Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

26

26

Prawna kontrola metrologiczna

Wprowadzenie

W artykule przedstawiono sposoacuteb wzorcowania zbiornikoacutew pomiarowych do cieczy za pomocą me-tody wewnętrznego elektrooptycznego pomiaru od-ległości przy użyciu tachimetru w oparciu o normę ISO 7507-42010 Petroleum and liquid petroleum products ndash Calibration of vertical cylindrical tanks ndash Part 4 Internal electro-optical distance-ranging me-thod Metoda ta zgodnie z przepisami o zbiornikach1 jest jednym ze sposoboacutew wykorzystywanych do uzy-skania wymiaroacutew geometrycznych niezbędnych do obliczenia powierzchni przekroju carg podczas wzor-cowania zbiornikoacutew metodą geometryczną Od 2012 r Okręgowy Urząd Miar w Gdańsku jest w po-siadaniu stanowiska pomiarowego do wzorcowania zbiornikoacutew wyposażonego w tachimetr

W niniejszym artykule chcieliśmy podzielić się doświadczeniem jakie zdobyliśmy przez pięć lat sto-sowania tachimetru w naszej pracy

Stosowane metody wzorcowania zbiornikoacutew

Do tej pory zbiorniki dużych pojemności wzor-cowaliśmy ndash podobnie jak pozostałe urzędy miar ndash metodą geometryczną lub objętościową W metodzie

1 Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 22 stycznia 2008 r w sprawie wymagań ktoacuterym powinny odpowiadać zbiorniki pomiarowe oraz szczegoacutełowego zakresu badań i sprawdzeń wykonywanych podczas prawnej kontroli metrologicznej tych przyrządoacutew pomiarowych (Tekst jednolity Dz U z 2014 r poz 1094)

Zastosowanie tachimetru do wzorcowania zbiornikoacutew pomiarowych do cieczy w kształcie cylindra stojącego w Okręgowym Urzędzie Miar w GdańskuAdoption of tachymeter for calibration of vertical cylindrical measuring tanks in Regional Office of Measures in Gdańsk

Radosław Kleczyński (Okręgowy Urząd Miar w Gdańsku)

W artykule omoacutewiono praktyczne sposoby wzorcowania zbiornikoacutew pomiarowych do cieczy posado-wionych na stałe w kształcie cylindra stojącego metodą wewnętrznego elektrooptycznego pomiaru odległości za pomocą tachimetru

The article discusses practical methods of calibrating vertical cylindrical measuring tanks by the internal electro-optical distance-ranging method with a tachymeter

geometrycznej do uzyskania wymiaroacutew geometrycz-nych niezbędnych do obliczenia powierzchni prze-kroju carg można posłużyć się metodą opasania z użyciem przymiaru wstęgowego (rys 1) lub optycz-nej linii odniesienia (rys 2) Metoda objętościowa ma zastosowanie głoacutewnie w przypadku zbiornikoacutew za-izolowanych termicznie i polega na całkowitym na-pełnieniu zbiornika dawkami wody o znanej objętości (rys 3)

Wszystkie wymienione metody posiadają wady mniej lub bardziej istotne z punktu widzenia zaroacutewno pracownikoacutew urzędu miar (dokładność pomiaroacutew uciążliwość stosowania) jak i przede wszystkim klientoacutew (koszty) Mając to na uwadze Głoacutewny Urząd Miar w 2008 r podjął działania zmierzające do wy-posażenia terenowych urzędoacutew miar w niezbędne przyrządy pomiarowe ktoacutere mogłyby służyć do

Fot 1 Wzorcowanie zbiornika metodą geometryczną przy zastosowaniu metody opasania z użyciem przymiaru wstęgowego

fot arch własne OUM w Gdańsku

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

27

27

Prawna kontrola metrologiczna

wzorcowania metodą geometryczną zbiornikoacutew po-miarowych do cieczy jednocześnie wnosząc do nich nową jakość

Powyższe działania zaowocowały tym że w 2011 r Okręgowy Urząd Miar w Gdańsku jako

pierwszy z dziewięciu okręgowych urzędoacutew miar w kraju został wyposażony w zmotoryzowany bez-lustrowy tachimetr (rys 4) do wzorcowania metodą geometryczną zbiornikoacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe Tachimetr wyposażony jest w kontroler typu 3DIM (rys 5) ktoacutery służy do stero-wania urządzeniem przewodowo lub bezprzewodowo i wykonywania obliczeń na podstawie zmierzonych wartości Umożliwia on pomiar średnich promieni wewnętrznych carg wysokości carg oraz pochylenia zbiornika

Wdrożenie nowej metody pomiaroacutew

Przygotowanie tachimetru do pracy trwało pra-wie rok W ramach tego procesu przede wszystkim zwalidowaliśmy nową metodę pomiaru przy pomocy innej metody tj opasania z użyciem przymiaru wstę-gowego Do tego celu posłużył nam udostępniony przez jednego z klientoacutew fabrycznie nowy zbiornik pozbawiony nieroacutewności carg Poroacutewnaniu poddano objętości całkowite zbiornika gdzie za wartość po-prawną Vp przyjęto objętość obliczoną w wyniku zastosowania przymiaru (tab 1) a za wartość mie-rzoną Vi objętość obliczoną w wyniku zastosowania tachimetru (tab 2)

Błąd procentowy pomiaru ep wyznaczono wg wzoru

100

p

pip V

VVe (1)

Jako kryterium oceny przyjęto że błąd pomiaru nie powinien być większy od 13 błędu granicznego dopuszczalnego przy legalizacji zbiornikoacutew metodą geometryczną wynoszącego plusmn02 W wyniku ob-liczeń uzyskaliśmy wartość ndash0032 co przy

Fot 2 Wzorcowanie zbiornika metodą geometryczną przy zastosowaniu metody optycznej linii odniesienia za pomocą woacutezka

pionującego

fot arch własne OUM w Gdańsku

Fot 3 Wzorcowanie zbiornika metodą objętościową

fot arch własne OUM w Gdańsku

Rys 4 Tachimetr będący na wyposażeniu Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Rys 5 Kontroler typu 3DIM

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

28

28

Prawna kontrola metrologiczna

wartości 13 błędu granicznego wynoszącej 0067 oznaczało spełnienie przyjętego kryterium

0320032401003557195

35571953556043

pe (2)

Jednocześnie z powyższego poroacutewnania wynika iż obliczone objętości każdego z przedziałoacutew inter-polacyjnych dla obu wynikoacutew pomiaroacutew zbiornika (identyczne wysokości przedziałoacutew interpolacyj-nych) roacutewnież spełniają przyjęte kryterium W toku dalszych działań wypracowaliśmy optymalny sposoacuteb postępowania przy obsłudze tachimetru i wykony-waniu pomiaroacutew tak aby uwzględniał on wymagania normy ISO 7507-42010 oraz zaleceń bdquoInstrukcji sprawdzania i wzorcowania zbiornikoacutew pomiaro-wychrdquo stanowiącej załącznik do Zarządzenia nr 189 Prezesa Głoacutewnego Urzędu Miar z dnia 22 grudnia 1995 r (Instrukcja wraz z przepisami o zbiornikach pomiarowych obowiązywała do 2003 r) Sposoacuteb ten

został zawarty w opracowanej przez Okręgowy Urząd Miar w Gdańsku bdquoInstrukcji postępowania przy wy-konywaniu pomiaroacutew tachimetremrdquo

Problemem z ktoacuterym musieliśmy zmierzyć się od początku było stabilne ustawienie tachimetru wewnątrz zbiornika Urządzenie okazało się niezwy-kle wrażliwe na drgania podłoża a jednym z wyma-gań normy ISO 7507-42010 jest niezmienność jego położenia względem dwoacutech punktoacutew referencyjnych (tarcz geodezyjnych) umieszczonych na ścianie zbiornika (rys 6) Rozwiązanie stanowiło dociążenie podłoża odpowiednią masą albo ustawienie przyrzą-du w miejscu gdzie nie występuje przenoszenie drgań np na spawach łączących płyty dna blisko krawędzi studzienki odpływowej itp W drugim przypadku wykorzystano możliwości oprogramowania tachime-tru do wyznaczania wirtualnego środka mierzonego okręgu dzięki czemu nie trzeba ustawiać przyrządu dokładnie w osi pionowej zbiornika Oproacutecz tego

Nr cargi

Obwoacuted wewnętrzny

Pole powierzchni

cargi

Wysokość przedziału

interpolacyjnego

Objętość przedziału

interpolacyjnego

Objętość urządzeń

wewnętrznych

Objętość przedziału interpolacyjnego po uwzględnieniu

urządzeń wewnętrznych

Parcie cieczy

Objętość przedziału

interpolacyjnego po uwzględnieniu

parcia cieczy

Objętość zalewu

Objętość całkowita

Vp

mm dmsup2 dm dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3

1 56 5317 25 4316 325 82 6528 -620 825908 64 82 5972

795 202 1815 1670 2023485 157 202 3642

1604 407 9234 - 4079234 317 407 9551

2 56 5283 25 4286 2800 712 0000 - 7120000 2088 712 2088

3 56 5328 25 4326 2803 712 8764 - 7128764 4052 713 2816

4 56 5373 25 4367 2800 712 2268 - 7122268 6008 712 8276

5 56 5276 25 4279 2759 701 5569 - 7015569 8033 702 3602

23 600 3 557 195

Tabela 1 Wyniki pomiaroacutew zbiornika metodą opasania z użyciem przymiaru wstęgowego

Tabela 2 Wyniki pomiaroacutew zbiornika metodą wewnętrznego elektrooptycznego pomiaru odległości przy użyciu tachimetru

Nr cargi

Obwoacuted wewnętrzny

Pole powierzchni

cargi

Wysokość przedziału

interpolacyjnego

Objętość przedziału

interpolacyjnego

Objętość urządzeń

wewnętrznych

Objętość przedziału interpolacyjnego po uwzględnieniu

urządzeń wewnętrznych

Parcie cieczy

Objętość przedziału

interpolacyjnego po uwzględnieniu

parcia cieczy

Objętość zalewu

Objętość całkowita

Vi

mm dmsup2 dm dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3

1 56 5260 25 4265 325 82 6361 -620 82 5741 64 82 5805

795 202 1407 1670 202 3077 157 202 3234

1604 407 8411 ndash 407 8411 317 407 8728

2 56 5254 25 4260 2800 711 9270 ndash 711 9270 2088 712 1358

3 56 5220 25 4229 2803 712 6040 ndash 712 6040 4052 713 0092

4 56 5208 25 4218 2800 711 8111 ndash 711 8111 6008 712 4119

5 56 5175 25 4189 2759 701 3063 ndash 701 3063 8033 702 1096

23 600 3 556 043

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

29

29

Prawna kontrola metrologiczna

podczas wykonywania pomiaru nie należy poruszać się w pobliżu urządzenia

Praktyka wymusiła zrezygnowanie z bezprzewo-dowego sterowania tachimetrem z zewnątrz zbiorni-ka ponieważ praca w systemie bdquobluetoothrdquo ulegała częstym zakłoacuteceniom na skutek pochłaniania fal przez stalowe ściany Z drugiej strony obecność pra-cownika we wnętrzu zbiornika jest konieczna w celu optycznego kontrolowania czy przyrząd dokonuje pomiaroacutew w wyznaczonych punktach pomiarowych Kontroli tej dokonuje się obserwując punkt świetlny emitowany przez diodę tyczenia a w przypadku zbiornika z dachem pływającym obserwując miejsce pomiaru przez kolimator Kontrola jest istotnym ele-mentem ponieważ na skutek zakłoacuteceń zewnętrznych (drgania podłoża przeszkody na drodze wiązki) lub błędu w programowaniu pomiar może zostać wyko-nany poza wyznaczonym punktem pomiarowym

Pomiar pochylenia i wysokości carg zbiornika za pomocą tachimetru

Jednym z elementoacutew wzorcowania zbiornika me-todą geometryczną jest dokonanie pomiaru jego po-chylenia Realizujemy go roacutewnież przy pomocy ta-chimetru Nie zachodzi tu konieczność wykonywania dodatkowych pomiaroacutew ponieważ do obliczeń wy-korzystuje się wartości długości spadku niwelacyjne-go D oraz kąta pionowego Φ uzyskane po zmierzeniu punktoacutew pomiarowych pierwszej i ostatniej cargi w trakcie pomiaroacutew średnich promieni wewnętrz-nych (rys 7)

rg

LDg

Φg

rd

Φd

Dd

tachimetr

Rys 7 Wyznaczanie pochylenia względnego zbiornika

rg = sin Φg Dgrd = sin Φd Ddli = rg ndash rdyi = liL

gdzierg ndash promień goacuternej cargi w punkcie pomiarowymrd ndash promień dolnej cargi w punkcie pomiarowymΦg ndash kąt pionowy dla punktu pomiarowego goacuternej

cargiΦd ndash kąt pionowy dla punktu pomiarowego dolnej

cargiDg ndash długość spadku niwelacyjnego dla punktu po-

miarowego goacuternej cargiDd ndash długość spadku niwelacyjnego dla punktu po-

miarowego dolnej cargiLi ndash roacuteżnica między wartościami rg i rdL ndash odległość między punktami pomiarowymi goacuter-

nej i dolnej cargiyi ndash pochylenie względne

Przedstawioną na rysunku nr 7 wartość odle- głości między punktami pomiarowymi goacuternej i dol-nej cargi L oblicza się wykorzystując funkcję w opro-gramowaniu kontrolera 3DIM o poleceniu bdquoOblicz odległość punkt-punktrdquo Za jej pomocą obliczamy roacutewnież długości odcinkoacutew między zmierzonymi punktami pomiarowymi na dolnych i goacuternych spa-wach poszczegoacutelnych carg uzyskując w ten sposoacuteb wartości wysokości carg

