автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система расхода пульсирующих потоков газа методом переменного перепада давлений

На правах рукописи

КРОТОВ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА РАСХОДА ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПОТОКОВ ГАЗА МЕТОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ

Специальность - 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре Автоматизации технологических процессов Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Браго Е.Н.

Официальные оппоненты: кандидат технических наук, доцент

Жулев В.И.

доктор технических наук, профессор Толстов А.Г.

Ведущая организация: ООО «Мострансгаз»

Защита состоится « 28 » июня 2005 г. в ауд. 202 в 15.00 ч. на заседании диссертационного совета Д212.200.09 при Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина.

Автореферат разослан « 27 » мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д212.200.09,

доктор технических наук, профессор

¿16/9340

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Проблема повышения точности измерения расхода газа является существенной как для газовой, так и для других отраслей промышленности, так как затрагивает качественные стороны управления технологическими процессами, а также экономические вопросы при расчетах между поставщиками и потребителями.

В настоящее время широкое распространение на газоизмерительных станциях получил метод переменного перепада давлений. Связано это в первую очередь с тем, что расходомеры с сужающими устройствами не требуют для своей калибровки и поверки образцовых расходомеров, так как для большинства их разновидностей были экспериментально установлены зависимости для определения коэффициентов расхода и сжимаемости. Кроме того, метод легко реализуем, а информационно-измерительные устройства обладают относительно низкой стоимостью и просты в техническом обслуживании.

Однако, при использовании метода переменного перепада давлений возникает проблема, связанная с измерением расхода пульсирующих потоков газа. Эта проблема поставлена в ГОСТ 8.563.2 и приводит к появлению дополнительной систематической пофешности.

Дело в том, что зависимость для определения расхода газа методом переменного перепада давлений по известным значениям параметров потока нелинейная и в упрощенном виде может быть представлена следующим образом:

где: <7( - массовый расход газа; сч - обобщенный коэффициент расхода,

учитывающий физико-химические параметры газа, а также параметры диафрагмы и измерительного трубопровода; Р - давление газа перед диафрагмой; АР - перепад давлений на измерительной диафрагме; Т -

с

температура газа; С=-~=.

VТ

В действующих информационно-измерительных системах используются высокоточные инерционные средства измерений, которые производят усреднение измеряемых параметров потока. Но корень квадратный из средних значений пульсирующих давления и перепада давлений всегда больше среднего квадратного корня из мгновенных значений Р и АР. Поэтому измерение расхода пульсирующих потоков газа производится с положительной дополнительной систематической погрешностью.

Пульсации параметров потока носят случайный характер и могут возникать по ряду причин, поэтому учет пульсаций аналитическим образом не возможен. Для определения

(1)

пульсаций параметров потока требуется соответствующее быстродействующее оборудование.

Современные методы борьбы с пульсациями заключаются в обустройстве газоизмерительных станций громоздкими и дорогостоящими конструктивными элементами, позволяющими сглаживать пульсации потока, а также во введении в результаты измерений коррекции на дополнительную систематическую погрешность, которую рекомендуется вычислять в соответствии с формулой Д.1 ГОСТ 8.563. Однако, данные методы борьбы с пульсациями имеют ряд недостатков. Поэтому, на сегодняшний день актуальной является задача разработки нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью сужающих устройств, устраняющего дополнительную систематическую погрешность от пульсаций, а также построение информационно-измерительной системы, реализующей новый метод.

Целью работы является разработка нового метода измерения с помощью сужающих устройств расхода пульсирующих потоков газа, устраняющего дополнительную систематическую погрешность от пульсаций параметров потока, а также построение информационно-измерительной системы, реализующей данный метод.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие основные задачи:

1. Анализ действующих информационно-измерительных систем расхода газа методом переменного перепада давлений:

- анализ структуры действующих информационно-измерительных систем измерения расхода газа методом переменного перепада давлений;

- анализ быстродействия средств измерения, используемых в действующих информационно-измерительных системах;

- анализ источников погрешностей измерения расхода газа методом переменного перепада давлений;

- анализ современных способов борьбы с дополнительной систематической погрешностью от пульсаций параметров потока;

- анализ принципа измерения расхода газа методом переменного перепада давлений и алгоритма обработки измерительной информации в действующих информационно-измерительных системах измерения расхода газа.

2. Разработка теоретических основ нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью сужающих устройств, устраняющего дополнительную систематическую погрешность:

- исследование влияния пульсаций давления и перепада давлений на дополнительную систематическую погрешность определения коэффициента расхода С;

- исследование дополнительной систематической погрешности измерения расхода газа при пульсациях различной формы;

Г I I

- разработка нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью сужающих устройств, устраняющего дополнительную систематическую погрешность, вызванную пульсациями параметров потока;

- разработка математической модели определения расхода в пульсирующих потоках газа методом переменного перепада давлений;

- сравнительная оценка точности нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа.

3. Разработка структуры и структурных элементов информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа, реализующей новый метод:

- разработка структурной схемы информационно-измерительной системы измерения расхода пульсирующих потоков газа;

- определение информационных потоков и требований к структурным элементам информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа;

- разработка конструкции и схемотехнических решений структурных элементов информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа методов переменного перепада давлений;

- разработка алгоритма обработки измерительной информации в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа;

- разработка прикладного программного обеспечения для информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа.

4. Исследование суммарной погрешности измерения расхода газа с учетом погрешностей, вносимых структурными элементами информационно-измерительной системы измерения расхода пульсирующих потоков газа:

- Анализ источников погрешности преобразования измерительной информации в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа.

- Оценка суммарной погрешности преобразования измерительной информации в информационно-измерительной системе, реализующей новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа.

Научная новизна разработки заключается в следующем:

1. Разработан и научно обоснован новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа, устраняющий дополнительную систематическую погрешность, вызванную пульсациями параметров потока.

2. Разработана структура информационно-измерительной системы, реализующая новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа.

3. Разработана математическая модель измерения расхода пульсирующих потоков газа, устраняющая дополнительную систематическую погрешность от пульсаций.

4. Дана сравнительная оценка точности нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа.

5. Разработан алгоритм обработки измерительной информации в информационно-измерительной системе, реализующий новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа.

6. Исследованы источники погрешности и произведена оценка суммарной погрешности информационно-измерительной системы, реализующей новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа.

7. Разработано прикладное программное обеспечение для информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа.

Методы исследований базируются на использовании аппарата математического анализа, теории измерений, теории схемотехники и численных методов.

