авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Повышение точности измерения расхода газа в условиях динамического возмущения потока на замерных узлах газораспределительных и газоизмерительных станций

-- [ Страница 2 ] --

Третья глава посвящена методам экспериментального определения и теоретическому исследованию влияния пульсаций давления на погрешность диафрагменных расходомеров. Разработана математическая модель измерительной цепи (рис.3), на основе которой созданы алгоритм и программа расчета, позволяющая определить дополнительную погрешность диафрагменных расходомеров. Погрешность расходомера, обусловленная нелинейным осреднением колебаний давления в измерительной цепи, определяется точностью передачи на чувствительный элемент сигнала постоянной составляющей пульсирующего перепада давления на диафрагме. При расчете погрешности расходомера, обусловленной нелинейным осреднением пульсирующего перепада давления на элементах измерительной цепи, принимается допущение о том, что полости измерительного трубопровода на входе в диафрагму и на ее выходе являются независимыми источниками полигармонических колебаний давления. Характер изменения давления на входах в газовую измерительную цепь определяется из решения системы уравнений, описывающих движение газа в стендовых магистралях или газопроводе со стандартной диафрагмой.

При расчете характеристик измерительной цепи, когда источником колебаний давления является участок на входе в диафрагму, участок на ее

 Расчетная схема газоизмерительного пункта с однониточным газопроводом. :1, 2 –-4

Рис. 3. Расчетная схема газоизмерительного пункта с однониточным газопроводом.

:1, 2 – трубопроводы основной газовой магистрали; 3, 4, 5, 6 – трубопроводы импульсных линий; 7 – гасители колебаний давления; 8, 9 – местные сопротивления на входе в камеры угловых отборов; 10 – чувствительный элемент (мембрана сравнения); 11, 12 – полости камер угловых отборов; 13, 14 – местные сопротивления на входе в импульсные линии; 15, 16 – местные сопротивлении на входе в дифференциальный датчик перепада давления; 17 – электромеханический преобразователь перепада давления; 18 – стандартная диафрагма; И – источник; П – потребитель.

выходе принимается как узел с нулевым акустическим импедансом, и наоборот. При этом допущении расчет колебательного процесса в измерительной цепи ведется импедансным методом: суммированием гармоник колебаний давления и расхода в каждом из выделенных сечений, полученных в результате расчета от каждого источника колебаний. Порядок расчета таков, что вначале определяется входной акустический импеданс измерительной цепи в сечении, содержащем местное сопротивление (дроссель) углового отбора. Для этого последовательно, шаг за шагом, находятся входные импедансы цепи, начиная от углового отбора на выходе из диафрагмы до входа в дроссель углового отбора на входе в диафрагму. Затем сложив комплексные амплитуды составляющих колебаний давления и расхода во всех сечениях, определенных при возмущениях со стороны полости на входе в диафрагму и на ее выходе, находятся суммарные значения параметров, которые далее используются при определении функций смещения и коэффициентов линеаризации нелинейных элементов.

Таким образом, в результате расчета определяются постоянные составляющие перепада давления на каждом из местных сопротивлений, суммируя которые получаем постоянную составляющую перепада давления, обусловленную нелинейным осреднением колебаний давления в элементах измерительной цепи.

Если расход газа определяется по среднему интегральному значению пульсирующего перепада давления на диафрагме, то суммарная погрешность из-за пульсаций будет определяться выражением:

(1)

Где – относительное приращение перепада давления на диафрагме из–за нелинейного осреднения пульсаций на диафрагме и несоответствия коэффициента расхода диафрагмы при установившемся и неустановившемся режимах;

– относительное приращение перепада давления на диафрагме, обусловленное нелинейным осреднением его колебаний в измерительной цепи. Для экспериментального исследования дополнительной погрешности диафрагменных расходомеров, обусловленной нелинейным осреднением пульсаций давления, предложен ряд схем в зависимости от определяемой составляющей суммарной погрешности расходомера:

Gнк = Gн + Gк, (2)

Gнк =Gук+Gи+ Gд +Gп. (3)

Где Gн , Gк,Gук,Gи, Gд,Gп, - погрешности, обусловленные нелинейным осреднением пульсаций давления на диафрагме, несоответствием коэффициента расхода сужающего устройства при установившемся и пульсирующем потоке газа; из-за нелинейного осреднения пульсаций давления в камерах угловых отборов, в импульсных линиях, на датчике перепада давления и во вторичном приборе. Для определения каждой из составляющих погрешности предлагается схема и методика ее определения на созданном экспериментальном оборудовании.

Например, погрешность, обусловленная нелинейным осреднением колебаний перепада давления на стандартной диафрагме и погрешность вызванная несоответствием коэффициента расхода при установившемся и неустановившемся режимах, находятся по сравнению показаний включенных последовательно расходомеров пульсирующего и сглаженного потоков газа (рис.4).

 Пневматическая схема определения погрешности Gк, обусловленной нелинейным-8

Рис.4. Пневматическая схема определения погрешности Gк, обусловленной нелинейным осреднением колебаний перепада давления на диафрагме.