Wspomniana powyżej bdquoInstrukcja sprawdzania i wzorcowania zbiornikoacutew pomiarowychrdquo przewidy-wała że pomiar pochylenia zbiornika należy wykonać za pomocą pionu umieszczonego na zewnątrz zbior-nika w dwunastu roacutewnomiernie rozłożonych punk-tach pomiarowych na jego obwodzie Dlatego przy-jęliśmy dwanaście punktoacutew jako minimalną ilość punktoacutew pomiarowych w ktoacuterych należy dokonać pomiaroacutew promieni wewnętrznych zbiornika

Rys 6 Tarcza geodezyjna umieszczona na wewnętrznej ścianie zbiornika

fot

arch

wła

sne

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

30

30

Prawna kontrola metrologiczna

pomimo że norma ISO 7507-42010 ndash w zależności od długości obwodu mierzonego zbiornika ndash dopusz-cza wartość niższą tj 10 punktoacutew (tab 3)

W praktyce do wartości minimalnej dodaje się jeden lub więcej punktoacutew aby w przypadku wystą-pienia zakłoacuteceń podczas pomiaru o ktoacuterych wspo-mniano wyżej posiadać bdquozapasrdquo zapewniający speł-nienie wymagania Normy

Wzorcowanie zbiornikoacutew z dachami pływającymi

Po wypracowaniu metody posługiwania się ta-chimetrem przy pomiarach zbiornikoacutew z dachami stałymi rozpoczęliśmy prace nad zastosowaniem go do wzorcowania zbiornikoacutew z dachami pływającymi Zagadnienie sprowadzało się głoacutewnie do stabilnego ustawienia przyrządu Zlokalizowanie go w jakim-kolwiek miejscu na pontonie membranie czy pode-ście schodoacutew dachu okazało się niemożliwe z uwagi na przenoszenie drgań spowodowanych wiatrem lub przemieszczaniem się pracownikoacutew obsługujących przyrząd Problem rozwiązywało ustawienie statywu na dnie zbiornika bezpośrednio pod otwartym wła-zem w membranie dachu tak aby tachimetr wystawał ponad jego powierzchnię (rys 8)

Aby to osiągnąć należy ustawić statyw na dodat-kowym podwyższeniu Praktyka wykazała że najle-piej do tego celu użyć workoacutew z piaskiem Wysoki z konieczności stos najlepiej dociąża dno zbiornika nie przenosi drgań jak np podesty cementowe bloki beczki z wodą itp Umożliwia także wbicie noacuteg staty-wu w piasek co dodatkowo stabilizuje przyrząd Niewątpliwą zaletą umieszczenia tachimetru we wła-zie dachu jest możliwość swobodnego poruszania się w jego pobliżu bez ryzyka przeniesienia drgań Bezpośredni dostęp do tachimetru pozwala na

dokonywanie wspomnianej wcześniej optycznej kon-troli pomiaroacutew za pomocą kolimatora

W przypadku zbiornikoacutew z dachami pływający-mi konieczne było połączenie dwoacutech metod wzorco-wania Do pomiaru pierwszej i drugiej cargi nadal posługujemy się metodą opasania z użyciem przy-miaru wstęgowego przy pomocy tachimetru doko-nujemy pomiaroacutew wyższych carg Wynika to stąd że pomiar tachimetrem pod dachem pływającym jest utrudniony lub wręcz niemożliwy z uwagi na liczne przeszkody na drodze wiązki (podpory dachu rury odwodnienia itp) Ponadto wymaga dwukrot-nego ustawiania przyrządu i programowania go do pracy Zastosowanie metody opasania jest prostsze i szybsze ponieważ na tej wysokości nie zachodzi potrzeba użycia rusztowań drabin ani rolek prowa-dzących Pozostałe pomiary przy użyciu tachimetru wykonuje się w identyczny sposoacuteb jak w zbiornikach z dachami stałymi

Sprawdzenia pośrednie i wzorcowania okresowe tachimetru

Norma ISO 7507-42010 narzuca weryfikację dłu-gości spadku niwelacyjnego kąta pionowego i kąta poziomego w celu właściwego stosowania tachimetru oraz określa sposoby jej dokonania Czynności te przeprowadzamy w siedzibie Urzędu co najmniej raz w roku w ramach sprawdzeń pośrednich Do weryfi-kacji długości spadku niwelacyjnego stosujemy przy-miar sztywny o zakresie pomiarowym (0 divide 2000) mm Odchyłka odległości obliczonej Do powinna mieścić się w zakresie plusmn 2 mm w stosunku do odległości zmie-rzonej Dz (tab 4)

Weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego do-konujemy przy pomocy trzech tarcz geodezyjnych rozmieszczonych w płaszczyźnie poziomej w odległo-

Tabela 3 Minimalna ilość punktoacutew pomiarowych Norma ISO 7507-42010

Obwoacuted zbiornika w metrach Min ilość punktoacutew

le 50 10gt 50 le 100 12

gt 100 le 150 16gt 150 le 200 20gt 200 le 250 24gt 250 le 300 30

gt 300 36Można wybrać ilość punktoacutew większą od min ilości punktoacutew z Tabeli

w zależności od konkretnych szczegoacutelnych okoliczności oraz stanu zbiornika Rys 8 Wzorcowanie zbiornika z dachem pływającym przy użyciu

tachimetru

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

31

31

Prawna kontrola metrologiczna

ściach co najmniej 60deg od siebie Obliczona całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych nie może być większa od 78 times 10-5 (0000 078) rad (tab 5)

Wyniki uzyskane w latach 2013ndash2016 utrzymują się na podobnym poziomie i są znacząco niższe od wartości dopuszczalnych (tab 6)

Wzorcowanie tachimetru wykonujemy w Głoacutewnym Urzędzie Miar Zgodnie z ww normą ISO 7507-42010 niepewność rozszerzona tachimetru

w zakresie pomiaru odległości Um(D) nie powinna być większa niż [5 times 10-4 + (2 times 10-5 times Dm)] gdzie Dm jest mierzoną odległością wyrażoną w metrach przy poziomie ufności 95 i wspoacutełczynniku rozsze-rzenia k = 2 Dla kątoacutew poziomych i pionowych cał-kowita niepewność nie może być większa od 79 times 10-5 rad Wyniki wzorcowań każdorazowo potwierdzają spełnienie tych wymagań

Tabela 4 Wyniki weryfikacji pomiaru długości spadku niwelacyjnego

Nr pomiaru

Kąt θ dla 2 m

Kąt θ dla 0005 m

(2θ) Dz (2θ)2 cot B2 Do Dz ndash Do

˚ mm ˚ rad mm

1 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

2 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

3 9040 351111 -342071 632370 -171036 6339 17 99754 632358 012

4 9039 351111 -342072 632370 -171036 6339 53 99754 632393 -023

5 9038 351111 -342073 632380 -171037 6339 89 99754 632429 -049

średnia 632368 632393 -025

zmierzona długość odcinka na przymiarze między punktami 0005 m i 2 m

Tabela 5 Wyniki weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego

Zestaw kolimacyjny Kąt

Tarcza 1 Tarcza 2 Tarcza 3

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

Nr rad

1poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 22 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 03 4174 67

2poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 01 4174 67

3poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 03 4174 67

4poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 59 571922 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

5poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

roacuteżnica dla najgorszego przypadku w pomiarach dwoacutech płaszczyzn we wszystkich punktach pomiarowych

0000 00 0000 00 0000 02 0000 00 0000 02 0000 00 Δє

0000 02 0000 02 0000 00 0000 02 0000 02 0000 00 0000 017

odchyłka standardowa dla najgorszego przypadku pomiaroacutew w każdym zmierzonym zestawie

0000 00 0000 00 0000 01 0000 00 0000 01 0000 00 Δs

0000 01 0000 01 0000 00 0000 01 0000 01 0000 00 0000 005

niepewność standardowa pomiaru kąta poziomego i pionowego u(θth) 0000 01

rozdzielczość kątowa przyrządu (radiany) 0000 02 u(θtr) 0000 005 8

niewspoacutełosiowość laseroacutew szacunkowa wartość błędu 0000 031 42 u(θpi) 0000 009

całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych u(θ) = u(Φ) 0000 015

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

32

32

Prawna kontrola metrologiczna

Efekty wdrożenia nowej metody

Wprowadzenie metody wewnętrznego elektro-optycznego pomiaru odległości do bieżącej pracy Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku przy wzorco-waniu zbiornikoacutew metodą geometryczną spowo- dowało niemal całkowite odejście od dotychczas stosowanych metod O niezaprzeczalnych korzy-ściach pomiaru tachimetrem dla klientoacutew Urzędu najlepiej świadczy fakt że w latach 2012ndash2016 Wydział Termodynamiki OUM w Gdańsku otrzymał szereg zleceń na wykonanie wzorcowań w ramach metrologii prawnej i technicznej roacutewnież poza ob-szarem swojej działalności Stanowiły one ponad 20 ogoacutelnej liczby zleceń (tab 7) i dotyczyły głoacutewnie zbiornikoacutew zaizolowanych termicznie Należy pod-kreślić że właśnie kwestia wzorcowania zbiornikoacutew tego typu i związane z tym problemy stanowiła głoacutew-ny powoacuted wyposażenia Urzędu w tachimetr Zastosowanie nowej metody pomiaroacutew przyniosło największe oszczędności klientom Urzędu Przykładowo dla zbiornika o pojemności 10 000 m3 wzorcowanego w dużej firmie z branży paliwowej wynosi to ponad 20 000 zł biorąc pod uwagę tylko zużycie wody i obsługę techniczną firmy zewnętrznej

ndash znacznie wyższy rząd oszczędności przynosi skroacute-cenie czasu wyłączenia zbiornika z eksploatacji z trzech tygodni do jednego Także dla urzędu zysk jest niebagatelny ponieważ dotychczas wywzorcowa-nie tego typu zbiornika wymagało zaangażowania 3 pracownikoacutew na okres min 5 dni (praca ciągła w systemie trzyzmianowym) a obecnie może ją wy-konać 2 pracownikoacutew w ciągu 2 dni

Roacutewnież w przypadku zbiornikoacutew wzorcowanych metodą geometryczną obie strony odnotowały zna-czące korzyści Dla klientoacutew jest to przede wszystkim większa dokładność pomiaroacutew poprzez

ndash wyeliminowanie czynnikoacutew powodujących wydłużenie przymiaru (zewnętrzne elementy konstrukcji zbiornika nakładki spawy rolki zaciski)

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego naciągu przymiaru

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego ułożenia przymiaru na ścianie zbiornika

skroacutecenie czasu wykonywania czynności metro-logicznych o ok 25

zmniejszenie dodatkowych kosztoacutew związanych z koniecznością budowania rusztowań wynajmo-wania podnośnikoacutew lub alpinistoacutew w celu doko-nania pomiaroacutew obwodoacutew na dużych wysoko- ściach

możliwość wykonywania pomiaroacutew zbiornikoacutew z dachem stałym bez względu na niesprzyjające warunki atmosferyczne (opady silny wiatr)

Z kolei dla pracownikoacutew OUM w Gdańsku to nie tylko skroacutecenie czasu realizacji czynności metro-logicznych podczas dokonywania legalizacji zbiorni-koacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe ale także zwiększenie bezpieczeństwa poprzez brak konieczności pracy na dużych wysokościach

Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione wyżej zalety nowej metody jak roacutewnież pozytywny odbioacuter ze strony klientoacutew urzędu i rosnące zapotrzebowanie na terenie całego kraju na tego typu prace Głoacutewny Urząd Miar postanowił wyposażyć w tachimetry ko-lejne jednostki administracji miar W 2016 r zaku-piono trzy nowe przyrządy ktoacutere są obecnie wdraża-ne do pracy w okręgowych urzędach miar w Warszawie Łodzi i Krakowie

Tabela 6 Stabilność parametroacutew tachimetru uzyskanych podczas sprawdzeń pośrednich

Data pomiaroacutewu(θ) = u(Φ) Dz ndash Do

rad mm

październik 2013 0000 015 -020

kwiecień 2014 0000 015 -025

wrzesień 2014 0000 023 -025

styczeń 2015 0000 015 -025

kwiecień 2015 0000 015 025

październik 2016 0000 023 028

Wartość dopuszczalna 0000 079 200

RokZbiorniki

z dachem stałymZbiorniki z dachem

pływającym

W tym poza obszarem

OUM Gdańskszt szt szt

2012 14 ndash 2

2013 21 2 1

2014 13 5 5

2015 21 11 10

2016 33 3 9

Razem 102 21 27

Tabela 7 Zestawienie ilości zbiornikoacutew wywzorcowanych przy pomocy tachimetru w latach 2012ndash2016

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

27

27

Prawna kontrola metrologiczna

wzorcowania metodą geometryczną zbiornikoacutew po-miarowych do cieczy jednocześnie wnosząc do nich nową jakość

Powyższe działania zaowocowały tym że w 2011 r Okręgowy Urząd Miar w Gdańsku jako

pierwszy z dziewięciu okręgowych urzędoacutew miar w kraju został wyposażony w zmotoryzowany bez-lustrowy tachimetr (rys 4) do wzorcowania metodą geometryczną zbiornikoacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe Tachimetr wyposażony jest w kontroler typu 3DIM (rys 5) ktoacutery służy do stero-wania urządzeniem przewodowo lub bezprzewodowo i wykonywania obliczeń na podstawie zmierzonych wartości Umożliwia on pomiar średnich promieni wewnętrznych carg wysokości carg oraz pochylenia zbiornika

