Top.Mail.Ru
Технологии

Сверим приборы: какими бывают эталоны и как их применяют в энергетике

Слушать аудиоверсию 06:01
Ученый-физик в лаборатории
Фото iStock
Николай Козин

Автор

Николай Козин

Опубликовано

17 февраля 2025

Опубликовано

17 февраля 2025

Провожая фараона в загробное царство, египтяне клали в гробницу «священный локоть» — единую меру длины. На Руси длину измеряли локтем с XI века — он был официальной мерой в торговле и быту. Современный идеальный метр не возьмешь с собой, как локоть, — это большой измерительный комплекс, — но он определяет длину гораздо точнее. По нему ученые, инженеры и строители регулярно сверяют показания сотен тысяч разных приборов. Есть свои эталоны и в энергетике.

От металлической линейки до лазерной установки

Эталон — самая точная, единая для всех мера чего бы то ни было, по которой калибруют приборы и строят расчеты. Например, для определения метра с XIX до середины XX века в качестве эталона использовали металлическую линейку из платины и иридия, с торца напоминающую букву «Х».

Международный эталон метра, использовавшийся с 1889 по 1960 год
Международный эталон метра, использовавшийся с 1889 по 1960 год. Фото Wikipedia

Сегодня метр определяют как длину пути, которую свет проходит в вакууме за 1/299792458 долю секунды. В России государственный эталон единицы длины, как и многие другие, хранится в главном метрологическом институте — Всероссийском НИИ метрологии имени Менделеева. Он представляет собой сложную измерительную систему на основе лазеров. Другие эталоны тоже давно превратились из физических образцов в сложные установки — они более точны, так как меньше подвержены влиянию внешних факторов.

В нашей стране используется 161 первичный эталон, и больше десятка из них связаны с энергетикой. Каждый возглавляет государственную поверочную схему — сложную иерархию, включающую лабораторные, промышленные и даже бытовые измерительные приборы. Во ВНИИМ находятся комплексы для измерения электрической мощности, учета расхода и параметров газа и нефти, мониторинга радиационной обстановки, анализа эффективности альтернативных источников энергии.

Точно, безопасно, эффективно

Государственный первичный эталон 118 (он же ГЭТ 118) позволяет рассчитать массовый и объемный расход газа. Он состоит из пяти установок. Каждая — в отдельном помещении. Чтобы ничто не влияло на точность измерений, в некоторых из них с помощью кондиционеров поддерживают нужный микроклимат, а в других смонтирован фундамент, не зависящий от фундамента основного здания.

Первичный эталон единиц объемного и массового расходов газа (ГЭТ 118)
Первичный эталон единиц объемного и массового расходов газа (ГЭТ 118). Фото ВНИИМ им. Менделеева

Каждый год на ГЭТ 118 проверяют и калибруют несколько тысяч средств измерений расхода газа, применяемых в газовой и других отраслях промышленности. 

От безупречной работы эталонов в энергетике зависит не только «честность» измерительных приборов, но и вопросы экономики. Например, погрешность всего 0,5% при учете газа, идущего по магистральному трубопроводу, могла бы привести к ежегодным убыткам в сотни миллионов рублей. 

Николай Главнов, эксперт по подготовке и транспорту газа научного подразделения «Газпром нефти»

Николай Главнов

Эксперт по подготовке и транспорту газа научного подразделения «Газпром нефти»

В ядерной энергетике эталоны помогают обеспечивать безопасность. ГЭТ 10 отвечает за точность приборов, измеряющих параметры потока нейтронов — скорость их высвобождения из атомных ядер и плотность их расположения. Благодаря в том числе и ему ядерная реакция остается управляемой. В состав ГЭТ 10 входит четырехметровая сфера из двух тысяч блоков чистейшего графита, которая превращает быстрые нейтроны в тепловые — так их намного легче «ловить» и измерять.

