Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Автоматизация газоперекачивающего агрегата ГТК-10-4 в линейном производственном управлении магистрального газопровода "Комсомольское"

Оценка относительной расширенной неопределенности измерений расхода

По ГОСТ 8.586.5-2005 произведем оценку относительной расширенной неопределенности измерений расхода стандартных сужающих устройств.

Исходные данные представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета

Исходные данные

Значения

Измеряемая среда

Природный газ

Средний расход в процентах от максимального значения расхода, %

Qср = 70 (0,7 Qmax)

Минимальный расход в процентах от максимального значения расхода, %

Qmin = 30

Плотность газа при нормальных условиях, кг/м3

=0,6866

Содержание азота и углекислого газа, %

=0,8103, =0,0613

Избыточное давление газа, Мпа (кгс/см2)

ри= 1,765, (18,0)

Давление барометрическое, Мпа (мм.рт.ст.)

0,0990…0,1008, (743,3…756,2)

Температура газа, К (єС)

T = плюс 291,1518, (t = плюс 18)

Температура воздуха, окружающая измерительные преобразователи, К (єС)

Плюс 286,15… плюс 303,15 , (плюс 15… плюс 30)

Внутренний диаметр трубопровода, мм

D20 = 147,16

Материал трубопровода

сталь 09Г2С

Температурный коэффициент линейного расширения материала трубопровода

Эквивалентная шероховатость стенок трубопровода, мм

R =0,15

Уступ от состыкованных труб на прямом участке ИТ, мм

h = 0,69

Расстояние от уступа до СУ, м

0,36

Способ отбора перепада давления

угловой

Диаметр отверстия диафрагмы, мм

d20 = 74,97

Материал сужающего устройства

нержавеющая сталь 12Х18Н10Т

Температурный коэффициент линейного расширения материала диафрагмы

Смещение оси сужающего устройства относительно оси трубопровода, мм

=0

Комплект средств измерений, входящих в узел учета газа представлен в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Комплекс средств измерений входящих в узел учета газа

Средство измерений

Характеристика

Предел измерения

Класс точности, погрешность

Дата поверки, г

Дифманометр сильфонный самопишущий

ДСС-712-2c-M1

№ 560303;

№ 745772

Давление, кгс/ см2

(0 ... 0,25) (0... 0,63)

1,5

24.05.2011

24.05.2011

Дифманометр сильфонный самопишущий

ДСС-712-2с-М1

№745772

Давление, кгс/ см2

(0 ...25)

1,0

24.05.2011

Термоэлектрический термометр сопротивления

ТСМ гр.50М

№ 9

Температура, °С

От минус 50 до плюс 15О

В

05.07. 2011

Электронный мост

Диск-250

№ 19466

Температура, °С

От 0 до

плюс 50

1,0

24.05. 2011

Диафрагма камерная сужающая

ДКС-10-150

№539

с угловым способом отбора перепада давления

Условный проход, мм

d20 = 74,97

04.05. 2011

Барометр - анероид М67

Давление, мм.рт.ст.

600…800

±0,8 мм. рт. ст.

30.04. 2011

Среднее значение измеряемого параметра

Планиметры пропорциональный и корневой

(0…100);

(0…7,5)

24.05. 2011

Общая формула для расчета относительной стандартной неопределенности измерений объемного расхода газа, приведенного к стандартным условиям, согласно ГОСТ 8.586-5-2005:

(4.1)

где - относительная стандартная неопределенность коэффициента истечения с учетом влияющих факторов равна:

, (4.2)

где =0,5% - относительная расширенная неопределенность коэффициента истечения, определяется согласно ГОСТ 8.586.2;

=0 - составляющая неопределенности коэффициента истечения, которая обусловлена сокращением длины прямолинейных участков и определяется в соответствии с ГОСТ 8.586.2;

= 0 - составляющая неопределенности коэффициента истечения, которая обусловлена сокращением длины прямолинейных участков между СУ и гильзой термометра и определяется в соответствии с ГОСТ 8.586.2;

=0 - составляющая неопределенности коэффициента истечения, которая обусловлена взаимным расположением диафрагмы и камеры усреднения и определяется в соответствии с ГОСТ 8.586.2;

=0,2% - составляющая неопределенности коэффициента истечения, которая обусловлена наличием уступа между секциями измерительного трубопровода и определяется в соответствии с ГОСТ 8.586.2.

=0,35%.

- относительная стандартная неопределенность измерений диаметра отверстия диафрагмы, значение которой принимают равным 0,02%,

- относительная стандартная неопределенность измерений диаметра трубопровода, значение которой принимают равным 0,1% по ГОСТ 8.586.5.

