Лепявко А.П. Средства измерений расхода жидкости и газа. Академия стандартизации, метрологии и сертификации а. П. Лепявко средства измерений
 Скачать 2.47 Mb.
|
|
Поверка турбинных преобразователей расхода в соответ- ствии с МИ 1974–2004 В процессе эксплуатации высокоточных турбинныхпреоб- разователей расхода счетчиков нефти и нефтепродуктов с преде- лом допускаемой погрешности ±(0,10...0,25) % для обеспечения требуемой точности при поверке в большинстве случаев необхо- димо проводить корректировку градуировочной характеристики. Кроме того, сложно и в большинстве случаев практически невозможно обеспечить соотношение погрешностей эталонного средства измерения и допускаемой погрешности поверяемого счетчика 1:3. Поэтому по результатам поверки погрешность счетчика рассчитывается с учетом погрешности поверки. Поверка проводится на месте эксплуатации и на реальной измеряемой среде. В качестве эталонных средств измерения ис- пользуются высокоточные трубопоршневые установки. Средства поверки: Поверочные установки 1-го и 2-го разрядов с пределами до- пускаемой относительной погрешности ±0,05 и ±0,1 %. 201 Преобразователи давления с пределами допускаемой приве- денной погрешности ±0,5 %. Преобразователи температуры с пределами допускаемой аб- солютной погрешности ±0,2 ºС. Электронный блок (контроллер-вычислитель) поверочной установки или система обработки информации (СОИ), обеспечи- вающая измерения количества импульсов и входящая в состав системы измерений, с пределами допускаемой относительной по- грешности определений коэффициентов преобразования преоб- разователей расхода ±0,025 %. Автоматический поточный преобразователь плотности. Автоматический поточный вискозиметр. Условия поверки: Поверку проводят на месте эксплуатации в комплекте с эле- ментами измерительной линии (струевыпрямителем, прямым участком и фильтром, если он установлен на каждой измеритель- ной линии). Рабочая жидкость: нефть, нефтепродукты. Вязкость жидкости – в пределах, которые указаны в доку- ментации преобразователя расхода. Содержание свободного газа не допускается. Для обеспечения безкавитационной работы преобразователя расхода в процессе поверки устанавливается избыточное давле- ние в трубопроводе. Изменение температуры жидкости за время одного измере- ния не превышает 0,2 ºС. Отклонение расхода жидкости в процессе поверки за время одного измерения не превышает 2,5 %. Операции поверки: 1. Внешний осмотр. 2. Опробование. При опробовании проводят одно измерение при любом зна- чении расхода в пределах рабочего диапазона. 3. Определение метрологических характеристик. Метрологические характеристики рабочего преобразователя расхода и его градуировочную характеристику определяют при крайних значениях рабочего диапазона и значениях, выбранных внутри него. Значение поверочного расхода (точки рабочего диа- 202 пазона) выбирают с интервалом не более 20 % от верхнего преде- ла измерений поверяемого преобразователя. Количество точек диапазона выбирают исходя из возможностей СОИ. Разбиение рабочего диапазона на поддиапазоны проводят в зависимости от крутизны градуировочной характеристики преобразователя рас- хода. В зависимости от вида реализации градуировочной характе- ристики рабочих преобразователей расхода метрологические ха- рактеристики контрольного преобразователя расхода определя- ют: в крайних точках рабочего диапазона; в тех же точках рабочего диапазона, в которых проведена по- верка рабочих преобразователей расхода; в средних точках поддиапазонов, установленных при поверке рабочих преобразователей расхода. При каждом расходе при поверке рабочих преобразователей расхода проводят не менее пяти измерений, а контрольных – не менее семи измерений. Обработка результатов измерений 1) Рассчитывают коэффициент преобразования ij K , имп/м 3 , при i-м измерении в j-й точке рабочего диапазона , V N K ij ij ij (8.45) где ij N – число импульсов; ij V – значение вместимости поверочной установки при i-м измерении в j-й точке рабочего диапазона, приведенное к услови- ям поверки преобразователя расхода и вычисляемое по формуле , k V V tp ij ij o (8.46) где коэффициент tp ij k – поправочный коэффициент для приведения вместимости поверочной установки к условиям поверяемого пре- образователя при i-м измерении в j-й точке рабочего диапазона. Коэффициент tp ij k учитывает: влияние температуры стенок поверочной установки на ее вместимость; 203 влияние давления жидкости в поверочной установке на ее вместимость; разность температур жидкости в преобразователе расхода и поверочной установке; разность давлений жидкости в преобразователе расхода и по- верочной установке. 