Меню

Системы измерения количества расхода газа



Введение в действие ГОСТ Р 8.740-2011 взамен ПР 50.2.019-2006

Горский В.П. СКБ «Промавтоматика»

Опубликован: «Главный метролог» №5 2013 г.

С 01.01.2013 г. взамен ПР 50.2.019-2006 «Объем и энергосодержание природного газа. Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационных и вихревых счетчиков» (далее — Правила) введен в действие ГОСТ Р 8.740-2011 «Расход и количество газа. Методика измерений с помощью турбинных, ротационных и вихревых расходомеров и счетчиков» (далее — Стандарт).

Кроме этого Стандарта существуют еще два документа, регламентирующие требования к узлам учета газа (далее — УУГ), в частности, с использованием турбинных, ротационных и вихревых счетчиков:

ГОСТ Р 8.733-2011 «Системы измерения количества и параметров свободного нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования», введенный в действие с 01.03.2012 г.;

ГОСТ Р 8.741-2011 «Объём природного газа. Общие требования к методикам измерений», который вводится в действие с 01.07.2013 г.

Порядок введения Стандарта разъяснен в письме технического комитета Росстандарта.

В этом письме сказано следующее:

1. Требования стандарта к монтажу распространяются только на вновь создаваемые и реконструируемые УУГ.

2. Все расчеты, связанные с процессом измерения расхода газа и определением неопределенности этих измерений, выполняются в соответствии с требованиями Стандарта независимо от времени ввода в эксплуатацию узлов учета газа. Сроки проведения расчетов действующих УУГ на соответствие требованиям Стандарта должны быть проведены в сроки не позднее срока окончания межповерочного интервала любого средства измерений (далее — СИ), входящего в состав узла учета. В случае несоответствия УУГ требованиям Стандарта необходимо устранить несоответствия в согласованные с поставщиком газа сроки.

В связи с этим актуальным является вопрос отличий требований к УУГ, предъявляемых Стандартом и Правилами.

Рассмотрим эти основные отличия конкретно по разделам.

1 Область применения

Область применения Стандарта расширена в части измеряемых сред. Если в Правилах измеряемой средой был только природный газ, то в Стандарте включены также такие измеряемые среды, как однокомпонентные и многокомпонентные газы.

3 Термины и определения

Основное существенное дополнение — введение термина неопределенность, который далее по тексту Стандарта является основным критерием оценки точности выполнения измерений УУГ (ранее в Правилах для оценки точности измерений УУГ использовали термин погрешность).

Формально в Стандарте приведены следующие определения терминов погрешность и неопределенность.

Погрешность измерения: Результат измерения (измеренное значение величины) минус опорное значение величины.

Неопределенность (измерений): Параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине.

Стандартная неопределённость (u): Неопределённость результата измерений, выраженная в виде среднего квадратического отклонения (СКО).

Расширенная неопределённость (U): Величина, определяющая интервал вокруг результата измерений, в пределах которого, как можно ожидать, находится большая часть распределения значений, которые с достаточным основанием могли бы быть приписаны измеряемой величине.

5 Требования к показателям точности измерений

В Правилах требования к точности измерений выражались в терминах погрешность, в Стандарте — в терминах неопределенность. В стандарте введены уровни точности измерений: А, Б, В, Г, Д -в зависимости от величины расширенной неопределенности: 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 соответственно.

В Стандарт не включены требования к погрешности измерений энергосодержания газа.

6.3 Методы приведения объемного расхода и объема газа к стандартным условиям

Такого раздела в Правилах не было. В Стандарте здесь классифицированы методы приведения объемного расхода и объема газа к ст. у. (Т, рТ, PTz, р пересчеты) и условия их применения в зависимости от точности, максимального расхода, максимального давления и типа измеряемого газа. В Правилах аналогичные методы приведения объемного расхода и объема газа к ст. у. также были допустимы, но отсутствовала их классификация.