Составляющая относительной стандартной неопределенности измерений расхода, выраженная в формуле (4.1) в виде произведения , при , имеет значение = ,

где - относительный диаметр отверстия сужающего устройства равный отношению диаметра отверстия СУ к внутреннему диаметру измерительного трубопровода перед СУ, рассчитывается по формуле:

. (4.3)

Составляющая относительной стандартной неопределенности измерений расхода, выраженная в формуле (4.1) в виде произведения , имеет значение = .

- относительная стандартная неопределенность определения поправочного коэффициента, учитывающего шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода, принимают равной Ѕ значения относительной расширенной неопределенности коэффициента шероховатости и вычисляют согласно ГОСТ 8.586.2 по формуле

, (4.4)

где - относительная расширенная неопределенность определения эквивалентной шероховатости внутренней поверхности ИТ. Значение определяем по ГОСТ 8.586.1 в зависимости от материала и состояния поверхности ИТ. Материал ИТ - сталь 092С, состояние поверхности стенки трубопровода - с незначительным налетом ржавчины. Трубопровод с такими характеристиками имеет значение =0,15м. Относительна расширенная неопределенность определения эквивалентной шероховатости = 33%;

- поправочный коэффициент, учитывающий шероховатость внутренней поверхности ИТ равен 1.

%.

Следовательно, = =0,025%.

- составляющая неопределенность измерений расхода - относительную стандартную неопределенность коэффициента притупления входной кромки диафрагмы принимают равной Ѕ значения - относительной расширенной неопределенности поправочного коэффициента Кп.

рассчитывают по формуле:

, (4.5)

где Кп рассчитывается по формуле:

,

где rк - радиус входной кромки отверстия диафрагмы рассчитывается по формуле:

, (4.6)

где а - параметр, учитывающий тип измеряемой среды, который принимают для природного газа равным ;

rн - начальный радиус входной кромки диафрагмы, определяется визуально и равен 0,5 м. При таком способе определения rн неопределенность принимается равной 50%;

=1 - текущее время эксплуатации диафрагмы, год;

d - диаметр отверстия диафрагмы в рабочих условиях,

, мм, (4.7)

- диаметр отверстия СУ при t = 20єС;

- коэффициент, учитывающий изменение диаметра отверстия СУ, вызванное отклонением температуры среды от плюс 20єС, определяется ГОСТ 8.586.1

, (4.8)

=0,99997,

=74,968 мм,

и тогда =1,0047.

- дополнительная составляющая неопределенности, обусловленная заменой текущего значения радиуса входной кромки диафрагмы rк на его усредненное значение и в нашем случае = 0%.

Тогда относительная расширенная неопределенность коэффициента притупления кромки диафрагмы равна:

=0,23%. (4.9)

Относительная стандартная неопределенность ==0,12%.

- неопределенность результата измерений рассчитывают по формуле:

, (4.10)

где n - число последовательно соединенных измерительных преобразователей или измерительных приборов, используемых для измерения перепада давления;

- коэффициент чувствительности i-ого измерительного преобразователя или измерительного прибора перепада давления;

- неопределенность, вносимая i-м измерительным преобразователем или измерительным прибором перепада давления с учетом основной и дополнительных составляющих неопределенности, рассчитывается по формуле:

, (4.11)

где n - число влияющих величин;

- относительная стандартная неопределенность результата измерений перепада давления, рассчитанная без учета дополнительных составляющих неопределенности, вызванных внешними влияющими факторами по формуле:

, (4.12)

где yв - верхний предел измерений СИ принятый за нормирующий параметр;

- приведенная основная погрешность прибора.

- дополнительный вклад в неопределенность результата измерений перепада давления от i-го влияющего фактора, определяемый по формуле (10.8) ГОСТ 8.586.5.

С учетом этого формулу (4.13) для дифманометра можно записать в следующем виде:

, (4.13)

где Хmax - наибольшее отклонение внешней влияющей величины от нормального значения.

Относительная стандартная неопределенность результата измерений перепада давления прибором ДСС -712 с учетом дополнительной составляющей неопределенности, вносимой изменением температуры окружающего воздуха в диапазоне (плюс 15… плюс 30)єС,

при max расходе:

= 0,77%,

при среднем расходе:

=1,58%,

при Qср = 0,7Qmax

при минимальном расходе:

=8,60%,

при Qср = 0,3Qmax

Формулу (4.12) для комплекта СИ перепада давления, состоящего из дифманометра сильфонного самопишущего ДСС-712 и корневого планиметра ПК-2, с учетом выполненных расчетов и неопределенности результата измерений перепада давления, вносимую планиметром, можно записать в следующем виде:

. (4.14)

Значения коэффициентов в зависимости от функции преобразования измерительного преобразователя или измерительного прибора и их порядкового номера в последовательной соединенной цепи принимаем по ГОСТ 8.586.5-2005.

