجام می­ دهند. اما در حین استفاده از دستگاه نیز عوامل زیادی وجود دارد که ضرورت تنظیمات مجدد و تكرار آن را سبب می‌شود. در این‌ جا می­ توان اشاره ­ای داشت به قسمت­ های مکانیکی و متحرکِ دستگاه^[8] که فرسایش احتمالی آن ضرورت تنظیمات مجدد را دوچندان می ­نماید.
در صنعت چهار کمّیت اندازه‌گیری می‌شود که عبارتند از دما، فشار، سطح مایعات و جریان سیالات . اندازه‌گیری کمیّت ­های یاد شده هم به منظور کنترل آن در واحدهای فرآیندی است و هم می ­تواند به منظور نمایش آن کمیت باشد. اندازه‌گیری جریان سیالات از لحاظ تنوع شیوه‌های موجود و همچنین از نظر کاربرد انحصاراً دارای ویژگی­ های خاص خود است.

یکی از مهم ­ترین کاربردهای اندازه‌گیری جریان سیالات ، اندازه‌گیری آن به قصد فروش و صدور صورت­حساب است. مهم‌ترین و حساس ­ترین کاربرد این­گونه ادوات، به ­کارگیری آن در صدور مایعات و محصولات نفتی است که معمولاْ به صورت دو ملیتی خواهد بود. پنجم خرداد ۱۲۸۷ با بهره ­برداری از اولین چاه نفت (در شهر مسجد سلیمان) ایران نیز به طلای سیاه دسترسی پیدا کرد. حدود پنج سال بعد، اولین محموله­ های نفتی به صورت ظروف در بسته در سال 1293 صادر شد. بعد از آن و به مرور، صدور نفت خام توسط کشتی از بنادر زیبای آبادان آغاز گردید. امروزه نفت خام، میعانات نفتی، فرآورده ­های نفتی و محصولات پتروشیمی (آروماتیک ­ها) جزو صادرات نفتی به حساب می ­آیند.

بروز یک خطای بسیار کوچک در اندازه­ گیری جریان سیال (برای مثال در صادرات نفت خام یا فرآورده)، می­ تواند ارقام بسیار بزرگی را در جابجایی و انتقال یک محموله ۷۰۰ هزارتنی به کشتی جابجا کند. بنابراین، حساسیت روی صحت عملکرد دستگاه اندازه ­گیری جریان که در مسیر انتقال محموله­ های بزرگ نفتی یا فرآورده­ های نفتی بسیار بیش تر از دیگر دستگاه­ های اندازه ­گیری خواهد بود. با فرض فروش روزانه ۲ میلیون بشکه نفت خام، چنانچه خطای دستگاه‌های اندازه‌گیری فقط در حد ۰.۲۵ درصد باشد، حدود ۵۰۰۰ بشکه در روز خطا وارد محاسبات می‌شود. با در نظر داشتن ۵۰ دلار بهای هر بشکه، رقم ۲۵۰.۰۰۰ دلار در روز و ۹۱.۲۵ میلیون دلار در سال هزینه‌ای است که  بابت ۰.۲۵ درصد خطای اندازه‌گیری پرداخت می ­شود!

برای این­گونه تجهیزات به جای تنظیم (و هنگام آزمایش) یک ضریب تصحیح^[9] استخراج و محاسبه می­ شود. یک تفاوت عمده و در عین حال ظریف، بین واسنجی و صحت‌سنجی ادوات اندازه‌گیری وجود دارد. اغلب دستگاه­ های اندازه ­گیری دارای قابلیت واسنجی هستند، به این مفهوم که توسط پیچ گوشتی (سخت افزاری) صفردرصد و صددرصد گستره­ اندازه ­گیری تنظیم می شود (برخی ادوات نیز به صورت نرم­ افزاری تنظیم می­ شوند). اما تجهیزاتی که دارای کاربرد به عنوان کنتور^[10] هستند (ادوات اندازه­ گیری جریان) را به لحاظ مسایل حقوقی نباید بتوانیم دستکاری و یا تنظیم کنیم. 

