Системы измерительные расхода и количества жидкостей и газов на базе устройства расширения трубопровода диффузорно-конфузорного

Назначение

Системы измерительные расхода и количества жидкостей и газов на базе устройства расширения трубопровода диффузорно-конфузорного (далее - СИРК) предназначены для измерения расхода и количества жидкостей, газов и пара (далее -среда).

Описание

В состав СИРК входят:

- устройство расширения трубопровода диффузорно-конфузорное (далее -УРТДК);

- датчик разности давлений MC3000 (далее - MC3000 РД) или преобразователь давления измерительный EJA 110A (далее - EJA 110A);

- датчик абсолютного давления MC3000 (далее - MC3000 АД) или преобразователь давления измерительный EJA 510A (далее - EJA 510A);

- термопреобразователь сопротивления платиновый TR10 (далее - TR10);

- преобразователь измерительный MTL 4544 (далее - MTL 4544);

- преобразователь измерительный MTL 4575 (далее - MTL 4575);

- комплекс измерительно-вычислительный расхода и количества жидкостей и газов «RISO» (далее - ИВК RISO);

- соединительные линии и вспомогательные устройства.

Принцип действия СИРК заключается в непрерывном измерении, преобразовании и обработке информации, поступающей по измерительным каналам (далее - ИК) перепада давления (на УРТДК), абсолютного давления и температуры среды. Состав ИК СИРК указан в таблице 1.

Таблица 1

Состав СИРК определяется в соответствии с потребностями заказчика и фиксируется в паспорте. Монтаж и наладка СИРК осуществляется непосредственно на объекте эксплуатации в соответствии с проектной документацией на СИРК, техническими условиями и эксплуатационными документами ее компонентов.

СИРК осуществляет вычисление расхода и количества среды в следующей последовательности:

- первичные измерительные преобразователи преобразуют текущие значения параметров измеряемой среды в аналоговые унифицированные электрические сигналы силы постоянного тока (от 4 до 20 мА), сигналы термопреобразователей сопротивления по ГОСТ 6651-2009 (НСХ Pt100);

- промежуточные измерительные преобразователи преобразуют аналоговые унифицированные электрические сигналы постоянного тока (от 4 до 20 мА) и сигналы термопреобразователей сопротивления по ГОСТ 6651-2009 (НСХ Pt100) от первичных измерительных преобразователей в аналоговые унифицированные электрические сигналы постоянного тока (от 4 до 20 мА);

- ИВК RISO преобразует аналоговые унифицированные электрические сигналы постоянного тока (от 4 до 20 мА) в цифровые значения параметров измеряемой среды и осуществляет расчет расхода и количества среды по методу переменного перепада давления в соответствии с алгоритмом расчета согласно методике измерений «Инструкция. Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и количество жидкостей и газов. Методика измерений с помощью системы измерительной расхода и количества жидкостей и газов на базе устройства расширения трубопровода диффузорноконфузорного».

СИРК осуществляет выполнение следующих функций:

- измерение перепада давления (на УРТДК), абсолютного давления и температуры среды;

- вычисление физических свойств среды (для природного газа согласно ГОСТ 30319.0-96, ГОСТ 30319.1-96, ГОСТ 30319.2-96 и ГОСТ 30319.3-96; для попутного нефтяного газа согласно ГСССД МР 113-03; для воздуха согласно ГСССД 8-79 и ГСССД 109-87, ГСССД МР 176-2010; для азота, диоксида углерода, аммиака, ацетилена, кислорода, аргона, водорода согласно ГСССД МР 134-07; для водородосодержащих смесей согласно ГСССД МР 136-07; для воды, перегретого и насыщенного пара согласно ГСССД 6-89, ГСССД 187-99 и ГСССД МР 147-2008; для широкой фракции легких углеводородов согласно ГСССД МР 107-98; для умеренно-сжатых газовых смесей согласно ГСССД МР 118-05);

- вычисление расхода и количества среды в единицах массового расхода (массы), объемного расхода (объема), приведенного к стандартным условиям (в качестве стандартных условий принимают условия по ГОСТ 2939-63);

- регистрацию и архивирование измеренных и вычисленных параметров среды;

- передачу измеренных и вычисленных параметров среды по RS232, RS485, USB и Ethernet на верхний уровень.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (далее - ПО) СИРК (ИВК RISO) обеспечивает реализацию функций СИРК.

Защита ПО СИРК (ИВК RISO) от непреднамеренных и преднамеренных изменений и обеспечение его соответствия утвержденному типу осуществляется путем: идентификации, защиты от несанкционированного доступа.

ПО СИРК (ИВК RISO) защищено от несанкционированного доступа, изменения алгоритмов и установленных параметров путем введения логина и пароля, ведения доступного только для чтения журнала событий. Доступ к метрологически значимой части ПО СИРК (ИВК RISO) для пользователя закрыт. При изменении установленных параметров (исходных данных) в ПО СИРК (ИВК RISO) обеспечивается подтверждение изменений, проверка изменений на соответствие требованиям реализованных алгоритмов, при этом сообщения о событиях (изменениях) записываются в журнал событий, доступный только для чтения. Данные, содержащие результаты измерений, защищены от любых искажений путем кодирования.