Wdrożenie nowej metody pomiaroacutew

Przygotowanie tachimetru do pracy trwało pra-wie rok W ramach tego procesu przede wszystkim zwalidowaliśmy nową metodę pomiaru przy pomocy innej metody tj opasania z użyciem przymiaru wstę-gowego Do tego celu posłużył nam udostępniony przez jednego z klientoacutew fabrycznie nowy zbiornik pozbawiony nieroacutewności carg Poroacutewnaniu poddano objętości całkowite zbiornika gdzie za wartość po-prawną Vp przyjęto objętość obliczoną w wyniku zastosowania przymiaru (tab 1) a za wartość mie-rzoną Vi objętość obliczoną w wyniku zastosowania tachimetru (tab 2)

Błąd procentowy pomiaru ep wyznaczono wg wzoru

100

p

pip V

VVe (1)

Jako kryterium oceny przyjęto że błąd pomiaru nie powinien być większy od 13 błędu granicznego dopuszczalnego przy legalizacji zbiornikoacutew metodą geometryczną wynoszącego plusmn02 W wyniku ob-liczeń uzyskaliśmy wartość ndash0032 co przy

Fot 2 Wzorcowanie zbiornika metodą geometryczną przy zastosowaniu metody optycznej linii odniesienia za pomocą woacutezka

pionującego

fot arch własne OUM w Gdańsku

Fot 3 Wzorcowanie zbiornika metodą objętościową

fot arch własne OUM w Gdańsku

Rys 4 Tachimetr będący na wyposażeniu Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Rys 5 Kontroler typu 3DIM

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

28

28

Prawna kontrola metrologiczna

wartości 13 błędu granicznego wynoszącej 0067 oznaczało spełnienie przyjętego kryterium

0320032401003557195

35571953556043

pe (2)

Jednocześnie z powyższego poroacutewnania wynika iż obliczone objętości każdego z przedziałoacutew inter-polacyjnych dla obu wynikoacutew pomiaroacutew zbiornika (identyczne wysokości przedziałoacutew interpolacyj-nych) roacutewnież spełniają przyjęte kryterium W toku dalszych działań wypracowaliśmy optymalny sposoacuteb postępowania przy obsłudze tachimetru i wykony-waniu pomiaroacutew tak aby uwzględniał on wymagania normy ISO 7507-42010 oraz zaleceń bdquoInstrukcji sprawdzania i wzorcowania zbiornikoacutew pomiaro-wychrdquo stanowiącej załącznik do Zarządzenia nr 189 Prezesa Głoacutewnego Urzędu Miar z dnia 22 grudnia 1995 r (Instrukcja wraz z przepisami o zbiornikach pomiarowych obowiązywała do 2003 r) Sposoacuteb ten

został zawarty w opracowanej przez Okręgowy Urząd Miar w Gdańsku bdquoInstrukcji postępowania przy wy-konywaniu pomiaroacutew tachimetremrdquo

Problemem z ktoacuterym musieliśmy zmierzyć się od początku było stabilne ustawienie tachimetru wewnątrz zbiornika Urządzenie okazało się niezwy-kle wrażliwe na drgania podłoża a jednym z wyma-gań normy ISO 7507-42010 jest niezmienność jego położenia względem dwoacutech punktoacutew referencyjnych (tarcz geodezyjnych) umieszczonych na ścianie zbiornika (rys 6) Rozwiązanie stanowiło dociążenie podłoża odpowiednią masą albo ustawienie przyrzą-du w miejscu gdzie nie występuje przenoszenie drgań np na spawach łączących płyty dna blisko krawędzi studzienki odpływowej itp W drugim przypadku wykorzystano możliwości oprogramowania tachime-tru do wyznaczania wirtualnego środka mierzonego okręgu dzięki czemu nie trzeba ustawiać przyrządu dokładnie w osi pionowej zbiornika Oproacutecz tego

Nr cargi

Obwoacuted wewnętrzny

Pole powierzchni

cargi

Wysokość przedziału

interpolacyjnego

Objętość przedziału

interpolacyjnego

Objętość urządzeń

wewnętrznych

Objętość przedziału interpolacyjnego po uwzględnieniu

urządzeń wewnętrznych

Parcie cieczy

Objętość przedziału

interpolacyjnego po uwzględnieniu

parcia cieczy

Objętość zalewu

Objętość całkowita

Vp

mm dmsup2 dm dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3

1 56 5317 25 4316 325 82 6528 -620 825908 64 82 5972

795 202 1815 1670 2023485 157 202 3642

1604 407 9234 - 4079234 317 407 9551

2 56 5283 25 4286 2800 712 0000 - 7120000 2088 712 2088

3 56 5328 25 4326 2803 712 8764 - 7128764 4052 713 2816

4 56 5373 25 4367 2800 712 2268 - 7122268 6008 712 8276

5 56 5276 25 4279 2759 701 5569 - 7015569 8033 702 3602

23 600 3 557 195

Tabela 1 Wyniki pomiaroacutew zbiornika metodą opasania z użyciem przymiaru wstęgowego

Tabela 2 Wyniki pomiaroacutew zbiornika metodą wewnętrznego elektrooptycznego pomiaru odległości przy użyciu tachimetru

Nr cargi

Obwoacuted wewnętrzny

Pole powierzchni

cargi

Wysokość przedziału

interpolacyjnego

Objętość przedziału

interpolacyjnego

Objętość urządzeń

wewnętrznych

Objętość przedziału interpolacyjnego po uwzględnieniu

urządzeń wewnętrznych

Parcie cieczy

Objętość przedziału

interpolacyjnego po uwzględnieniu

parcia cieczy

Objętość zalewu

Objętość całkowita

Vi

mm dmsup2 dm dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3

1 56 5260 25 4265 325 82 6361 -620 82 5741 64 82 5805

795 202 1407 1670 202 3077 157 202 3234

1604 407 8411 ndash 407 8411 317 407 8728

2 56 5254 25 4260 2800 711 9270 ndash 711 9270 2088 712 1358

3 56 5220 25 4229 2803 712 6040 ndash 712 6040 4052 713 0092

4 56 5208 25 4218 2800 711 8111 ndash 711 8111 6008 712 4119

5 56 5175 25 4189 2759 701 3063 ndash 701 3063 8033 702 1096

23 600 3 556 043

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

29

29

Prawna kontrola metrologiczna

podczas wykonywania pomiaru nie należy poruszać się w pobliżu urządzenia

Praktyka wymusiła zrezygnowanie z bezprzewo-dowego sterowania tachimetrem z zewnątrz zbiorni-ka ponieważ praca w systemie bdquobluetoothrdquo ulegała częstym zakłoacuteceniom na skutek pochłaniania fal przez stalowe ściany Z drugiej strony obecność pra-cownika we wnętrzu zbiornika jest konieczna w celu optycznego kontrolowania czy przyrząd dokonuje pomiaroacutew w wyznaczonych punktach pomiarowych Kontroli tej dokonuje się obserwując punkt świetlny emitowany przez diodę tyczenia a w przypadku zbiornika z dachem pływającym obserwując miejsce pomiaru przez kolimator Kontrola jest istotnym ele-mentem ponieważ na skutek zakłoacuteceń zewnętrznych (drgania podłoża przeszkody na drodze wiązki) lub błędu w programowaniu pomiar może zostać wyko-nany poza wyznaczonym punktem pomiarowym

Pomiar pochylenia i wysokości carg zbiornika za pomocą tachimetru

Jednym z elementoacutew wzorcowania zbiornika me-todą geometryczną jest dokonanie pomiaru jego po-chylenia Realizujemy go roacutewnież przy pomocy ta-chimetru Nie zachodzi tu konieczność wykonywania dodatkowych pomiaroacutew ponieważ do obliczeń wy-korzystuje się wartości długości spadku niwelacyjne-go D oraz kąta pionowego Φ uzyskane po zmierzeniu punktoacutew pomiarowych pierwszej i ostatniej cargi w trakcie pomiaroacutew średnich promieni wewnętrz-nych (rys 7)

rg

LDg

Φg

rd

Φd

Dd

tachimetr

Rys 7 Wyznaczanie pochylenia względnego zbiornika

rg = sin Φg Dgrd = sin Φd Ddli = rg ndash rdyi = liL

gdzierg ndash promień goacuternej cargi w punkcie pomiarowymrd ndash promień dolnej cargi w punkcie pomiarowymΦg ndash kąt pionowy dla punktu pomiarowego goacuternej

cargiΦd ndash kąt pionowy dla punktu pomiarowego dolnej

cargiDg ndash długość spadku niwelacyjnego dla punktu po-

miarowego goacuternej cargiDd ndash długość spadku niwelacyjnego dla punktu po-

miarowego dolnej cargiLi ndash roacuteżnica między wartościami rg i rdL ndash odległość między punktami pomiarowymi goacuter-

nej i dolnej cargiyi ndash pochylenie względne

Przedstawioną na rysunku nr 7 wartość odle- głości między punktami pomiarowymi goacuternej i dol-nej cargi L oblicza się wykorzystując funkcję w opro-gramowaniu kontrolera 3DIM o poleceniu bdquoOblicz odległość punkt-punktrdquo Za jej pomocą obliczamy roacutewnież długości odcinkoacutew między zmierzonymi punktami pomiarowymi na dolnych i goacuternych spa-wach poszczegoacutelnych carg uzyskując w ten sposoacuteb wartości wysokości carg

Wspomniana powyżej bdquoInstrukcja sprawdzania i wzorcowania zbiornikoacutew pomiarowychrdquo przewidy-wała że pomiar pochylenia zbiornika należy wykonać za pomocą pionu umieszczonego na zewnątrz zbior-nika w dwunastu roacutewnomiernie rozłożonych punk-tach pomiarowych na jego obwodzie Dlatego przy-jęliśmy dwanaście punktoacutew jako minimalną ilość punktoacutew pomiarowych w ktoacuterych należy dokonać pomiaroacutew promieni wewnętrznych zbiornika

Rys 6 Tarcza geodezyjna umieszczona na wewnętrznej ścianie zbiornika

fot

arch

wła

sne

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

30

30

Prawna kontrola metrologiczna

pomimo że norma ISO 7507-42010 ndash w zależności od długości obwodu mierzonego zbiornika ndash dopusz-cza wartość niższą tj 10 punktoacutew (tab 3)

W praktyce do wartości minimalnej dodaje się jeden lub więcej punktoacutew aby w przypadku wystą-pienia zakłoacuteceń podczas pomiaru o ktoacuterych wspo-mniano wyżej posiadać bdquozapasrdquo zapewniający speł-nienie wymagania Normy

Wzorcowanie zbiornikoacutew z dachami pływającymi

Po wypracowaniu metody posługiwania się ta-chimetrem przy pomiarach zbiornikoacutew z dachami stałymi rozpoczęliśmy prace nad zastosowaniem go do wzorcowania zbiornikoacutew z dachami pływającymi Zagadnienie sprowadzało się głoacutewnie do stabilnego ustawienia przyrządu Zlokalizowanie go w jakim-kolwiek miejscu na pontonie membranie czy pode-ście schodoacutew dachu okazało się niemożliwe z uwagi na przenoszenie drgań spowodowanych wiatrem lub przemieszczaniem się pracownikoacutew obsługujących przyrząd Problem rozwiązywało ustawienie statywu na dnie zbiornika bezpośrednio pod otwartym wła-zem w membranie dachu tak aby tachimetr wystawał ponad jego powierzchnię (rys 8)

Aby to osiągnąć należy ustawić statyw na dodat-kowym podwyższeniu Praktyka wykazała że najle-piej do tego celu użyć workoacutew z piaskiem Wysoki z konieczności stos najlepiej dociąża dno zbiornika nie przenosi drgań jak np podesty cementowe bloki beczki z wodą itp Umożliwia także wbicie noacuteg staty-wu w piasek co dodatkowo stabilizuje przyrząd Niewątpliwą zaletą umieszczenia tachimetru we wła-zie dachu jest możliwość swobodnego poruszania się w jego pobliżu bez ryzyka przeniesienia drgań Bezpośredni dostęp do tachimetru pozwala na

dokonywanie wspomnianej wcześniej optycznej kon-troli pomiaroacutew za pomocą kolimatora

W przypadku zbiornikoacutew z dachami pływający-mi konieczne było połączenie dwoacutech metod wzorco-wania Do pomiaru pierwszej i drugiej cargi nadal posługujemy się metodą opasania z użyciem przy-miaru wstęgowego przy pomocy tachimetru doko-nujemy pomiaroacutew wyższych carg Wynika to stąd że pomiar tachimetrem pod dachem pływającym jest utrudniony lub wręcz niemożliwy z uwagi na liczne przeszkody na drodze wiązki (podpory dachu rury odwodnienia itp) Ponadto wymaga dwukrot-nego ustawiania przyrządu i programowania go do pracy Zastosowanie metody opasania jest prostsze i szybsze ponieważ na tej wysokości nie zachodzi potrzeba użycia rusztowań drabin ani rolek prowa-dzących Pozostałe pomiary przy użyciu tachimetru wykonuje się w identyczny sposoacuteb jak w zbiornikach z dachami stałymi

Sprawdzenia pośrednie i wzorcowania okresowe tachimetru

Norma ISO 7507-42010 narzuca weryfikację dłu-gości spadku niwelacyjnego kąta pionowego i kąta poziomego w celu właściwego stosowania tachimetru oraz określa sposoby jej dokonania Czynności te przeprowadzamy w siedzibie Urzędu co najmniej raz w roku w ramach sprawdzeń pośrednich Do weryfi-kacji długości spadku niwelacyjnego stosujemy przy-miar sztywny o zakresie pomiarowym (0 divide 2000) mm Odchyłka odległości obliczonej Do powinna mieścić się w zakresie plusmn 2 mm w stosunku do odległości zmie-rzonej Dz (tab 4)

Weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego do-konujemy przy pomocy trzech tarcz geodezyjnych rozmieszczonych w płaszczyźnie poziomej w odległo-