Три косвенных метода измерений классифицированы так:

— Т-пересчет — это приведение к ст.у. при условно-постоянных значениях абсолютного давления и коэффициента сжимаемости;

— рТ-пересчет — это приведение к ст.у. при условно-постоянном значении коэффициента сжимаемости;

— pTZ-пересчет — это приведение к ст.у. при отсутствии условно-постоян-ных значений избыточного давления и температуры.

Прямой метод измерения (при непрерывном измерении плотности в р.у.) классифицирован как р-пересчет.

6.4 Определение теплофизических характеристик и физико-химических параметров газа

В Правилах расчет коэффициентов сжимаемости выполнялся по ГОСТ 30319.2 (методы GERG-91, NX19, AGA8-92DC, ВНИЦ СМВ). В Стандарте допускается расчет коэффициентов сжимаемости по любым действующим нормативным документам. Например, коэффициент сжимаемости нефтяного газа может быть рассчитан в соответствии с ГСССД МР113, а влажного природного газа -по ГОСТ Р 8.662.

9.1.2 Состав основных СИ и Приложение А. Рекомендуемые области применения СИ объема и расхода газа и процедура выбора их типоразмера

В Правилах такого раздела не было. В Стандарте приведен состав СИ в зависимости от метода пересчета при приведении к ст.у. (см. выше п.6.3 Стандарта).

В Приложении А приведена таблица рекомендуемых областей применения типов счетчиков (турбинный, ротационный, вихревой) в зависимости от диаметра измерительного трубопровода (далее — ИТ), давления газа, отношения максимального расхода к минимальному, потока газа (переменный, пульсирующий, прерывистый), уровня точности УУГ. В Приложении А приведена также процедура выбора типоразмера счетчика.

Стандарт предусматривает возможность установки нескольких счетчиков газа, в т.ч. рабочих, контрольных и резервных.

Дополнительные рабочие счетчики устанавливаются по коллекторной схеме для расширения диапазона измерений расхода.

Читайте также:  Перечень медицинских изделий виды измерений

Резервные счетчики обязательно устанавливаются на объектах, где недопустимо прекращение подачи газа и прерывание измерений. Эти счетчики используются во время ремонта или поверки рабочих счетчиков.

Контрольные счетчики (также контрольные датчики давления и температуры) устанавливаются при измерениях с уровнем точности измерений А. В период между поверками этих СИ, не реже одного раза в месяц, производят сличение рабочих СИ с показаниями контрольных для оценки пригодности рабочих СИ к дальнейшей эксплуатации. Контрольные счетчики устанавливаются последовательно с рабочим счетчиком непосредственно на рабочем ИТ или на контрольном (с обеспечением последовательного соединения трубной обвязкой).

9.2 Требования к основным средствам измерений и средствам обработки результатов измерений

9.2.1 Общие требования

Кроме классификации по уровням точности измерений (см. выше о разделе 5) в Стандарте конкретизированы пределы неопределенности всех составляющих расширенной неопределенности для каждого уровня: А, Б, В, Г, Д, а именно:

— неопределенность измерений объемного расхода и объема газа при р.у.;

— неопределенность процедуры приведения расхода в р.у. к ст. у. в целом, в т.ч. обусловленная алгоритмом вычислений и его программной реализацией (эта погрешность вычислений корректора должна быть не более 0,05 %);

— неопределенность измерения температуры;

— неопределенность измерения давления;

— неопределенность измерения/вычисления плотности газа в р.у. и ст.у;

— неопределенность расчета коэффициента сжимаемости.

Кроме этого, в стандартах ГОСТ Р 8.741-2011 и ГОСТ Р 8.733-2011 оговорены пределы относительной расширенной неопределенности/погрешности измерений объёма газа природного/свободного нефтяного газа соответственно, приведенного к ст. у. в зависимости от верхнего значения диапазона измерений объёмного расхода газа:

Указанные требования к точности измерений приведены для УУГ, предназначенных для взаиморасчетов между предприятиями-контрагентами.