Относительная стандартная неопределенность результата измерений перепада давления:

при max расходе

= 0,80%,

при среднем расходе

= 1,61%,

при минимальном расходе

=8,63%.

Неопределенность результата измерений абсолютного давления при применении приборов избыточного давления рассчитывают по формуле

, (4.15)

где n - количество последовательно соединенных измерительных преобразователей или измерительных приборов, используемых для измерения давления;

- неопределенность, вносимая i-м измерительным преобразователем или измерительным прибором давления с учетом дополнительных составляющих неопределенности;

- неопределенность результата измерений атмосферного давления с учетом дополнительных составляющих неопределенности.

Относительную стандартную неопределенность результата измерений давления манометром МТС-712 с учетом дополнительной составляющей рассчитывают по формуле

, (4.16)

где пд - предел допускаемых значений дополнительной абсолютной погрешности при отклонении влияющей величины на Х;

Хmax - наибольшее отклонение внешней влияющей величины от нормального значения.

Относительная стандартная неопределенность измерений давления равна

=0,725%.

Неопределенность результата измерений давления пропорциональным планиметром ППр-1 рассчитывается по формуле:

, (4.17)

= 0,138%.

Неопределенность результата измерений атмосферного давления рассчитывается по формуле:

, (4.18)

где - максимально допустимое отклонение результата измерений барометрического давления.

Относительная стандартная неопределенность равна

=0,05%.

Относительная стандартная неопределенность результата измерений абсолютного давления равна:

, (4.19)

= 0,70%.

- относительную стандартную неопределенность результата измерений температуры газа рассчитывают по формуле

, (4.20)

где - стандартная неопределенность, вносимая i-м измерительным преобразователем или измерительным прибором температуры с учетом дополнительных составляющих неопределенности;

n - число последовательно соединенных измерительных преобразователей или измерительных приборов, используемых для измерения температуры.

Стандартную неопределенность результата измерений температуры термометром сопротивления типа ТМ -9201 НСХ 50М класса В с учетом дополнительной составляющей рассчитывают по формуле:

, єС (4.21)

Температура газа может изменяться в диапазоне (плюс 5… плюс 30)єС.

Стандартная неопределенность при tmin = плюс 5єС

= ± 0,134єС,

при tср = плюс 18 єС, = ± 0,157 єС,

при tmax = плюс 30єС, = ± 0,178 єС.

Стандартную неопределенность результата измерений температуры прибором Диск-250 с НСХ 50М класса точности 1, с учетом дополнительной составляющей рассчитывают по формуле:

, єС (4.22)

=0,251 єС.

Стандартную неопределенность результата измерений температуры пропорциональным планиметром ППр-1рассчитывают по формуле:

, % (4.23)

=0,1%.

Относительная стандартная неопределенность результата измерений температуры газа равна

= 0,089%.

Относительную стандартную неопределенность коэффициента расширения рассчитывают по формуле

, (4.24)

где - относительная расширенная неопределенность коэффициента расширения вычисляется согласно ГОСТ 8.586.2;

- коэффициент расширения газа, рассчитывается по ГОСТ 8.586.2.

- относительная стандартная неопределенность вычисления показателя адиабаты.

Относительная стандартная неопределенность показателя адиабаты, рассчитанная по ГОСТ 30319.1 =2,0 %.

Относительная стандартная неопределенность коэффициента расширения будет равна

при max расходе: = 0,990518, для =0,63, р =18, =1,306246;

= 0,049%,

при среднем расходе: = 0,995363, ;

=0,025%;

при min расходе: = 0,99915, для ;

=0,009%.

- относительная стандартная неопределенность расчета плотности газа в стандартных условиях по компонентному составу среды определяется согласно ГОСТ 30319.1 и значение неопределенности составляет =0,17%.

- неопределенность расчета коэффициента сжимаемости газа, методом NX19 мод, устанавливается согласно ГОСТ 30319.2 и равна 0,11%.

- относительная стандартная неопределенность результата измерений расхода газа согласно формуле (4.8) составит

для max расхода:

при среднем расходе:

при min расходе:

Относительную расширенную неопределенность результата измерений расхода газа при 95%-ном уровне доверия рассчитывают по формуле

, (4.25)

она равна:

=1,3 %; =1,9%; = 8,7%.

Относительная расширенная неопределенность должна быть представлена не более чем двумя значащими цифрами.

Из расчета видно, что относительная расширенная неопределенность результата измерений расхода газа при расходе 30% превышает установленное ГОСТ 8.143-75 предельно допустимое относительное отклонение 5%.

Определим значение расхода, при котором относительная расширенная неопределенность равна 5%. Это значение расхода будет являться нижним пределом измерений узла учета газа.

