Расчет погрешностей комплексов (при их создании, поверке и т.п) следует производить с применением программы "ИМ2300ГК-РП", утвержденной в установленном порядке. Программа поставляется вместе с вычислителем ИМ2300 и предназначена для установки на ПК с операционной системой Windows 95, 98 или 2000.

В настоящем приложении приведены формулы расчета погрешностей комплексов и перечислены исходные данные, необходимые для его выполнения.

2.1 Исходные данные для расчета.

Для выполнения расчета необходима следующая информация:

по датчику объема: значение относительной погрешности;

по датчику давления:

1) значение приведенной погрешности,

2) верхний предел диапазона измерения,

3) измеряемое давление (избыточное, абсолютное, барометрическое) и его рабочее значение, для которого выполняется расчет;

по датчику температуры:

При использовании термопреобразователя сопротивления

1) класс допуска,

2) номинальная статическая характеристика (НСХ) датчика,

3) рабочее значение температуры, для которого выполняется расчет;

При использовании термометра сопротивления с токовым выходом

1) приведенная погрешность,

2) диапазон измеряемых температур,

3) рабочее значение температуры, для которого выполняется расчет;

по условно постоянному параметру - барометрическому давлению:

1) значение давления, для которого выполняется расчет,

2) абсолютная погрешность давления.

по погрешностям вычислителя ИМ2300:

1) абсолютная погрешность вычислителя по резистивному входу,

2) приведенная погрешность вычислителя по токовому входу,

3) относительная погрешность вычислителя по число-импульсному входу,

4) относительная вычислительная погрешность вычислителя,

5) относительная погрешность метода вычисления коэффициента сжимаемости природного газа (NX19 или GERG91) , определяемая ГОСТ 30319.2-96.

Указанная информация приведена в эксплуатационной документации блоков или в их свидетельствах о поверке. На основании этой информации осуществляется определение метрологических характеристик комплексов.

Рекомендации по выбору значений рабочих параметров, для которых производится расчет, приведены ниже.

2.2 Рекомендации по выбору значения рабочего давления газа (в трубопроводе) и барометрического давления (при его измерении)

Так как погрешность датчика давления нормируется как приведенная (или классом точности), то относительная погрешность определения абсолютного давления имеет тем большее значение, чем больше отношение верхнего предела датчика к измеряемому значению. Расчет погрешностей комплексов рекомендуется выполнять для среднего значения рабочего и барометрического давлений. Значения могут быть определены по договору на поставку газа или на основании опыта эксплуатации оборудования потребителя. Рабочее давление должно соответствовать абсолютному (применяется датчик абсолютного давления) или избыточному давлению (применяется датчик избыточного давления).

2.3 Рекомендации по выбору значения барометрического давления, являющегося условно постоянным параметром

Значение барометрического давления (при отсутствии его измерения), выраженное в "мм рт.ст.", вводится в память вычислителя как константное значение на заданный период эксплуатации комплекса. Данное значение используется для определения абсолютного давления, при котором производится определение стандартного объема газа. Значение барометрического давления может быть определено как его среднее значение за заданный период эксплуатации комплексов. Погрешность барометрического давления принимается равной половине разности верхнего и нижнего значений за период эксплуатации.

2.4 Рекомендации по выбору значения температуры

Так как погрешность датчика температуры нормируется как абсолютная, то относительная погрешность определения абсолютной температуры имеет тем большее значение, чем хуже класс термопреобразователя и больше (без учета знака) значение рабочей температуры.

Расчет погрешностей комплексов рекомендуется выполнять для среднего значения рабочей температуры газа за заданный период эксплуатации. Указанное значение может быть определено по договору на поставку газа или на основании опыта эксплуатации оборудования потребителя.

2.5 Рекомендации по расчету погрешностей комплексов, в состав которого входит датчик объема с несколькими нормированными значениями погрешности измерения

При применении в составе комплексов указанного датчика рекомендуется выполнять расчет при наибольшем значении погрешности, если существует вероятность работы датчика на различных расходах (например, потребление газа, связанное с технологическими целями). Если потребление газа стабильно во времени, то можно выполнить расчет, исходя из того значения погрешности, которое соответствует предполагаемому расходу.

2.6 Расчет погрешностей комплексов при измерении температуры, давления и объема газа в рабочих условиях

Погрешность комплекса при измерении параметров газа определяется погрешностями датчиков и погрешностями преобразования сигналов вычислителем (погрешность вычислителя). Все указанные погрешности статистически независимы. Определение значений погрешностей производится с точностью до двух знаков.

2.6.1. Расчет абсолютной погрешности измерения температуры

2.6.1.1. При использовании термопреобразователя сопротивления

Расчет абсолютной погрешности измерений температуры. Δ_t производится по формуле:

Δ_t = ± (Δt_пр² + Δt_выч²)^1/2, ⁰С

где: Δt_пр - абсолютная погрешность термопреобразователя, ⁰С;

Δt_пр = ± (0,15 + 0,002 |t|) ⁰С - ТСП класса допуска А;

Δt_пр = ± (0,3 + 0,005 |t|) ⁰С - ТСП класса допуска В;

Δt_пр = ± (0,6 + 0,008 |t|) ⁰С - ТСП класса допуска С;

Δt_пр = ± (0,15 + 0,002 |t|) ⁰С - ТСМ класса допуска А;

Δt_пр = ± (0,25 + 0,0035 |t|) ⁰С - ТСМ класса допуска В;

Δt_пр = ± (0,5 + 0,0065 |t|) ⁰С - ТСМ класса допуска С;

t - значение температуры по п. 2.4.

