राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला (एन.पी.एल.) भारत का राष्ट्रीय मापिकी संस्थान (NMI) है। यह राष्ट्रीय मानकों के भौतिक प्राचलों /मापदण्ड का संरक्षक है। राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला के द्रव प्रवाह मापन मानक समूह का उद्देश्य तरल प्रवाह के प्राथमिक एवं द्वितीय मानकों की स्थापना, अनुरक्षण एवं उन्नयन करना है तथा देश के विभिन्न उपयोगकर्ताओं को अनुमार्गणीय अंशाकन सेवा प्रदान करना है।

जल मीटर परीक्षण सुविधा का उपयोग IS 779, IS 6784 और ISO 4064 मानकों के अनुसार DN15 से DN50 आकार के घरेलू जल मीटरों के परीक्षण के लिए किया जाता है और इसका उपयोग रोटामीटर के अंशांकन के लिए भी किया जाता है। यह स्टैंडिंग स्टार्ट और स्टैंडिंग फिनिश पद्धति पर आधारित है। यह दो 150 और 1500 किग्रा क्षमता के तराजू का उपयोग करता है।  पानी के मीटरों के परीक्षण और रोटामीटर के अंशांकन के लिए 0-30,000 lph की सीमा में आवश्यक प्रवाह की आपूर्ति के लिए इसमें 1, 3 और 7.5 एचपी पंप हैं। लाइन में प्रवाह की निगरानी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फ्लोमीटर और रोटामीटर द्वारा की जाती है। कुल आयतन और आयतन प्रवाह दर में सुविधा की अनिश्चितता क्रमशः 0.10 और 0.25% (k = 2 पर) है। रोटामीटर को कम प्रवाह दर (1000 lph तक) पर वजन विधि द्वारा अंशांकित/ कैलिब्रेट किया जाता है, जबकि उच्च प्रवाह दर (1000 lph से ऊपर) पर, वे संदर्भ मानक के रूप में DN25 और DN50 आकार के इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फ्लोमीटर को नियोजित करके तुलना विधि द्वारा अंशांकित/ कैलिब्रेट किया जाता है। इस सुविधा में परीक्षण/अंशांकन किए गए पानी के मीटर/फ्लोमीटर की सटीकता 2-5% की सीमा में है। पानी के मीटर (जिसे बल्क वॉटर मीटर कहा जाता है) प्राथमिक जल प्रवाह अंशांकन सुविधा में DN50 से ऊपर और DN200 आकार तक का परीक्षण किया जाता है। चित्र सुविधा का योजनाबद्ध आरेख दिखाता है।

प्राथमिक जल मीटर परीक्षण सुविधा

राष्ट्र के NMI होने के नाते NPLI को भारत में राष्ट्रीय प्रवाह मानकों की स्थापना, रखरखाव, उन्नयन और प्रसार की जिम्मेदारी दी गई है। CSIR-NPL में WFCF को ISO 4185 मानक के अनुसार डिजाइन किया गया था। यह NPLI-PTB तकनीकी सहयोग कार्यक्रम के एक भाग के रूप में 1992 और 1998 के बीच स्थापित किया गया था। डब्ल्यूएफएम के अंशांकन के लिए सुविधा में 50 मिमी और 200 मिमी के नाममात्र व्यास वाले 2 परीक्षण रिग थे। सुविधा 2001 तक चालू थी। हालांकि स्वचालित संचालन फायदेमंद था, बहुत जटिल संचालनों में नियमित समस्याएं आने लगीं। बाद में 2008 और 2009 के बीच दोनों परीक्षण रिगों के परिचालन कार्य को बहाल किया गया । इसके अलावा, उपयोग किए जाने वाले अधिकांश घटक भाग, नियंत्रण प्रणाली और उपकरण अप्रचलित थे। परिणामस्वरूप, जल प्रवाह क्षेत्र में अंतरराष्ट्रीय मानकों के तुलनीय परिवर्तन के स्तर को प्राप्त करते हुए, उन्नत माप तकनीकों का उपयोग करके इस सुविधा को बेहतर बनाने के लिए प्रणाली में सुधार की योजना बनाई गई थी।

इस सुविधा को आईएसओ 4185 मानक के अनुसार 0.3 m³/h से 650 m³/h की प्रवाह सीमा में 12 किलो, 300 किलो 3000 किलो एवं 6000 किलो वजनी सिस्टम का उपयोग करके DN300 तक विभिन्न प्रकार के प्रवाह मीटरों का अंशाकन करने के लिए डिजाइन और विकसित किया गया है। 530 m³/h तक प्रवाह सीमा में, टोटलाइज़ेर मोड में प्रवाह मीटर अंशांकन में विस्तारित अनिश्चितता ±0.01% से ±0.025% (k=2) पाई जाती है, जबकि 0.1 m³/h से 650 m³/h की प्रवाह सीमा में द्रव्यमान प्रवाह दर (MFR) और वॉल्यूम प्रवाह दर (VFR) के लिए DN300 आकार तक, यह ±(0.03-0.05) % (k=2) है। प्राप्त माप अनिश्चितता कई राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी संस्थानों (NMI) में उपलब्ध अत्याधुनिक जल प्रवाह मापन क्षमताओं के बराबर है। इस प्रकार, सीएसआईआर-राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला (सीएसआईआर-एनपीएल) में वर्तमान डिजाइन और विकसित प्रणाली उपयोगकर्ताओं और उद्योगों के लिए अनुमार्गणीयता बनाए रखने का एक समाधान है।