Tabela 3 Minimalna ilość punktoacutew pomiarowych Norma ISO 7507-42010

Obwoacuted zbiornika w metrach Min ilość punktoacutew

le 50 10gt 50 le 100 12

gt 100 le 150 16gt 150 le 200 20gt 200 le 250 24gt 250 le 300 30

gt 300 36Można wybrać ilość punktoacutew większą od min ilości punktoacutew z Tabeli

w zależności od konkretnych szczegoacutelnych okoliczności oraz stanu zbiornika Rys 8 Wzorcowanie zbiornika z dachem pływającym przy użyciu

tachimetru

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

31

31

Prawna kontrola metrologiczna

ściach co najmniej 60deg od siebie Obliczona całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych nie może być większa od 78 times 10-5 (0000 078) rad (tab 5)

Wyniki uzyskane w latach 2013ndash2016 utrzymują się na podobnym poziomie i są znacząco niższe od wartości dopuszczalnych (tab 6)

Wzorcowanie tachimetru wykonujemy w Głoacutewnym Urzędzie Miar Zgodnie z ww normą ISO 7507-42010 niepewność rozszerzona tachimetru

w zakresie pomiaru odległości Um(D) nie powinna być większa niż [5 times 10-4 + (2 times 10-5 times Dm)] gdzie Dm jest mierzoną odległością wyrażoną w metrach przy poziomie ufności 95 i wspoacutełczynniku rozsze-rzenia k = 2 Dla kątoacutew poziomych i pionowych cał-kowita niepewność nie może być większa od 79 times 10-5 rad Wyniki wzorcowań każdorazowo potwierdzają spełnienie tych wymagań

Tabela 4 Wyniki weryfikacji pomiaru długości spadku niwelacyjnego

Nr pomiaru

Kąt θ dla 2 m

Kąt θ dla 0005 m

(2θ) Dz (2θ)2 cot B2 Do Dz ndash Do

˚ mm ˚ rad mm

1 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

2 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

3 9040 351111 -342071 632370 -171036 6339 17 99754 632358 012

4 9039 351111 -342072 632370 -171036 6339 53 99754 632393 -023

5 9038 351111 -342073 632380 -171037 6339 89 99754 632429 -049

średnia 632368 632393 -025

zmierzona długość odcinka na przymiarze między punktami 0005 m i 2 m

Tabela 5 Wyniki weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego

Zestaw kolimacyjny Kąt

Tarcza 1 Tarcza 2 Tarcza 3

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

Nr rad

1poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 22 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 03 4174 67

2poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 01 4174 67

3poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 03 4174 67

4poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 59 571922 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

5poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

roacuteżnica dla najgorszego przypadku w pomiarach dwoacutech płaszczyzn we wszystkich punktach pomiarowych

0000 00 0000 00 0000 02 0000 00 0000 02 0000 00 Δє

0000 02 0000 02 0000 00 0000 02 0000 02 0000 00 0000 017

odchyłka standardowa dla najgorszego przypadku pomiaroacutew w każdym zmierzonym zestawie

0000 00 0000 00 0000 01 0000 00 0000 01 0000 00 Δs

0000 01 0000 01 0000 00 0000 01 0000 01 0000 00 0000 005

niepewność standardowa pomiaru kąta poziomego i pionowego u(θth) 0000 01

rozdzielczość kątowa przyrządu (radiany) 0000 02 u(θtr) 0000 005 8

niewspoacutełosiowość laseroacutew szacunkowa wartość błędu 0000 031 42 u(θpi) 0000 009

całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych u(θ) = u(Φ) 0000 015

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

32

32

Prawna kontrola metrologiczna

Efekty wdrożenia nowej metody

Wprowadzenie metody wewnętrznego elektro-optycznego pomiaru odległości do bieżącej pracy Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku przy wzorco-waniu zbiornikoacutew metodą geometryczną spowo- dowało niemal całkowite odejście od dotychczas stosowanych metod O niezaprzeczalnych korzy-ściach pomiaru tachimetrem dla klientoacutew Urzędu najlepiej świadczy fakt że w latach 2012ndash2016 Wydział Termodynamiki OUM w Gdańsku otrzymał szereg zleceń na wykonanie wzorcowań w ramach metrologii prawnej i technicznej roacutewnież poza ob-szarem swojej działalności Stanowiły one ponad 20 ogoacutelnej liczby zleceń (tab 7) i dotyczyły głoacutewnie zbiornikoacutew zaizolowanych termicznie Należy pod-kreślić że właśnie kwestia wzorcowania zbiornikoacutew tego typu i związane z tym problemy stanowiła głoacutew-ny powoacuted wyposażenia Urzędu w tachimetr Zastosowanie nowej metody pomiaroacutew przyniosło największe oszczędności klientom Urzędu Przykładowo dla zbiornika o pojemności 10 000 m3 wzorcowanego w dużej firmie z branży paliwowej wynosi to ponad 20 000 zł biorąc pod uwagę tylko zużycie wody i obsługę techniczną firmy zewnętrznej

ndash znacznie wyższy rząd oszczędności przynosi skroacute-cenie czasu wyłączenia zbiornika z eksploatacji z trzech tygodni do jednego Także dla urzędu zysk jest niebagatelny ponieważ dotychczas wywzorcowa-nie tego typu zbiornika wymagało zaangażowania 3 pracownikoacutew na okres min 5 dni (praca ciągła w systemie trzyzmianowym) a obecnie może ją wy-konać 2 pracownikoacutew w ciągu 2 dni

Roacutewnież w przypadku zbiornikoacutew wzorcowanych metodą geometryczną obie strony odnotowały zna-czące korzyści Dla klientoacutew jest to przede wszystkim większa dokładność pomiaroacutew poprzez

ndash wyeliminowanie czynnikoacutew powodujących wydłużenie przymiaru (zewnętrzne elementy konstrukcji zbiornika nakładki spawy rolki zaciski)

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego naciągu przymiaru

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego ułożenia przymiaru na ścianie zbiornika

skroacutecenie czasu wykonywania czynności metro-logicznych o ok 25

zmniejszenie dodatkowych kosztoacutew związanych z koniecznością budowania rusztowań wynajmo-wania podnośnikoacutew lub alpinistoacutew w celu doko-nania pomiaroacutew obwodoacutew na dużych wysoko- ściach

możliwość wykonywania pomiaroacutew zbiornikoacutew z dachem stałym bez względu na niesprzyjające warunki atmosferyczne (opady silny wiatr)

Z kolei dla pracownikoacutew OUM w Gdańsku to nie tylko skroacutecenie czasu realizacji czynności metro-logicznych podczas dokonywania legalizacji zbiorni-koacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe ale także zwiększenie bezpieczeństwa poprzez brak konieczności pracy na dużych wysokościach

Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione wyżej zalety nowej metody jak roacutewnież pozytywny odbioacuter ze strony klientoacutew urzędu i rosnące zapotrzebowanie na terenie całego kraju na tego typu prace Głoacutewny Urząd Miar postanowił wyposażyć w tachimetry ko-lejne jednostki administracji miar W 2016 r zaku-piono trzy nowe przyrządy ktoacutere są obecnie wdraża-ne do pracy w okręgowych urzędach miar w Warszawie Łodzi i Krakowie

Tabela 6 Stabilność parametroacutew tachimetru uzyskanych podczas sprawdzeń pośrednich

Data pomiaroacutewu(θ) = u(Φ) Dz ndash Do

rad mm

październik 2013 0000 015 -020

kwiecień 2014 0000 015 -025

wrzesień 2014 0000 023 -025

styczeń 2015 0000 015 -025

kwiecień 2015 0000 015 025

październik 2016 0000 023 028

Wartość dopuszczalna 0000 079 200

RokZbiorniki

z dachem stałymZbiorniki z dachem

pływającym

W tym poza obszarem

OUM Gdańskszt szt szt

2012 14 ndash 2

2013 21 2 1

2014 13 5 5

2015 21 11 10

2016 33 3 9

Razem 102 21 27

Tabela 7 Zestawienie ilości zbiornikoacutew wywzorcowanych przy pomocy tachimetru w latach 2012ndash2016

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

28

28

Prawna kontrola metrologiczna

wartości 13 błędu granicznego wynoszącej 0067 oznaczało spełnienie przyjętego kryterium

0320032401003557195

35571953556043

pe (2)

Jednocześnie z powyższego poroacutewnania wynika iż obliczone objętości każdego z przedziałoacutew inter-polacyjnych dla obu wynikoacutew pomiaroacutew zbiornika (identyczne wysokości przedziałoacutew interpolacyj-nych) roacutewnież spełniają przyjęte kryterium W toku dalszych działań wypracowaliśmy optymalny sposoacuteb postępowania przy obsłudze tachimetru i wykony-waniu pomiaroacutew tak aby uwzględniał on wymagania normy ISO 7507-42010 oraz zaleceń bdquoInstrukcji sprawdzania i wzorcowania zbiornikoacutew pomiaro-wychrdquo stanowiącej załącznik do Zarządzenia nr 189 Prezesa Głoacutewnego Urzędu Miar z dnia 22 grudnia 1995 r (Instrukcja wraz z przepisami o zbiornikach pomiarowych obowiązywała do 2003 r) Sposoacuteb ten

został zawarty w opracowanej przez Okręgowy Urząd Miar w Gdańsku bdquoInstrukcji postępowania przy wy-konywaniu pomiaroacutew tachimetremrdquo

Problemem z ktoacuterym musieliśmy zmierzyć się od początku było stabilne ustawienie tachimetru wewnątrz zbiornika Urządzenie okazało się niezwy-kle wrażliwe na drgania podłoża a jednym z wyma-gań normy ISO 7507-42010 jest niezmienność jego położenia względem dwoacutech punktoacutew referencyjnych (tarcz geodezyjnych) umieszczonych na ścianie zbiornika (rys 6) Rozwiązanie stanowiło dociążenie podłoża odpowiednią masą albo ustawienie przyrzą-du w miejscu gdzie nie występuje przenoszenie drgań np na spawach łączących płyty dna blisko krawędzi studzienki odpływowej itp W drugim przypadku wykorzystano możliwości oprogramowania tachime-tru do wyznaczania wirtualnego środka mierzonego okręgu dzięki czemu nie trzeba ustawiać przyrządu dokładnie w osi pionowej zbiornika Oproacutecz tego

Nr cargi

Obwoacuted wewnętrzny

Pole powierzchni

cargi

Wysokość przedziału

interpolacyjnego

Objętość przedziału

interpolacyjnego

Objętość urządzeń

wewnętrznych

Objętość przedziału interpolacyjnego po uwzględnieniu

urządzeń wewnętrznych

Parcie cieczy

Objętość przedziału

interpolacyjnego po uwzględnieniu

parcia cieczy

Objętość zalewu

Objętość całkowita

Vp

mm dmsup2 dm dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3

1 56 5317 25 4316 325 82 6528 -620 825908 64 82 5972

795 202 1815 1670 2023485 157 202 3642

1604 407 9234 - 4079234 317 407 9551

2 56 5283 25 4286 2800 712 0000 - 7120000 2088 712 2088

3 56 5328 25 4326 2803 712 8764 - 7128764 4052 713 2816

4 56 5373 25 4367 2800 712 2268 - 7122268 6008 712 8276

5 56 5276 25 4279 2759 701 5569 - 7015569 8033 702 3602

23 600 3 557 195

Tabela 1 Wyniki pomiaroacutew zbiornika metodą opasania z użyciem przymiaru wstęgowego

Tabela 2 Wyniki pomiaroacutew zbiornika metodą wewnętrznego elektrooptycznego pomiaru odległości przy użyciu tachimetru

Nr cargi

Obwoacuted wewnętrzny

Pole powierzchni

cargi

Wysokość przedziału

interpolacyjnego

Objętość przedziału

interpolacyjnego

Objętość urządzeń

wewnętrznych

Objętość przedziału interpolacyjnego po uwzględnieniu

urządzeń wewnętrznych

Parcie cieczy

Objętość przedziału

interpolacyjnego po uwzględnieniu

parcia cieczy

Objętość zalewu

Objętość całkowita

Vi

mm dmsup2 dm dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3 dmsup3

1 56 5260 25 4265 325 82 6361 -620 82 5741 64 82 5805

795 202 1407 1670 202 3077 157 202 3234

1604 407 8411 ndash 407 8411 317 407 8728

2 56 5254 25 4260 2800 711 9270 ndash 711 9270 2088 712 1358

3 56 5220 25 4229 2803 712 6040 ndash 712 6040 4052 713 0092

4 56 5208 25 4218 2800 711 8111 ndash 711 8111 6008 712 4119

5 56 5175 25 4189 2759 701 3063 ndash 701 3063 8033 702 1096

23 600 3 556 043

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

29

29

Prawna kontrola metrologiczna

podczas wykonywania pomiaru nie należy poruszać się w pobliżu urządzenia

Praktyka wymusiła zrezygnowanie z bezprzewo-dowego sterowania tachimetrem z zewnątrz zbiorni-ka ponieważ praca w systemie bdquobluetoothrdquo ulegała częstym zakłoacuteceniom na skutek pochłaniania fal przez stalowe ściany Z drugiej strony obecność pra-cownika we wnętrzu zbiornika jest konieczna w celu optycznego kontrolowania czy przyrząd dokonuje pomiaroacutew w wyznaczonych punktach pomiarowych Kontroli tej dokonuje się obserwując punkt świetlny emitowany przez diodę tyczenia a w przypadku zbiornika z dachem pływającym obserwując miejsce pomiaru przez kolimator Kontrola jest istotnym ele-mentem ponieważ na skutek zakłoacuteceń zewnętrznych (drgania podłoża przeszkody na drodze wiązki) lub błędu w programowaniu pomiar może zostać wyko-nany poza wyznaczonym punktem pomiarowym