Защита ПО СИРК (ИВК RISO) от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «C» по МИ 3286-2010.

Идентификационные данные метрологически значимой части ПО СИРК (ИВК RISO) представлены в таблице 2.

Таблица 2

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики СИРК представлены в таблице 3.

Таблица 3

Продолжение таблицы 3

Метрологические характеристики ИК СИРК представлены в таблице 4.

Таблица 4

Продолжение таблицы 4

Продолжение таблицы 4

Продолжение таблицы 4

Продолжение таблицы 4

Примечания

1 Допускается применение первичных и промежуточных измерительных преобразователей аналогичных типов, прошедших испытания в целях утверждения типа с аналогичными или лучшими метрологическими и техническими характеристиками .

2 ВПИ верхний предел измерений, ВПИт - максимальный верхний предел измерений.

3 Дополнительная погрешность первичных измерительных преобразователей вызвана изменением температуры окружающей среды от нормальной.

4 1) Пределы допускаемой погрешности нормированы с учетом погрешностей промежуточного измерительного преобразователя и ИВК RISO.

5 2) Указан максимальный диапазон измерений.

ВПИ первичного измерительного преобразователя перепада давления (MC3000) настраивается в пределах от 0,25 до 1,6 кПа (модель 2410), от 0,63 до 10 кПа (модель 2420), от 2,5 до 40 кПа (модель 2430), от 16 до 250 кПа (модель 2440), от 0,16 до 2,5 МПа (модель 2450).

ВПИ первичного измерительного преобразователя перепада давления (EJA 110A) настраивается в пределах от 0,5 до 10 кПа (капсула L), от 1 до 100 кПа (капсула M), от 5 до 500 кПа (капсула H).

ВПИ первичного измерительного преобразователя абсолютного давления (MC3000) настраивается в пределах от 2,5 до 40 кПа (модель 2030), от 16 до 250 кПа (модель 2040), от 0,16 до 2,5 МПа (модель 2050), от 0,16 до 2,5 МПа (модель 2051).

ВПИ первичного измерительного преобразователя абсолютного давления (EJA 510A) настраивается в пределах от 10 до 200 кПа (капсула A), от 0,1 до 2 МПа (капсула B), от 0,5 до 10 МПа (капсула C), от 5 до 50 МПа (капсула D).

Диапазон измерений температуры настраивается изменением диапазона преобразования промежуточного измерительного преобразователя.

6 3) Пределы допускаемой погрешности рассчитаны для максимального диапазона измерений.

Пределы допускаемой погрешности для других диапазонов измерений перепада давления и абсолютного давления рассчитывают по формулам:

основная

Продолжение таблицы 4

У?« = ±U-J(yIffi )2 +(YIffi )2 ,                                                                               (1)

где YI й — пределы допускаемой основной приведенной погрешности первичного измерительного преобразователя, %;

у?П£ - пределы допускаемой основной приведенной погрешности промежуточного измерительного преобразователя и ИВК RISO, %; — в рабочих условиях

'. -±1,1^(у!« )2 ♦ (у'„ )2 +(т!Ъ.)2 ,                                                                          (2)

где у!п - пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности первичного измерительного преобразователя, %;

у",, - пределы допускаемой приведенной погрешности в рабочих условиях промежуточного измерительного преобразователя и ИВК RISO, %. Пределы допускаемой погрешности для других диапазонов измерений температуры рассчитывают по формулам: — основная

А^ =±1,1^(AI)2 ♦(AIL )2 ,                                                                      (3)

где AI - пределы допускаемой абсолютной погрешности первичного измерительного преобразователя, °С;

А?д[ - пределы допускаемой основной абсолютной погрешности промежуточного измерительного преобразователя и ИВК RISO, °С, рассчитываемые по

формуле

Ап

Aini

|f0,08•(19 — ti) 0,011.(19 — ti )Y f     (t9 — ti )Y

±^ R9 — Rj   ♦      16      J ♦[0,1. ■ J ,

(4)

где 19, tj - верхний и нижний пределы диапазона измерений температуры, °С;

R9 - сопротивление соответствующее t9 , Ом;

Rj - сопротивление соответствующее tj , Ом;

- в рабочих условиях

AS -±1,1-,/(AI)2♦(А■)2 ,

(5)

где А",, - пределы допускаемой абсолютной погрешности в рабочих условиях промежуточного измерительного преобразователя и ИВК RISO, °С,

рассчитываемые по формуле

А^-±^А,«, )2 ♦ (А?,, )2 ,                                                                   (6)

Продолжение таблицы 4

7 4) Дополнительная погрешность, вызванная изменением рабочего избыточного давления в диапазоне от нуля до предельно допускаемого значения и обратно (для моделей 2410 и 2420, предназначенных для предельно допускаемого избыточного давления, равного 4 МПа).

