Методологічні засади нормування та підвищення точності вимірювання витрати і кількості плинного енергоносія методом змінного перепаду тиску

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми сьогодення – підвищення точності вимірювання витрати та кількості плинного енергоносія методом змінного перепаду тиску. У роботі визначені фактори, які зменшують невизначеність результату вимірювання витрати та кількості плинного енергоносія. Розроблені нові математичні моделі коефіцієнтів, що входять у рівняння витрати середовища. Розроблена нова методологія розрахунку витрати та кількості сухої частини вологого газу. Отримані рівняння для розрахунку коефіцієнтів впливу вхідних величин на витрату енергоносіїв та невизначеності коефіцієнтів рівняння витрати плинного енергоносія, що зменшило значення невизначеності результату вимірювання їх витрати на 0,6 %. Розроблена узагальнена математична модель витратоміра змінного перепаду тиску. Розроблені нові алгоритми розрахунку витрати та кількості плинного енергоносія. Введений новий інтегральний критерій оптимізації і розроблена методологія розрахунку параметрів витратоміра оптимального за точністю вимірювання витрати та кількості плинного енергоносія. Сформовані методологічні засади методу змінного перепаду тиску та розроблена комп’ютерна програма САПР “Расход-РУ”. Основні результати роботи унормовані у стандартах ГОСТ 8.586.1-5–2005 і ДСТУ ГОСТ 8.586.1-5:2009. The dissertation is devoted to solving an important scientific and technical problem of today – improvement of accuracy of fluid energy carrier flowrate and volume measurement by means of the differential pressure method. The factors that reduce the uncertainty of fluid energy carrier flowrate and volume measurement are defined in the work. New mathematical models of coefficients of flowrate equation are developed. New methodology for calculating the flowrate and volume of dry part of wet gas is developed. The equations were developed for calculating the coefficients of influence of input values on the flowrate of a fluid energy carrier and on the uncertainties of the coefficients of the flowrate equation, which reduced the flowrate measurement uncertainty by 0.6%. The generalized mathematical model of the pressure differential flowmeter is developed. New algorithms for calculating the flowrate and volume of fluid energy carrier are developed. New integral criterion of optimization is introduced and the methodology for calculating the parameters of a flowmeter optimal as to the accuracy of fluid energy carrier flowrate and volume measurement is developed. The methodological basis of the differential pressure method is created and a computer program “Raskhod-RU” CAD is developed. The main results of this work are normalized in GOST 8.586.1-5-2005 and DSTU GOST 8.586.1-5:2009 Standards. Диссертация посвящена решению важной научно-технической проблемы – повышению точности измерения расхода и количества текучего энергоносителя методом переменного перепада давления со стандартными сужающими устройствами. Проанализированы основные положения метода переменного перепада давления, разработаны пути улучшения методологических основ этого метода и определены факторы, которые влияют на точность измерения расхода и количества текучего энергоносителя. Разработаны новые и усовершенствованы существующие методы определения коэффициентов уравнения расхода текучего энергоносителя, которые имеют меньшую неопределенность, приписанную функциональной зависимости их расчета. Новые уравнения позволили уменьшить относительную расширенную неопределенность результатов измерения расхода на 0,6 %. Разработана методология получения новых уравнений расчета неопределенности результата измерения расхода и количества текучего энергоносителя, а также получены новые уравнения расчета составляющих этих уравнений. На основании новых подходов относительно определения составляющих и коэффициентов уравнения расхода, а также неопределенности результата измерения расхода и количества текучего энергоносителя и установленных новых ограничений метода переменного перепада давления разработана новая обобщенная математическая модель расходомера переменного перепада давления со стандартным сужающим устройством. Проанализирована методика нахождения неопределенности результата измерения расхода и количества текучего энергоносителя, исследован характер изменения составляющих этой неопределенности и установлен новый интегральный критерий оптимизации при проектировании расходомеров – количество среды неучтенное при его измерении расходомером переменного перепада давления. Разработана методология и алгоритм расчета параметров расходомера переменного перепада давления оптимального по точности измерения расхода и количества текучего энергоносителя, которая учитывает дополнительные составляющие неопределенности коэффициента истечения и позволяет уменьшить относительную расширенную неопределенность результата измерения расхода энергоносителей на 0,1 % - 0,5 %. Впервые разработана новая методология расчета расхода сухой части влажного газа. Были получены новые уравнения расчета расхода сухой части влажного газа, перепада давления на сужающем устройстве при протекании через него сухой части влажного газа и уравнения коэффициента расширения сухой части влажного газа. Сформулированы методологические основы нормирования расходомеров переменного перепада давления. Разработанные математические модели, уравнения и алгоритмы нашли отражение в Межгосударственных стандартах ГОСТ 8.586.1,2,3,4,5-2005 и Национальных стандартах Украины ДСТУ ГОСТ 8.586.1,2,3,4,5:2009. На основании обобщенной математической модели расходомера переменного перепада давления со стандартным сужающим устройством была разработана компьютерная программа системы автоматизированного расчета и проектирования расходомеров переменного перепада давления со стандартными сужающими устройствами “САПР “Расход-РУ”.