По Стандарту основные СИ должны иметь унифицированный аналоговый и/или цифровой выходной сигналы. Рекомендуется применять основные СИ с цифровым выходным сигналом. Это актуальная рекомендация, так как в настоящее время многие датчики расхода и давления имеют цифровой выходной сигнал с интерфейсом RS-232, RS-485 (как правило, с протоколом Modbus) или с интерфейсом HART. Многие вычислители имеют возможность приема таких сигналов. Например, к вычислителям УВП-280А.01,Б.01 можно подключить датчики по цифровому протоколу Modbus через порты RS-232, RS-485 и по протоколу HART через адаптер KP-HART. Использование СИ с цифровым протоколом позволяет повысить точность измерения во входных каналах УУГ и точность УУГ в целом.

Источник

Системы измерения количества расхода газа

ГОСТ Р 8.972-2019

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

РАСХОД И КОЛИЧЕСТВО ГАЗА

Методика измерений с помощью критических сопел

State system for ensuring the uniformity of measurements. Flow rate and quantity of gas. Procedure of measurements by means of critical nozzles

Дата введения 2019-12-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии» (ФГУП «ВНИИР»), Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий — Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)

2 ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 9300:2005* «Измерение расхода газа с помощью критических сопел Вентури» (ISO 9300:2003 «Measurement of gas flow by means of critical flow Venturi nozzles», NEQ)
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Изложенная в настоящем стандарте методика измерений предусматривает возможность измерений массового расхода и массы газа, а также объемного расхода и объема газа при рабочих и приведенных к стандартным условиям с различными значениями показателей точности измерений.

В качестве показателя точности результатов измерений использована относительная расширенная неопределенность измерений (при коэффициенте охвата 2).

Необходимый уровень точности измерений определяется экономической целесообразностью и экономическим интересом, а также назначением результатов измерений с учетом соблюдения требований нормативных правовых актов Российской Федерации к показателям точности измерений.

Методика измерений, изложенная в настоящем стандарте, аттестована Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии» (ФГУП «ВНИИР») и зарегистрирована в едином реестре методик измерений Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений.

В отличие от ИСО 9300:2005, в настоящий стандарт внесены дополнения, обусловленные необходимостью соблюдения требований, установленных в Российской Федерации, к разработке и оформлению методик измерений по ГОСТ Р 8.563-2009.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает методику (метод) измерений массового расхода и массы, а также объемного расхода и объема при рабочих и приведенных к стандартным условиям однокомпонентных и многокомпонентных газов, находящихся в однофазном состоянии, с помощью критических сопел.

Читайте также:  Единица измерения колебаний земной коры это

1.2 Стандарт распространяется на критические сопла, в которых газ ускоряется до критической скорости (т.е. местной скорости звука) в горловине. При достижении критической скорости массовый расход газа в сопле является максимально возможным для существующих условий на входе в сопло. Критические сопла можно применять только при соблюдении определенных ограничений, например к относительному диаметру горловины сопла и/или к значению числа Рейнольдса в горловине сопла.

1.3 Стандарт распространяется на индивидуально калиброванные критические сопла, а также на критические сопла, для которых были проведены экспериментальные исследования, число и качество которых обеспечивает их применение с прогнозируемой неопределенностью их характеристик без индивидуальной калибровки.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 8.566 Государственная система обеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ 8.586.2 (ИСО 5167-2:2003) Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 2. Диафрагмы. Технические требования

ГОСТ 8.586.3 (ИСО 5167-3:2003) Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 3. Сопла и сопла Вентури. Технические требования

ГОСТ 17310 Газы. Пикнометрический метод определения плотности

ГОСТ 31370 (ИСО 10715:1997) Газ природный. Руководство по отбору проб

ГОСТ Р 8.563 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 54500.3/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

СП 12.13130.2009 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по [1], а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 Средства измерений и обработки результатов измерений

3.1.1 система измерений расхода и количества газа: Совокупность средств измерительной техники (средств измерений, средств обработки результатов измерений, измерительных принадлежностей и устройств), вспомогательных и дополнительных устройств, которые предназначены для подготовки потока и среды, измерений и регистрации результатов измерений расхода и количества газа.

3.1.2 средство обработки результатов измерений: Вычислитель или измерительно-вычислительный комплекс, который преобразовывает выходные сигналы основных средств измерений и вычисляет объемный расход и объем газа, приведенные к стандартным условиям.