2) Для каждой j-й точки диапазона измерения поверяемого счетчика рассчитывают среднее значение коэффициента преобра- зования j K и СКО случайной составляющей погрешности j S : n i ij j j K n K 1 1 , (8.47) , K K K n S j n i j ij j j 100 ) ( 1 1 1 2 (8.48) где j n – число измерений в j-й точке диапазона измерений. Проверяется выполнение условия j S ≤ 0,02. (8.49) Если условие не выполняется, анализируют причины, выяв- ляют промахи с использованием критерия Граббса. Из числа из- мерений, выполненных в точке расхода, допускается не более од- ного промаха. В противном случае поверку прекращают. После исключения промахов при необходимости число изме- рений доводят до требуемого. Проводят повторное оценивание СКО. При повторном невы- полнении условия S j ≤ 0,02 поверку прекращают. 3) Определение параметров градуировочной характеристики При реализации градуировочной характеристики в виде по- стоянного коэффициента во всем рабочем диапазоне коэффици- ент преобразования ( Д K , имп./м 3 ) вычисляют по формуле m j j K m K 1 1 Д , (8.50) где m – количество точек рабочего диапазона; j K – среднее значение коэффициента преобразования в j-й точке диапазона измерения. 204 При реализации градуировочной характеристики в виде по- стоянных коэффициентов в каждом поддиапазоне коэффициенты преобразования ( ПД K , имп./м 3 ) вычисляют по формуле 2 1 ПД j j K K K , (8.51) где j K и 1 j K – коэффициенты преобразования, вычисленные для граничных точек поддиапазона. При реализации градуировочной характеристики в виде ло- маной линии или полинома значения коэффициентов преобразо- вания, определенные для каждой точки диапазона, вводят в па- мять СОИ. Эта система автоматически вычисляет коэффициенты преобразования во всем рабочем диапазоне преобразователя рас- хода. 4) Определение относительной погрешности Неисключенная систематическая погрешность вычисля- ется по формулам: – для рабочего преобразователя расхода 2 2 2 2 2 АД СОИ o o 1 1 t V , ; (8.52) – для контрольного преобразователя расхода 2 2 2 2 СОИ o o 1 1 t V , , (8.53) где o – граница суммарной составляющей неисключенной сис- тематической погрешности поверочной установки (ПУ), % (из свидетельства о поверке ПУ); o V – граница составляющей неисключенной систематиче- ской погрешности определения среднего значения вместимости ПУ, % (из свидетельства о поверке ПУ); t – граница составляющей неисключенной систематиче- ской погрешности, обусловленная погрешностью измерения тем- пературы, 100 β 2 2 ТПУ пр t t t , (8.54) где β – коэффициент объемного расширения продукта; 205 2 пр t и 2 ТПУ t – пределы допускаемой абсолютной погрешно- сти измерения температуры у преобразователя и в ТПУ; СОИ – предел допускаемой относительной погрешности определения коэффициентов преобразования; АД – граница составляющей неисключенной систематиче- ской погрешности аппроксимации коэффициента преобразования градуировочной характеристикой , K K K j 100 max max АД АД АД (8.55) где АД K – коэффициент преобразования в j-й точке диапазона, вычисленный в соответствии с аппроксимирующей функцией. 5) Определение случайной погрешности Для каждой j-й точки диапазона измерений вычисляют слу- чайную погрешность j при доверительной вероятности 0,95 j j j S t , 95 0 , (8.56) где j , t 95 0 – коэффициент Стьюдента при доверительной вероят- ности 0,95. Для диапазона или поддиапазона в зависимости от вида гра- дуировочной характеристики выбирается максимальное значение случайной погрешности ε = max(ε 1 , ε 2 ,…ε m ). Вычисляется относительная погрешность ε) ( δ j j Z при 8 0,8 j S / , (8.57) j δ при 8 j S / (8.58) Значение коэффициента j Z зависит от значений соотноше- ния j S / и определяется по табл. 8.1. Таблице 8.1 8 j S / 0,5 0,75 1 2 3 4 5 6 7 8 Z 0,81 0,77 0,74 0.71 0,73 0,76 0,78 0,79 0,80 0,81 206 Вычисленные значения относительной погрешности должны быть в пределах допускаемых: для рабочих преобразователей расхода ±0,15 %; для контрольных преобразователей расхода ±0,10 % (в вы- бранных точках рабочего диапазона). Поверка счетчиков газа в соответствии с ГОСТ 8.324–2002 ГОСТ 8.324–2002 описывает поверку счетчиков и расходоме- ров-счетчиков газа с использованием воздуха в качестве пове- рочной среды. Требование