Pomiar pochylenia i wysokości carg zbiornika za pomocą tachimetru

Jednym z elementoacutew wzorcowania zbiornika me-todą geometryczną jest dokonanie pomiaru jego po-chylenia Realizujemy go roacutewnież przy pomocy ta-chimetru Nie zachodzi tu konieczność wykonywania dodatkowych pomiaroacutew ponieważ do obliczeń wy-korzystuje się wartości długości spadku niwelacyjne-go D oraz kąta pionowego Φ uzyskane po zmierzeniu punktoacutew pomiarowych pierwszej i ostatniej cargi w trakcie pomiaroacutew średnich promieni wewnętrz-nych (rys 7)

rg

LDg

Φg

rd

Φd

Dd

tachimetr

Rys 7 Wyznaczanie pochylenia względnego zbiornika

rg = sin Φg Dgrd = sin Φd Ddli = rg ndash rdyi = liL

gdzierg ndash promień goacuternej cargi w punkcie pomiarowymrd ndash promień dolnej cargi w punkcie pomiarowymΦg ndash kąt pionowy dla punktu pomiarowego goacuternej

cargiΦd ndash kąt pionowy dla punktu pomiarowego dolnej

cargiDg ndash długość spadku niwelacyjnego dla punktu po-

miarowego goacuternej cargiDd ndash długość spadku niwelacyjnego dla punktu po-

miarowego dolnej cargiLi ndash roacuteżnica między wartościami rg i rdL ndash odległość między punktami pomiarowymi goacuter-

nej i dolnej cargiyi ndash pochylenie względne

Przedstawioną na rysunku nr 7 wartość odle- głości między punktami pomiarowymi goacuternej i dol-nej cargi L oblicza się wykorzystując funkcję w opro-gramowaniu kontrolera 3DIM o poleceniu bdquoOblicz odległość punkt-punktrdquo Za jej pomocą obliczamy roacutewnież długości odcinkoacutew między zmierzonymi punktami pomiarowymi na dolnych i goacuternych spa-wach poszczegoacutelnych carg uzyskując w ten sposoacuteb wartości wysokości carg

Wspomniana powyżej bdquoInstrukcja sprawdzania i wzorcowania zbiornikoacutew pomiarowychrdquo przewidy-wała że pomiar pochylenia zbiornika należy wykonać za pomocą pionu umieszczonego na zewnątrz zbior-nika w dwunastu roacutewnomiernie rozłożonych punk-tach pomiarowych na jego obwodzie Dlatego przy-jęliśmy dwanaście punktoacutew jako minimalną ilość punktoacutew pomiarowych w ktoacuterych należy dokonać pomiaroacutew promieni wewnętrznych zbiornika

Rys 6 Tarcza geodezyjna umieszczona na wewnętrznej ścianie zbiornika

fot

arch

wła

sne

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

30

30

Prawna kontrola metrologiczna

pomimo że norma ISO 7507-42010 ndash w zależności od długości obwodu mierzonego zbiornika ndash dopusz-cza wartość niższą tj 10 punktoacutew (tab 3)

W praktyce do wartości minimalnej dodaje się jeden lub więcej punktoacutew aby w przypadku wystą-pienia zakłoacuteceń podczas pomiaru o ktoacuterych wspo-mniano wyżej posiadać bdquozapasrdquo zapewniający speł-nienie wymagania Normy

Wzorcowanie zbiornikoacutew z dachami pływającymi

Po wypracowaniu metody posługiwania się ta-chimetrem przy pomiarach zbiornikoacutew z dachami stałymi rozpoczęliśmy prace nad zastosowaniem go do wzorcowania zbiornikoacutew z dachami pływającymi Zagadnienie sprowadzało się głoacutewnie do stabilnego ustawienia przyrządu Zlokalizowanie go w jakim-kolwiek miejscu na pontonie membranie czy pode-ście schodoacutew dachu okazało się niemożliwe z uwagi na przenoszenie drgań spowodowanych wiatrem lub przemieszczaniem się pracownikoacutew obsługujących przyrząd Problem rozwiązywało ustawienie statywu na dnie zbiornika bezpośrednio pod otwartym wła-zem w membranie dachu tak aby tachimetr wystawał ponad jego powierzchnię (rys 8)

Aby to osiągnąć należy ustawić statyw na dodat-kowym podwyższeniu Praktyka wykazała że najle-piej do tego celu użyć workoacutew z piaskiem Wysoki z konieczności stos najlepiej dociąża dno zbiornika nie przenosi drgań jak np podesty cementowe bloki beczki z wodą itp Umożliwia także wbicie noacuteg staty-wu w piasek co dodatkowo stabilizuje przyrząd Niewątpliwą zaletą umieszczenia tachimetru we wła-zie dachu jest możliwość swobodnego poruszania się w jego pobliżu bez ryzyka przeniesienia drgań Bezpośredni dostęp do tachimetru pozwala na

dokonywanie wspomnianej wcześniej optycznej kon-troli pomiaroacutew za pomocą kolimatora

W przypadku zbiornikoacutew z dachami pływający-mi konieczne było połączenie dwoacutech metod wzorco-wania Do pomiaru pierwszej i drugiej cargi nadal posługujemy się metodą opasania z użyciem przy-miaru wstęgowego przy pomocy tachimetru doko-nujemy pomiaroacutew wyższych carg Wynika to stąd że pomiar tachimetrem pod dachem pływającym jest utrudniony lub wręcz niemożliwy z uwagi na liczne przeszkody na drodze wiązki (podpory dachu rury odwodnienia itp) Ponadto wymaga dwukrot-nego ustawiania przyrządu i programowania go do pracy Zastosowanie metody opasania jest prostsze i szybsze ponieważ na tej wysokości nie zachodzi potrzeba użycia rusztowań drabin ani rolek prowa-dzących Pozostałe pomiary przy użyciu tachimetru wykonuje się w identyczny sposoacuteb jak w zbiornikach z dachami stałymi

Sprawdzenia pośrednie i wzorcowania okresowe tachimetru

Norma ISO 7507-42010 narzuca weryfikację dłu-gości spadku niwelacyjnego kąta pionowego i kąta poziomego w celu właściwego stosowania tachimetru oraz określa sposoby jej dokonania Czynności te przeprowadzamy w siedzibie Urzędu co najmniej raz w roku w ramach sprawdzeń pośrednich Do weryfi-kacji długości spadku niwelacyjnego stosujemy przy-miar sztywny o zakresie pomiarowym (0 divide 2000) mm Odchyłka odległości obliczonej Do powinna mieścić się w zakresie plusmn 2 mm w stosunku do odległości zmie-rzonej Dz (tab 4)

Weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego do-konujemy przy pomocy trzech tarcz geodezyjnych rozmieszczonych w płaszczyźnie poziomej w odległo-

Tabela 3 Minimalna ilość punktoacutew pomiarowych Norma ISO 7507-42010

Obwoacuted zbiornika w metrach Min ilość punktoacutew

le 50 10gt 50 le 100 12

gt 100 le 150 16gt 150 le 200 20gt 200 le 250 24gt 250 le 300 30

gt 300 36Można wybrać ilość punktoacutew większą od min ilości punktoacutew z Tabeli

w zależności od konkretnych szczegoacutelnych okoliczności oraz stanu zbiornika Rys 8 Wzorcowanie zbiornika z dachem pływającym przy użyciu

tachimetru

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

31

31

Prawna kontrola metrologiczna

ściach co najmniej 60deg od siebie Obliczona całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych nie może być większa od 78 times 10-5 (0000 078) rad (tab 5)

Wyniki uzyskane w latach 2013ndash2016 utrzymują się na podobnym poziomie i są znacząco niższe od wartości dopuszczalnych (tab 6)

Wzorcowanie tachimetru wykonujemy w Głoacutewnym Urzędzie Miar Zgodnie z ww normą ISO 7507-42010 niepewność rozszerzona tachimetru

w zakresie pomiaru odległości Um(D) nie powinna być większa niż [5 times 10-4 + (2 times 10-5 times Dm)] gdzie Dm jest mierzoną odległością wyrażoną w metrach przy poziomie ufności 95 i wspoacutełczynniku rozsze-rzenia k = 2 Dla kątoacutew poziomych i pionowych cał-kowita niepewność nie może być większa od 79 times 10-5 rad Wyniki wzorcowań każdorazowo potwierdzają spełnienie tych wymagań

Tabela 4 Wyniki weryfikacji pomiaru długości spadku niwelacyjnego

Nr pomiaru

Kąt θ dla 2 m

Kąt θ dla 0005 m

(2θ) Dz (2θ)2 cot B2 Do Dz ndash Do

˚ mm ˚ rad mm

1 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

2 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

3 9040 351111 -342071 632370 -171036 6339 17 99754 632358 012

4 9039 351111 -342072 632370 -171036 6339 53 99754 632393 -023

5 9038 351111 -342073 632380 -171037 6339 89 99754 632429 -049

średnia 632368 632393 -025

zmierzona długość odcinka na przymiarze między punktami 0005 m i 2 m

Tabela 5 Wyniki weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego

Zestaw kolimacyjny Kąt

Tarcza 1 Tarcza 2 Tarcza 3

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

Nr rad

1poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 22 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 03 4174 67

2poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 01 4174 67

3poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 03 4174 67

4poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 59 571922 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

5poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

roacuteżnica dla najgorszego przypadku w pomiarach dwoacutech płaszczyzn we wszystkich punktach pomiarowych

0000 00 0000 00 0000 02 0000 00 0000 02 0000 00 Δє

0000 02 0000 02 0000 00 0000 02 0000 02 0000 00 0000 017

odchyłka standardowa dla najgorszego przypadku pomiaroacutew w każdym zmierzonym zestawie

0000 00 0000 00 0000 01 0000 00 0000 01 0000 00 Δs

0000 01 0000 01 0000 00 0000 01 0000 01 0000 00 0000 005

niepewność standardowa pomiaru kąta poziomego i pionowego u(θth) 0000 01

rozdzielczość kątowa przyrządu (radiany) 0000 02 u(θtr) 0000 005 8

niewspoacutełosiowość laseroacutew szacunkowa wartość błędu 0000 031 42 u(θpi) 0000 009

całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych u(θ) = u(Φ) 0000 015

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

32

32

Prawna kontrola metrologiczna

Efekty wdrożenia nowej metody

Wprowadzenie metody wewnętrznego elektro-optycznego pomiaru odległości do bieżącej pracy Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku przy wzorco-waniu zbiornikoacutew metodą geometryczną spowo- dowało niemal całkowite odejście od dotychczas stosowanych metod O niezaprzeczalnych korzy-ściach pomiaru tachimetrem dla klientoacutew Urzędu najlepiej świadczy fakt że w latach 2012ndash2016 Wydział Termodynamiki OUM w Gdańsku otrzymał szereg zleceń na wykonanie wzorcowań w ramach metrologii prawnej i technicznej roacutewnież poza ob-szarem swojej działalności Stanowiły one ponad 20 ogoacutelnej liczby zleceń (tab 7) i dotyczyły głoacutewnie zbiornikoacutew zaizolowanych termicznie Należy pod-kreślić że właśnie kwestia wzorcowania zbiornikoacutew tego typu i związane z tym problemy stanowiła głoacutew-ny powoacuted wyposażenia Urzędu w tachimetr Zastosowanie nowej metody pomiaroacutew przyniosło największe oszczędności klientom Urzędu Przykładowo dla zbiornika o pojemności 10 000 m3 wzorcowanego w dużej firmie z branży paliwowej wynosi to ponad 20 000 zł biorąc pod uwagę tylko zużycie wody i obsługę techniczną firmy zewnętrznej

ndash znacznie wyższy rząd oszczędności przynosi skroacute-cenie czasu wyłączenia zbiornika z eksploatacji z trzech tygodni do jednego Także dla urzędu zysk jest niebagatelny ponieważ dotychczas wywzorcowa-nie tego typu zbiornika wymagało zaangażowania 3 pracownikoacutew na okres min 5 dni (praca ciągła w systemie trzyzmianowym) a obecnie może ją wy-konać 2 pracownikoacutew w ciągu 2 dni

Roacutewnież w przypadku zbiornikoacutew wzorcowanych metodą geometryczną obie strony odnotowały zna-czące korzyści Dla klientoacutew jest to przede wszystkim większa dokładność pomiaroacutew poprzez

ndash wyeliminowanie czynnikoacutew powodujących wydłużenie przymiaru (zewnętrzne elementy konstrukcji zbiornika nakładki spawy rolki zaciski)

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego naciągu przymiaru

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego ułożenia przymiaru na ścianie zbiornika

skroacutecenie czasu wykonywania czynności metro-logicznych o ok 25

zmniejszenie dodatkowych kosztoacutew związanych z koniecznością budowania rusztowań wynajmo-wania podnośnikoacutew lub alpinistoacutew w celu doko-nania pomiaroacutew obwodoacutew na dużych wysoko- ściach

możliwość wykonywania pomiaroacutew zbiornikoacutew z dachem stałym bez względu na niesprzyjające warunki atmosferyczne (opady silny wiatr)

Z kolei dla pracownikoacutew OUM w Gdańsku to nie tylko skroacutecenie czasu realizacji czynności metro-logicznych podczas dokonywania legalizacji zbiorni-koacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe ale także zwiększenie bezpieczeństwa poprzez brak konieczności pracy na dużych wysokościach

Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione wyżej zalety nowej metody jak roacutewnież pozytywny odbioacuter ze strony klientoacutew urzędu i rosnące zapotrzebowanie na terenie całego kraju na tego typu prace Głoacutewny Urząd Miar postanowił wyposażyć w tachimetry ko-lejne jednostki administracji miar W 2016 r zaku-piono trzy nowe przyrządy ktoacutere są obecnie wdraża-ne do pracy w okręgowych urzędach miar w Warszawie Łodzi i Krakowie

Tabela 6 Stabilność parametroacutew tachimetru uzyskanych podczas sprawdzeń pośrednich