8 5) Дополнительная погрешность, вызванная изменением рабочего избыточного давления в диапазоне от нуля до предельно допускаемого значения и обратно (для модели 2420, предназначенного для предельно допускаемого избыточного давления, равного 10 МПа).

9 6) Дополнительная погрешность, вызванная изменением рабочего избыточного давления в диапазоне от нуля до предельно допускаемого значения и обратно (для моделей 2430, 2440 и 2450).

Знак утверждения типа

Наносится на маркировочную табличку СИРК методом шелкографии и на титульный лист паспорта типографским способом.

Комплектность

Комплектность СИРК представлена в таблице 5.

Таблица 5

Поверка

осуществляется по документу МП 23-30151-2013 «Государственная система обеспечения единства измерений. Системы измерительные расхода и количества жидкостей и газов на базе устройства расширения трубопровода диффузорно-конфузорного. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ООО «Метрологический центр СТП» 19 июня 2013 г.

Перечень основных средств поверки (эталонов):

- средства измерений в соответствии с нормативной документацией по поверке средств измерений, входящих в состав СИРК;

- калибратор многофункциональный MC5-R:

- диапазон воспроизведения силы постоянного тока от 0 до 25 мА, пределы допускаемой основной погрешности воспроизведения ±(0,02 % показания + + 1 мкА);

- воспроизведение сигналов термопреобразователей сопротивления Pt100, в диапазоне температур от минус 200 до плюс 850 °С, пределы допускаемой основной погрешности воспроизведения в диапазоне температур от минус 200 до 0 °С ±0,1 °С, от 0 до плюс 850 °С ±(0,1 °С + 0,025 % показания).

Сведения о методах измерений

«Инструкция. Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и количество жидкостей и газов. Методика измерений с помощью системы измерительной расхода и количества жидкостей и газов на базе устройства расширения трубопровода диффузорно-конфузорного», аттестованная ГЦИ СИ ООО «СТП», свидетельство об аттестации методики (метода) измерений № 125-557-01.00270-2013.

Нормативные документы

1. ГОСТ 2939-63 Газы. Условия для определения объема

2. ГОСТ 6651-2009 ГСИ. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний

3. ГОСТ 30319.0-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения

4. ГОСТ 30319.1-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки

5. ГОСТ 30319.2-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости

6. ГОСТ 30319.3-96 «Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств по уравнению состояния

7. ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения

8. ГСССД 6-89 Методика ГСССД. Вода. Коэффициент динамической вязкости при температурах 0...800 °С и давлениях от соответствующих разряженному газу до 300 МПа

9. ГСССД 8-79 Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость жидкого и газообразного воздуха при температурах 70-1500 К и давлениях 0,1-100 МПа

10. ГСССД 109-87 Воздух сухой. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 150.1000 К и давлениях от соответствующих разряженному газу до 100 МПа

11. ГСССД 187-99 Методика ГСССД. Вода. Удельный объем и энтальпия при температурах 0.1000 °С и давлениях 0,001.1000 МПа

12. ГСССД МР 107-98 Методика ГСССД. Определение плотности, объемного газосодержания, показателя изоэнтропии и вязкости газоконденсатных смесей в диапазоне температур 240.350 К при давлениях до 10 МПа (развитие МИ 2311-94)

13. ГСССД МР 113-03 Методика ГСССД. Определение плотности, фактора сжимаемости, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости влажного нефтяного газа в диапазоне температур 263.500 К при давлениях до 15 МПа

14. ГСССД МР 118-05 Методика ГСССД. Расчет плотности, фактора сжимаемости, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости умеренно-сжатых газовых смесей

15. ГСССД МР 134-07 Методика ГСССД. Расчет плотности, фактора сжимаемости, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости азота, ацетилена, кислорода, диоксида углерода, аммиака, аргона и водорода в диапазоне температур 200.425 К и давлений до 10 МПа

16. ГСССД МР 136-07 Методика ГСССД. Расчет плотности, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости газовых водородосодержащих смесей в диапазоне температур -15.250 °C и давлений до 30 МПа

17. ГСССД МР 147-2008 Методика ГСССД. Расчет плотности, энтальпии, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости воды и водяного пара при температурах 0.1000 °С и давлениях 0,0005.100 МПа на основании таблиц стандартных справочных данных ГСССД 187-99 и ГСССД 6-89

18. ГСССД МР 176-2010 Методика ГСССД. Расчетное определение скорости звука во влажном воздухе при температурах от -20 до 40 °C при абсолютном давлении от 550 мм.рт.ст. до 1 МПа и относительной влажности от 0 до 100 %

19. Системы измерительные расхода и количества жидкостей и газов на базе устройства расширения трубопровода диффузорно-конфузорного. Технические условия. ТУ-4213-001-60489237-2012

Рекомендации к применению

- выполнение государственных учетных операций.