Проблемы метрологического обеспечения узла учёта газа

Введение

Система измерения количества и качества газа (СИКГ) и средства измерения (СИ) должны иметь действующие свидетельства о поверке. Как правило, объемы поверочных работ являются трудоемкими и приводят к длительному изъятию СИ из обращения. Это, в свою очередь, приводит к снижению готовности применения устройств и к неоправданным затратам в виде содержания дополнительного дорогостоящего резерва СИ, следовательно, к снижению эффективности.

Организация метода решения

Данные проблемы предлагается решить введением поверки СИ по месту эксплуатации. Положительный эффект от введения поверки СИ по месту эксплуатации имитационным методом выражается в следующем [1]:

• увеличении эксплуатации СИ на время затраченного для де/монтажа, транспортировки и времени поверки;
• снижении трудозатрат на поверочные работы и время изъятия СИ из сферы применения их по назначению;
• обеспечении возможности поверки СИ без снятия с технологических установок, и автоматизации выполнения поверочных работ.

Поверка СИ по месту эксплуатации не должна нарушать единства и требуемой точности измерений и соответствия методике поверки [2].

Ультразвуковой газовый расходомер измеряет с большой точностью время прохождения ультразвуковой волны в газовой среде, что позволяет определить среднюю осевую скорость движения газа через измеритель расхода.

Измерительные элементы (хорды) расположены под углом к продольной оси трубопровода, причем на каждой из хорд установлено два преобразователя, которые поочередно выступают в качестве передатчиков и приемных устройств, как показано на рисунке 1. Это позволяет измерить время прохождения сигнала как по направлению течения потока, так и против него [3].

Рисунок 1. Принцип работы расходомера.

Расход определяется умножением измеренного значения средней скорости газа на площадь сечения корпуса расходомера:

где Q – объёмный расход;

U – средняя скорость газа;

D – внутренний диаметр расходомера.

Объём газа вычисляется следующей формулой:

где  и  – начало и конец интервала времени измерений.

Поверка заключается в проверке работоспособности поверяемого расходомера и его отдельных компонентов. Поверка осуществляется при помощи персонального компьютера (ПК) и установленной на нём специализированной программы управления и диагностики Customer Ultrasonic Interface (CUI).

При поверке имитационным способом расходомера убеждаются в формировании актуальных отчетов состояния программы CUI касательно формы, уровня усиления и профиля ультразвукового сигнала. Расходомер считают выдержавшим проверку, если отчеты CUI соответствуют документации фирмы [1].

Имитационный метод может быть применен только в том случае, если отрезок трубопровода с вмонтированным расходомером газа может быть полностью перекрыт, в измерительном корпусе полностью отсутствует течение газа с известным компонентным составом. Фазовое состояние измеряемой среды должно оставаться неизменным. Данный метод основан на проверке работоспособности расходомера при нулевом расходе.

Поверка проводится при рабочем давлении и при стабильной температуре окружающей среды. Расходомер и трубная обвязка не должны подвергаться воздействию осадков, солнечных лучей и т.п., так как это может негативно повлиять на весь процесс, а также вызвать образование конвекционных потоков внутри расходомера.

Проверяется стабилизация температуры газа в пределах 2°С в течение 15 минут. Поверка начинается, если изменение среднего по всем хордам значения скорости звука в газе в течение 15 минут не будет превышать 0,2 м/с.

Рассчитывают значения скорости звука в поверочной смеси. Скорость звука в рабочей смеси определяют в соответствии с нормативными документами, устанавливающими методы расчета физических свойств для природного газа [4].

Особенностью данного метода поверки является невозможность определения систематических погрешностей измерения расхода, поскольку это возможно только путем поверки проливным методом с помощью поверочной установки.

Преимуществами поверки имитационным методом перед проливным методом являются:

• относительно невысокая стоимость эксплуатационных расходов и оборудования;
• высокая производительность;
• возможность поверки расходомеров любых диаметров.

Предложенные в статье действия уменьшают время на метрологические процедуры по поверке расходомера газа и позволяют не выводить СИ из рабочего процесса. Тем самым существенно снижаются трудозатраты и время изъятия из сферы прямого применения.

Список литературы

1. Иванников, Д.А., Фомичев Е.Н. Основы метрологии и организации метрологического контроля [Электронный ресурс]. - URL: http://www.sa.sibsiu.ru/include/logos/metr/title.htm (дата обращения 01.05.2020).
2. Преобразователи расхода газа ультразвуковые SeniorSonic и JuniorSonic с электронными модулями серии Mark. Методика поверки. - ФГУП ВНИИР, г.Казань, 2009. - 10 с.
3. Руководство по справочной информации, установке и эксплуатации производства компании. Ультразвуковой газовый расходомер компании Daniel. Блок электроники Mark III, 2003. - 236 с.
4. ГОСТ 30319.3 - 2015. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе [Электронный ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200127443 (дата обращения 01.05.2020).