Коріолісова точність

Недавня газова «війна» між Росією та Україною, коли перша звинувачувала сусідів у відборі блакитного палива, а друга клятвено присягалася, що нічого не брала, — виникла не на пустому місці. Її, власне, могло б і не бути (або наші північні сусіди знайшли б для «нападу» якийсь інший привід), якби обидві сторони вимірювали об’єм газових потоків сучасними приладами. Навіть невелика похибка в цьому процесі дає можливість трактувати отриманий результат з певною часткою умовності, хоча і в межах установлених правил.

Одна сота істини

Задовго до настання холодів європейські споживачі російських вуглеводнiв не без остраху цікавилися ситуацією на «лінії фронту», яка кілька років поспіль виникає у районі української газової труби. Стурбованість Старого Світу зрозуміти неважко: мерзнути у люті різдвяні морози — задоволення не з приємних. Але, на щастя, обидві учасниці борні по–сусідськи в один голос запевнили, що європейцям закупляти валянки більше не треба. Мовляв, газу буде стільки, скільки попросите, і надійде він у повному обсязі, згідно з установленим графіком.

На перший погляд могло здатися, що така впевненість донедавна сварливих партнерів продиктована винятково політичним потеплінням у стосунках між офіційним Києвом та Москвою. Але, як з’ясувалося, для таких оптимістичних заяв була й інша причина. За словами фахівців Харківського ННЦ «Інститут метрології», віднедавна державна компанія «Нафтогаз України» почала встановлювати на вітчизняній газотранспортній системі високоточні прилади виміру об’єму вуглеводнiв, що транспортуються з Росії. Тому заяви на кшталт «Україна краде газ, і за це ми перекрили трубу Європі» втратили будь–який сенс.

Свою точку зору науковці пояснюють за допомогою простих математичних підрахунків. Щороку на внутрішньому ринку України переміщується близько 200 мільярдів кубометрів газу — і власного, і російського. Його об’єм визначають спеціальні прилади. Так ось, підвищення їхньої точності усього лише на 0,1 відсотка дає економію у розмірі 200 мільйонів кубів. Тут і криється причина конфлікту, який виникав між Україною та Росією раніше. Справа в тому, що до недавнього часу 80 відсотків вимірювальної техніки, встановленої на українській газотранспортній системі та вузлах обліку нафти, мали форму діафрагми, тобто диска з відносно маленьким отвором, який перекриваючи трубу, забирає багато енергії. Ці прилади важко назвати точними, тому що похибка при їхній роботі становить три–п’ять відсотків. Переведіть вказані проценти в кубометри з урахуванням загального об’єму перекачаних вуглеводнiв і отримаєте те, що ми нібито втрачаємо з допомогою старої вимірювальної техніки. Адже якщо підвищення точності виміру лише на одну десяту відсотка дає таку вражаючу економію, то що можна говорити про об’єми, у 30—50 разів вищі? «Що означає неточність у плюс–мінус три відсотки? — коментує ситуацію директор Харківського інституту метрології Горислав Сидоренко. — Це означає, що хтось може на ній втрачати, а хтось знаходити, тому рахувати треба з мінімальною похибкою, щоб усі були праві і не було винних».

Цікаво, що подібні втрати не вважалися криміналом, бо через недосконалість вимірювальної техніки «виправдовувалися» відповідними законодавчими актами. Але одна справа, коли між партнерами усе тихо–мирно, зовсім інша, коли між ними пробігла чорна кішка. Неточно порахований газ і став причиною того, що Росія звинуватила Україну в свідомій крадіжці. І хоча Києву вдалося повернути заплямовану сусідами репутацію в міжнародних судах, фахівці вирішили більше не ризикувати іміджем й знайшли кошти на заміну допотопних приладів виміру на сучасні. «Ви, мабуть, помітили, з якою впевненістю сьогодні Прем’єр–міністр Микола Азаров говорить про те, що ми забезпечимо вимір газових потоків iз достатньою точністю, — каже головний співробітник Харківського інституту метрології, доктор технічних наук Володимир Большаков. — Він упевнений, бо знає, що зараз прилади на газотранспортній системі відповідають європейським стандартам».

