Приложение Г (справочное). Примеры расчета погрешностей измерения объема природного газа, приведенного к стандартным условиям, и его энергосодержания

Приложение Г
(справочное)

Примеры расчета погрешностей измерения объема природного газа, приведенного к стандартным условиям, и его энергосодержания

Г.1 Условия проведения измерений

Примем, что измерение объема, приведенного к стандартным условиям, и определение энергосодержания газа выполняют на узле учета, состоящем из:

- счетчика газа с верхним пределом измерений 400 , с относительной погрешностью в диапазоне от 80 до 400 и - в диапазоне от 40 до 80 ;

- преобразователя абсолютного давления с верхним пределом измерений 0,63 МПа и приведенной погрешностью ; дополнительная погрешность преобразователя давления от изменения температуры окружающей среды на каждые 20°С составляет 0,025% , нормальные условия поверки преобразователя абсолютного давления: °С;

- преобразователя температуры с пределами измерений от минус 50°С до плюс 50°С и абсолютной погрешностью °C;

- вычислителя расхода, относительная погрешность вычислений которого не выходит за пределы допускаемых значений ; приведенная погрешность по показаниям и регистрации объемного расхода и давления не выходит за пределы допустимых значений 0,05%, абсолютная погрешность по показаниям и регистрации температуры не выходит за пределы допустимых значений °С.

Измеряемой средой является природный газ, для которого известно, что за время измерений:

- плотность газа при стандартных условиях не изменяется и составляет 0,687; относительная погрешность СИ, по показаниям которого установлено значение плотности при стандартных условиях, составляет ;

- содержание азота не изменяется и составляет 0,6%, относительная
погрешность СИ, по показаниям которого установлено значение содержания азота в газе, составляет ;

- содержание диоксида углерода не изменяется и составляет 1,2%; относительная погрешность СИ, по показаниям которого установлено значение содержания диоксида углерода в газе, составляет .

Рабочие параметры газа:

- расход от 70 до 350 ;

- температура от минус 10°С до плюс 10°С;

- давление от 0,1 до 0,3 МПа.

Условия размещения СИ:

датчик давления расположен в неотапливаемом помещении, где температура окружающей среды может изменяться в пределах от °С до .

Г.2 Расчет относительных погрешностей

Результаты расчетов погрешности представлены в виде чисел, округленных до двух значащих цифр. При этом третий разряд (неуказываемый младший) округляют в большую сторону.

Г.2.1 Примем, что измерение объема, приведенного к стандартным условиям, и определение энергосодержания газа проводилось при температуре t = 15°С; давлении Р = 0,15 МПа; расходе Q = 300 , а температура окружающей среды в помещении, где размещен датчик давления, равна 26°С, метод определения коэффициента сжимаемости GERG-91 мод.

Г.2.1.1 Расчет относительной погрешности измерения абсолютного давления выполняют по формулам Г.1 и Г.2.

Г.2.1.1.1 Составляющую относительной погрешности измерения абсолютного давления, обусловленную погрешностью первичного преобразователя давления [см. формулу (25)], рассчитывают по формуле

,

(Г.1)

где - класс точности первичного преобразователя абсолютного давления (0,25%);

- верхний предел измерений абсолютного давления (0,63 МПа);

- давление газа (0,15 МПа);

- отклонение температуры окружающей среды от стандартного значения
();

- диапазон изменения температуры окружающей среды, для которого нормирован предел дополнительной погрешности (20°С).

Г.2.1.1.2 Относительную погрешность измерения абсолютного давления с помощью комплекта, состоящего из первичного преобразователя давления и вычислителя , вычисляют по формуле (26):

,

(Г.2)

где - относительная погрешность вычислителя по каналу измерения давления;

- приведенная погрешность вычислителя, нормированная по каналу измерения давления (0,05%).

Г.2.1.2 Расчет относительной погрешности измерения температуры выполняют по формулам (Г.3), (Г.4).

Г.2.1.2.1 Составляющую относительной погрешности измерения температуры, обусловленную преобразователем температуры , вычисляют по формуле (20):

,

(Г.3)

где - абсолютная погрешность преобразователя температуры;

- температура газа ().

Г.2.1.2.2 Относительную погрешность измерения температуры с помощью комплекта, состоящего из первичного преобразователя температуры и вычислителя , вычисляют по формуле (26):

,

(Г.4)

где - относительная погрешность вычислителя по каналу измерения температуры.

Г.2.1.3 Расчет коэффициентов влияния выполняют по формулам (49), (50), (51) и (52), при этом = 173,6; = 186,4; = 129,2.

Так как температура газа больше этих значений (в соответствии с 12.3.8), коэффициенты влияния давления и температуры на величину расхода примем равными единице, а коэффициент влияния плотности при стандартных условиях примем равным нулю.

Г.2.1.4 В соответствии с данными таблицы 1 ГОСТ 30319.2 относительная погрешность расчета коэффициента сжимаемости составляет 0,11%.

