Еталон передавання одиниці об`єму, маси та витрати природного газу

Еталон передавання одиниці об'єму, маси та витрати природного газу, що зібраний з досліджуваного витратоміра у вигляді еталонного приймального перетворювача із блоком збору інформації щодо фізичних характеристик і параметрів робочого середовища та споряджений еталонною дзвоновою установкою, який відрізняється тим, що він додатково оснащений блоком обробки та коригування вимірювальної інформації, крім того, еталонний приймальний перетворювач виконаний у вигляді звужувального пристрою витратоміра змінного перепаду тиску, який містить підвідну і відвідну прямолінійні ділянки. (19) (21) u200704218 (22) 16.04.2007 (24) 25.07.2007 (46) 25.07.2007, Бюл. № 11, 2007 р. (72) Середюк Орест Євгенович, Крук Іван Степанович, Рудко Василь Петрович, Чеховський Степан Андрійович, Луцик Роман Павлович, Прудніков Богдан Іванович (73) Середюк Орест Євгенович, Крук Іван Степанович, Рудко Василь Петрович, Чеховський Степан Андрійович, Луцик Роман Павлович, Прудніков Богдан Іванович 3 25208 ряджений еталонною дзвоновою установкою. При цьому, у процесі застосування даного пристрою передавання одиниці витрати газу здійснюється почерговим приєднанням досліджуваного витратоміра до декількох еталонних установок, з нормованими потоками газу з різними фізичними характеристиками. Далі фіксуються масиви інформації рядів спостережень для кожної еталонної установки і коригуються покази витратоміра в робочих умовах [Патент України, №5848, U, G01F 25/00, G01F 1/00, G01F 22/00, Бюл. №3, 2005р.]. Однак, наявність трьох еталонних установок та необхідність проведення експериментальних досліджень витратоміра, котрі здійснюють шляхом почергового приєднання до кожної із установок, вказані дослідження зумовлюють необхідність застосування громіздкого обладнання. Крім того, функціонування пристрою передавання характеризується значним обсягом виконуваних експериментальних досліджень і досить великим масивом оброблюваної інформації. Все це перешкоджає отриманню технічного результату, так як є обов'язковим проведення метрологічних досліджень засобів вимірювання витрати на різних типах установок, що може привести до виникнення суттєвих розходжень в отриманих результатах вимірювань. У той саме час такі дослідження вимагають використання досить складних спеціальних математичних алгоритмів для обробки даних і застосування оптимізованих алгоритмів коригування необхідної точності, що ускладнює програмне забезпечення процесу передавання одиниць витрати газу. Поряд з цим суттєвим недоліком розглянутого пристрою є відсутність блоку коригування вимірювальної інформації, що характеризує прототип як технічно недосконалий згідно критерію завершеності цілісного конструктивного виконання. В основу корисної моделі поставлена задача створення нового більш досконалого пристрою, придатного для передавання одиниць вимірювання витрати і об'єму природного газу шляхом використання нових допоміжних засобів обробки, коригування вимірювальної інформації і введенням конструктивних змін, котрі зумовлюють застосування нового обладнання, що дозволяє забезпечити підвищення точності передавання одиниць об'єму, маси та витрати природного газу від еталону до робочих засобів вимірювання і одночасно зменшити тривалість та вартість процесу передавання одиниць вимірювання. Поставлена задача вирішується тим, що еталон (він) додатково оснащений блоком обробки та коригування вимірювальної інформації, крім того, еталонний приймальний перетворювач виконаний у вигляді звужувального пристрою витратоміра змінного перепаду тиску, який містить підвідну і відвідну прямолінійні ділянки. За рахунок виконання еталонного приймального перетворювача у вигляді звужувального пристрою витратоміра змінного перепаду тиску стало можливим спростити процес передавання одиниць витрати експериментальним шляхом від еталонної дзвонової установки, що працює на повітрі при 4 низьких тисках. Це забезпечує