Практическая значимость. Разработан новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа, устраняющий дополнительную систематическую погрешность и имеющий значительный экономический эффект. Разработана информационно-измерительная система расхода пульсирующих потоков газа, реализующая новый метод измерения. Создано алгоритмическое обеспечение и программные средства, используемые в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа.

Разработанная информационно-измерительная система расхода пульсирующих потоков газа рекомендуется к использованию на газоизмерительных станциях.

Апробация работы. Основные части диссертации докладывались на:

— 4-ой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности», Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, сентябрь 2001 г.

— 5-ой научно технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, январь 2003 г.

— 6-ой научно-технической конференции, посвященной 75-летию Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, январь 2005 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ в журналах, рекомендованных ВАК, и получен 1 патент Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Объем диссертации составляет 150 страниц машинописного текста, включая 39 рисунков и 6 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении диссертации представлена актуальность темы, формируются цели и задачи работы, определена практическая ценность работы.

В первой главе приводится описание современных действующих систем измерения расхода газа методом переменного перепада давлений, проведен анализ источников погрешностей метода, а также исследуется проблема, возникающая при измерении расхода газа методом переменного перепада давлений в пульсирующих потоках.

Известно, что зависимость между величиной расхода газа и параметрами потока носит нелинейный характер и может быть представлена следующим образом (ГОСТ 8.563, IS05167): _

где: - масштабный коэффициент, определяющий единицы

измерения физических величин в представленной зависимости; Е -коэффициент скорости входа; Ст - коэффициент истечения при числе Рейнольдса, стремящемся к бесконечности; К^ - поправочный коэффициент на число Рейнольдса; Кш - поправочный коэффициент на шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода; Кя - поправочный коэффициент на притупление входной кромки отверстия диафрагмы; Кй -поправочный коэффициент на изменение диаметра сужающего устройства, вызванное отклонением температуры среды от 20 "С; </20 - диаметр отверстия сужающего устройства при температуре 20 °С; £ - коэффициент расширения; рс - плотность газа при стандартных условиях (Тс = 293,15 К, />( = 0,101325 МПа); К - коэффициент сжимаемости газа; Г - температура газа; сч - обобщенный коэффициент расхода, учитывающий физико-химические свойства газа, а также параметры диафрагмы и измерительного с„

трубопровода; С = .

На рисунке 1 проводится типичная структурная схема действующих информационно-измерительных систем, определяющих расход газа в соответствии с зависимостью (2).

РЬР

т

(2)

Параметры диафрагмы, измерительного трубопровода, датчиков давления, перепада давлений, температуры и физико-химические свойства газа.

Рисунок 1. Структурная схема информационно-измерительной системы расхода газа методом переменного перепада давлений.

На рисунке 1 приняты следующие обозначения: Ха - молярная доля азота в природном газе; Xу - молярная доля углекислого газа в природном газе; ре - плотность природного газа при стандартных условиях, кг/м3; гп • начальное значение радиуса закругления входной кромки сужающего устройства, мм; Rm - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода, мм; - межповерочный интервал диафрагмы, лет; Dм - диаметр цилиндрической части измерительного трубопровода, мм; d2a - диаметр цилиндрической части диафрагмы, мм.

Определение расхода газа в информационно-вычислительном устройстве производится по измеренным значениям давления, перепада давлений, температуре и задаваемым пользователем параметрам измерительного трубопровода, измерительной диафрагмы, физико-химическим свойствам газа, параметрам датчиков давления, перепада давлений и температуры. Эти параметры задаются с помощью специализированного программного обеспечения (операторского интерфейса) и необходимы для определения обобщенного коэффициента расхода с<( а также для масштабирования измерительных сигналов от

датчиков параметров потока. Выходным сигналом ИВУ является расход газа, определяемый в соответствии с методикой ГОСТ 8.563 или ISO 5167 по известным значениям параметров потока (давлению перед диафрагмой, перепаду давлений на диафрагме и температуре). По такому принципу строятся действующие системы измерения расхода газа СуперФлоу, ГиперФло, FloBoss, ВРГ, СПГ и другие.

Анализ источников погрешностей, возникающих при измерении расхода газа методом переменного перепада давлений в действующих измерительных

системах, показал, что суммарная погрешность определения коэффициента расхода С составила ус =0,7%.

При измерении расхода пульсирующих потоков газа методом переменного перепада давлений возникает дополнительная систематическая погрешность (ГОСТ 8.563.2). С целью повышения точности измерения расхода газа в информационно-измерительных системах используются средства измерения с низкой приведенной погрешностью порядка 0,1%. Но высокая точность обычно связана с низким быстродействием, поэтому используемые средства измерения обладают высокой инерционностью и производят измерение параметров потока с усреднением. Использование усредненных значений параметров потока при определении расхода пульсирующих потоков газа по нелинейной зависимости (1) приводит к появлению дополнительной систематической погрешности.

Современные действующие системы измерения расхода газа производят обработку информации от датчиков параметров потока в цифровом виде. Преобразование аналоговой информации в цифровой код производится с некоторым шагом дискретизации по времени А/. Далее считается, что параметры не изменяют своего значения до момента нового отсчета, а измеренные значения используются при вычислении расхода газа. В результате информационно-измерительная система расхода газа методом переменного перепада давлений определяют мгновенный расход по усредненным значениям давления и перепада давлений в точках отсчета

где: к - коэффициент, характеризующий количество отсчетов давления и перепада давлений, к = 1,2,3 и т.д.; Л/ - шаг дискретизации по времени отсчетов параметров потока (Л/»1 с).

Считается, что параметры потока за время Д/ не изменяют своего значения до нового отсчета и сигналы давления с усреднением и перепада давлений с усреднением аппроксимируются ступенчатой функцией. Временная диаграмма, иллюстрирующая принцип измерения давления газа перед диафрагмой при определении расхода газа методом переменного перепада давлений в действующих информационно-измерительных системах без учета пульсаций, показана на рисунке 2. Временная диаграмма измерения перепада давлений будет выглядеть аналогичным образом.

кМ:

(3)

р (/)

At 2-Д/ Ъ Ы 4 Д/ '

Рисунок 2. Принцип измерения давления действующих информационно-измерительных системах. На рисунке 2 приняты следующие обозначения: P(t) - изменение

полного значения давления во времени; P(t) - изменение во времени давления с усреднением; At - шаг дискретизации отсчетов давления Pca{t) -ступенчатая функция, аппроксимирующая функцию изменения усредненного давления P(t) в точках отсчета At, 2 • At, 3 • At и т.д..