Data pomiaroacutewu(θ) = u(Φ) Dz ndash Do

rad mm

październik 2013 0000 015 -020

kwiecień 2014 0000 015 -025

wrzesień 2014 0000 023 -025

styczeń 2015 0000 015 -025

kwiecień 2015 0000 015 025

październik 2016 0000 023 028

Wartość dopuszczalna 0000 079 200

RokZbiorniki

z dachem stałymZbiorniki z dachem

pływającym

W tym poza obszarem

OUM Gdańskszt szt szt

2012 14 ndash 2

2013 21 2 1

2014 13 5 5

2015 21 11 10

2016 33 3 9

Razem 102 21 27

Tabela 7 Zestawienie ilości zbiornikoacutew wywzorcowanych przy pomocy tachimetru w latach 2012ndash2016

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

29

29

Prawna kontrola metrologiczna

podczas wykonywania pomiaru nie należy poruszać się w pobliżu urządzenia

Praktyka wymusiła zrezygnowanie z bezprzewo-dowego sterowania tachimetrem z zewnątrz zbiorni-ka ponieważ praca w systemie bdquobluetoothrdquo ulegała częstym zakłoacuteceniom na skutek pochłaniania fal przez stalowe ściany Z drugiej strony obecność pra-cownika we wnętrzu zbiornika jest konieczna w celu optycznego kontrolowania czy przyrząd dokonuje pomiaroacutew w wyznaczonych punktach pomiarowych Kontroli tej dokonuje się obserwując punkt świetlny emitowany przez diodę tyczenia a w przypadku zbiornika z dachem pływającym obserwując miejsce pomiaru przez kolimator Kontrola jest istotnym ele-mentem ponieważ na skutek zakłoacuteceń zewnętrznych (drgania podłoża przeszkody na drodze wiązki) lub błędu w programowaniu pomiar może zostać wyko-nany poza wyznaczonym punktem pomiarowym

Pomiar pochylenia i wysokości carg zbiornika za pomocą tachimetru

Jednym z elementoacutew wzorcowania zbiornika me-todą geometryczną jest dokonanie pomiaru jego po-chylenia Realizujemy go roacutewnież przy pomocy ta-chimetru Nie zachodzi tu konieczność wykonywania dodatkowych pomiaroacutew ponieważ do obliczeń wy-korzystuje się wartości długości spadku niwelacyjne-go D oraz kąta pionowego Φ uzyskane po zmierzeniu punktoacutew pomiarowych pierwszej i ostatniej cargi w trakcie pomiaroacutew średnich promieni wewnętrz-nych (rys 7)

rg

LDg

Φg

rd

Φd

Dd

tachimetr

Rys 7 Wyznaczanie pochylenia względnego zbiornika

rg = sin Φg Dgrd = sin Φd Ddli = rg ndash rdyi = liL

gdzierg ndash promień goacuternej cargi w punkcie pomiarowymrd ndash promień dolnej cargi w punkcie pomiarowymΦg ndash kąt pionowy dla punktu pomiarowego goacuternej

cargiΦd ndash kąt pionowy dla punktu pomiarowego dolnej

cargiDg ndash długość spadku niwelacyjnego dla punktu po-

miarowego goacuternej cargiDd ndash długość spadku niwelacyjnego dla punktu po-

miarowego dolnej cargiLi ndash roacuteżnica między wartościami rg i rdL ndash odległość między punktami pomiarowymi goacuter-

nej i dolnej cargiyi ndash pochylenie względne

Przedstawioną na rysunku nr 7 wartość odle- głości między punktami pomiarowymi goacuternej i dol-nej cargi L oblicza się wykorzystując funkcję w opro-gramowaniu kontrolera 3DIM o poleceniu bdquoOblicz odległość punkt-punktrdquo Za jej pomocą obliczamy roacutewnież długości odcinkoacutew między zmierzonymi punktami pomiarowymi na dolnych i goacuternych spa-wach poszczegoacutelnych carg uzyskując w ten sposoacuteb wartości wysokości carg

Wspomniana powyżej bdquoInstrukcja sprawdzania i wzorcowania zbiornikoacutew pomiarowychrdquo przewidy-wała że pomiar pochylenia zbiornika należy wykonać za pomocą pionu umieszczonego na zewnątrz zbior-nika w dwunastu roacutewnomiernie rozłożonych punk-tach pomiarowych na jego obwodzie Dlatego przy-jęliśmy dwanaście punktoacutew jako minimalną ilość punktoacutew pomiarowych w ktoacuterych należy dokonać pomiaroacutew promieni wewnętrznych zbiornika

Rys 6 Tarcza geodezyjna umieszczona na wewnętrznej ścianie zbiornika

fot

arch

wła

sne

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

30

30

Prawna kontrola metrologiczna

pomimo że norma ISO 7507-42010 ndash w zależności od długości obwodu mierzonego zbiornika ndash dopusz-cza wartość niższą tj 10 punktoacutew (tab 3)

W praktyce do wartości minimalnej dodaje się jeden lub więcej punktoacutew aby w przypadku wystą-pienia zakłoacuteceń podczas pomiaru o ktoacuterych wspo-mniano wyżej posiadać bdquozapasrdquo zapewniający speł-nienie wymagania Normy

Wzorcowanie zbiornikoacutew z dachami pływającymi

Po wypracowaniu metody posługiwania się ta-chimetrem przy pomiarach zbiornikoacutew z dachami stałymi rozpoczęliśmy prace nad zastosowaniem go do wzorcowania zbiornikoacutew z dachami pływającymi Zagadnienie sprowadzało się głoacutewnie do stabilnego ustawienia przyrządu Zlokalizowanie go w jakim-kolwiek miejscu na pontonie membranie czy pode-ście schodoacutew dachu okazało się niemożliwe z uwagi na przenoszenie drgań spowodowanych wiatrem lub przemieszczaniem się pracownikoacutew obsługujących przyrząd Problem rozwiązywało ustawienie statywu na dnie zbiornika bezpośrednio pod otwartym wła-zem w membranie dachu tak aby tachimetr wystawał ponad jego powierzchnię (rys 8)

Aby to osiągnąć należy ustawić statyw na dodat-kowym podwyższeniu Praktyka wykazała że najle-piej do tego celu użyć workoacutew z piaskiem Wysoki z konieczności stos najlepiej dociąża dno zbiornika nie przenosi drgań jak np podesty cementowe bloki beczki z wodą itp Umożliwia także wbicie noacuteg staty-wu w piasek co dodatkowo stabilizuje przyrząd Niewątpliwą zaletą umieszczenia tachimetru we wła-zie dachu jest możliwość swobodnego poruszania się w jego pobliżu bez ryzyka przeniesienia drgań Bezpośredni dostęp do tachimetru pozwala na

dokonywanie wspomnianej wcześniej optycznej kon-troli pomiaroacutew za pomocą kolimatora

W przypadku zbiornikoacutew z dachami pływający-mi konieczne było połączenie dwoacutech metod wzorco-wania Do pomiaru pierwszej i drugiej cargi nadal posługujemy się metodą opasania z użyciem przy-miaru wstęgowego przy pomocy tachimetru doko-nujemy pomiaroacutew wyższych carg Wynika to stąd że pomiar tachimetrem pod dachem pływającym jest utrudniony lub wręcz niemożliwy z uwagi na liczne przeszkody na drodze wiązki (podpory dachu rury odwodnienia itp) Ponadto wymaga dwukrot-nego ustawiania przyrządu i programowania go do pracy Zastosowanie metody opasania jest prostsze i szybsze ponieważ na tej wysokości nie zachodzi potrzeba użycia rusztowań drabin ani rolek prowa-dzących Pozostałe pomiary przy użyciu tachimetru wykonuje się w identyczny sposoacuteb jak w zbiornikach z dachami stałymi

Sprawdzenia pośrednie i wzorcowania okresowe tachimetru

Norma ISO 7507-42010 narzuca weryfikację dłu-gości spadku niwelacyjnego kąta pionowego i kąta poziomego w celu właściwego stosowania tachimetru oraz określa sposoby jej dokonania Czynności te przeprowadzamy w siedzibie Urzędu co najmniej raz w roku w ramach sprawdzeń pośrednich Do weryfi-kacji długości spadku niwelacyjnego stosujemy przy-miar sztywny o zakresie pomiarowym (0 divide 2000) mm Odchyłka odległości obliczonej Do powinna mieścić się w zakresie plusmn 2 mm w stosunku do odległości zmie-rzonej Dz (tab 4)

Weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego do-konujemy przy pomocy trzech tarcz geodezyjnych rozmieszczonych w płaszczyźnie poziomej w odległo-

Tabela 3 Minimalna ilość punktoacutew pomiarowych Norma ISO 7507-42010

Obwoacuted zbiornika w metrach Min ilość punktoacutew

le 50 10gt 50 le 100 12

gt 100 le 150 16gt 150 le 200 20gt 200 le 250 24gt 250 le 300 30

gt 300 36Można wybrać ilość punktoacutew większą od min ilości punktoacutew z Tabeli

w zależności od konkretnych szczegoacutelnych okoliczności oraz stanu zbiornika Rys 8 Wzorcowanie zbiornika z dachem pływającym przy użyciu

tachimetru

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

31

31

Prawna kontrola metrologiczna

ściach co najmniej 60deg od siebie Obliczona całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych nie może być większa od 78 times 10-5 (0000 078) rad (tab 5)

Wyniki uzyskane w latach 2013ndash2016 utrzymują się na podobnym poziomie i są znacząco niższe od wartości dopuszczalnych (tab 6)

Wzorcowanie tachimetru wykonujemy w Głoacutewnym Urzędzie Miar Zgodnie z ww normą ISO 7507-42010 niepewność rozszerzona tachimetru

w zakresie pomiaru odległości Um(D) nie powinna być większa niż [5 times 10-4 + (2 times 10-5 times Dm)] gdzie Dm jest mierzoną odległością wyrażoną w metrach przy poziomie ufności 95 i wspoacutełczynniku rozsze-rzenia k = 2 Dla kątoacutew poziomych i pionowych cał-kowita niepewność nie może być większa od 79 times 10-5 rad Wyniki wzorcowań każdorazowo potwierdzają spełnienie tych wymagań

Tabela 4 Wyniki weryfikacji pomiaru długości spadku niwelacyjnego

Nr pomiaru

Kąt θ dla 2 m

Kąt θ dla 0005 m

(2θ) Dz (2θ)2 cot B2 Do Dz ndash Do

˚ mm ˚ rad mm

1 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

2 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

3 9040 351111 -342071 632370 -171036 6339 17 99754 632358 012

4 9039 351111 -342072 632370 -171036 6339 53 99754 632393 -023

5 9038 351111 -342073 632380 -171037 6339 89 99754 632429 -049

średnia 632368 632393 -025

zmierzona długość odcinka na przymiarze między punktami 0005 m i 2 m

Tabela 5 Wyniki weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego

Zestaw kolimacyjny Kąt

Tarcza 1 Tarcza 2 Tarcza 3

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

Nr rad

1poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 22 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 03 4174 67

2poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 01 4174 67

3poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 03 4174 67

4poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 59 571922 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

5poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

roacuteżnica dla najgorszego przypadku w pomiarach dwoacutech płaszczyzn we wszystkich punktach pomiarowych

0000 00 0000 00 0000 02 0000 00 0000 02 0000 00 Δє

0000 02 0000 02 0000 00 0000 02 0000 02 0000 00 0000 017

odchyłka standardowa dla najgorszego przypadku pomiaroacutew w każdym zmierzonym zestawie

0000 00 0000 00 0000 01 0000 00 0000 01 0000 00 Δs

0000 01 0000 01 0000 00 0000 01 0000 01 0000 00 0000 005

niepewność standardowa pomiaru kąta poziomego i pionowego u(θth) 0000 01

rozdzielczość kątowa przyrządu (radiany) 0000 02 u(θtr) 0000 005 8

niewspoacutełosiowość laseroacutew szacunkowa wartość błędu 0000 031 42 u(θpi) 0000 009

całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych u(θ) = u(Φ) 0000 015

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

32

32

Prawna kontrola metrologiczna

Efekty wdrożenia nowej metody

Wprowadzenie metody wewnętrznego elektro-optycznego pomiaru odległości do bieżącej pracy Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku przy wzorco-waniu zbiornikoacutew metodą geometryczną spowo- dowało niemal całkowite odejście od dotychczas stosowanych metod O niezaprzeczalnych korzy-ściach pomiaru tachimetrem dla klientoacutew Urzędu najlepiej świadczy fakt że w latach 2012ndash2016 Wydział Termodynamiki OUM w Gdańsku otrzymał szereg zleceń na wykonanie wzorcowań w ramach metrologii prawnej i technicznej roacutewnież poza ob-szarem swojej działalności Stanowiły one ponad 20 ogoacutelnej liczby zleceń (tab 7) i dotyczyły głoacutewnie zbiornikoacutew zaizolowanych termicznie Należy pod-kreślić że właśnie kwestia wzorcowania zbiornikoacutew tego typu i związane z tym problemy stanowiła głoacutew-ny powoacuted wyposażenia Urzędu w tachimetr Zastosowanie nowej metody pomiaroacutew przyniosło największe oszczędności klientom Urzędu Przykładowo dla zbiornika o pojemności 10 000 m3 wzorcowanego w dużej firmie z branży paliwowej wynosi to ponad 20 000 zł biorąc pod uwagę tylko zużycie wody i obsługę techniczną firmy zewnętrznej

ndash znacznie wyższy rząd oszczędności przynosi skroacute-cenie czasu wyłączenia zbiornika z eksploatacji z trzech tygodni do jednego Także dla urzędu zysk jest niebagatelny ponieważ dotychczas wywzorcowa-nie tego typu zbiornika wymagało zaangażowania 3 pracownikoacutew na okres min 5 dni (praca ciągła w systemie trzyzmianowym) a obecnie może ją wy-konać 2 pracownikoacutew w ciągu 2 dni