Δ_tвыч= ±0,2⁰С - абсолютная погрешность вычислителя ИМ2300 по резистивному входу (при преобразовании сопротивления в значение температуры).

2.6.1.2. При использовании термопреобразователя сопротивления с токовым выходом

Расчет абсолютной погрешности измерений температуры. Δt производится по формуле:

Δ_t = ± (γ_{t пр}² + γ_{t выч}²)^1/2 DT/100, ⁰С

где: γ_{t пр} - приведенная погрешность датчика температуры, % ;

t выч = +0,15% - приведенная погрешность вычислителя ИМ2300 по токовому входу (при преобразовании тока в значение температуры); DT_пр - диапазон измерения температуры вычислителя ИМ2300 (t_max - t_min), ⁰С;

2.6.2 Расчет приведенной погрешности измерения давления (абсолютного, избыточного или барометрического).

Расчет приведенной погрешности измерения давления γ_р производится по формуле:

γ_р = ±(γ_{р пр}² + γ_{р выч}²)^1/2, %

где: γ_{р пр} - приведенная погрешность датчика давления, %

γ_{р выч} = ±0,15% - приведенная погрешность вычислителя по токовому входу (при преобразовании тока в значения давления), %;

2.6.3 Расчет относительной погрешности измерения объема в рабочих условиях

Расчет погрешности измерения объема δ_v производится по формуле:

δ_v= ± (&delta_{v пр}² + δ_{v выч}²)^1/2, %

где: δ_{v пр} - относительная погрешность датчика объема, %

δ_{v выч} = ±0,1 % - относительная погрешность вычислителя по число-импульсному входу (при преобразовании числа импульсов в значения объема).

2.7. Расчет относительной погрешности определений объема газа, приведенного к стандартным (нормальным) условиям

Определение значений погрешности производится с точностью до двух знаков.

Расчет погрешности v производится по формуле:

δv = ± [δ_v² + (Θ_тδ_т)₂ + (Θ_рδ_р)² + (δ_{v выч})²]^1/2, %

где: δ_v - относительная погрешность комплекса при измерении объема газа в рабочих условиях (по п.2.6.3), %;

δ_т = (Δ_t/Т)X100 % - относительная погрешность комплекса при определении абсолютной температуры, %;

Δ_t - абсолютная погрешность комплекса при измерении температуры (по п. 2.6.1), ⁰С;

Т = (273,15 + t) - значение абсолютной температуры, K;

t - значение температуры по п.2.4, ⁰С.

δ_р - относительная погрешность комплекса при определении абсолютного давления, %;

Θ_т = 1, Θ_р = 1 - коэффициенты влияния погрешности измерений, соответственно температуры и давления.

Расчет погрешности δ_{v выч} производится по формуле:

δ_{v выч} = ± [(δ_{выч мет})² + (δ_{выч им})²]^1/2, %

где: δ_{выч им} = ±0,15% - относительная вычислительная погрешность вычислителя ИМ2300 при преобразовании рабочего объема в объем, приведенный к стандартным (нормальным) условиям;

δ_{выч мет} ( % ) - относительная погрешность метода вычисления коэффициента сжимаемости природного газа (NX19 или GERG91) , определяемая ГОСТ 30319.2-96, Таблица 1, зависящая от плотности газа и диапазонов рабочих температур и давлений.

Значение относительной погрешности давления δ_р в зависимости от применяемых датчиков давления рассчитывается по различным формулам, которые приведены ниже:

1) При применении датчика абсолютного давления погрешность δ_р определяется по формуле:

δ_р = γ_р Р_в/Р, %

где: γ_р - приведенная погрешность измерения абсолютного давления по п.2.6.2, %;

Р_в - верхний предел измерения датчика абсолютного давления, МПа;

Р - значение абсолютного давления по п.2.6.2, МПа.

2) При применении датчиков избыточного и барометрического (абсолютного) давлений определяется по формуле:

δ_р = ((γ_ри Р_ви)² + (γ_рб Р_вб)²)^0.5 / (Р_и + Рб),

где: γ_ри - приведенная погрешность измерений избыточного давления по п. 2.6.2, %;

Р_ви - верхний предел измерения датчика избыточного давления, МПа;

γ_рб - приведенная погрешность измерений барометрического давления по п. 2.6.2, %;

Р_вб - верхний предел измерения датчика барометрического давления, МПа;

Р_и - значение избыточного давления по п. 2.2, МПа.

Р_б - значение барометрического давления по п. 2.3, МПа.

3) При применении датчика избыточного давления и использовании константы барометрического давления определяется по формуле:

δ_р = ((γ_ри Р_ви)² + (100 ΔР_би)²)^0.5 / (Р_и + Р_б),

где: γ_ри - приведенная погрешность измерений избыточного давления по п. 2.6.2, %;

Р_ви - верхний предел измерения датчика избыточного давления, МПа;

ΔР_би=(Р_вб-Р_нб)/2 - абсолютная погрешность определения барометрического давления, МПа, по п. 2.3;

Р_вб - верхнее значение изменений барометрического давления по п.2.3, МПа;

Р_нб - нижнее значение изменений барометрического давления по п.2.3, МПа;

Р_и - значение избыточного давления по п. 2.2, МПа.

Р_б - значение константы барометрического давления по п. 2.3, МПа.

Примечание - 1 мм рт.ст. =133,322X10^-6 МПа, 1кгс/см² = 98,0665X10^-3 МПа.