اگر واسنجی را برای یک دستگاه اندازه‌گیری جریان در نظر بگیریم، از جمله شرایط مزبور می ­توان اشاره داشت به واسنجی در جریان‌های متفاوت با دما و چگالی گوناگون که در این حالت به ضریب تصحیح دست پیدا می­ کنیم. اما صحت‌سنجی معمولاً در شرایط واقعی فرآیند و با عبور دادن سیال با شرایط فیزیکی و شیمیایی واقعی از دستگاه اندازه‌گیری، به ضرایب مورد نظر دستگاه دست پیدا می­ کنیم. به بیانی دستگاه اندازه‌گیری جریان را با دستگاه اندازه‌گیری مبنا (که پیش از این تحت آزمایش ­های واسنجی قرار گرفته است) سری نموده و عملکرد آن را در شرایط واقعی فرآیند می­ سنجیم.

هدف اصلی ما از تعیین یک ضریب تصحیح یا MF برای دستگاه اندازه‌گیری جریان این است که با اعمال این ضریب در مقدار انداز­گیری شده، بتوانیم به ارقام واقعی سیال عبور داده شده از دستگاه دست یابیم.

برای مثال، اگر داشته باشیم: 1/0003 = MF یا 0/9995 = MF این ارقام به مفهوم آن است زمانی­ که شمارنده یک واحد از حجم سیال مطابق با ظرفیت دستگاه را نشان می‌دهد در واقع مقدار 1/0003 یا 0/9995=MF برابر از همان واحد حجم را از خود عبور داده است.

می ­دانیم در ساخت و تولید دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان سیالات، از فناوری­ های مکانیک و یا اغلب رویکردهای الکترومکانیکی استفاده شده است. بنابراین این دستگاه ­ها (به­ ویژه اگر قسمت متحرک داشته باشند) همواره در معرض خستگی، ساییدگی، زنگ­ زدگی، خوردگی، پوسیدگی و هرگونه خسارات و فشار ناشی از سنگینی مایعات می‌باشند. پدیده ­های یاد شده امکان تحمیل خطا در اندازه‌گیری توسط دستگاه ما را به ­وجود خواهد آورد.

اما چون دستگاه مورد نظر ممکن است برای اندازه‌گیری حجم سیالات گوناگون استفاده شود، باید منتظر واکنش ­های متفاوتی از آن باشیم. بنابراین MF به­ دست آمده برای اصلاح حجم اندازه‌گیری شده توسط دستگاه به ­کار برده می‌شود تا حجم واقعی عبور داده شده را از طریق مقایسه کردن حجم مایع عبور داده شده در شرایط استاندارد با حجم واقعی مایع سنجش شده آن در بخش صحت‌سنجی تعیین نماید.

کاربرد MF در آن دسته از دستگاه‌های اندازه‌گیری است که خروجی دستگاه روی شمارنده و به‌طور مستقیم به صورت یک رقم که بیانگر حجم است نشان داده می‌شود (کنتور). اما در پاره‌ای از دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان سیالات و از جمله دستگاه‌های توربینی، چون خروجی دستگاه یک سری پالس­ های الکتریکی است در اینجا K-Factor تعریف می‌شود که این ضریب متناسب با تعداد پالس ­های خروجی بوده و تنها از طریق صحت‌سنجی قابل استخراج می‌باشد. در این­ حالت حجم واقعی سیال از طریق تقسیم تعداد پالس ­ها بر K-Factor به ­دست می ­آید:

V = n / K

یعنی، K-Factor به معنای تعداد پالس ­های تولید شده به ازای هر واحد حجم است. از جهتی در برخی از دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان سیالات نیز همواره از ضریب ثابت K-Factor استفاده می‌شود. مقدار این ضریب ثابت یک­بار توسط سازنده­ دستگاه تعیین و در گواهینامه­ های صادره قید می­ گردد. بدیهی است که برای این­گونه دستگاه‌های اندازه‌گیری نیز از طریق صحت‌سنجی MF تعیین خواهد شد[۱].