Блок-схема алгоритма обработки измерительной информации в действующих информационно-измерительных системах расхода газа приведена на рисунке 3.

Начало

1 Отсчеты значений ' параметров потом

___Л<). АЛО « Г«)

___i_____

вычисление расхода та по показаниям датчиюе параметров потока

Запись расчитанного значения расхода в запоминающее устройство и передача на

устройство индикации и

регистрации

Рисунок 3. Алгоритм обработки измерительной информации в действующих информационно-измерительных системах. В первой главе также приводится анализ современных методов борьбы с дополнительной систематической погрешностью от пульсаций параметров потока, используемых на газоизмерительных станциях.

Один из способов борьбы заключается в устранении пульсаций конструктивными методами - обустройство газоизмерительных станций различными дорогостоящими спрямителями потоков, балластными емкостями, акустическими фильтрами и т. д. Этот способ производит сглаживание пульсаций потока, но не устраняет их полностью и имеет высокие капитальные затраты.

Второй, рекомендованный ГОСТ 8.563.2 (формула Д.1), заключается во введении в результаты измерений коррекции на систематическую погрешность уч, которую предлагают вычислять по эмпирической формуле:

где уч - дополнительная систематическая погрешность определения

среднего расхода за определенный период времени (эта величина называется дополнительной систематической погрешностью определения количества среды); и 8р - относительные изменения параметров потока:

соответственно перепада давления на диафрагме и плотности среды.

Однако, в формуле (4) значение погрешности от пульсаций зависит только от относительных изменений параметров потока и не учитывает форму и характер пульсаций. Кроме того, анализ пульсаций давления и перепада давлений показал, что они представляют собой сигналы сложной и непредсказуемой формы и формируются под действием большого количества возмущающих факторов. Поэтому величина дополнительной систематической погрешности, определяемая с помощью зависимости (4), в большинстве случаев дает неточный результат.

Таким образом, в первой главе:

- проведен анализ структуры действующих информационно-измерительных систем расхода газа с сужающими устройствами;

- рассмотрены вопросы быстродействия средств измерения, используемых в указанных информационно-измерительных системах;

- представлен анализ источников погрешностей при измерении расхода газа методом переменного перепада давлений и описаны причины возникновения дополнительной систематической погрешности измерения расхода пульсирующих потоков газа;

- представлен обзор современных методов борьбы с дополнительной систематической погрешностью измерения расхода пульсирующих потоков газа с анализом недостатков;

- рассмотрен принцип измерения расхода газа, а также алгоритм обработки измерительной информации в действующих информационно-измерительных системах.

Во второй главе проводится исследование дополнительной систематической погрешности, возникающей при измерении расхода пульсирующих потоков газа, предложен новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью сужающих устройств, устраняющий

(4)

дополнительную систематическую погрешность от пульсаций, и подтверждена целесообразность его использования.

В результате исследования было выявлено, что пульсации параметров потока не оказывают существенного влияния на точность определения коэффициента расхода С. Поэтому основным источником дополнительной систематической погрешности от пульсаций является процедура определения выражение, стоящее под корнем в зависимости (1).

Исследование дополнительной систематической погрешности проводилось для пульсаций синусоидальной и прямоугольной формы при синфазном и противофазном изменении давления и перепада давлений.

Оценка дополнительной систематической погрешности от пульсаций проводилась для наиболее типичных значений относительных амплитуд, которые составляют Зр=5% для давления и = 20% для перепада давлений. Дополнительная систематическая погрешность для исследуемых видов пульсаций составила:

- пульсации синусоидальной формы: у = 0,14% - при синфазном изменении давления и перепада давлений и у =0,4% - при противофазном изменении давления и перепада давлений.

- пульсации прямоугольной формы: у„ = 0,29% - при синфазном изменении давления и перепада давлений; у„ = 0,8% - при противофазном изменении Р и ДЛ

Напомним, что погрешность определения коэффициента расхода С в выражении (1) составляет ус — 0,7%.

В результате исследований было установлено, что для определения дополнительной систематической погрешности от пульсаций необходимо знать и определять следующие параметры:

- форму частоту пульсаций параметров потока;

- величину относительных отклонений пульсаций давления и перепада давлений от своих средних значений;

- сдвиг по фазе между пульсациями давления и перепада давлений.

Во второй главе также предлагается новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа, устраняющий дополнительную систематическую погрешность от пульсаций.

Дополнительная систематическая погрешность измерения расхода пульсирующих потоков газа возникает за счет высокой инерционности используемых средств измерения давления и перепада давлений, поэтому одним из путей решения поставленной проблемы является применение быстродействующих датчиков давления и перепада давлений. Однако, высокое быстродействие средств измерения связано с низкой точностью преобразования измерительной информации и использование таких датчиков в информационно-измерительных системах нецелесообразно, так как высокая погрешность измерения давления и перепада давлений приведет к увеличению суммарной погрешности определения расхода газа, причем

увеличение суммарной погрешности будет сопоставимо с величиной дополнительной систематической погрешности.

Поэтому, предлагается действующие информационно-измерительные системы расхода газа дополнить быстродействующими датчиками переменной составляющей давления и перепада давлений, которые будут измерять отдельно только переменную составляющую параметров потока P(l) и ДЯ(/).

Полные значения сигналов давления и перепада давлений определяется как сумма показаний усредненных значений параметров потока с их переменной составляющей:

P(t)=P(j)+P(t) (5)

AP(t)=AP(t)+AP(t) (6)

Такой метод определения полных значений давления и перепада давлений в пульсирующих потоках газа оправдан тем, что в этом случае с высокой погрешностью будет измеряться лишь незначительная пульсирующая часть от полных значений давления и перепада давлений.

На временной диаграмме (рисунок 4) показан принцип измерения пульсирующего давления с восстановлением его полных значений по измеренным дискретным значениям. Для перепада давлений процесс измерения будет выглядеть аналогичным образом, поэтому он не показан.