1 Вычислитель является средством измерительной техники, которое преобразует выходные сигналы основных средств измерений и осуществляет обработку результатов измерений.

2 Измерительно-вычислительный комплекс — функционально объединенная совокупность средств измерительной техники, которая измеряет все или некоторые необходимые параметры потока и среды и осуществляет обработку результатов измерений.

3.1.3 основные средства измерений: Средства измерений теплофизических характеристик и физико-химических параметров газа, используемых для вычисления массового расхода и массы, а также объемного расхода и объема газа при рабочих условиях и приведенных к стандартным условиям.

3.1.4 дополнительные средства измерений: Средства измерений, предназначенные для контроля работоспособности основных средств измерений, дополнительных устройств и выполнения требований к условиям измерений.

Примечание — К дополнительным средствам измерений относятся, например, средства измерений перепада давления на фильтрах, устройстве подготовки потока.

3.1.5 показывающее устройство средства измерений: Совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин.

3.2 Вспомогательные и дополнительные устройства

3.2.1 вспомогательные устройства: Технические устройства, соединенные со средствами измерений и устройствами обработки результатов измерений, предназначенные для выполнения конкретных функций, непосредственно относящихся к преобразованию, передаче или отображению результатов измерений.

1 К вспомогательным устройствам относятся, например, устройства повторной индикации, устройства печати, памяти, линии связи, адаптеры и межсетевые адаптеры.

2 Вспомогательные устройства могут быть интегрированы или входить в состав основных средств измерений либо средств обработки результатов измерений.

3.2.2 дополнительные устройства: Оборудование и устройства, предназначенные для подготовки потока и среды, обеспечивающие необходимые условия проведения измерений.

Примечания — К дополнительным устройствам относятся, например, измерительные трубопроводы, фильтры, формирователи потока, байпасные линии, задвижки.

3.2.3 измерительный трубопровод: Участок трубопровода с установленным на нем критическим соплом, границы и геометрические характеристики которого, а также размещение на нем средств измерений и дополнительных устройств устанавливается настоящим стандартом и/или нормативными документами на конкретные средства измерений.

3.3 Измерение давления

3.3.1 давление торможения: Давление изоэнтропийно заторможенного потока газа.

Читайте также:  Для измерения атмосферного давления применяют прибор

Примечания — В настоящем стандарте используются только абсолютные значения давления торможения.

3.3.2 отверстие для отбора давления: Отверстие в стенке измерительного трубопровода, с помощью которого измеряют статическое давление газа в данной точке трубопровода.

3.3.3 статическое давление газа: Давление потока газа, которое можно измерить, подсоединив средство измерений давления к отверстию для отбора давления.

3.4 Измерение температуры

3.4.1 статическая температура газа: Температура потока газа, которая могла бы быть измерена средством измерений температуры при отсутствии торможения потока на его первичном преобразователе.

Примечания — В настоящем стандарте используются только значения абсолютной (термодинамической температуры) газа.

3.4.2 температура торможения: Температура изоэнтропийно заторможенного потока газа.

Примечания — В настоящем стандарте используются только значения абсолютной (термодинамической) температуры торможения газа.

3.5 Критические сопла

3.5.1 горловина: Часть отверстия сопла, имеющая минимальную площадь поперечного сечения.

3.5.2 критическое сопло: Сопло с такими геометрическими параметрами и условиями применения, при которых в его горловине расход является критическим.

3.5.3 сопло: Техническое устройство со сквозным отверстием, имеющее плавно сужающуюся часть на входе, переходящую в горловину и затем в плавно расширяющуюся часть на выходе.

3.5.4 относительный диаметр горловины: Отношение диаметра горловины сопла к внутреннему диаметру измерительного трубопровода перед соплом.

3.5.5 стандартное критическое сопло: Критическое сопло с цилиндрической или тороидальной горловиной, изготовленное в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

3.6.1 газодинамические параметры потока: Параметры потока, характеризующие его газодинамические свойства.

Примечания — В настоящем стандарте в качестве газодинамических параметров потока приняты температура и давление торможения, критический поток массы и функция критического расхода.