۱.شیوه‌های معمول صحت‌سنجی

واسنجی و صحت‌سنجی دستگاه‌های اندازه‌گیری به منظور حصول اطمینان از ویژگی‌های زیر انجام می‌شود:

• دقت، درستی و صحت عمل­کرد دستگاه؛
• قابلیت خطی بودن^[11] دستگاه؛
• قابلیت تکرارپذیری^[12] دستگاه؛
• قابلیت بازتولید دستگاه؛
• دسترسی به میزان تقریبی عدم قطعیت دستگاه.

به­ طور معمول برای واسنجی یک دستگاه اندازه‌گیری در آزمایشگاه، حداقل در پنج نقطه از گستره‌ نامی^[13] آن دستگاه سنجش انجام می‌شود (صفر درصد، بیست و پنج درصد، پنجاه درصد، هفتاد و پنج درصد و صد در صد از گستره‌ نامی)، اما معمولاً و به طور عام واسنجی دستگاه‌های اندازه‌گیری در بیش از سه نقطه خواهد بود^[14]. به ­این صورت ویژگی ­های یاد شده به راحتی قابل سنجش بوده و با اعداد و ارقام قابل بیان خواهد بود.

در دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان سیالات، شبیه­ سازی جریان و عبور دادن حجم مشخص سیال از دستگاه، تا حدودی مشکل ­تر از شبیه سازی دیگر کمیت­ های مورد اندازه‌گیری می‌باشد. به­ بیانی، برای داشتن ارقام صحیح باید معیار سنجش و مقایسه همان­قدر قابل اطمینان باشد که ضرورت برقراری پایداری جریان سیال در حین آزمایش غير قابل چشم ­پوشی است. برای سنجش به‌طور کلی یکی از دو شیوه­ زیر مورد استفاده قرار می ­گیرد:

• صحت­ سنج ­های وزنی^[15] یا مقایسه­ عملکرد دستگاه با وزن استاندارد سیال عبوری؛
• صحت­ سنج­ های حجمی^[16] یا مقایسه عملکرد دستگاه با ظرف استاندارد؛

صحت ­سنج وزنی- این دستگاه ­ها که بر اساس مقایسه جرم سیال عبوری کار می­ کنند مطابق با موازين استاندارد (ISO-4185 / API MPMS 4-4) طراحی و ساخته می‌شوند. سیال مورد استفاده در این روش، آب بدون املاح، خالص و تمیز است. بعد از تثبیت میزان جریان عبوری از دستگاه، در یک لحظه و به‌طور هم­زمان تغییرات وزن آب خروجی در یک مخزن با دستگاه‌های حساس و بسیار دقیق ثبت شده و درست در همین زمان میزان رقم نشان داده شده و یا تعداد پالس ­های دستگاه نیز توسط رایانه ثبت می‌شود. با داشتن مشخصات فیزیکی سیال اصلی و مشخصات دستگاه و با اعمال این مشخصات به رایانه، محاسبات لازم جهت به ­دست آوردن Meter Factor  یا K-Factor انجام می‌شود.

صحت­ سنج حجمی- این دستگاه­ ها که براساس مقایسه­ با حجم ثابت و استاندارد عبوری از دستگاه کار می ­کنند، مطابق با دستورالعمل­ های استاندارد (ISO-6817 / API MPMS 4.2) طراحی و در زمان عمليات، حد تفکیک و یا تفكيک ­پذيری^[17] آن 0/0001 خواهد بود. به اين منظور، یا از محتویات یک مخزن با ظرفیت استاندارد برای مقایسه دستگاه استفاده می ­شود و یا از مایع با حجم ثابت و استاندارد که در یک لوله­ U شکل بین دو آشکارساز قرار دارد کمک گرفته می‌شود.

در هر مرحله سنجش با عمليات «يک طرفه» و يا «دو طرفه» عبور سيال به ميزان استاندارد از دستگاه تحت واسنجی، امكان مشاهده 10.000 پالس در خروجی دستگاه وجود دارد. چنان‌چه ميزان سيال عبوری از دستگاه در حدی نباشد كه بتوانيم 10.000 پالس داشته باشيم، برای محاسبه MF قابل قبول و با تفكيک پذيری مناسب می­ توان رفتار دستگاه اندازه‌گیری تحت واسنجی را با رجوع به اطلاعات به دست آمده تخمين زد. به اين منظور محدوديت­ هايی وجود دارد كه می ­توان به استاندارد API-MPMS فصل 4-6 (تخمين مقدار كارآيی در نمونه­ برداری) رجوع نمود.