Рівняйтеся на Європу — і все буде добре

Приладів, які точно вимірюють об’єм нафти та газу, в Україні, на жаль, сьогодні не виробляють. Налагодити таке виробництво пробували кілька солідних вітчизняних фірм, але змушені були відмовитися від цього проекту. Йдеться про дуже тонку метрологію, яка базується на так званій силі Коріоліса, за допомогою якої сьогодні стало можливим вимірювання навіть напрямку обертів вихру циклонів. Створені з використанням цих новітніх технологій витратоміри дуже точні, бо дають похибку лише в 0,2 відсотка. Тобто спекуляції на тему «утруски–усушки» вуглеводнiв у трубі втратять будь–яке підґрунтя. Коштують такі прилади дуже дорого, але вони варті витрачених грошей, адже на кону — репутація держави як одного з найбільших газових транспортерів світу.

Чи з’явиться в нас невдовзі виробник, що освоїть випуск техніки такого рівня, наразі сказати важко. Але зате вітчизняні метрологи вже створили еталони, здатні вимірювати точність навіть найсучасніших коріолісових приладів. На них щороку перевіряють усі витратоміри, які завозять в Україну. Питання: «Хто, де, коли і за які кошти проводить подібну повірку?» лежить у площині економічної безпеки держави, тому українські метрологи неабияк пишаються тим, що власноручно змогли створити високотехнологічну еталонну базу. «З радістю можу похвалитися, — каже Володимир Большаков, — що наш Національний еталон витрат газу (зберігається в Івано–Франківську. — Авт.) пройшов міжнародну атестацію і визнаний за своїм рівнем третім у Європі після Німеччини та Словаччини. Це означає, що виміри, проведені на наших приладах, визнають усі європейські країни–учасниці Міжнародної системи мір і ваги, штаб–квартира якої знаходиться в Парижі».

Наразі завершується звірення на відповідність міжнародним стандартам і харківського Національного еталона витрат води, на якому проводиться калібрування коріолісових витратомірів, що контролюють нафту. А заодно вітчизняні метрологи працюють над тим, аби максимально гармонізувати вітчизняні нормативні документи з метрології з європейським. У рамках програми INOGATE, що регламентує співробітництво ЄС iз причорноморськими та прикаспійськими країнами, а також сусідніми з ними державами у сфері енергетики, Україна отримала на розгляд біля тисячі європейських стандартів. «Ми відібрали близько сотні із них, — каже Володимир Большаков, — і зараз у себе в інституті активно працюємо над цим проектом. Наше завдання не розробити свої, а прив’язати європейські стандарти до наших національних особливостей. Це потрібно для того, аби ми могли розмовляти із західними метрологами однією мовою і щоб вони вірили результатам наших вимірювань». А заодно виступили компетентними арбітрами в газових суперечках на тему «усушки–утруски», якщо подібні прецеденти виникнуть знову.

До речі, ситуацію з нібито незаконно відібраним газом, у чому Україну не раз звинувачувала Росія, харківські метрологи назвали неоднозначною. «Є міжнародні стандарти, — каже Володимир Большаков, — що базуються на методиці виміру газу та нафти. Там є експериментально отримані результати калібрування для кожного приладу. Так ось, коли звірили результати калібрувальних таблиць, то українські прилади показали дані у межах норми, але йшли з мінусом. Тобто, виявляється, Україна не брала зайве, а навпаки, втрачала свій газ, хоча і в рамках допустимого. Тепер ми перейшли на нову форму розрахунку і домоглися, щоб показники йшли по нулях».

Квантова «революція»

Те, чим зараз займаються фахівці ННЦ «Інститут метрології», Горислав Сидоренко назвав гучним словом «революція». Адже точність вимірювання дозволяє економити не лише мільярди кубометрів перекачаного газу, а й здатна вивести земну цивілізацію на зовсім інший рівень технічного розвитку. Для доказу вчені наводять метрологічну «еволюцію» еталону часу. Спочатку одиницю цієї величини визначали відносно обертання Землі навколо своєї осі, пізніше — відносно її ж обертання навколо Сонця. Потім «прив’язали» цей процес до 1900 року, але така приземленість виявилася недосяжною й відійшла у минуле. За словами доктора технічних наук Юрія Павленка, сьогодні метрологія переходить на принципово новий, квантовий, шлях розвитку, що й дозволило метрологам створити квантові еталони часу і довжини, а завдяки цьому, наприклад, глобальну систему навігації, безперебійну роботу мобільного зв’язку тощо. Наразі стоїть питання про «прив’язку» кількох основних одиниць міжнародної системи (СІ) до фундаментальних фізичних констант. Тобто величин, які характеризують не окремі тіла, а фізичні властивості нашого світу в цілому. Така точність у вимірах невидимої матерії таїть в собі досі небачені технічні
можливості.