3.6.2 массовый расход газа: Масса газа, проходящего в единицу времени через сопло.

3.6.3 коэффициент расхода: Безразмерное отношение действительного расхода к идеальному расходу невязкого газа, которое бы имело место в случае одномерного изоэнтропического течения при тех же условиях торможения на входе в сопло.

Примечания — Коэффициент расхода учитывает влияние вязкости и профиля скорости потока газа. Для каждого типа сопла и условий его установки значение коэффициента расхода является функцией числа Рейнольдса в горловине сопла.

3.6.4 критический поток массы: Произведение скорости звука на плотность газа в горловине критического сопла.

3.6.5 относительное противодавление: Отношение статического давления на выходе из сопла к давлению торможения перед соплом.

3.6.6 критическое отношение давлений: Отношение статического давления в горловине сопла к давлению торможения, при котором массовый расход газа равен критическому.

3.6.7 критический расход: Максимальный расход газа для конкретного сопла, который может существовать в зависимости от условий перед соплом.

Примечания — При критическом расходе скорость в горловине сопла равняется местной скорости распространения звука.

3.6.8 объемный расход газа: Объем газа, проходящего через сопло в единицу времени.

Примечания — В общем случае объемный расход рассчитывается для конкретных условий для определения объема (давление, температура и др.).

3.6.9 объемный расход газа, приведенный к стандартным условиям: Объем газа, проходящего через сопло в единицу времени, приведенный к условиям — абсолютное давление 0,101325 МПа и температура 20°С.

3.6.10 показатель адиабаты газа: Отношение относительного изменения давления к соответствующему относительному изменению плотности газа в процессе изменения его состояния без теплообмена с окружающей средой, рассчитываемое по формуле

где индекс s обозначает постоянство энтропии.

3.6.11 теплофизические характеристики газа: Величины, характеризующие теплофизические свойства газа.

Примечания — В настоящем стандарте в качестве теплофизических характеристик газа приняты плотность газа при рабочих условиях, вязкость, фактор сжимаемости, скорость распространения звука, показатель адиабаты.

3.6.12 фактор сжимаемости: Поправочный коэффициент, который численно выражает отклонение поведения реального газа от закона идеального газа при данном давлении и температуре, рассчитываемый по формуле

3.6.13 физико-химические параметры газа: Величины, характеризующие физико-химические свойства газа, применяемые для расчета теплофизических характеристик газа.

Примечания — В настоящем стандарте в качестве физико-химических параметров газа приняты состав газа, плотность газа при стандартных условиях и молярная масса газа.

3.6.14 функция критического расхода: Безразмерная величина, характеризующая термодинамические свойства одномерного потока газа между входом в сопло и его горловиной при изоэнтропийном процессе.

Примечания — Функция критического расхода зависит от теплофизических характеристик газа и условий торможения.

3.6.15 число Маха: Отношение средней осевой скорости потока газа к скорости распространения звука.

3.6.16 число Рейнольдса в горловине сопла: Безразмерный параметр, рассчитанный по значениям расхода газа и динамической вязкости газа при условии торможения газа на входе в сопло по формуле

3.7 Точность измерений

Уровень точности измерений: Признак, обозначающий уровень качества измерений, выражаемый значением относительной расширенной неопределенности результата измерений.

3.8 Калибровка критического сопла

Калибровка критического сопла: Процедура экспериментального определения зависимости коэффициента расхода критического сопла или произведения коэффициента расхода критического сопла на площадь поперечного сечения его горловины от числа Рейнольдса.

4 Условные обозначения и сокращения

4.1 Условные обозначения

Основные условные обозначения, применяемые в настоящем стандарте, приведены в таблице 1.

Площадь поперечного сечения на выходе из сопла

Площадь поперечного сечения горловины сопла

Критический поток массы

Произведение коэффициента расхода на площадь поперечного сечения горловины критического сопла, установленное в результате его калибровки

Удельная изобарная теплоемкость

Безразмерная изобарная теплоемкость газа в идеально-газовом состоянии

Коэффициент, учитывающий влияние температуры газа на значение площади поперечного сечения горловины критического сопла

Источник