مزایای این روش عبارت است از:

• با توجه به ثابت بودن مسیر و حجم مایع حبس شده بین دو آشکارساز و عدم امكان بخار شدن مایع، از دقت دستگاه کاسته نمی­ شود؛
• دقت بالای دستگاه، به­ علت واكنش سریع و به ­موقع عمل دو آشکارساز در مسیر گوی؛
• صرفه­ جویی در مصرف و دور ریز مایع به­ کار برده شده برای آزمایش؛
• قابل حمل بودن و امکان استفاده از دستگاه در محل.

می­ خواهیم بدانیم، چرا کاربران هزینه­ های بسیار زیادی را در تحقق امر صحت‌سنجی تحمل می ­کنند؟ این هزینه­ ها که برای ایجاد شرایط واقعی فرآیند هنگام آزمایش و صحت‌سنجی پرداخت می‌شود برای حصول نتایج زیر خواهد بود:

• دستیابی به تغییرات احتمالی در رقم MF؛
• بازبینی و تحقیق در مورد تکرارپذیری، خاصیت خطی بودن و صحت یا درستی دستگاه؛
• رعایت قوانین قراردادی و قوانین بین ­المللی در اندازه‌گیری جریان سیال به قصد فروش؛
• حصول اطمینان از رعایت نکات استانداردی و دستورالعمل ­های حاکمیتی.

برابر با توصیه­ API دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان سیال باید به ­صورت دوره ­ای صحت‌سنجی شوند. بدیهی است MF یک دستگاه نمی تواند برای مدت طولانی مورد استناد قرار گیرد. تغییرات احتمالی در رفتار دستگاه و عدم صحت در ارقام قرائت شده و غیر قابل اعتماد بودن MF می ­تواند ناشی از هر کدام از عوامل زیر باشد:

• تغییرات در میزان جریان سیال؛
• تغییرات در شاخص ­های کیفی سیال، از جمله تغييرات در چگالی و چسبندگی آن؛
• تغييرات در ميزان دما و فشار سیال؛
• آلودگی سیال؛
• فرسودگی دستگاه؛
• انجام تعمیرات و تعویض قطعه­ دستگاه؛
• شرایط عملیاتی (به­ طور عام).

۲.تعاریف[۲]

تا به حال از چند پارامتر نام برده شد. برای آشنایی با این پارامترها و قبل از شروع به تشریح شیوه‌های صحت‌سنجی تعاریف و عبارت هایی که با آن مواجه خواهیم بود را بیان می­ کنیم.
حاصل و خروجی صحت‌سنجی دستگاه، دو معیار است که به کاربر داده می‌شود. این دو معیار که به ­صورت عدد داده می‌شود، عبارتند از K-Factor و MF.
تعریف K-Factor- این معیار که به صورت عدد داده می‌شود، بیانگر تعداد پالس‌های خروجی دستگاه تحت آزمایش نسبت به کمیت ثابت (یا کمیت واحد) عبور داده شده از دستگاه می‌باشد. همچنین گاهی این معیار را به صورت نسبت فرکانس پالس خروجی دستگاه به سرعت سیال عبوری از آن نیز بیان می­ کنند. البته ممکن است این ویژگی به عنوان ضریبی برای تصحیح خروجی دستگاه از طرف سازنده ذکر گردد. آن­چه مهم است این است که کاربر مفهوم کاربردی آن­ را دانسته و به­ درستی به کار گیرد.