Roacutewnież w przypadku zbiornikoacutew wzorcowanych metodą geometryczną obie strony odnotowały zna-czące korzyści Dla klientoacutew jest to przede wszystkim większa dokładność pomiaroacutew poprzez

ndash wyeliminowanie czynnikoacutew powodujących wydłużenie przymiaru (zewnętrzne elementy konstrukcji zbiornika nakładki spawy rolki zaciski)

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego naciągu przymiaru

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego ułożenia przymiaru na ścianie zbiornika

skroacutecenie czasu wykonywania czynności metro-logicznych o ok 25

zmniejszenie dodatkowych kosztoacutew związanych z koniecznością budowania rusztowań wynajmo-wania podnośnikoacutew lub alpinistoacutew w celu doko-nania pomiaroacutew obwodoacutew na dużych wysoko- ściach

możliwość wykonywania pomiaroacutew zbiornikoacutew z dachem stałym bez względu na niesprzyjające warunki atmosferyczne (opady silny wiatr)

Z kolei dla pracownikoacutew OUM w Gdańsku to nie tylko skroacutecenie czasu realizacji czynności metro-logicznych podczas dokonywania legalizacji zbiorni-koacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe ale także zwiększenie bezpieczeństwa poprzez brak konieczności pracy na dużych wysokościach

Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione wyżej zalety nowej metody jak roacutewnież pozytywny odbioacuter ze strony klientoacutew urzędu i rosnące zapotrzebowanie na terenie całego kraju na tego typu prace Głoacutewny Urząd Miar postanowił wyposażyć w tachimetry ko-lejne jednostki administracji miar W 2016 r zaku-piono trzy nowe przyrządy ktoacutere są obecnie wdraża-ne do pracy w okręgowych urzędach miar w Warszawie Łodzi i Krakowie

Tabela 6 Stabilność parametroacutew tachimetru uzyskanych podczas sprawdzeń pośrednich

Data pomiaroacutewu(θ) = u(Φ) Dz ndash Do

rad mm

październik 2013 0000 015 -020

kwiecień 2014 0000 015 -025

wrzesień 2014 0000 023 -025

styczeń 2015 0000 015 -025

kwiecień 2015 0000 015 025

październik 2016 0000 023 028

Wartość dopuszczalna 0000 079 200

RokZbiorniki

z dachem stałymZbiorniki z dachem

pływającym

W tym poza obszarem

OUM Gdańskszt szt szt

2012 14 ndash 2

2013 21 2 1

2014 13 5 5

2015 21 11 10

2016 33 3 9

Razem 102 21 27

Tabela 7 Zestawienie ilości zbiornikoacutew wywzorcowanych przy pomocy tachimetru w latach 2012ndash2016

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

30

30

Prawna kontrola metrologiczna

pomimo że norma ISO 7507-42010 ndash w zależności od długości obwodu mierzonego zbiornika ndash dopusz-cza wartość niższą tj 10 punktoacutew (tab 3)

W praktyce do wartości minimalnej dodaje się jeden lub więcej punktoacutew aby w przypadku wystą-pienia zakłoacuteceń podczas pomiaru o ktoacuterych wspo-mniano wyżej posiadać bdquozapasrdquo zapewniający speł-nienie wymagania Normy

Wzorcowanie zbiornikoacutew z dachami pływającymi

Po wypracowaniu metody posługiwania się ta-chimetrem przy pomiarach zbiornikoacutew z dachami stałymi rozpoczęliśmy prace nad zastosowaniem go do wzorcowania zbiornikoacutew z dachami pływającymi Zagadnienie sprowadzało się głoacutewnie do stabilnego ustawienia przyrządu Zlokalizowanie go w jakim-kolwiek miejscu na pontonie membranie czy pode-ście schodoacutew dachu okazało się niemożliwe z uwagi na przenoszenie drgań spowodowanych wiatrem lub przemieszczaniem się pracownikoacutew obsługujących przyrząd Problem rozwiązywało ustawienie statywu na dnie zbiornika bezpośrednio pod otwartym wła-zem w membranie dachu tak aby tachimetr wystawał ponad jego powierzchnię (rys 8)

Aby to osiągnąć należy ustawić statyw na dodat-kowym podwyższeniu Praktyka wykazała że najle-piej do tego celu użyć workoacutew z piaskiem Wysoki z konieczności stos najlepiej dociąża dno zbiornika nie przenosi drgań jak np podesty cementowe bloki beczki z wodą itp Umożliwia także wbicie noacuteg staty-wu w piasek co dodatkowo stabilizuje przyrząd Niewątpliwą zaletą umieszczenia tachimetru we wła-zie dachu jest możliwość swobodnego poruszania się w jego pobliżu bez ryzyka przeniesienia drgań Bezpośredni dostęp do tachimetru pozwala na

dokonywanie wspomnianej wcześniej optycznej kon-troli pomiaroacutew za pomocą kolimatora

W przypadku zbiornikoacutew z dachami pływający-mi konieczne było połączenie dwoacutech metod wzorco-wania Do pomiaru pierwszej i drugiej cargi nadal posługujemy się metodą opasania z użyciem przy-miaru wstęgowego przy pomocy tachimetru doko-nujemy pomiaroacutew wyższych carg Wynika to stąd że pomiar tachimetrem pod dachem pływającym jest utrudniony lub wręcz niemożliwy z uwagi na liczne przeszkody na drodze wiązki (podpory dachu rury odwodnienia itp) Ponadto wymaga dwukrot-nego ustawiania przyrządu i programowania go do pracy Zastosowanie metody opasania jest prostsze i szybsze ponieważ na tej wysokości nie zachodzi potrzeba użycia rusztowań drabin ani rolek prowa-dzących Pozostałe pomiary przy użyciu tachimetru wykonuje się w identyczny sposoacuteb jak w zbiornikach z dachami stałymi

Sprawdzenia pośrednie i wzorcowania okresowe tachimetru

Norma ISO 7507-42010 narzuca weryfikację dłu-gości spadku niwelacyjnego kąta pionowego i kąta poziomego w celu właściwego stosowania tachimetru oraz określa sposoby jej dokonania Czynności te przeprowadzamy w siedzibie Urzędu co najmniej raz w roku w ramach sprawdzeń pośrednich Do weryfi-kacji długości spadku niwelacyjnego stosujemy przy-miar sztywny o zakresie pomiarowym (0 divide 2000) mm Odchyłka odległości obliczonej Do powinna mieścić się w zakresie plusmn 2 mm w stosunku do odległości zmie-rzonej Dz (tab 4)

Weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego do-konujemy przy pomocy trzech tarcz geodezyjnych rozmieszczonych w płaszczyźnie poziomej w odległo-

Tabela 3 Minimalna ilość punktoacutew pomiarowych Norma ISO 7507-42010

Obwoacuted zbiornika w metrach Min ilość punktoacutew

le 50 10gt 50 le 100 12

gt 100 le 150 16gt 150 le 200 20gt 200 le 250 24gt 250 le 300 30

gt 300 36Można wybrać ilość punktoacutew większą od min ilości punktoacutew z Tabeli

w zależności od konkretnych szczegoacutelnych okoliczności oraz stanu zbiornika Rys 8 Wzorcowanie zbiornika z dachem pływającym przy użyciu

tachimetru

fot

arch

wła

sne

OU

M w

Gda

ńsku

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

31

31

Prawna kontrola metrologiczna

ściach co najmniej 60deg od siebie Obliczona całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych nie może być większa od 78 times 10-5 (0000 078) rad (tab 5)

Wyniki uzyskane w latach 2013ndash2016 utrzymują się na podobnym poziomie i są znacząco niższe od wartości dopuszczalnych (tab 6)

Wzorcowanie tachimetru wykonujemy w Głoacutewnym Urzędzie Miar Zgodnie z ww normą ISO 7507-42010 niepewność rozszerzona tachimetru

w zakresie pomiaru odległości Um(D) nie powinna być większa niż [5 times 10-4 + (2 times 10-5 times Dm)] gdzie Dm jest mierzoną odległością wyrażoną w metrach przy poziomie ufności 95 i wspoacutełczynniku rozsze-rzenia k = 2 Dla kątoacutew poziomych i pionowych cał-kowita niepewność nie może być większa od 79 times 10-5 rad Wyniki wzorcowań każdorazowo potwierdzają spełnienie tych wymagań

Tabela 4 Wyniki weryfikacji pomiaru długości spadku niwelacyjnego

Nr pomiaru

Kąt θ dla 2 m

Kąt θ dla 0005 m

(2θ) Dz (2θ)2 cot B2 Do Dz ndash Do

˚ mm ˚ rad mm

1 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

2 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

3 9040 351111 -342071 632370 -171036 6339 17 99754 632358 012

4 9039 351111 -342072 632370 -171036 6339 53 99754 632393 -023

5 9038 351111 -342073 632380 -171037 6339 89 99754 632429 -049

średnia 632368 632393 -025

zmierzona długość odcinka na przymiarze między punktami 0005 m i 2 m

Tabela 5 Wyniki weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego

Zestaw kolimacyjny Kąt

Tarcza 1 Tarcza 2 Tarcza 3

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

Nr rad

1poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 22 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 03 4174 67

2poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 01 4174 67

3poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 03 4174 67

4poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 59 571922 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

5poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

roacuteżnica dla najgorszego przypadku w pomiarach dwoacutech płaszczyzn we wszystkich punktach pomiarowych

0000 00 0000 00 0000 02 0000 00 0000 02 0000 00 Δє

0000 02 0000 02 0000 00 0000 02 0000 02 0000 00 0000 017

odchyłka standardowa dla najgorszego przypadku pomiaroacutew w każdym zmierzonym zestawie

0000 00 0000 00 0000 01 0000 00 0000 01 0000 00 Δs

0000 01 0000 01 0000 00 0000 01 0000 01 0000 00 0000 005

niepewność standardowa pomiaru kąta poziomego i pionowego u(θth) 0000 01

rozdzielczość kątowa przyrządu (radiany) 0000 02 u(θtr) 0000 005 8

niewspoacutełosiowość laseroacutew szacunkowa wartość błędu 0000 031 42 u(θpi) 0000 009

całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych u(θ) = u(Φ) 0000 015

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

32

32

Prawna kontrola metrologiczna

Efekty wdrożenia nowej metody

Wprowadzenie metody wewnętrznego elektro-optycznego pomiaru odległości do bieżącej pracy Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku przy wzorco-waniu zbiornikoacutew metodą geometryczną spowo- dowało niemal całkowite odejście od dotychczas stosowanych metod O niezaprzeczalnych korzy-ściach pomiaru tachimetrem dla klientoacutew Urzędu najlepiej świadczy fakt że w latach 2012ndash2016 Wydział Termodynamiki OUM w Gdańsku otrzymał szereg zleceń na wykonanie wzorcowań w ramach metrologii prawnej i technicznej roacutewnież poza ob-szarem swojej działalności Stanowiły one ponad 20 ogoacutelnej liczby zleceń (tab 7) i dotyczyły głoacutewnie zbiornikoacutew zaizolowanych termicznie Należy pod-kreślić że właśnie kwestia wzorcowania zbiornikoacutew tego typu i związane z tym problemy stanowiła głoacutew-ny powoacuted wyposażenia Urzędu w tachimetr Zastosowanie nowej metody pomiaroacutew przyniosło największe oszczędności klientom Urzędu Przykładowo dla zbiornika o pojemności 10 000 m3 wzorcowanego w dużej firmie z branży paliwowej wynosi to ponad 20 000 zł biorąc pod uwagę tylko zużycie wody i obsługę techniczną firmy zewnętrznej

ndash znacznie wyższy rząd oszczędności przynosi skroacute-cenie czasu wyłączenia zbiornika z eksploatacji z trzech tygodni do jednego Także dla urzędu zysk jest niebagatelny ponieważ dotychczas wywzorcowa-nie tego typu zbiornika wymagało zaangażowania 3 pracownikoacutew na okres min 5 dni (praca ciągła w systemie trzyzmianowym) a obecnie może ją wy-konać 2 pracownikoacutew w ciągu 2 dni

Roacutewnież w przypadku zbiornikoacutew wzorcowanych metodą geometryczną obie strony odnotowały zna-czące korzyści Dla klientoacutew jest to przede wszystkim większa dokładność pomiaroacutew poprzez

ndash wyeliminowanie czynnikoacutew powodujących wydłużenie przymiaru (zewnętrzne elementy konstrukcji zbiornika nakładki spawy rolki zaciski)

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego naciągu przymiaru

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego ułożenia przymiaru na ścianie zbiornika

skroacutecenie czasu wykonywania czynności metro-logicznych o ok 25

zmniejszenie dodatkowych kosztoacutew związanych z koniecznością budowania rusztowań wynajmo-wania podnośnikoacutew lub alpinistoacutew w celu doko-nania pomiaroacutew obwodoacutew na dużych wysoko- ściach

możliwość wykonywania pomiaroacutew zbiornikoacutew z dachem stałym bez względu na niesprzyjające warunki atmosferyczne (opady silny wiatr)

Z kolei dla pracownikoacutew OUM w Gdańsku to nie tylko skroacutecenie czasu realizacji czynności metro-logicznych podczas dokonywania legalizacji zbiorni-koacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe ale także zwiększenie bezpieczeństwa poprzez brak konieczności pracy na dużych wysokościach

Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione wyżej zalety nowej metody jak roacutewnież pozytywny odbioacuter ze strony klientoacutew urzędu i rosnące zapotrzebowanie na terenie całego kraju na tego typu prace Głoacutewny Urząd Miar postanowił wyposażyć w tachimetry ko-lejne jednostki administracji miar W 2016 r zaku-piono trzy nowe przyrządy ktoacutere są obecnie wdraża-ne do pracy w okręgowych urzędach miar w Warszawie Łodzi i Krakowie