Первичный эталон единиц потока и плотности потока нейтронов (ГЭТ 10)
Первичный эталон единиц потока и плотности потока нейтронов (ГЭТ 10)

Есть и такие эталоны, которые помогают точно определять энергию сгорания различного топлива.

— Первичный эталон ГЭТ 16 обеспечивает высокую точность измерений теплоты сгорания топлива по всей стране. Без этого невозможно было бы рассчитать КПД ТЭЦ и котельных— а значит, нельзя было бы их спроектировать или модернизировать, — рассказывают во ВНИИМ имени Менделеева.

Еще один эталон — ГЭТ 154 — обеспечивает точность единиц, которыми измеряют компоненты в газах и газовых конденсатах. Эталон помогает следить за экологичностью работы предприятий: на его базе создали комплекс для испытаний систем контроля выбросов.

Эталоны для энергетики нового поколения

На заре метрологии отправной точкой служил человек, потом — географические знания и природа. Например, когда-то за эталонный метр ученые договорились считать одну сорокамиллионную часть парижского меридиана. За эталонный килограмм — массу кубического дециметра воды. Время показало, что эти эталоны не такие уж эталонные: на массу воды влияют примеси, а длина меридиана непостоянна из-за смещения полюсов Земли.

Национальный эталон килограмма хранится и применяется во ВНИИМ Менделеева
Национальный эталон килограмма хранится и применяется во ВНИИМ Менделеева

С развитием науки прежние эталоны оказались недостаточно точными, чтобы описывать сложные процессы — например, сгорание топлива или распад атома. Тогда ученые, улучшая старые эталоны и создавая новые, пришли к фундаментальным физическим константам — неизменяемым величинам.

Сегодня сначала детально исследуют физический процесс и описывают его с максимальной точностью, а потом создают аппаратуру, способную воспроизводить полученную величину с точностью до десятого знака после запятой. Так появляются новые эталоны — в том числе для энергетики, технологии в которой совершенствуются, усложняются и требуют все новых величин.

4
Haha
Haha
1
0
Love
Love
0
0
1
Читайте также
Кольская АЭС
  • Картинка

Стало известно, как будет устроена новая заполярная АЭС

4 мин. чтения
Ученый смотрит в микроскоп
  • Картинка

В Томске придумали «сито» для просеивания атомов, которое может изменить энергетику

4 мин. чтения
Смоленская АЭС
  • Картинка

Эксперт Курчатовского института рассказал о преимуществах новых ядерных «кассет» для АЭС

4 мин. чтения
Молодые специалисты учатся управлять роборукой под присмотром наставника
  • Картинка

Соревнования в искусстве управления искусственным интеллектом

4 мин. чтения
Студент за компьютером
  • Картинка

На ИТ-чемпионате разработают «умные» системы диагностики энергетического оборудования

4 мин. чтения
Специалист «Газпром нефти» в очках виртуальной реальности
  • Картинка

Для специалистов по пожарной безопасности «построили» виртуальную тренировочную площадку

4 мин. чтения
В центре цифровой трансформации «Цифергауз» компании «Газпром нефть»
  • Картинка

Нацпроект «Космос» и VR-систему подготовки кадров для энергетики представили на ЦИПР-2025

4 мин. чтения
Федор Прядунов несет бочку нефти с реки Ухты, Николай Воскобойников идет бурить скважину на Апшеронском полуострове, а Михаил Бритнев приветствует их с ледокольного судна
  • Картинка

От императора до первых предпринимателей: знаете ли вы пионеров российской промышленности?

4 мин. чтения
Ярмарка стартапов на ЭнергоТехноФесте 2024
  • Картинка

На «ЭнергоТехноФесте 2025» презентуют самые перспективные технологические стартапы

4 мин. чтения
Градирни атомной электростанции
  • Картинка

Россия построит в Узбекистане первую в мире экспортную малую АЭС

4 мин. чтения
X 1