Рисунок 4. Принцип измерения пульсирующего давления с восстановлением полных значений давления. На рисунке 4 приняты следующие обозначения: А/ - шаг дискретизации по времени сигнала давления с усреднением; Дг - шаг дискретизации по времени сигнала переменной составляющей давления; N - количество

измерений переменной составляющей давления за интервал времени Л/ ; к -коэффициент, характеризующий номер отсчета давления с усреднением, к = 0,1,2,3 и т.д.; я - коэффициент, характеризующий номер отсчета

переменной составляющей давления, и = 0,1,2,3, ...,N; P(t) - кривая изменения давления с усреднением; P(t) - кривая изменения переменной составляющей давления; Р(к ■ А/) - мгновенные значения давления с усреднением в точках отсчета; Р(п ■ Дг) - мгновенные значения переменной составляющей давления в точках отсчета.

Восстановление полных значений давления осуществляется путем суммирования давления с усреднением в точках отсчета к ■ А/ с каждым из N отсчетов переменной составляющей давления, выполняемых с шагом дискретизации Дг, внутри интервала A/:

Pt{nbr)=P(kAt) + P(n&T) (7)

где: РДл-Дг) - величина полного давления для и-ого отсчета переменной составляющей давления перед диафрагмой на к-ом интервале дискретизации давления с усреднением; Р(к • Д/) - величина давления с усреднением на к- ом отсчете; Р(п- Ar) - величина переменной составляющей давления перед диафрагмой для и-ого отсчета.

Аналогичные рассуждения справедливы при измерении перепада давлений:

АРДя Дг)=ДР(* Д/)+ДР(и Дг) (8)

где: APt (и - А г) - величина полного перепада давления для и-ого отсчета переменной составляющей давления перед диафрагмой на ¿-ом интервале дискретизации давления с усреднением; AP(¿A/) - величина перепада давления с усреднением на ¿-ом отсчете; &Р(п&т) - величина переменной составляющей перепада давления перед диафрагмой для и-ого отсчета.

Для каждого дискретного значения полного давления Pt(n Aг) и полного перепада давлений ДPt(n • Дг) определяется мгновенный расход газа в точках отсчета п • Д г внутри ¿-ого интервала дискретизации At : qt (я Дг)= С ■ J\p(k ■ Д/)+ Р(п ■ Дг)1 |дР(* • Д/)+ АР(п ■ Дг)1

(9)

При замене непрерывной функции расхода дискретными значениями (в точках отсчета я-Дг) возникает погрешность дискретизации, величина которой зависит от того, с каким шагом дискретизации Дг берутся отсчеты расхода. Поэтому частота дискретизации расхода газа (которая соответствует частоте дискретизации переменной составляющей параметров потока газа) выбирается исходя из допустимой погрешности дискретизации расхода газа.

Если считать, что между отсчетами на интервале А г расход не изменяет своего значения, то непрерывная функция расхода заменяется ступенчатой функцией, как показано на рисунке 5.

функцией.

В этом случае, количество газа прошедшее за интервал Дг для и-ого дискретного значения расхода определяется следующим образом:

qt (и • Дг) Дг = Дг • С • j\p{k • Д/)+ ?(п • Дг)|- |ДЯ(* • Д/)+ ДР(п ■ Дг)] (10)

Суммируя указанные значения на интервале времени Дг, получим количество газа, прошедшего через диафрагму за время Дг, или средний расход q'k пульсирующего потока газа за цикл измерения Дг:

^ • Д/ = Д г • С • ¿ VF(* • Н" ■ А*)]" М* • • Дг)]

»=о (11)

Выражение (12) справедливо, если шаг дискретизации Дг постоянный. Так как пульсации параметров потока не оказывают существенного влияния на расчет коэффициента расхода С, поэтому в выражении (11) его вынесли за знак суммы как постоянную величину.

При заданном постоянном шаге дискретизации Дг погрешность определения расхода газа по дискретным значениям можно уменьшить, если считать, что расход газа изменяется по линейному закону между отсчетами. Тогда непрерывный сигнал расхода аппроксимируется кусочно-линейной функцией, как показано на рисунке 6.

к Д/ (* + 1)Д/

Рисунок 6. Аппроксимация непрерывной функции расхода кусочно-линейной

функцией.

В этом случае, количество газа, прошедшее за интервал времени Дг между л-ым и (и+1)-ым дискретными значениями расхода определяется площадью трапеции:

(12)

Суммируя указанные значения на интервале времени Д?, получим количество газа, прошедшего через диафрагму за время Дг, или средний расход ц\ пульсирующего потока газа за цикл измерения Дг:

д\ А^Дг С ДУН* ' *)+ И* • АР(0)

^[р((к +1)- А¡)+Р(Ы ■ Аг)1- Щк +1)- А1)+&Р(Ы ■ Аг)1 н—-*-*-* +

Цд/Н* • Р{" ■ Дг)]" [АР^ • А/) + АР(п ■ Аг)^

(13)

Указанная зависимость справедлива при равномерном шаге дискретизации Дг переменной составляющей давления и перепада давлений.

При аппаратной реализации информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа частота дискретизации сигналов

переменной составляющей давления и перепада давлений (соответствующие частоте дискретизации расхода) выбирается в зависимости от верхней граничной частоты в спектре пульсаций и требуемой погрешности дискретизации непрерывного сигнала расхода пульсирующих потоков газа. Так, при использовании метода кусочно-линейной аппроксимации непрерывного сигнала расхода с погрешностью дискретизации у и

верхней граничной частотой в спектре пульсаций f'p частота дискретизации

переменной составляющей давления и перепада давлений рассчитывается по формуле:

При использовании ступенчатой аппроксимации непрерывного сигнала расхода частота дискретизации выбирается из условия:

/,*—■/; 05)

у

/ amp

В информационно-измерительной системе измерения расхода пульсирующих потоков газа используется математическая модель (13), использующая метод кусочно-линейной аппроксимации, так как при прочих равных условиях этот метод обеспечивает меньшую погрешность дискретизации (примерно в 100 раз) и, следовательно, менее требователен к аппаратным ресурсам.

Во второй главе также представлена сравнительная оценка точности измерения нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа. Если величина дополнительной систематической погрешности от пульсаций составляет 0,4%, то использование нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа с восстановлением полных значений параметров потока улучшает точность измерения расхода на 10 %. Поэтому, новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью сужающих устройств целесообразно использовать на газоизмерительных станциях.

Таки образом, во второй главе получены следующие результаты:

- исследовано влияние пульсаций на величину коэффициента расхода С - установлено, что пульсации не существенно влияют на величину коэффициента расхода;

- проведено исследование величины дополнительной систематической погрешности для двух видов пульсаций: прямоугольно и синусоидальной формы;

- разработан новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью сужающих устройств;

- проверена целесообразность использования нового метода для определения расхода пульсирующих потоков газа.

В третьей главе разработана структурная схема информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа, исключающая дополнительную систематическую погрешность от пульсаций, определены

информационные потоки между структурными элементами информационно-измерительной системы и представлены требования, которым должны удовлетворять структурные элементы. В соответствии с требованиями к структурным элементам выбрана элементная базы и на их основе разработаны принципиальные схемы функциональных блоков информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа.

Структурная схема ИИС расхода пульсирующих потоков газа приведена на рисунке 7.

Рисунок 7. Структурная схема ИИС расхода пульсирующих потоков газа.

На рисунке 5 приняты следующие обозначения: ИТ - измерительный трубопровод; Т - датчик температуры газа перед диафрагмой; Р, ДР -соответственно датчики усредненного давления перед диафрагмой и перепада давлений на диафрагме; Р,, Рг - соответственно датчики переменной составляющей давления перед диафрагмой и за диафрагмой; 1/(/*,), и[Р2) - соответственно выходные электрические сигналы напряжения от датчиков переменной составляющей давления перед диафрагмой и за диафрагмой; /(/>), /(цр) и 1(Т) - соответственно выходные токовые сигналы от датчиков усредненного давления, усредненного перепада давлений и датчика температуры; и'^Р,), ^(рД и'(т), ¿/'(р), 1!'{ДР) -соответственно сигналы напряжения от датчиков переменной составляющей давления перед диафрагмой и за диафрагмой, температуры, усредненного давления и усредненного перепада давлений, приведенные к входу АЦП; АЦП - аналого-цифровой преобразователь.

Измерительный преобразователь (ИП) формирует измерительные сигналы Р, АР, Р,, Р2 и Т в электрической форме, удобной для дальнейшего использования. Измерительный преобразователь состоит из следующих элементов:

- измерительного трубопровода (ИТ), в котором устанавливается сужающее устройство (диафрагма), создающее сопротивление в потоке и формирующее перепад давлений;

- инерционных датчиков давления и перепада давлений, которые производят преобразование с усреднением давления перед диафрагмой Р и перепада давлений на диафрагме \Р в соответствующие унифицированные токовые сигналы 4...20 мА;

- датчика температуры Т, вырабатывающего токовый сигнал 4...20 мА, пропорциональный температуре газа;

- быстродействующих датчиков переменной составляющей давления перед диафрагмой /{ и за диафрагмой Рг, которые производят преобразование соответственно переменной составляющей давления перед диафрагмой Р, и переменной составляющей давления за диафрагмой Р2 в двухполярные электрические сигналы, изменяющиеся в пределах -2,5...+2,5 В, пропорциональные переменной составляющей параметров потока. Переменная составляющая перепада давлений определяется по показаниям двух датчиков переменной составляющей давления перед диафрагмой и после диафрагмы.

В измерительном преобразователе сигналы полного давления Р(() и полного перепада давлений АР((), снимаемых с диафрагмы, разделяются на две составляющие, одна из которых представляет собой параметры потока с усреднением (Р(/) и АР(/)), а вторая - переменную составляющую давления и перепада давлений P(f) и AP(i).

Для точного определения полных значений параметров потока P(t) и АР(/) путем суммирования отсчетов давления с усреднением и перепада давлений с усреднением с их переменной составляющей в соответствии с принятой математической моделью измерения расхода пульсирующих потоков газа, необходимо, чтобы частотные спектры усредненных сигналов Sf(f) и S—(f) не перекрывались частотными спектрами переменных

составляющих Sp(f) и как показано на рисунке 8.

А«)

Слектр усредненных измерительных сишапов давления и перепада давлений

sf(f) и s~U)

Слектр переменной составляющей измерительных сигналов давления и перепада даапе»ий

и *„(/)

0.001-

0,01

0.1

0,5

10

100

».Гц

700 1000

Рисунок 8. Полосы частот измерительных сигналов давления и перепада

давлений.

ИП информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа не будет вносить дополнительной инерционности в процесс измерения расхода в том случае, если суммарная полоса пропускания

измерительных каналов с усреднением (P(t), A/»(f)) и переменной составляющей (/*(*), ЛР(/)) будет соответствовать, либо будет шире спектра пульсаций параметров потока.

Так как погрешности датчиков ИП оказывают непосредственное влияние на суммарную погрешность измерения расхода пульсирующих потоков газа, поэтому при выборе элементов ИП предпочтение отдается элементам с высокой точностью измерения параметров потока (У(/),ДР(/), P,(t), P2(t) и Т(/)). В измерительном преобразователе нашей системы используются следующие модели высокоточных датчиков:

- датчик температуры - модель 144Н производства фирмы Emerson Process Management - класс точности 0,1;

- инерционный датчик давления - модель 30S1C производства фирмы Emerson Process Management - класс точности 0,1;

- инерционный датчик перепада давлений - модель 3051С производства фирмы Emerson Process Management - класс точности 0,1;

В качестве датчиков переменной составляющей давления используются датчики с кварцевым чувствительным элементом. Такой выбор обусловлен тем, что датчики на основе кристаллов кварца способны отслеживать переменную составляющую (быстроизменяющиеся) давления, прикладываемые к чувствительному элементу, начиная с некоторой ненулевой частоты.

Быстродействующие датчики переменной составляющей давления в настоящий момент являются редкими устройствами. В результате информационного поиска был найден быстродействующий датчик переменной составляющей давления модели М112А23. Производитель датчиков - фирма PCB PIEZOTRONICS (США).

Основные технические характеристики датчика Ml 12А23:

- Диапазон измерений динамического давления: ±34S кПа;

- Максимальное статическое (среднее) давление: 6,9 МПа;

- Максимальная частота среза в полосе пропускания: 50 кГц;

- Относительная приведенная погрешность: 1%;

- Минимальная частота динамического давления: 0,5 Гц.

Измерение переменной составляющей перепада давлений осуществляется с помощью двух быстродействующих датчиков переменной составляющей давления модели M1I2A23. Один из датчиков устанавливается перед диафрагмой, а второй - за диафрагмой. Переменная составляющая перепада давлений определяется как разность между показаниями датчиков переменной составляющей давления перед диафрагмой и за диафрагмой.

AP(«Ar)=Pl(/iAr)-fi2(«Ar) (16)

Значения переменной составляющей перепада давлений определяются в цифровом виде в информационно-вычислительном устройстве.

Такой подход к измерению переменной составляющей перепада давлений требует выполнения условия одновременности отсчетов переменной составляющей давлений перед диафрагмой и за диафрагмой, что требует использования двух параллельных АЦП.

Исследование относительной приведенной погрешности определения переменной составляющей перепада давлений по показаниям двух быстродействующих датчиков переменной составляющей давлений перед диафрагмой и за диафрагмой показала, что погрешность определения переменной составляющей перепада давлений составляет у^ -1%. Поэтому данный метод можно использовать в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа.

Блок масштабирования и согласования (БМС) выполняет функцию согласования измерительных сигналов /(р), /(др), u{Pt), [/(Р2) и ¡(Т) от измерительного преобразователя по уровню, по типу сигналов, а также для согласования входных сопротивлений блока АЦП с выходными сопротивлениями датчиков. БМС не должен вносить дополнительной погрешности и инерционности в результаты преобразований измерительных сигналов от ИП.

В измерительном преобразователе информационно-измерительной системы измерения расхода пульсирующих потоков газа в качестве измерительных сигналов датчиков используются сигналы двух типов:

- токовые сигналы 4-20 мА - сигналы от датчиков температуры и инерционных датчиков давления и перепада давлений;

- двухполярные сигналы напряжения -2,5...+2,S В - сигналы от датчиков переменной составляющей давления до и после диафрагмы.

Согласование датчиков переменной составляющей давления с входом АЦП не требуется, так как тип и уровни выходных сигналов датчиков соответствуют типу и уровням входных сигналов АЦП. Согласование входных сопротивлений АЦП с выходными сопротивлениями датчиков переменной составляющей давления также не требуется. Согласованию подлежат только токовые измерительные сигналы.

БМС построен на операционном усилителе МАХ427 производства фирмы MAXIM, который обладает техническими характеристиками, удовлетворяющими требованиям предъявляемым к БМС по точности и быстродействию.

На основе микросхемы МАХ427 была разработана электрическая принципиальная схема блока масштабирования и согласования для токовых сигналов 4.. .20 мА, приведенная на рисунке 9.

Рисунок 9. Принципиальная электрическая схема блока согласования для

токовых сигналов. В схеме БМС предусмотрена возможность настройки коэффициента усиления и настройки нуля.

Для питания БМС разработана схема стабильного источника двухполярного питания ±3 В, принципиальная электрическая схема которого показана на рисунке 10.

Рисунок 10. Принципиальная электрическая схема источника стабильного

питания БМС.

Блок аналого-цифрового преобразования (АЦП) обеспечивает преобразование аналоговых сигналов от измерительного преобразователя в цифровой код, пропорциональный входным сигналам Р, ДР, Р{, Р2 и Т, для дальнейшей обработки в информационно-вычислительном устройстве. Блок АЦП не должен вносить дополнительной инерционности и погрешности в процесс обработки измерительной информации.

В качестве блока АЦП установлен модуль аналогового ввода АЭМ216x250 производства АОЗТ «Инструментальные системы» (Россия), который производит аналого-цифровое преобразование

быстроизменякмцихся сигналов произвольной формы с амплитудой до 2,5 В. Технические характеристики модуля, приведенные в таблице 1,

соответствуют требованиям быстродействия и точности, предъявляемых к блоку АЦП информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа.

Таблица 1. Основные технические характеристики модуля ADM216x250.

Параметры Значения

Разрядность 16 разрядов

Количество АЦП 2

Количество коммутируемых каналов 16x2

Максимальная частота дискретизации АЦП 250 кГц

Входное сопротивление каналов IOOMOM (±1,0%)

Входная емкость (См) 10 пФ (±20%)

Диапазон входных напряжений ±2,5 В

Структурная блок-схема модуля ADM216x250 приведена на рисунке 11.

ММ-Conrad

Рисунок 11. Структурная блок-схема модуля ADM216x250.

На рисунке 11 приняты следующие обозначения: Bx.0-Bx.ll, Вх.16-Вх.27 - недифференциальные входы аналоговых сигналов; Bx.12-Bx.15, Bx.28-Bx.31 - дифференциальные входы аналоговых сигналов; МХО, МХ1 -входные мультиплексоры 16x1; МХ2 - тестовый мультиплексор; ДУ0-ДУ7 -инструментальные усилители; БУО, БУ1 - буферные усилители с программируемым смещением нуля; АЦПО, АЦП1 - 16-разрядные АЦП последовательного приближения с максимальной частотой дискретизации 250 кГц; Uon - источник опорного напряжения; ЦАП - сигнал с выхода прецизионного 16-разрядного ЦАП; ADM-Connect - шина информационного обмена с преобразователем интерфейсов.

Модуль ADM216x250 имеет возможность программной настройки частоты дискретизации АЦП в пределах от 15 кГц до 250 кГц. В соответствии с требованиями к быстродействию блока АЦП в ИИС расхода

пульсирующих потоков газа методом переменного перепада давлений частота дискретизации каждого АЦП устанавливается на уровне 150 кГц.

Модуль аналогового ввода ADM216x250 содержит два тракта преобразования аналоговых сигналов в цифровые коды. На входе каждого тракта установлены мультиплексоры ADG526AKR, коммутирующие 16 входных каналов на один выход, подключаемый к буферному усилителю AD797AR. Модуль ADM216x250 имеет возможность программирования »

числа коммутируемых каналов (программирование глубины опрашиваемых каналов мультиплексоров МХО и МХ1). Выход каждого буферного усилителя подключается к соответствующему 16 разрядному АЦП t

ADS7815U с максимальной частотой дискретизации 250 кГц. С выхода АЦП снимаются цифровые коды, соответствующие входному сигналу напряжения изменяющемуся в диапазоне -2,5 В ... +2,5 В, которые в дальнейшем по шине ADM-Connect передаются в ИВУ через преобразователь интерфейсов. Обратно передаются сигналы управления на все элементы модуля ADM216x250.

Преобразователь интерфейсов представляет собой буферный элемент, обеспечивающий сбор данных из блока АЦП с дальнейшим преобразованием их в кодовые комбинации и передачей по высокоскоростной шине USB в ИВУ. Преобразователь интерфейсов также обеспечивает прием из ИВУ сигналов управления элементами блока АЦП с дальнейшим их декодированием и передачей на соответствующие управляющие входы соответствующих элементов блока АЦП.

Выбор преобразователя интерфейсов обусловлен требуемым быстродействием и точностью преобразования, чтобы в результаты обработки полученных данных не вносилась дополнительная инерционность и погрешность.

Требованиям быстродействия и точности обработки измерительной информации, предъявляемых к преобразователю интерфейсов, соответствует модуль ADP65E производства ЗАО «Инструментальные системы» (Россия). Модуль ADP65E построен на базе процессора ADSP-21065L SHARC >

производства фирмы Analog Device (США) с тактовой частотой до 66 МГц.

ADP65E осуществляет информационный обмен данными с модулем ADM216x250 по шине ADM-Connect, а также обеспечивает взаимодействие с '

ИВУ по шине USB.

На рисунке 12 представлена блок-схема модуля ADP65E.

Информационно-вычислительное устройство (ИВУ) - осуществляет взаимодействие с преобразователем интерфейсов по шине USB (управляет блоком АЦП и выполняет прием цифровых данных из памяти преобразователя интерфейсов) и производит обработку полученных данных в соответствии с математической моделью измерения расхода пульсирующих потоков газа. ИВУ строится на базе микропроцессорной техники. Обработка данных в информационно-вычислительном устройстве должна производиться с необходимым быстродействием и не должна вносить дополнительных погрешностей в результаты измерения.

В качестве ИВУ ИИ С расхода пульсирующих потоков газа, удовлетворяющего требованиям быстродействия и точности преобразования измерительной информации, используется высокопроизводительный персональный компьютер с 32-разрядным процессором AMD Athlon, имеющим тактовую частоту 1,33 ГТц. В качестве оперативного запоминающего устройства для хранения собранных данных из блока АЦП используется динамическая память SDRAM объемом 512 Мбайт, работающая на частоте 266 МГц.

Для определения расхода пульсирующих потоков газа в соответствии с принятой математической моделью разработан алгоритм обработки измерительной информации в ИВУ информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа, представленный на рисунке 13.

с

Начало Л -

' Конфигурация и калибровка структурных элементов ИИС расхода пульсирующих потоков газа в соответствии с требуемым быстродействием и точностью обработки измерительной информации.

. т г

I Сбор массива данных МД№1, состоящего из отсчетов параметров потока: Л,. К. Ъ т„ с принятой частотой дискретизации /„ за один цикл/ измерения расход» газа.

Подготовка и обработка данных массива МД№1 в соответствии с принятой математической моделью измерения расхода пульсирующих потоков газа. Выполнение служебных операций

(отображение измерительной информации и запись измеренных _данных в архивы)._

' Сбор массива данных МД№2, состоящего из отсчетов параметров потока: ?„, Г„, Р„ АР„ Т„ с принятой частотой дискретизации /, за один цикл/ измерения расхода газа.

Подготовка и обработка данных массива МДМв2 в соответствии с принятой математической моделью измерения расхода пульсирующих потоков газа. Выполнение служебных операций

(отображение измерительной информации и запись измеренных

данных в архивы). -+

[ Сбор массива данных МДЫв1, состоящего из отсчетов параметров потока: /»„ Рь, л &р„ т„ с принятой частотой дискретизации /„ за один цикл/ измерения расхода газа.

Рисунок 13. Алгоритм обработки измерительной информации в ИВУ информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков

газа.

Алгоритм обработки измерительной информации в ИВУ, реализующий новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа, выглядит следующим образом:

1. Осуществляется конфигурация структурных элементов информационно-измерительной системы измерения расхода пульсирующих потоков газа в соответствии с требуемым режимом функционирования. Кроме того, производится автоматическая калибровка структурных элементов информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа - устраняются ошибки смещения нуля и ошибки коэффициентов преобразования структурных элементов.

2. Через преобразователь интерфейсов выполняется сбор массива данных МД№1, состоящего из последовательности отсчетов параметров потока Р,, АР,, Р„, Р2, и Т. Сбор МД№1 выполняется за один цикл измерения расхода пульсирующих потоков газа (который составляет 1 секунду) и записывается в оперативную память ИВУ.

3. Далее алгоритм распределяется по двум параллельным ветвям - с одной стороны, осуществляет сбор нового массива данных МД№2 в оперативную память ИВУ, а ИВУ выполняет обработку данных из массива МД№1 в соответствии с принятой математической моделью измерения расхода пульсирующих потоков газа. После обработки измерительной информации в соответствии с принятой математической моделью измерения расхода пульсирующих потоков газа, ИВУ выполняет служебные операции - отображает измеренные значения параметров потока и расхода пульсирующих потоков газа, а также производит запись этих значений в базу данных для формирования отчетной документации.

4. Затем ИВУ ожидает окончания сбора массива данных МД№2 и процедуры, описанные в пунктах 2-4 повторяются с данными, записанными в массив МД№2.

В ИВУ Одновременно с обработкой данных из массива МД№2 производится заполнение массива МД№1 новыми значениями параметров потока, поступающими из блока АЦП, через преобразователь интерфейсов.

5. В дальнейшем ИВУ повторяет процедуры определения расхода пульсирующих потоков газа в соответствии с принятой математической моделью, чередуя обработку данных из массивов МД№1 и МД№2, при этом преобразователь интерфейсов поочередно производит заполнение указанных массивов.

Алгоритм определения расхода пульсирующих потоков газа в соответствии с принятой математической моделью (13) по данным, записанным в массивы МД№1 и МД№2, приведен на рисунке 14.

_i_

Восстановление полных значений пульсирующего давления и перепада давлений для каждого измеренного значения (отсчета) из массива МД№1 (МД№2) за один цикл измерения расхода:

_ t _

Определение средних за цикл измерения расхода параметров

потока (по данным массива МД№1 или МД№2):

р =-1-—> Г =-±-Ы—• АР =_-_И_•

N N «_N

t

Определение коэффициента расхода cq по средним за цикл измерения расхода газа параметрам потока в соответствии с методикой ГОСТ 8.563 или ISO 5167.

Определение среднего за цикл измерения квадратного корня:

lPt.APt iPp-APfj V Tt Т„ « i/S-Afl

PAP 2 'tiV T,

T N

Т

Вычисление расхода пульсирующих потоков газа:

\P-AP

I _

/Отображение средних за цикл измерения значений

/ параметров потока, соответствующего им расхода / газа за цикл измерения, а также накопленного / количества газа за отчетный период времени /_и их запись в базу данных для отчетов.

Рисунок 14. Алгоритм определения расхода пульсирующих потоков газа по данным массивов МД№1 и МД№2.