визначення з високою точністю значення градуювального коефіцієнта звужувального пристрою, за допомогою якого можна подати добуток коефіцієнтів витікання і розширення робочого середовища. Проведення досліджень за різних значень витрат для приймального перетворювача, а також використання відомих залежностей щодо визначення коефіцієнтів витікання і розширення робочого середовища для умов звужувального пристрою забезпечує отримання апроксимаційної залежності градуювального коефіцієнта від режиму течії, зокрема числа Рейнольдса, і виду робочого середовища, зокрема показника адіабати. Поряд з цим застосування відомих залежностей, які забезпечили коригування попередньо визначеного градуювального коефіцієнта для іншого робочого середовища і його параметрів при передаванні еталоном одиниці витрати газу дозволяє підвищити точність передавання при одночасному спрощенні технічної реалізації процесу, причому застосування відомих залежностей суттєво спрощує технічне і програмне забезпечення алгоритмів моделей обробки даних і коригування градуювального коефіцієнта. Отож, такий підхід дозволяє не тільки підвищити точність при вимірюванні витрати природного газу, а й здійснювати передавання одиниць вимірювання витрати газу від еталону, наприклад, Державного еталону або вихідного еталону при зміні робочого середовища. Застосування однієї еталонної установки дзвонового типу забезпечує суттєву економію затрат, так як втрачається потреба в застосуванні декількох різнотипних еталонних установок. Включення в склад еталона передавання блоку обробки коригування вимірювальної інформації забезпечує обчислення градуювального коефіцієнта витратоміра змінного перепаду тиску при експериментальних дослідженнях еталона на дзвоновій установці і розрахунок його коригованих значень при передаванні одиниць витрати природного газу до робочих вимірювальних засобів, що характеризує вищу те хнічну досконалість еталона передавання внаслідок завершеності і цілісності його конструктивного виконання, а виконання блоку обробки і коригування у вигляді ПЕОМ сприяє зростанню швидкодії процесу коригування і передавання одиниць при одночасному підвищенню точності цих процесів. Комплектація звужувального пристрою з попередньо змонтованими прямолінійними ділянками забезпечує підвищення точності визначення градуювального коефіцієнта, бо стає можливим усунення похибки від неспіввісного монтажу звужувального пристрою і трубопроводу. На Фіг. зображений еталон передавання одиниці об'єму, маси та витрати природного газу. Еталон зібраний з еталонного витратовимірювального приймального перетворювача (звужувального пристрою) 1, блоку збору інформації 2, блоку обробки і коригування вимірювальної інформації 3, і еталонної дзвонової установки (на Фіг. не показано). Остання укомплектована з резервуара 4 із рідиною 5, в якому 5 25208 розміщений дзвін 6, оснащений системою відліку відтворюваного об'єму газу у вигляді під'єднаної на гнучкому тросі 7 контрольної лінійки 8, оптоелектронної пари 9 і вимірювача 10. Крім того, вона оснащена джерелом робочого газу, наприклад, у вигляді повітродувки 11, вхідним трубопроводом 12 з швидкодіючим запірним клапаном 13 та вихідним трубопроводом 14 з швидкодіючим запірним клапаном 15, до якого під'єднаний перетворювач 1 з підвідною 16 і відвідною 17 прямолінійними ділянками і пристрій задавання відтворюваних ви трат 18. Еталон передавання одиниці об'єму, маси та витрати природного газу працює таким чином. Спочатку заповнюється простір під дзвоном 6 від джерела витрати 11 через трубопровід 12 і відкритий клапан 13. При цьому клапан 15 у вихідному трубопроводі 14 є закритим. Після досягнення дзвоном 6 необхідного положення запірний клапан 13 закривається і подача газу від джерела 11 припиняється. Дзвін 6 опиняється у нерухомому зваженому стані. Далі пристроєм задавання витрати 18 задають значення відтворюваної витрати газу і відкривають клапан 15, внаслідок чого дзвін 6 під дією власної