Для решения этой задачи построим график зависимости относительной расширенной неопределенности расхода от значения расхода. Так как данная зависимость не линейна, то для более точного отображения графиком этой зависимости, дополнительно к полученным результатам неопределенности, рассчитаем промежуточное значение неопределенности при расходе, соответствующем 0,5Qmax.

При расходе газа 0,5Qmax:

=; = 0,997599;

=3,07%; = 0,025 %; =1,6%; =3,2%.

Представим все полученные значения относительной расширенной неопределенности измерений расхода в виде таблицы 4.3.

Таблица 4.3 - Расчетные значения относительной расширенной неопределенности

Перепад давления, МПа

от верхнего предела измерений, %

Расход qc, в стандартных условиях, м3/ч

Qc от верхнего предела измерений расхода, %

Относительная расширенная неопределенность измерений расхода, , %

0,063

100

18391,39

100

1,3

0,031

49

12939,44

70

1,9

0,016

25

9264,67

50

3,2

0,006

9

5568,55

30

8,7

Построим график зависимости U = f(Q) (рисунок 4.2).

Как видно из графика на рисунке 4.2, при значении расхода газа соответствующего 42% Qmax относительная расширенная неопределенность измерений расхода равна 5%. Это значение расхода является нижним пределом измерений узла учета.

Для анализа зависимости относительной расширенной неопределенности расхода газа от неопределенности измерений перепада давления выполним ряд расчетов и построим графики этой зависимости, при условии, что все остальные составляющие относительной расширенной неопределенности расхода остаются без изменений.

График зависимости неопределенности расхода от значения расхода

Рисунок 4.2 - График зависимости неопределенности расхода от значения расхода

Относительная расширенная неопределенность результата измерений расхода газа при измерении перепада давления с верхним пределом измерений = 0,63 кгс/см2 и классами точности 2,5; 1,5; 1; 0,5; 0,25 имеет следующие значения, приведенные в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Относительная расширенная неопределенность результата измерений расхода газа при измерении перепада давления с верхним пределом измерений и классами точности (КТ)

,%

, кгс/см2

КТ 2,5

КТ 1,5

КТ 1

КТ 0,5

КТ 0,25

100

0,63

1,565

1,2038

1,066

0,974

0,9496

70

0,44

2,0274

1,4384

1,1964

1,024

0,9762

50

0,32

2,692

1,802

1,413

1,1166

1,0292

30

0,19

4,3172

2,7436

2,0136

1,404

1,2044

10

0,063

12,6918

7,814

5,4616

3,3284

2,5282

По данным таблицы построим графики зависимости относительной расширенной неопределенности измерений расхода газа от значения перепада давления на СУ и класса точности средства измерений перепада (рисунок 4.3).

Графики зависимости неопределенности измерений расхода от перепада давления

Рисунок 4.3 - Графики зависимости неопределенности измерений расхода от перепада давления

Как видно из графиков:

- при уменьшении значения перепада давления на СУ наблюдается значительный рост относительной расширенной неопределенности значения расхода, что объясняется соответствующим ростом отношения ;

- использование средств измерений перепада давления с классом точности меньшим, чем 0,25, не дает существенного снижения неопределенности измерений расхода, и следовательно, использовать СИ с меньшим классом точности, для повышение точности измерений узла учета скорей всего будет не эффективно.

В ходе анализа была проверена степень оснащенности всех узлов учета газа средствами измерений, соответствующими по точности измерений установленным требованиям к допускаемым отклонениям номинальных значений измеряемых параметров и нормам точности измерений этого параметра.

Было установлено следующее:

- все действующие узлы учета газа обеспечены средствами измерений, соответствующими по диапазонам и точности измерения контролируемых параметров установленным требованиям к допускаемым отклонениям номинальных значений измеряемых параметров и норма точности измерений этих параметров;

- для обеспечения измерений в широком диапазоне изменения расхода с заданной точностью используются два-три дифманометра, что существенно повышает текущие издержки на обслуживание и поверку данных средств измерений.

Сейчас существует огромное количество средств измерений, которые могут обеспечить выполнение измерений расхода с высокой точностью. Как, например, "ГиперФлоу-3Пм" предназначенный для измерений в рабочих условиях и приведенного к стандартным условиям расхода и количества природного газа.

Датчик комплексный с вычислителем расхода "ГиперФлоу-3Пм" предназначен для измерения и регистрации избыточного (абсолютного) давления, перепада давления и температуры контролируемой среды, вычисления и регистрации расхода и количества газа, методом переменного перепада давления на сужающих устройствах и в системах с применением счетчиков и датчиков объемного расхода газа (работа в режиме корректора).

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее