Правила хранения и транспортирования блоков комплекса должны соответствовать требованиям их эксплуатационной документации.
Приложение 1. Выбор датчиков при заказе комплекса
В настоящем приложении приведены рекомендации по выбору датчиков параметров газа и даны результаты нескольких расчетов погрешностей комплексов при выборе определенных типов датчиков.
В соответствии с п.6.1 Правил по метрологии ПР.50.2.019 "Количество природного газа. Методика выполнения измерений при помощи турбинных и ротационных счетчиков" допускается комплектация комплексов различными блоками (средствами измерений), исходя из технико-экономической целесообразности по согласованию заинтересованных сторон. При этом должны выполняться следующие требования:
-каждый блок должен быть разрешен к применению в установленном порядке и иметь действующий документ, подтверждающий его поверку;
-электрические характеристики каждого датчика должны соответствовать требованиям, приведенным в таблицах 2 : 4;
-климатические условия эксплуатации блоков должны соответствовать требованиям, установленным в их документации;
-характеристики энергоснабжения блоков в условиях эксплуатации должны соответствовать требованиям, установленным в их документации.
При создании комплексов выбор датчиков может быть выполнен двумя способами:
1) при заданной комплектации датчиками и известном режиме их работы, рассчитывается погрешность комплексов при определении объема газа, приведенного к стандартным условиям;
2) при заданном значении указанной выше погрешности и известном режиме работы датчиков, определяются их характеристики. Затем выбираются датчики с соответствующими характеристиками.
Рекомендации по проведению расчета погрешностей комплексов приведены в Приложении 2.
Расчет погрешностей производится с применением компьютерной программы "ИМ2300ГК-РП", утвержденной в установленном порядке.
1.1. Рекомендации по выбору датчиков объема
В состав комплексов могут входить различные как по принципу действия, так и по конструкции датчики - счетчики объема или расходомеры (преобразователи расхода).
Датчик должен иметь диапазон измерения расхода, который обеспечивал бы измерение расхода газа в фактическом диапазоне его изменения в процессе эксплуатации. При невыполнении данного требования, следует использовать два датчика с разными диапазонами, которые могут быть одновременно подключены к вычислителю.
Датчик должен быть рассчитан на работу при рабочих значениях температуры и давления газа.
1.2. Выбор датчиков температуры
В состав комплексов могут входить медные или платиновые термопреобразователи сопротивления по ГОСТ 6651 или термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом 4:20 мА.
При этом для каждого используемого трубопровода может быть использован любой из датчиков, допустимых к применению.
Класс термопреобразователя, существенно влияя на точность измерения температуры газа, незначительно влияет на точность определения объема, приведенного к стандартным условиям.
1.3. Выбор датчиков давления
В состав комплексов могут входить датчики абсолютного давления, избыточного и барометрического давления. Датчики могут иметь разные диапазоны изменения выходного тока.
Датчики должны быть рассчитаны на работу при рабочей температуре газа.
Наибольшая точность обеспечивается при использовании датчика абсолютного давления (исполнение комплекса 01), наименьшая - при использовании датчика избыточного давления и условно постоянного значения барометрического давления (исполнение 03). При совместном использовании датчиков избыточного и барометрического давлений точность измерения имеет среднее значение (исполнение 02).
В то же время стоимость (покупка и последующая поверка) датчика абсолютного давления выше, чем избыточного, а стоимость двух датчиков (избыточного и абсолютного для измерения барометрического давления) выше, чем стоимость одного датчика абсолютного давления.
С целью повышения точности датчик должен выбираться таким образом, чтобы значение его верхнего предела измерения было максимально приближено к значению рабочего давления газа.
Ниже приведены результаты расчетов погрешностей комплексов, в состав которых входят широко применяемые датчики параметров газа. Расчеты выполнены для одних и тех же условий, но для различных исполнений комплексов и для различных значений погрешности датчика объема газа.
1. В состав комплекса исполнения 01 входят:
- датчик абсолютного давления - "САПФИР -22 М ". Характеристики: Рва = 0,16 МПа, приведенная погрешность ±0,5 %, диапазон тока от 4 до 20 мА;
- датчик объема - счетчик газа СГ -16М. Характеристики: относительная погрешность ±1, ±2 или ±4 %;
- датчик температуры - термометр платиновый технический ТПТ -1. Характеристики: НСХ 50 П, класс В.
Рабочие параметры газа: давление 0,8 Рва (0,128 МПа) и температура 100С.
Результаты расчета
|
| Значение погрешности |
| Δτ,0C | γP,% | δV,% | δV,% |
| 0,40 | 0,52 | 1,0 | 1,22 |
| 2,0 | 2,12 |
| 4,0 | 4,06 |
|
2. В состав комплексов исполнения 02 входят:
- датчик избыточного давления - "САПФИР -22 М ". Характеристики: Рви = 0,04 МПа, приведенная погрешность ±0,5 %, диапазон тока от 4 до 20 мА;
- датчик абсолютного давления (измерение барометрического давления) - "САПФИР -22 М ". Характеристики: Рва = 0,16 МПа, приведенная погрешность ±0,5 %, диапазон тока от 4 до 20 мА;
- датчик объема - счетчик газа СГ-16М. Характеристики: относительная погрешность ±1, ±2 или ±4 %;
- датчик температуры - термометр платиновый технический ТПТ-1. Характеристики: НСХ 50 П, класс В.
Рабочие параметры газа: давление 0,68 Рви (0,0272 МПа) и температура 10 0С. Барометрическое давление 0,1007 МПа.
Результаты расчета
|
| Значение погрешности |
| Δτ,0C | γP изб,% | γP бар,% | δV,% | δV,% |
| 0,40 | 0,52 | 0,52 | 1,0 | 1,22 |
| 2,0 | 2,12 |
| 4,0 | 4,06 |
|
3. В состав комплексов исполнения 03 входят:
- датчик избыточного давления - "САПФИР -22 М". Характеристики: Рви = 0,04 МПа, приведенная погрешность ±0,5 %, диапазон тока от 4 до 20 мА;
- датчик объема - счетчик газа СГ-16М. Характеристики: относительная погрешность ±1, ±2 или ±4 %;
- датчик температуры - термометр платиновый технический ТПТ-1. Характеристики: НСХ 50 П, класс В.
Рабочие параметры газа: давление 0,68 Рви (0,0272 МПа) и температура 10°С. Константное значение барометрического давления 755 мм рт.ст., диапазон изменения от 745 до 765 мм рт.ст., абс. погрешность барометрического давления ΔРби = 10 мм рт.ст.
Результаты расчета
|
| Значение погрешности |
| Δτ,0C | γP,% | δV,% | δV,% |
| 0,40 | 0,52 | 1,0 | 1,48 |
| 2,0 | 2,28 |
| 4,0 | 4,14 |
|
4. То же, что для примера расчета 3, но диапазон изменения барометрического давления от 740 до 770 мм рт.ст., абс. погрешность барометрического давления ΔРби = 15 мм рт.ст.
Результаты расчета
|
| Значение погрешности |
| Δτ,0C | γP,% | δV,% | δV,% |
| 0,40 | 0,52 | 1,0 | 1,88 |
| 2,0 | 2,56 |
| 4,0 | 4,31 |
|
Приложение 2. Рекомендации по расчету погрешностей
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. Δt производится по формуле:
Δt = ± (Δtпр2 + Δtвыч2)1/2, 0С
где: Δtпр - абсолютная погрешность термопреобразователя, 0С;
Δtпр = ± (0,15 + 0,002 |t|) 0С - ТСП класса допуска А;
Δtпр = ± (0,3 + 0,005 |t|) 0С - ТСП класса допуска В;
Δtпр = ± (0,6 + 0,008 |t|) 0С - ТСП класса допуска С;
Δtпр = ± (0,15 + 0,002 |t|) 0С - ТСМ класса допуска А;
Δtпр = ± (0,25 + 0,0035 |t|) 0С - ТСМ класса допуска В;
Δtпр = ± (0,5 + 0,0065 |t|) 0С - ТСМ класса допуска С;
t - значение температуры по п. 2.4.
Δtвыч= ±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:
Δt = ± (γt пр2 + γt выч2)1/2 DT/100, 0С
где: γt пр - приведенная погрешность датчика температуры, % ;
t выч = +0,15% - приведенная погрешность вычислителя ИМ2300 по токовому входу (при преобразовании тока в значение температуры);
DTпр - диапазон измерения температуры вычислителя ИМ2300 (tmax - tmin), 0С;
2.6.2 Расчет приведенной погрешности измерения давления (абсолютного, избыточного или барометрического).
Расчет приведенной погрешности измерения давления γр производится по формуле:
γр = ±(γр пр2 + γр выч2)1/2, %
где: γр пр - приведенная погрешность датчика давления, %
γр 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 δv производится по формуле:
δv= ± (&deltav пр2 + δv выч2)1/2, %
где: δv пр - относительная погрешность датчика объема, %
δv 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 = ± [δv2 + (Θтδт)2 + (Θрδр)2 + (δv выч)2]1/2, %
где: δv - относительная погрешность комплекса при измерении объема газа в рабочих условиях (по п.2.6.3), %;
δт = (Δt/Т)X100 % - относительная погрешность комплекса при определении абсолютной температуры, %;
Δt - 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.
δр - относительная погрешность комплекса при определении абсолютного давления, %;
Θт = 1, Θр = 1 - коэффициенты влияния погрешности измерений, соответственно температуры и давления.
Расчет погрешности δv выч производится по формуле:
δv выч = ± [(δвыч мет)2 + (δвыч им)2]1/2, %
где: δвыч им = ±0,15% - относительная вычислительная погрешность вычислителя ИМ2300 при преобразовании рабочего объема в объем, приведенный к стандартным (нормальным) условиям;
δвыч 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 δр в зависимости от применяемых датчиков давления рассчитывается по различным формулам, которые приведены ниже:
1) При применении датчика абсолютного давления погрешность δр определяется по формуле:
δр = γр Рв/Р, %
где: γр - приведенная погрешность измерения абсолютного давления по п.2.6.2, %;
Рв - 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:
δр = ((γри Рви)2 + (γрб Рвб)2)0.5 / (Ри + Рб),
где: γри - приведенная погрешность измерений избыточного давления по п. 2.6.2, %;
Рви - верхний предел измерения датчика избыточного давления, МПа;
γрб - приведенная погрешность измерений барометрического давления по п. 2.6.2, %;
Рвб - верхний предел измерения датчика барометрического давления, МПа;
Ри - значение избыточного давления по п. 2.2, МПа.
Рб - значение барометрического давления по п. 2.3, МПа.
3) При применении датчика избыточного давления и использовании константы барометрического давления определяется по формуле:
δр = ((γри Рви)2 + (100 ΔРби)2)0.5 / (Ри + Рб),
где: γри - приведенная погрешность измерений избыточного давления по п. 2.6.2, %;
Рви - верхний предел измерения датчика избыточного давления, МПа;
ΔРби=(Рвб-Рнб)/2 - абсолютная погрешность определения барометрического давления, МПа, по п. 2.3;
Рвб - верхнее значение изменений барометрического давления по п.2.3, МПа;
Рнб - нижнее значение изменений барометрического давления по п.2.3, МПа;
Ри - значение избыточного давления по п. 2.2, МПа.
Рб - значение константы барометрического давления по п. 2.3, МПа.
Примечание - 1 мм рт.ст. =133,322X10-6 МПа, 1кгс/см2 = 98,0665X10-3 МПа.