ваги починає опускатися і витискувати повітря через перетворювач 1. При цьому за допомогою контрольної лінійки 8 і оптоелектронної пари 9 вимірювачем 10 відлічується контрольний об'єм газу, який витискається дзвоном, а блоком 2 одночасно здійснюється збір інформації про значення вихідного сигналу (перепад тиску) на перетворювачі 1, робочі параметри (тиск, температура) і фізичні характеристики робочого середовища. При опусканні дзвона 6 до крайнього нижнього положення запірний клапан 15 закривається. Градуювальний цикл при цьому закінчується. Далі вимірювана інформація обробляється у вузлі 3, за допомогою якого здійснюють розрахунок градуювального коефіцієнта приймального перетворювача за робочих умов його визначення на еталонній дзвоновій установці. Потім повторюють градуювальний цикл і визначення градуювального коефіцієнта за інших відтворюваних ви трат дзвоновою установкою. Після завершення експериментальних досліджень за відомим алгоритмом здійснюють розрахунок градуювального коефіцієнта перетворювача 1 стосовно відомих його геометричних характеристик як функції числа Рейнольдса та інших безрозмірних параметрів робочого середовища, зокрема коефіцієнта стисливості. При передаванні одиниць вимірювання від вихідного еталону до робочого засобу вимірювання витрати здійснюється монтаж перетворювача 1 з підвідною 16 і відвідною 17 прямолінійними ділянками як 6 цілісного вузла, який градуювався на еталонній дзвоновій установці, послідовно з робочим засобом обліку газу у тр убопроводі з можливістю відтворення потоку реального природного газу, наприклад, в байпасній лінії газорегуляторної станції. Далі створюється потік газу через еталон передавання і робочий засіб і здійснюється за допомогою блоку 2 збір вимірювальної інформації з перетворювача 1 і робочого засобу. Використовуючи блок 3 на базі даних із блоку 2 про значення вихідного сигналу перетворювача (перепад тиску), параметри і фізичні характеристики робочого середовища проводяться коригування фактичного значення градуювального коефіцієнта еталонного приймального перетворювача. Цим забезпечується практична реалізація алгоритму вимірювання витрати природного газу для умов реального середовища з використанням обчислювача витрати або об'єму газу, який входить в склад еталону передавання. Одночасно вимірюється витрата природного газу робочим засобом і здійснюється порівняння його показів з результатами вимірювання витрати еталоном передавання. Описаною послідовністю операцій забезпечується передавання від еталонної дзвонової установки до робочих засобів вимірювання витрати і об'єму природного газу інших типів, в т.ч. турбінних, роторних, змінного перепаду тиску, одиниць об'єму чи ви трати з іншими параметрами чи фізичними характеристиками, які відрізняються від параметрів еталонної установки. Водночас, послідовне під'єднання двох запропонованих еталонів передавання дозволяє додатково реалізовувати їх звірення між собою. Враховуючи, що витратоміри змінного перепаду тиску згідно принципу дії можуть реалізувати алгоритм вимірювання об'ємної і масової витрати, то запропонований еталон передавання забезпечує передавання об'ємної і масової витрати природного газу, а доповнення його хронометром забезпечує передавання також значень одиниць об'єму та маси природного газу, що суттєво розширює область застосування запропонованого еталону. Запропонований еталон передавання забезпечує передавання одиниць об'єму і об'ємної витрати газу при зміні як параметрів робочого середовища, так і зміни самого виду робочого середовища, що є його перевагою порівняно з відомими аналогічними за призначенням витратовимірювальними засобами. На базі запропонованого еталону передавання можна вдосконалити Державну повірочну схему для засобів вимірювання об'єму і витрати газу, яка буде відноситися до вимірювання як об'ємної, так і масової витрат газу. 7 Комп’ютерна в ерстка М. Мацело 25208 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601