تعریف Meter Factor- این معیار به عنوان هدف نهايی واسنجی و صحت‌سنجی به‌صورت نسبت حجم مشخص سیال عبوری به رقم خوانده شده از دستگاه محاسبه می‌شود. در این ­صورت، بهترین رقم برای هر دستگاه می ­تواند عدد «یک» باشد ولی معمولاً «یک» نیست اما بسیار به «یک» نزدیک بوده و آن­چه که دستگاه اندازه‌گیری ما هنگام عمليات اصلی نشان دهد در این عدد ضرب می‌شود تا جبران­سازی ارقام قرائت شده تا حدودی انجام شود. از آن‌جا که صحت‌سنجی به دفعات زیادی انجام می‌شود، با ثبت این ارقام در یک جدول و به دست آوردن منحنی تغییرات احتمالی MF، تغییرات این منحنی كه بیانگر صحت كارآيی و پایداری رفتار دستگاه در طول عمر آن می ­باشد برای كاربر مفيد خواهد بود. رابطه­ نهایی برای محاسبه به‌صورت زیر خواهد بود:

MF = GSV_p / IV_m

می ­دانیم MF یک عنصر بدون بعد است، بنابراین واحد حجم استاندارد و خالص صحت‌سنج^[18] (GSV_p) و واحد حجم استاندارد نمایش داده شده توسط دستگاه تحت آزمایش^[19] (IV_m) رابطه‌ بالا به ­صورت مشابه خواهد بود ضمن این­که مقادیر فوق نیز در شرایط یکسان یعنی دما و فشار پایه به ­دست آمده است.
از این رو با مراجعه به استاندارد API MPMS فصل 2-12 يک يا تعدادی از مراحل زير انجام خواهد شد:

• محاسبه‌ حجم پایه‌ صحت‌سنج ­ها؛
• محاسبه MFدستگاه‌های اندازه­ گيری؛
• صدور برچسب تأييدیه­ صحت عمل­کرد دستگاه اندازه‌گیری (صدور گواهینامه).

دوره ­های انجام صحت‌سنجی

برنامه­ ریزی برای تکرار و انجام دوره ­های صحت‌سنجی به عواملی هم­چون توصیه‌های سازنده، شرایط فرآیندی، عمر دستگاه، محل نصب دستگاه، شرایط فصلی، نظام­نامه­ های محلی، استانداردهای مورد استفاده، امکانات در دسترس محلی و برخی دیگر شرایط بستگی دارد که در ادامه بعضی از این عوامل آمده است:

1. براساس تعداد دفعات انجام عملیات، برای مثال هر سه بار بارگیری؛
2. براساس کارکرد دستگاه یا حجم عبور داده شده از آن، برای مثال بعد از هر 100.000 بشکه‌ عبوری؛
3. براساس زمان­بندی و رعایت فاصله‌ زمانی، برای مثال هر 15 روز یک­بار.

اگر ضمن رعایت هر کدام از شرایط سه­ گانه­ بالا ضرورتی به انجام صحت‌سنجی نباشد ولی تعمیرات یا تعویض قطعه روی صحت‌سنج انجام پذیرفته شده باشد یا دستگاه را برای بازرسی فنی از محل خود باز کرده باشیم، آن­گاه خارج از نوبت باید عملیات صحت‌سنجی به طور اضطراری روی دستگاه انجام شود.
اما مطابق با توصیه‌های استانداردی و در حالت كلی، در صورت آسیب­ دیدگی پوشش داخلی صحت‌سنج، باز و بست کردن آشکارسازها و یا آسیب ­دیدگی سطح بیرونی توپک يا پيستون، واسنجی صحت‌سنج الزامی است. البته به شرایط یاد شده باید واسنجی های دوره‌ای را نیز اضافه نمود.

نکته 1- استاندارد API بهترین حالت تعیین زمان صحت‌سنجی بعدی را لحاظ کردن ترکیبی از شرایط حجمی و زمانی می­ داند.
نکته 2- اگر در یک فصلی از سال عملیات صحت‌سنجی روی دستگاهی به‌طور موفقیت انجام شده باشد ولی دستگاه فوق در سرویس قرار نگرفته باشد، استفاده از این دستگاه در فصل بعدی بدون صحت‌سنجی مجدد توصیه نمی­ شود.
نکته 3-بهترین زمان انجام عملیات صحت‌سنجی یا صبح زود است یا غروب هر روز.