Погрешность примем равной нулю в соответствии с формулой (42).

Тогда погрешность определения коэффициента сжимаемости в соответствии с формулой (40) будет равна 0,11%.

Г.2.1.5 Относительную погрешность измерения объема газа при рабочих условиях рассчитывают по формуле (26):

,

(Г.5)

где - относительная погрешность счетчика при расходе 300 ;

- приведенная погрешность вычислителя по каналу измерения объема газа.

Г.2.1.6 Относительную погрешность определения объема газа, приведенного к стандартным условиям рассчитывают по формуле (36):

,

(Г.6)

где - относительная погрешность вычислителя при вычислении расхода.

Г.2.2 Расчет относительной погрешности определения энергосодержания газа.

Г.2.2.1 В результате расчета по ГОСТ 30319.1, формула (55), установлено, что относительная погрешность определения удельной объемной теплоты сгорания газа с принятыми значениями плотности при стандартных условиях, содержания азота и диоксида углерода и погрешностями определения указанных параметров составляет

.

(Г.7)

Г.2.2.2 Относительную погрешность определения энергосодержания газа рассчитывают по формуле (37):

.

(Г.8)

Г.3 Расчет предела погрешности

Г.3.1 Для расчета предела погрешности измерений объема газа, приведенного к стандартным условиям, его энергосодержания в соответствии с 12.1.1 настоящих Правил при условиях измерений, указанных в В.1, достаточно провести расчет относительной погрешности измерений при минимальных значениях температуры, давления и расхода газа ().

Исходя из указанных в Г.1 диапазонов изменения параметров газа, расчеты проводят при T = -10°С, Р = 0,1 МПа, Q = 70 и наибольших отклонениях влияющих величин от нормальных условий.

Г.3.1.1 Расчет относительной погрешности измерения абсолютного давления

Г.3.1.1.1 Составляющую относительной погрешности измерения абсолютного давления , обусловленную погрешностью первичного преобразователя давления (см. формулу (25)), рассчитывают по формуле

(Г.9)

где - класс точности первичного преобразователя абсолютного давления (0,25%);

- верхний предел измерений абсолютного давления (0,63 МПа);

- давление газа (0,10 МПа);

- наибольшее отклонение температуры окружающей среды от нормального значения ();

- диапазон изменения температуры окружающей среды, для которого нормирован предел дополнительной погрешности (20°С).

Г.3.1.1.2 Относительную погрешность измерения абсолютного давления с помощью комплекта, состоящего из первичного преобразователя давления и измерительного канала давления вычислителя, рассчитывают по формуле (26):

(Г.10)

где - относительная погрешность вычислителя по каналу измерения давления.

Г.3.1.2 Расчет относительной погрешности измерения температуры

Г.3.1.2.1 Составляющую относительной погрешности измерения температуры , обусловленную погрешностью преобразователя температуры, рассчитывают по формуле (20)

(Г.11)

где - абсолютная погрешность преобразователя температуры;

- температура газа () К.

Г.3.1.2.2 Определение относительной погрешности измерения температуры с помощью комплекта, состоящего из первичного преобразователя температуры и измерительного канала температуры вычислителя, рассчитывают по формуле (26):

(Г.12)

где

- относительная погрешность вычислителя по каналу измерения температуры.

Г.3.1.3 Расчет коэффициентов влияния.

По формулам (43) - (55)

Так как температура газа больше этих значений в соответствии с 12.3.8 настоящих Правил, то коэффициенты влияния давления и температуры на величину расхода примем равными единице, а коэффициент влияния плотности при стандартных условиях примем равным нулю.

Г.3.1.4 Относительная погрешность определения коэффициента сжимаемости

Г.3.1.4.1 В соответствии с ГОСТ 30319.2, таблица 1, относительная погрешность расчета коэффициента сжимаемости составляет 0,11%.

Погрешность в соответствии с формулами (42), (49) примем равной нулю.

Тогда погрешность определения коэффициента сжимаемости в соответствии с формулой (40) будет равна 0,11%.

Г.3.1.5 Относительная погрешность измерения объема газа при рабочих условиях составляет

(Г.13)

где - относительная погрешность счетчика при расходе 70

- приведенная погрешность вычислителя по каналу измерения объемного расхода газа.

Г.3.1.6 Относительную погрешность определения объема газа , приведенного к стандартным условиям при , рассчитывают по формуле (36):

(Г.14)

Г.3.2 Расчет наибольшей относительной погрешности определения энергосодержания

Наибольшую погрешность определения энергосодержания газа рассчитывают по значениям наибольших погрешностей вычислений объема газа, приведенного к стандартным условиям, и удельной объемной теплоты сгорания. Относительную погрешность определения энергосодержания газа вычисляют по формуле (37):

(Г.15)

где - по Г.2.2.1.