1 – диафрагма исследуемого расходомера; 2 – диафрагма контрольного расходомера; 3 – импульсные трубопроводы малого диаметра; 4 – чувствительный элемент (датчик перепада давления); 5 – вторичный прибор расходомера; ГСК – гаситель колебаний давления; 4АНЧ–22 – тензостанция; АЦП – аналого–цифровой преобразователь.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям пульсационных характеристик стендового оборудования, погрешности диафрагменных расходомеров в условиях пульсирующего потока газа, мероприятиям по повышению точности измерения расхода пульсирующего потока газа.

Реализованы выбранные параметры узлов и магистралей стенда, при которых достигнуты относительные уровни колебаний (эффективное значение) давления за генератором 0,01…0,1, перепада давления на испытуемой диафрагме 0,1….0,6. Величины высших гармоник не превышают 25%. Частота колебаний регулировалась от 5 до 200Гц. Определена эффективность корректирующего устройства в виде трубопровода – резонатора переменной

длины, позволяющего на резонансной частоте регулировать амплитуду колебаний давления на входе в испытуемый расходомер от 0,05 до 0,25 по эффективному значению (рис.5)потока газа.

20 40 60 80 f, Гц

Рис 5.Коэффициент коррекции,определенный по экспериментальным данным (1) и теоретически(2) при длине корректирующего трубопровода 4м.

На рис.5 Коэффициент коррекции - отношение относительной амплитуды колебаний давления перед испытуемым расходомером с включенным корректирующим трубопроводом к относительной амплитуде колебаний при отключенном корректирующем трубопроводе. Экспериментальные исследования показали, что разработанная методика расчета характеристик стендовых магистралей и созданное программное обеспечение позволяют рассчитывать пульсационные характеристики стендовых магистралей с достаточно высокой степенью точности. Экспериментальное определение составляющих дополнительной погрешности диафрагменных расходомеров, обусловленных пульсациями давления, выполнено по предложенным в главе 3 методикам. Квадратичная погрешность измерения расхода газа, обусловленная нелинейным осреднением колебаний перепада давления на диафрагме, рассчитана по показаниям датчиков динамического перепада давления. Как показали проведенные эксперименты, применение аппроксимирующей формулы, предложенной ГОСТ для учета этой погрешности, вполне оправдано.

Погрешность, обусловленная несоответствием коэффициента расхода диафрагмы при установившемся и неустановившемся режимах, определенная по предложенной методике при относительном действующем значении колебаний перепада до 0,3, слабо зависит от частоты и не превышает погрешности измерения и обработки сигналов. В соответствии с ГОСТ 8.563.2-97 рекомендуется при измерении пульсирующего оттока газа диафрагменными расходомерами использовать бескамерный отбор давления. Однако как показали экспериментальные исследования, погрешность такой схемы из-за нелинейного осреднения колебаний давления в измерительной цепи при относительной амплитуде колебаний перепада давления на диафрагме 0,5 может превысить рассчитанную по формуле ISO в 1,5раза (рис.6,).

1
2 3

G, %

10

8

6

4

2

0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Рэф / Рср

Рис. 6. Экспериментальная зависимость суммарной дополнительной погрешности, обусловленной пульсациями перепада давления от

относительной амплитуды колебаний перепада давления на диафрагме (1), аппроксимирующий полином (2) и эмпирическая – по формуле ISO (3) при подключении датчика импульсными трубками длиной 1 м и диаметром 4 мм с угловым бескамерным отбором в частотном диапазоне 15….30Гц.

Для оценки точности измерения расхода газа на замерных узлах газораспределительных станций (ГРС) с повышенным уровнем пульсаций давления газа предлагается следующая методика: первоначально выполняются замеры пульсационной картины на замерных узлах, используя информационно -измерительную систему с высокими метрологическими характеристиками; производится обработка данных, определяются спектральные и амплитудные характеристики колебаний давления на входе в диафрагму; перепада давления на диафрагме; штатный измерительный комплект, включающий импульсные трубки, датчик и вторичный прибор переносится на стенд. Параметры диафрагмы подбираются исходя из соответствия ее относительного диаметра используемой на ГРС диафрагме.

Полученная на ГРС картина пульсаций давления газа реализуется на стенде по амплитуде и частоте основной гармоники колебаний, соблюдая условие равенства эффективных значений колебаний перепада давления газа на диафрагме. По результатам испытаний оценивается дополнительная погрешность измерительного комплекта, вызванная пульсациями давления.

Для повышения точности измерения расхода пульсирующего потока газа предлагается способ коррекции показаний расходомеров с помощью аппаратных и программных средств (рис.7).

Рис.7.Структурная схема устройства коррекции диафрагменного расходомера. 1 – диафрагма; 2, 3 – датчики динамического перепада давления; 4 – датчик среднего давления; 5 – датчик температуры; 6 – датчик среднего перепада давления; 7 – аналого–цифровой преобразователь; 8 – флэш–память; 9 – процессор; 10– канал связи; 11 – компьютер.