گستره­ نامی- منظور از گستره‌ نامی، گستره‌ نمایش دستگاه اندازه‌گیری است که در این محدوده دستگاه تنظیم و واسنجی می‌شود. طبق تعریف، به حداقل این گستره Zero^[20] و به حداکثر آن Span گفته می‌شود.

نکته: درستی منسوب به MF به ­دست آمده برای هر دستگاه تحت آزمايش می‌تواند متأثر از عوامل زير باشد:

• تأثير عدم قطعيت در واسنجی؛
• وجود عواملی كه باعث تشديد عدم قطعيت می شوند؛
• عمل­كرد دستگاه تحت آزمايش؛
• خطاهای كاذب و خطاهای ناشی از قرائت دستگاه؛
• خطاهای مشكوكی كه هنگام محاسبه و استانداردسازی نتايج به دست آمده رخ می دهد (عدم قطعیت)؛
• سوابق ثبت شده دستگاه.

برای مثال، خلاصه ­سازی جداول، گرد كردن ارقام به طور غيرمعمول يا غيراستاندارد و همچنين انجام عملیات و محاسبات ميانی و پيش نياز محاسبه­ MF تماماً می‌تواند در درستی يا نادرستی MF به­ دست آمده نقش منفی داشته باشد[۹]. MF يا هر بيان ديگری از آن كه بيانگر اطلاعات كليدی از نتيجه صحت‌سنجی دستگاه تحت آزمايش باشد، بايد در فرم‌های ويژه ­ای كه نمونه ­ای از آن در استاندارد API MPMS فصل 2-12 آمده است گزارش گردد.

ضمن مراجعه مجدد به تعریف و شرایط تکرارپذیری، می ­دانیم تکرار­پذیری در یک صحت‌سنج نباید به تنهایی به عنوان معیاری برای پذیرش نتیجه‌ آن صحت‌سنج مورد استفاده قرار گیرد. به ­علت وجود یک ­سری خطاهای ناشناخته هنگام انجام آزمایش، تکرارپذیری خوب الزاماً متضمن صحت و درستی مناسب دستگاه صحت‌سنج نیست، به بیانی این شرط یک «شرط لازم ولی ناکافی» است.

حصول یک سری نتایج مناسب در تکرار آزمایش ­های متوالی کنترل شده و تحلیل آماری آن می ­تواند بیانگر ویژگی تکرارپذیری صحت‌سنج مورد نظر باشد. اما درستی عملکرد یک صحت‌سنج ، حاصل دقت و درستی تک­ تک اجزاء و تجهیزات اندازه‌گیری مجموعه­ صحت‌سنج است. در نهایت اصلاح دو ویژگی تکرارپذیری و درستی دستگاه صحت‌سنج با کالیبره کردن تمام ادوات آن قابل دست­یابی است.

حساسیت^[21]– حساسیت، عبارت است از نسبت تغییر مکان خطی عقربه سنجش دستگاه اندازه‌گیری به تغییر در متغیر اندازه‌گیری شده.

عدم قطعیت^[22]– در یک تجربه‌ آزمایشگاهی یا در یک اندازه‌گیری معمولی، اگر می‌دانستیم خطای اندازه‌گیری چیست و از کجا ناشی می‌شود قطعاً می‌توانستیم آن را حذف کنیم! یعنی، نتیجه آزمایش و اندازه‌گیری هرچه باشد دارای یک بخش ناشناخته خطایی هم هست که قابل حذف نیست. این مقدار را عدم قطعیت می‌نامیم. پس، عدم قطعیت شامل خطاهایی می شود که قابل حذف نیستند و به نوعی می ­تواند دقت و صحت کمیت اندازه‌گیری شده را زیر سؤال ببرد.

حجم پایه^[23]– حجم مایع بین دو آشکارساز در صحت‌سنج ­های حجمی که به میزان ثابت بوده و در شرایط استاندارد به ­دست آمده است، حجم پایه نامیده می‌شود. لازم به ­ذکر است که در صحت‌سنج ­های حجمی یک­ جهته، حجم پایه همان حجم مایع بین دو آشکارساز است. اما در صحت‌سنج­ های حجمی دوجهته منظور از حجم پایه مجموع دو حجم در حرکت رفت و برگشت خواهد بود. از جانب دیگر در محاسبات به رقم داده شده توسط کارخانه­ سازنده اکتفا نمی­ شود، بلکه به­ صورت سالیانه و ادواری باید این رقم با دقت لازم اندازه‌گیری و محاسبه شود. حجم پایه نیز یکی از عوامل مهم در محاسبات مربوط به عملیات صحت‌سنجی است.

