УДК 681.121

Коробко І.В., д.т.н., проф.

Рак А.М.

Кротевіч В.В.

НТУУ ”Київський політехнічний інститут”, м. Київ, Україна

ОЦІНЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ РОБОЧОГО СЕРЕДОВИЩА ПРИ ОБЛІКУ ПРИРОДНОГО ГАЗУ ТУРБІННИМИ ВИМІРЮВАЛЬНИМИ ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ

У вітчизняній та світовій метрологічній практиках для вирішення цілого спектру задач реєстрації об’єму та об’ємної витрати газу широкого застосування набули турбінні вимірювальні перетворювачі витрати завдяки їх високій точності, відносно малій інерційності та нескладній конструкції. Засоби комерційного обліку природного газу, як правило, калібрують на метрологічних стендах із використанням в якості робочого середовища повітря при тиску близькому до атмосферного, а застосовуються для обліку природного газу із різними значеннями тиску, що зазвичай значно перевищує величину атмосферного.

Фізичні відмінності властивостей повітря і природного газу та умов калібрування і застосування приладів є причиною додаткових невизначеностей результатів вимірювання об’єму та об’ємної витрати природного газу.

У міжнародній метрологічній практиці існує ряд нормативних документів, що жорстко регламентують вимоги до калібрування лічильників турбінного класу . Варто зазначити, що цей документ імплементовано в Україні і діє як національний стандарт. В першу чергу ці вимоги викликані тим, що експлуатаційні (в тому числі метрологічні) характеристики лічильників газу турбінного класу залежать від його конструкції, тиску та витрати вимірюваного середовища, що пов’язано зі змінами його інерційних властивостей, серед яких важливе значення мають зміни густини та динамічної в’язкості

На сьогодні в Україні випробування та калібрування лічильників турбінного класу за умов їх експлуатації при робочому тиску вимірюваного середовища, вище 0,4 МПа повинні виконуватися за тиску робочого середовища, близького до передбачуваного робочого тиску при його експлуатації.

У доповіді наведено результати дослідження модернізованого лічильника природного газу турбінного класу, каліброваного на робочому середовищі – природний газ і повіреного на робочому середовищі – повітрі за атмосферного тиску, а також розроблення комплексного показника подібності газових потоків при калібруванні приладів турбінного класу на повітрі і застосуванні їх у реальних умовах експлуатації із плинним природним газом на підґрунті гідрогазодинамічної теорії.

Модернізація полягала у заміні стандартного механічного відлікового пристрою електронним сенсором положення ЧЕ, що забезпечило перетворення кутової швидкості його обертання у цифровий кодовий сигнал. При цьому геометричні параметри ЧЕ та конфігурація проточної частини вимірювальної камери не змінювалися. Таке технічне рішення надало можливість розвантажити ЧЕ шляхом нівелювання впливу гальмівного моменту кінематики відлікового механізму та отримувати вихідну інформацію у цифровому вигляді, що разом з електронним блоком лінеаризації було використано для коригування коефіцієнту перетворення у всьому динамічному діапазоні вимірювання.

Для поглибленого аналізу модернізованого лічильника було використано безрозмірний комплекс подібності, складений на основі розробленої математичної моделі із врахуванням реальних конструктивних розмірів ЧЕ та вимірювальної камери.

Проведені дослідження лічильника газу з електронним інтегральним датчиком положення ротора ЧЕ показали монотонність та лінійність характеристики перетворення при невеликому систематичному відхиленні в сторону завищення для каліброваного діапазону швидкостей обертання ЧЕ. При застосуванні для вимірювання об’єму та об’ємної витрати природного газу лічильника каліброваного з робочим середовищем – повітря - для знаходження градуювальної характеристики можна використовувати запропонований критерій подібності побудований на підґрунті критерію Рейнольдса.

Запропонований підхід дозволяє із високою точністю прогнозувати метрологічні характеристики лічильників турбінного класу для різних газових вимірювальних середовищ, базуючись на результатах калібрування на будь-якому з них.

Ключові слова: природний газ, вимірювання, калібрування, перетворювачів витрати, метрологічні характеристики.