सीएसआईआर-एनपीएल में डिज़ाइन की गई जल प्रवाह अंशांकन सुविधा का योजनाबद्ध आरेख

प्राथमिक जल प्रवाह अंशांकन सुविधा

पिछले एक दशक में, कम तरल प्रवाह मापन तेजी से महत्वपूर्ण हो गया है। चिकित्सा संचालन और उपचार के दौरान कम प्रवाह दर का सही पता लगाना और नियंत्रित करना एक आम चुनौती है। सीरिंज और इन्फ्यूजन पंप का उपयोग अक्सर अस्पतालों और अनुसंधान प्रयोगशालाओं में अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के साथ-साथ कीमोथेरेपी से गुजरने वाले कैंसर रोगियों के लिए सटीक और सही  दवा खुराक के लिए किया जाता है। सिरिंज पंप और आसव पंप आमतौर पर 1500 मिली/घंटा से कम तरल प्रवाह दर का उपयोग करते हैं। पिछले कुछ वर्षों के दौरान भारत में सिरिंज पंप, आसव पम्प और आसव उपकरण विश्लेषक अंशांकन की अत्यधिक मांग रही है। इस तरह के समाधान के लिए, सीएसआईआर-राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला (सीएसआईआर-एनपीएल), नई दिल्ली के फ्लूइड फ्लो मेट्रोलॉजी सेक्शन ने 5 ml/h से 1500 ml/h की सीमा में, विस्तारित अनिश्चितता के साथ (k = 2 पर) कुल मात्रा के लिए 0.40% से 0.60% और वॉल्यूम/ आयतन प्रवाह दर के लिए 0.50% से 1.0% की सीमा में, एक कम तरल (सूक्ष्म तरल प्रवाह) अंशांकन सुविधा की स्थापना की। यह सुविधा एक स्थिर वजन पद्धति और एक 220 ग्राम/82 ग्राम (दोहरी रेंज) वजन संतुलन का उपयोग करती है। वर्तमान अध्ययन स्थापित सुविधा के विस्तृत डिजाइन और विकास और मेट्रोलॉजिकल मात्रा का ठहराव दर्शाता है। इसके अलावा, सीएसआईआर-एनपीएल में द्रव प्रवाह कार्य समूह का लक्ष्य भौतिक मॉडल में सुधार करना, छोटे तरल प्रवाह पर शोध करना और सूक्ष्म प्रवाह को मापने के लिए सर्वोत्तम अभ्यास तैयार करना है। सीएसआईआर-एनपीएल ने एक प्राथमिक मानक विकसित किया है जो कुल आयतन के लिए 0.40% से 0.60% की सीमा में विस्तारित अनिश्चितता (k = 2 पर) एवं 0.50% से 1.0% की सीमा में विस्तारित अनिश्चितता (k = 2 पर) , आयतन प्रवाह दर के लिए, 5 ml/h से 1500 ml/h की प्रवाह दर सीमा को कवर करता है।  यह सुविधा 220 ग्राम/82 ग्राम (डुअल रेंज) वजन संतुलन का उपयोग करती है और स्थिर वजन विधि का उपयोग किया जाता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

मुख्य घटकों के साथ सीएसआईआर-एनपीएल सुविधा की तस्वीर: सिरिंज पंप, इन्फ्यूजन डिवाइस एनालाइजर (आईडीए), बीकर ऑन बैलेंस, वेइंग बैलेंस

राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला के आंतरिक उपयोगकर्ताओं (जैसे रासायनिक मापिकी विभाग, सोलर फोटोवोल्टेइक समूह, रेडियो एवं वायुमण्डलीय विज्ञान विभाग) एवं बहिर्गत उपयोगकर्ताओं; जैसे प्रदूषण नियंत्रण बोर्ड, फार्मास्यूटिकल प्रयोगशाला, अनुसंधान एवं विकास प्रयोगशाला तथा एन.ए.बी.एल. प्रत्यानयित प्रयोगशालाओं की जरूरतों को ध्यान में रखते हुए राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला की तरल बहाव प्रयोगशाला में गैस प्रवाह अंशांकन प्रणाली की स्थापना की गई है। इसकी प्रवाह सीमा 10 sccm से लेकर 1000 slm तक है तथा इसकी विस्तारित अनिश्चितता k=2 पर 0.2% है । यह प्रणाली बहुगैस अंशांकन का  समर्थन करती है। इसके द्वारा विभिन्न प्रकार के उपकरणों जैसे मास फ्लो कंट्रोलर, मास फ्लो मीटर, रोटा मीटर, टोटलाइज़र टाइप मीटर्स, परिशुद्ध लेमिनर एवं सोनिक फ्लो मीटर इत्यादि का अंशांकन किया जा सकता है। प्रस्तुत लेख में इस प्रणाली के विभिन्न भागों का वर्णन किया गया है। मापन में अनिश्चितता का आकलन ISO ‘GUM’ दस्तावेज के अनुसार किया गया है।

गैस प्रवाह अंशांकन सुविधा

डॉ. शिव कुमार जायसवाल
वरिष्ठ प्रधान वैज्ञानिक
द्रव प्रवाह मापन मापिकी अनुभाग
ईमेल: skjaiswal@nplindia.org
फोन : +91 1145609426