شرایط استاندارد- تمامی آزمایش ­ها در شرایط استاندارد دما و فشار انجام خواهد شد، در غیر این­ صورت باید نکات جبران سازی^[24] هم در محاسبات لحاظ شود. مقادیر دما و فشار محیط در شرایط استاندارد عبارتند از:

• دما : 60^o F
• فشار : معادل 14.7PSIg  

ملاحظات عمومی- واسنجی و صحت‌سنجی تمام دستگاه‌های اندازه‌گیری باید توسط مايع و در شرايط استاندارد دما و فشار انجام شود. مشخصات فیزیکی و شیمیایی سیال دخیل در آزمایش صحت‌سنجی با مشخصات سیال واقعی محل نصب دستگاه اندازه‌گیری و لحاظ کردن محاسبات جبران­سازی در عملیات صحت‌سنجی نیز نباید فراموش شود. اگر از يک دستگاه برای سنجش جريان سيال ­های متفاوت و همچنين سيال با خواص فيزيكی گوناگون استفاده می شود، لازم است واسنجی آن دستگاه با شبيه سازی تمام شرایط فرآيندی انجام پذيرد (برای اطلاعات بيش تر به استاندارد API MPMS فصل 8-4 مراجعه شود). ضمن استفاده از دستگاه‌های سنجش بسيار دقيق هنگام واسنجی، بايد در نظر داشت كه لوازم جانبی سامانه‌های اندازه‌گیری (از جمله ادوات سنجش فشار، دما و چگالی) در زمان كار يا هنگام واسنجی می‌تواند منبعی برای ايجاد عدم قطعيت در سنجش باشد.

در استاندارد API MPMS فصل 12 به اين مسايل اشاره شده است و در فصل 13 استاندارد نیز روش‌های كاربردی ارايه شده است. تمامی پارامترهای فوق که می­ تواند در صحت عملکرد دستگاه مؤثر باشد، بعد از اندازه ­گیری به رایانه اعمال می ­شود تا بعد از انجام محاسبات لازم به ارقام صحیح دست پیدا کنیم.

برای روشن شدن موضوع، فرض بفرمایید دستگاه تحت آزمایش برای اندازه ­گیری جریان نفت سفید در پایانه ­ها استفاده می­ شود. اما برای صحت‌سنجی از آب استفاده می­ شود. هنگام آزمایش تمام پارامترهای اندازه ­گیری شده (اعم از دما، فشار، چگالی سیال، چسبندگی سیال و …) به اضافه پارامترهای ثابت سیال به رایانه داده می ­شود تا بعد از انجام محاسبات مطابق با ویژگی­ ها و روابط موجود، شرایط اندازه ­گیری را برای کاربرد دستگاه در شرایط واقعی شبیه­ سازی کند.

پی نویس :

[1]. Proving
[2]. Recalibration
[3]. Calibration
[4]. Sensor
[5]. Technique
[6]. Precision
[7]. Accuracy
[8]. Moving Part
[9]. Meter Factor
[10]. Counter
[11]. Linearity
[12]. Repeatability
[13]. Nominal Range
[14]. 0% – 25% – 50% – 75% – 100%
[15]. Gravimetric Prover
[16]. Volumetric Prover
[17]. Resolution
[18] . Gross Standard Volume (By Prover)
[19] . Indicated Volume (By Meter)

[20]. توجه شود كه الزاما مقدار Zero همان صفر فيزيكی نيست و مطابق با تعريفی كه برای سيگنال می شود مقدار Zero نيز تعريف خواهد شد: برای مثال در گستره نامی 4~20 mA مقدار 4mA همان Zero است.

[21]. Sensitivity
[22]. Uncertainty
[23]. Base Volume یا Reference Volume
[24]. Pressure & Temperature Compensation