В газопроводе устанавливаются датчики динамического давления на входе и выходе диафрагмы 2 и 3, сигналы с выхода которых поступают на усилитель и АЦП 7. Процессор 9 обрабатывает полученные с датчиков динамического давления сигналы с учетом характеристик измерительной цепи. По программе, записанной во флэш-памяти, вычисляется дополнительная погрешность из-за пульсаций давления и, соответственно, корректирующая поправка в показание расходомера.Скорректированные результаты измерения используются при учете транспортируемого газа и могут храниться в дальнейшем на компьютере 11.

Применение предложенных мероприятий,основанных на измерении динамического перепада давления на мерной диафрагме и на основе этих данных программной коррекции показаний расходомеров позволит повысить точность измерения расхода пульсирующего потока газа.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана схема, математическая модель, алгоритм и программа расчета пульсационных характеристик стендового оборудования для исследования точностных характеристик газовых расходомеров, включающего помимо генератора, прецизионные задатчики среднего давления на входе в испытуемый расходомер и перепада давления на нем, устройства коррекции формы сигнала в виде резонансной трубы и корректирующей шайбы, обеспечивающей равномерные по частоте амплитуды колебаний давления на участке с испытуемым расходомером.

2. На основе разработанных методов расчета пульсационных характеристик и выбора параметров узлов стенда создано экспериментальное оборудование, измерительно-обрабатывающий комплекс (датчики, аппаратура и программное обеспечение),что позволило выполнить исследования определения погрешности газовых расходомеров.

3. Разработаны методы экспериментального определения погрешности диафрагменного расходомера, обусловленные нелинейным осреднением пульсаций давления на нелинейных элементах измерительной цепи.

4. Обоснована математическая модель, разработана методика и программа расчета частотных характеристик газовой цепи со стандартной диафрагмой, нагнетателем и потребителем газа, позволяющие оценивать дополнительную (квадратичную) погрешность расходомера, обусловленную нелинейным осреднением перепада давления.

5. Разработаны математическая модель и методика расчета погрешности газовой измерительной цепи диафрагменного расходомера, включающей камеры углового отбора, соединительные импульсные линии, гаситель колебаний давления, рабочие полости измерительных приборов и разделительную мембрану.

6. Создано устройство коррекции показаний диафрагменного расходомера в условиях пульсирующего потока газа, основанное на измерении динамического перепада давления на диафрагме и коррекции показаний по результатам расчета дополнительной погрешности с использованием программных и аппаратных средств.

Основные положения диссертационных исследований опубликованы в следующих печатных работах:

1. Фокин А.Е. Сравнительный анализ работы типовых схем ГРС и типов их редуцирующих систем //Тез. докл. Шестой Научно-технической конференции, посвященной 75-летию Российского государственного университета нефти и газа им. И.М.Губкина «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», г. Москва, 26-27 января 2005г. РГУ нефти и газа.

2. Фокин А.Е. Повышение надежности работы замерных узлов типовых газораспределительных станций, оборудованных турбинными счетчиками газа.// Тез. доклада Научно технической конференции в рамках конкурса молодежных разработок среди предприятий и организаций топливно-энергетического комплекса в 2005 году «ТЭК 2005».

3. Фокин А.Е. Совершенствование системы измерения расхода пульсирующих потоков газа на ГРС и ГИС //Тез. докл. 14-той Научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности западной Сибири» г. Тюмень, 25-28 апреля 2006г.; ТюменьНИИгипрогаз.

4. Фокин А.Е. Разработка информационно-измерительной системы измерения расхода пульсирующих газовых потоков// Тез. докл. Второй Научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Инновационный потенциал молодых специалистов, как залог динамичного развития газовой промышленности» г. Москва 28 сентября, 2006 г. ЗАО «Ямалгазинвест»

5. Фокин А.Е. Оценка точности определения расхода газа на ГРС и ГИС //Тез. докл. Седьмой Научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» университет нефти и газа им. И.М.Губкина г. Москва, 29-30 января 2007г.

6. Фокин А.Е. Рекомендации по повышению точности измерения расхода газа в условиях пульсирующего движения на замерных узлах газораспределительных станций. //Тез. доклада Седьмой научно-технической конференции «Новые технологии в газовой промышленности» университет нефти и газа им. И.М.Губкина г. Москва, 25-28 сентября 2007г.

7. Фокин А.Е., Засецкий В.Г. Разработка информационно-измерительной системы измерения расхода пульсирующих газовых потоков. //Естественные и технические науки.- 2006.- № 6.- С. 197-198.

8. Фокин А.Е., Засецкий В.Г. Совершенствование системы измерения расхода пульсирующих потоков газа на газораспределительных и газоизмерительных станциях. // Актуальные проблемы современной науки.-2007.- №1.- С. 201-203.

9. Фокин А.Е., Засецкий В.Г. Измерение расхода газа на газораспределительных и газоизмерительных станциях.//Газовая промышленность.- 2007.- №2.- С.79-81.

Подписано к печати «___» ______________________2007г.

Заказ № ____________

Тираж 100 экз.

1уч.-изд.Лист.формат 60 х 84/16

Отпечатано на ротапринте ООО «ВНИИГАЗ»

по адресу 142717,Московская область,

Ленинский р-н,п.Развилка,ООО «ВНИИГАЗ»



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.