Tabela 6 Stabilność parametroacutew tachimetru uzyskanych podczas sprawdzeń pośrednich

Data pomiaroacutewu(θ) = u(Φ) Dz ndash Do

rad mm

październik 2013 0000 015 -020

kwiecień 2014 0000 015 -025

wrzesień 2014 0000 023 -025

styczeń 2015 0000 015 -025

kwiecień 2015 0000 015 025

październik 2016 0000 023 028

Wartość dopuszczalna 0000 079 200

RokZbiorniki

z dachem stałymZbiorniki z dachem

pływającym

W tym poza obszarem

OUM Gdańskszt szt szt

2012 14 ndash 2

2013 21 2 1

2014 13 5 5

2015 21 11 10

2016 33 3 9

Razem 102 21 27

Tabela 7 Zestawienie ilości zbiornikoacutew wywzorcowanych przy pomocy tachimetru w latach 2012ndash2016

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

31

31

Prawna kontrola metrologiczna

ściach co najmniej 60deg od siebie Obliczona całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych nie może być większa od 78 times 10-5 (0000 078) rad (tab 5)

Wyniki uzyskane w latach 2013ndash2016 utrzymują się na podobnym poziomie i są znacząco niższe od wartości dopuszczalnych (tab 6)

Wzorcowanie tachimetru wykonujemy w Głoacutewnym Urzędzie Miar Zgodnie z ww normą ISO 7507-42010 niepewność rozszerzona tachimetru

w zakresie pomiaru odległości Um(D) nie powinna być większa niż [5 times 10-4 + (2 times 10-5 times Dm)] gdzie Dm jest mierzoną odległością wyrażoną w metrach przy poziomie ufności 95 i wspoacutełczynniku rozsze-rzenia k = 2 Dla kątoacutew poziomych i pionowych cał-kowita niepewność nie może być większa od 79 times 10-5 rad Wyniki wzorcowań każdorazowo potwierdzają spełnienie tych wymagań

Tabela 4 Wyniki weryfikacji pomiaru długości spadku niwelacyjnego

Nr pomiaru

Kąt θ dla 2 m

Kąt θ dla 0005 m

(2θ) Dz (2θ)2 cot B2 Do Dz ndash Do

˚ mm ˚ rad mm

1 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

2 9039 351111 -342072 632360 -171036 6339 53 99754 632393 -033

3 9040 351111 -342071 632370 -171036 6339 17 99754 632358 012

4 9039 351111 -342072 632370 -171036 6339 53 99754 632393 -023

5 9038 351111 -342073 632380 -171037 6339 89 99754 632429 -049

średnia 632368 632393 -025

zmierzona długość odcinka na przymiarze między punktami 0005 m i 2 m

Tabela 5 Wyniki weryfikacji kąta pionowego i kąta poziomego

Zestaw kolimacyjny Kąt

Tarcza 1 Tarcza 2 Tarcza 3

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

pomiar 1

pomiar 2 (po obroacuteceniu

obiektywu w pionie i poziomie o 180˚)

Nr rad

1poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 22 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 03 4174 67

2poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 23 0975 50 4117 00 1033 01 4174 67

3poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 03 4174 67

4poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 70 1583 50

pionowy Φ 2577 59 571922 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

5poziomy θ 4701 06 1582 16 1587 24 4696 00 4699 72 1583 50

pionowy Φ 2577 57 5719 22 0975 50 4116 99 1033 01 4174 67

roacuteżnica dla najgorszego przypadku w pomiarach dwoacutech płaszczyzn we wszystkich punktach pomiarowych

0000 00 0000 00 0000 02 0000 00 0000 02 0000 00 Δє

0000 02 0000 02 0000 00 0000 02 0000 02 0000 00 0000 017

odchyłka standardowa dla najgorszego przypadku pomiaroacutew w każdym zmierzonym zestawie

0000 00 0000 00 0000 01 0000 00 0000 01 0000 00 Δs

0000 01 0000 01 0000 00 0000 01 0000 01 0000 00 0000 005

niepewność standardowa pomiaru kąta poziomego i pionowego u(θth) 0000 01

rozdzielczość kątowa przyrządu (radiany) 0000 02 u(θtr) 0000 005 8

niewspoacutełosiowość laseroacutew szacunkowa wartość błędu 0000 031 42 u(θpi) 0000 009

całkowita niepewność kątoacutew poziomych i pionowych u(θ) = u(Φ) 0000 015

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

32

32

Prawna kontrola metrologiczna

Efekty wdrożenia nowej metody

Wprowadzenie metody wewnętrznego elektro-optycznego pomiaru odległości do bieżącej pracy Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku przy wzorco-waniu zbiornikoacutew metodą geometryczną spowo- dowało niemal całkowite odejście od dotychczas stosowanych metod O niezaprzeczalnych korzy-ściach pomiaru tachimetrem dla klientoacutew Urzędu najlepiej świadczy fakt że w latach 2012ndash2016 Wydział Termodynamiki OUM w Gdańsku otrzymał szereg zleceń na wykonanie wzorcowań w ramach metrologii prawnej i technicznej roacutewnież poza ob-szarem swojej działalności Stanowiły one ponad 20 ogoacutelnej liczby zleceń (tab 7) i dotyczyły głoacutewnie zbiornikoacutew zaizolowanych termicznie Należy pod-kreślić że właśnie kwestia wzorcowania zbiornikoacutew tego typu i związane z tym problemy stanowiła głoacutew-ny powoacuted wyposażenia Urzędu w tachimetr Zastosowanie nowej metody pomiaroacutew przyniosło największe oszczędności klientom Urzędu Przykładowo dla zbiornika o pojemności 10 000 m3 wzorcowanego w dużej firmie z branży paliwowej wynosi to ponad 20 000 zł biorąc pod uwagę tylko zużycie wody i obsługę techniczną firmy zewnętrznej

ndash znacznie wyższy rząd oszczędności przynosi skroacute-cenie czasu wyłączenia zbiornika z eksploatacji z trzech tygodni do jednego Także dla urzędu zysk jest niebagatelny ponieważ dotychczas wywzorcowa-nie tego typu zbiornika wymagało zaangażowania 3 pracownikoacutew na okres min 5 dni (praca ciągła w systemie trzyzmianowym) a obecnie może ją wy-konać 2 pracownikoacutew w ciągu 2 dni

Roacutewnież w przypadku zbiornikoacutew wzorcowanych metodą geometryczną obie strony odnotowały zna-czące korzyści Dla klientoacutew jest to przede wszystkim większa dokładność pomiaroacutew poprzez

ndash wyeliminowanie czynnikoacutew powodujących wydłużenie przymiaru (zewnętrzne elementy konstrukcji zbiornika nakładki spawy rolki zaciski)

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego naciągu przymiaru

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego ułożenia przymiaru na ścianie zbiornika

skroacutecenie czasu wykonywania czynności metro-logicznych o ok 25

zmniejszenie dodatkowych kosztoacutew związanych z koniecznością budowania rusztowań wynajmo-wania podnośnikoacutew lub alpinistoacutew w celu doko-nania pomiaroacutew obwodoacutew na dużych wysoko- ściach

możliwość wykonywania pomiaroacutew zbiornikoacutew z dachem stałym bez względu na niesprzyjające warunki atmosferyczne (opady silny wiatr)

Z kolei dla pracownikoacutew OUM w Gdańsku to nie tylko skroacutecenie czasu realizacji czynności metro-logicznych podczas dokonywania legalizacji zbiorni-koacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe ale także zwiększenie bezpieczeństwa poprzez brak konieczności pracy na dużych wysokościach

Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione wyżej zalety nowej metody jak roacutewnież pozytywny odbioacuter ze strony klientoacutew urzędu i rosnące zapotrzebowanie na terenie całego kraju na tego typu prace Głoacutewny Urząd Miar postanowił wyposażyć w tachimetry ko-lejne jednostki administracji miar W 2016 r zaku-piono trzy nowe przyrządy ktoacutere są obecnie wdraża-ne do pracy w okręgowych urzędach miar w Warszawie Łodzi i Krakowie

Tabela 6 Stabilność parametroacutew tachimetru uzyskanych podczas sprawdzeń pośrednich

Data pomiaroacutewu(θ) = u(Φ) Dz ndash Do

rad mm

październik 2013 0000 015 -020

kwiecień 2014 0000 015 -025

wrzesień 2014 0000 023 -025

styczeń 2015 0000 015 -025

kwiecień 2015 0000 015 025

październik 2016 0000 023 028

Wartość dopuszczalna 0000 079 200

RokZbiorniki

z dachem stałymZbiorniki z dachem

pływającym

W tym poza obszarem

OUM Gdańskszt szt szt

2012 14 ndash 2

2013 21 2 1

2014 13 5 5

2015 21 11 10

2016 33 3 9

Razem 102 21 27

Tabela 7 Zestawienie ilości zbiornikoacutew wywzorcowanych przy pomocy tachimetru w latach 2012ndash2016

Metrologia i Probiernictwo ndash Biuletyn Głoacutewnego Urzędu Miar 1-2(16-17)2017

32

32

Prawna kontrola metrologiczna

Efekty wdrożenia nowej metody

Wprowadzenie metody wewnętrznego elektro-optycznego pomiaru odległości do bieżącej pracy Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku przy wzorco-waniu zbiornikoacutew metodą geometryczną spowo- dowało niemal całkowite odejście od dotychczas stosowanych metod O niezaprzeczalnych korzy-ściach pomiaru tachimetrem dla klientoacutew Urzędu najlepiej świadczy fakt że w latach 2012ndash2016 Wydział Termodynamiki OUM w Gdańsku otrzymał szereg zleceń na wykonanie wzorcowań w ramach metrologii prawnej i technicznej roacutewnież poza ob-szarem swojej działalności Stanowiły one ponad 20 ogoacutelnej liczby zleceń (tab 7) i dotyczyły głoacutewnie zbiornikoacutew zaizolowanych termicznie Należy pod-kreślić że właśnie kwestia wzorcowania zbiornikoacutew tego typu i związane z tym problemy stanowiła głoacutew-ny powoacuted wyposażenia Urzędu w tachimetr Zastosowanie nowej metody pomiaroacutew przyniosło największe oszczędności klientom Urzędu Przykładowo dla zbiornika o pojemności 10 000 m3 wzorcowanego w dużej firmie z branży paliwowej wynosi to ponad 20 000 zł biorąc pod uwagę tylko zużycie wody i obsługę techniczną firmy zewnętrznej

ndash znacznie wyższy rząd oszczędności przynosi skroacute-cenie czasu wyłączenia zbiornika z eksploatacji z trzech tygodni do jednego Także dla urzędu zysk jest niebagatelny ponieważ dotychczas wywzorcowa-nie tego typu zbiornika wymagało zaangażowania 3 pracownikoacutew na okres min 5 dni (praca ciągła w systemie trzyzmianowym) a obecnie może ją wy-konać 2 pracownikoacutew w ciągu 2 dni

Roacutewnież w przypadku zbiornikoacutew wzorcowanych metodą geometryczną obie strony odnotowały zna-czące korzyści Dla klientoacutew jest to przede wszystkim większa dokładność pomiaroacutew poprzez

ndash wyeliminowanie czynnikoacutew powodujących wydłużenie przymiaru (zewnętrzne elementy konstrukcji zbiornika nakładki spawy rolki zaciski)

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego naciągu przymiaru

ndash wyeliminowanie nieroacutewnomiernego ułożenia przymiaru na ścianie zbiornika

skroacutecenie czasu wykonywania czynności metro-logicznych o ok 25

zmniejszenie dodatkowych kosztoacutew związanych z koniecznością budowania rusztowań wynajmo-wania podnośnikoacutew lub alpinistoacutew w celu doko-nania pomiaroacutew obwodoacutew na dużych wysoko- ściach

możliwość wykonywania pomiaroacutew zbiornikoacutew z dachem stałym bez względu na niesprzyjające warunki atmosferyczne (opady silny wiatr)

Z kolei dla pracownikoacutew OUM w Gdańsku to nie tylko skroacutecenie czasu realizacji czynności metro-logicznych podczas dokonywania legalizacji zbiorni-koacutew pomiarowych do cieczy posadowionych na stałe ale także zwiększenie bezpieczeństwa poprzez brak konieczności pracy na dużych wysokościach

Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione wyżej zalety nowej metody jak roacutewnież pozytywny odbioacuter ze strony klientoacutew urzędu i rosnące zapotrzebowanie na terenie całego kraju na tego typu prace Głoacutewny Urząd Miar postanowił wyposażyć w tachimetry ko-lejne jednostki administracji miar W 2016 r zaku-piono trzy nowe przyrządy ktoacutere są obecnie wdraża-ne do pracy w okręgowych urzędach miar w Warszawie Łodzi i Krakowie

Tabela 6 Stabilność parametroacutew tachimetru uzyskanych podczas sprawdzeń pośrednich

Data pomiaroacutewu(θ) = u(Φ) Dz ndash Do

rad mm

październik 2013 0000 015 -020

kwiecień 2014 0000 015 -025

wrzesień 2014 0000 023 -025

styczeń 2015 0000 015 -025

kwiecień 2015 0000 015 025

październik 2016 0000 023 028

Wartość dopuszczalna 0000 079 200

RokZbiorniki

z dachem stałymZbiorniki z dachem

pływającym

W tym poza obszarem

OUM Gdańskszt szt szt

2012 14 ndash 2

2013 21 2 1

2014 13 5 5

2015 21 11 10

2016 33 3 9

Razem 102 21 27

Tabela 7 Zestawienie ilości zbiornikoacutew wywzorcowanych przy pomocy tachimetru w latach 2012ndash2016