к эталонным средствам поверки При поверке счетчиков применяют поверочные установки: – с эталонным мерником; – трубопоршневого типа; – с эталонным счетчиком газа; – с эталонным докритическим и критическим соплом. Соотношение погрешности эталонной установки δ Э и предела допускаемой основной погрешности поверяемого счетчика о δ о Э δ 3 1 δ (8.59) Условия поверки: Температура окружающего воздуха (20 ± 5) ºС. Относительная влажность окружающего воздуха 30…80 %. Атмосферное давление 84…106,7 кПа. Отклонение напряжения питания от номинального ±2 %. Отклонение частоты питания переменного тока от номиналь- ной ±1 Гц. Разность температур окружающего воздуха и поверочной среды не более ±1 ºС. Скорость изменения температуры окружающего воздуха и поверочной среды не более ±1 ºС/ч. Операции поверки: 1. Внешний осмотр. 2. Опробование. При опробовании пропускают через счетчик поток воздуха со значением расхода не менее 10 % от номинального. 3. Определение метрологических характеристик. 207 При поверке механических счетчиков погрешность опреде- ляется не менее чем при трех расходах. В это число обязательно должны входить наибольший расход Q max и наименьший расход Q min . Если в документации на счетчик указано только значение Q max , то Q min для диафрагменных и барабанных счетчиков прини- мают равным 5 % Q max , а для тахометрических 10 % Q max При поверке счетчиков, имеющих электронную корректи- ровку выходного сигнала (линеаризация характеристики, актив- ные фильтры и т.д.), погрешность определяют не менее чем при семи расходах, с обязательным включением Q max и Q min Основную погрешность счетчика δ вычисляют по формуле , 100 δ э э сч V V V (8.60) где сч V – объем воздуха, измеренный поверяемым счетчиком; э V – объем воздуха, измеренный поверочной установкой; Δ – поправка, определяемая разностью давлений в поверяе- мом счетчике и эталонном средстве поверочной установки, 100 э сч рV pV , (8.61) где Δр = (р – сч p ) – разность значений абсолютных давлений в эталонном средстве поверочной установки р и поверяемом счет- чике сч p Примечание. К сожалению, в ГОСТ 8.324–2002 не указана необходимость при вычислении погрешности учитывать поправ- ку на разность температуры воздуха у поверяемого счетчика и в эталонном средстве. При каждом значении расхода погрешность определяют до трех раз. Если значение основной погрешности, определенное по результатам первого измерения, не превышает допускаемого, по- вторные измерения не проводят. В противном случае измерения повторяют, и за результат принимают среднее арифметическое из полученных значений. Если среднее значение погрешности пре- вышает допускаемое, проводят третье измерение, рассчитывают среднее значение погрешности из 3 измерений. Если это среднее значение превышает допускаемое, счетчик бракуют. 208 Потери давления на поверяемом счетчике определяют при наибольшем расходе воздуха. Поверка ультразвуковых преобразователей расхода в со- ответствии с рекомендацией Р Газпром 5.13–2010 Данная рекомендация предусматривает возможность поверки ультразвуковых преобразователей расхода (УЗПР) как пролив- ным, так и беспроливным (имитационным) методами. Методы поверки выбираются в соответствии с табл. 8.2. Таблица 8.2 Вид УЗПР δ о , % Метод при первичной поверке Метод при периодической поверке имитационный проливной имитационный проливной D У <300 мм ≥0,5 + ++ + ++ <0,5 – +++ + ++ D У ≥300 мм ≥0,5 + ++ ++ + <0,5 – +++ + ++ В табл. 8.2 знак «+» означает, что метод является допускае- мым, «++» рекомендуемым, «+++» обязательным и «–» недопус- каемым. Поверка проливным методом Требование к эталонным средствам поверки: Cоотношение предела допускаемой относительной погреш- ности эталонной установки δ Э (или расширенной инструменталь- ной относительной неопределенности типа B, приписанной пове- рочной установке, э U ) и предела допускаемой основной относи- тельной погрешности поверяемого счетчика δ о о Э δ 5 1 1 δ , или о э δ 5 1 1 , U (8.62) В качестве поверочной среды допускается использовать воз- дух, природный газ или азот. При поверке УЗПР с пределом ос- новной относительной погрешности δ о > 0,7 % допускается в ка- честве поверочной среды использовать воздух при атмосферном давлении. При поверке УЗПР с δ о < 0,35 % в качестве поверочной среды рекомендуется применять природный газ. При поверке УЗПР с δ о ≤ 0,7 % рекомендуется проводить по- верку ппи давлениях среды, приведенных в табл. 8.3. 209 Таблица 8.3 Вид УЗПР Абсолютное давление среды при рабочих условиях, МПа Абсолютное давление поверочной среды, МПа D У <300 мм Не более 0,5 5 , 0 08 0, п p Более 0,5 до 5 включительно p p p 4 0,25 п Более 5 5 п p D У ≥300 мм Любое значение Любое значение В табл. 8.3: p – среднее абсолютное давление рабочей среды при экс- плуатации УЗПР; р п – давление поверочной среды. Если УЗПР предназначен для измерений расхода газа высо- кого давления (более 5 МПа) и его поверка проливным методом невозможна при этом давлении, то рекомендуется провести по- верку проливным методом при максимально возможном давле- нии (не менее 5 МПа) и дополнительно провести его поверку имитационным методом. Условия поверки При проведении поверки соблюдают требования к окружаю- щей среде, приведенные в табл. 8.4, если иные требования не оговорены в методике поверки УЗПР, входящей в состав его до- кументации. Таблица 8.4 Наименование параметра Значение Температура атмосферного воздуха, ºС От 15 до 25 Относительная влажность воздуха, %, не более 70 Атмосферное давление, кПа 0т 84 до 106,7 Изменение температуры окружающей среды за время считывания импульсов, ºС, не более 2 Конфигурация измерительного участка (типы и места разме- щения местных сопротивлений, длины прямолинейных участков измерительных трубопроводов до и после УЗПР) не должна ока- зывать влияние на показания поверяемого УЗПР. Поток повероч- ной среды в месте установки УЗПР должен отвечать идеальным условиям. Пульсации и нестабильность расхода не должны превышать допускаемых значений, установленных для поверяемого УЗПР. 210 Уровень акустических шумов на поверочной установке не должен превышать допускаемых для работы поверяемого УЗПР. УЗПР не должен подвергаться вибрации, уровень и частота которых могут оказывать влияние на его показания. Напряженность электромагнитных полей (кроме земного) и уровень индустриальных помех не должны превышать пределов, установленных для поверяемых УЗПР и средств поверки. Относительная влажность поверочной среды не должна пре- вышать 60 %. Допускаемые диапазоны изменения параметров поверочной среды приведены в табл. 8.5. Таблица 8.5 Наименование параметра Значение Расход среды, % за 100 с ±3 (при Q = Q max : –3) Абсолютное давление поверочной среды, % за 100 с ±0,2 Температура поверочной среды, ºС за 100 с ±0,25 Изменение массы в буферной емкости между УЗПР и эталонным средством измерений, % ±0,2 Изменение массы рассчитывают по формуле 100 ρ o к н Q m m , где m н и m к – масса газа в буферном объеме до и после снятия показаний; τ – продолжительность измерений Операции поверки: 1. Внешний осмотр. 2. Проверка герметичности. 3. Опробование. Опробование проводят после подачи поверочной среды через УЗПР и стабилизации ее расхода. Значение расхода выбирают в пределах 30…60 % рабочего диапазона измерений. При опробовании осуществляют контроль отсутствия преду- преждений и сигнализации о сбоях и коммуникационных ошиб- ках на показывающем устройстве, проводят операции проверок общей работоспособности УЗПР. Проверку общей работоспособности УЗПР проводят путем контроля показаний объемного расхода и объема, а также изме- рения количества импульсов и/или токового сигнала с его выход- ных каналов. 211 Проверяется функционирование УЗПР. При этом проводят следующие операции контроля: качества сигнала; отношения сигнал–шум; уровня сигнала; скорости звука по каждому акустическому каналу. Данные операции выполняют для двух значений скорости газа: для УЗПР с Dу ≥ 300 мм – не более 1,5 м/с и свыше 10 м/с; для УЗПР с Dу < 300 мм – не более 3 м/с и свыше 10 м/с. 4. Определение метрологических характеристик Определение метрологических характеристик проводят при расходах поверочной среды, указанных в его методике поверки. Рекомендуемые значения поверочных расходов приведены в табл. 8.6. Таблица 8.6 Значение расхода в % от Q max в зависимости от ширины диапазона измерений Q min /Q max 1:20 1:30 1:50 >1:50 2 3 3 5 5 5 5 10 10 15 15 25 25 25 25 40 40 40 40 70 70 70 70 100 100 100 100 Поверку проводят при Q min Поверку допускается проводить не в полном паспортном диапазоне измерений, а в рабочем диапазоне измерений, в кото- ром предусматривается его эксплуатация. В этом случае значения расходов i Q , при которых выполняют поверку, рассчитывают по формуле max max min 1 1 Q Q Q Q N i i , (8.63) где i – порядковый номер поверяемой точки; N – число поверяемых точек. |