Приведенный алгоритм определяет расход пульсирующих потоков газа по измеренным значениям параметров потока Р,, АР,, Ри, Р21 и Т с использованием кусочно-линейной аппроксимации расхода.

1. Осуществляется предварительная подготовка данных и определяются полные значение давления и перепада давлений:

ар, = ар, + ар,

2. Значение АР1 определяется как разность отсчетов переменной составляющей давления перед диафрагмой ?„ и после диафрагмы Рь:

3. По восставленным полным значениям давления и перепада давлений, а также по измеренным значениям температуры определяются средние за цикл измерения расхода параметры потока:

_ ч

/> =-£-

_ Цк^

N "

т Л. т

т / М

т =

N __

4. По средним значениям параметров потока Рц, АРН и Тц определяется коэффициент расхода с, в соответствии с методикой, описанной в ГОСТ 8.563.

5. По восстановленным полным значениям параметров потока Рп Д/> и 7] определяется средний квадратный корень:

АР

¡Ро'ЛРо

V т„

2

■т

Т N

7. Расход пульсирующих потоков газа определяется как произведение

коэффициента расхода сч на средний квадратный корень у ^ : \РАР

8. ч

Т

Таким образом, в третьей главе представлены следующие результаты:

- разработана структура информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа, реализующая новый метод;

- разработаны схемотехнические и конструктивные решения структурных элементов информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа, удовлетворяющие требованиям быстродействия и точности обработки измерительной информации;

- разработан алгоритм обработки измерительной информации в ИВУ информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа, реализующий новый метод.

В четвертой главе анализируются источники погрешностей обработки измерительной информации в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа, приводится оценка этих погрешностей, на их основе определена суммарная погрешность обработки измерительной информации в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа, а также определена суммарная погрешность измерения расхода в информационно-измерительной системе, реализующей новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа.

На основании структурной схемы, приведенной на рисунке 3.1, информационно-измерительная система расхода пульсирующих потоков газа построена по принципу прямого преобразования и представляет собой последовательность следующих структурных элементов:

- измерительный преобразователь;

- блок масштабирования и согласования;

-блок АЦП;

- преобразователь интерфейсов;

- информационно-вычислительное устройство (ИВУ).

Величина суммарной относительной приведенной погрешности, возникающей в процессе обработки информации в структурных элементах при измерении расхода пульсирующих потоков газа, определяется погрешностями, которые вносит каждый структурный элемент информационно-измерительной системы.

Для оценки суммарной погрешности преобразования измерительной информации в структурных элементах информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа использовался статистический метод, при котором суммарная погрешность определяется следующей зависимостью [Никамин В.А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. - СПб: КОРОНА принт; М.: «Альтекс-А»,

где: у , - средние значения систематических погрешностей структурных элементов; <тс1 - независимые систематические погрешности структурных

2003.1:

(17)

элементов, распределенные по случайному закону вокруг средних значений;

- независимые случайные погрешности структурных элементов, распределенные по нормальному закону.

На основе анализа источников погрешностей и оценки точности обработки информации в каждом структурном элементе информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа в четверной главе произведена оценка суммарной погрешности, вносимой структурными элементами в процесс подготовки и преобразования измерительной информации.

В информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа используется 5 каналов для измерения параметров потока: Р, АР, Р,, Рг и Т. Для каждого канала Р, АР, Р,, Р2 и Т определена систематическая и случайная составляющие погрешности преобразования. Погрешности каналов измерения давления с усреднением Р, перепада давлений с усреднением АР и температуры Т одинаковые, так как каналы идентичные. Величина систематической погрешности преобразования по каждому из указанных каналов составила:

Г,=Г^=Гт =0,0091% _ Случайная среднеквадратичная погрешность преобразования по каналам Р, АР и Т составила:

<т? = а- = ат = 0,0064%.

Аналогичные рассуждения справедливы для каналов измерения переменной составляющей давления перед диафрагмой Р{ и после диафрагмы Рг. Они также идентичные и поэтому преобразование в этих каналах выполняется с одинаковой погрешностью. В результате величина систематической погрешности преобразования по каждому каналу составила:

уь = =0,0001%

Случайная среднеквадратичная погрешность преобразования по каналам Р{ и Рг составила:

ар =0,0063%.

Величина систематической погрешности определения полных значений параметров поток будет определяться систематическими погрешностями преобразований по каналу с усреднением и по каналу переменной составляющей. Так как систематические погрешности преобразований по каналу преобразования параметров потока с усреднением и по каналу преобразования переменной составляющей параметров потока независимы и имеют нормальные законы распределения, поэтому они суммируются геометрически:

Г,=Г-,+ГР, =0,0092%. Г» =0,0092%.

По аналогии определена случайная среднеквадратичная погрешность для полных значений давления и перепада давлений:

о, = = 0,009%.

= =0.009%.

Систематическая погрешность определения расхода пульсирующих потоков газа, вызванная преобразованием измерительной информации в структурных элементах информационно-измерительной системы, составила:

Г7ис = 0,5 - у, + 0,5 . у„ + 0,5 • гт + /иву = 0,014 %.

Случайная среднеквадратичная погрешность определения расхода пульсирующих потоков газа, вызванная преобразованием измерительной информации в структурных элементах информационно-измерительной системы, с учетом погрешности кусочно-линейной аппроксимации непрерывного сигнала составила:

Оиис = д/0,25 • а\ + 0,25 • а\, + 0,25 ст^+о1^ = 0,011 %.

На основании полученных результатов суммарная погрешность, вызванная преобразованием измерительной информации в структурных элементах ИИС, составила:

Тиис = Уиис + аиис - 0,025 %.

Таким образом, в четвертой главе:

- определена величина суммарной погрешности преобразования измерительной информации в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа;

- разработанная информационно-измерительная система может использоваться для измерения расхода пульсирующих потоков газа и ее точность не будет зависеть от пульсаций, так как погрешность, вызванная преобразованием измерительной информации в структурных элементах информационно-измерительной системы

расхода пульсирующих потоков газа умис- 0,025% значительно >

меньше погрешности измерения расхода газа у = 0,71 %, вызванной методом измерения и измерительным преобразователем.

Основные выводы и результаты

1. Поведен анализ действующих информационно-измерительных систем измерения расхода методом переменного перепада давлений:

— анализ структуры современных действующих информационно-измерительных систем показал, что для измерения параметров потока используются инерционные датчики давления и перепада давлений, за счет этого в результаты измерения расхода пульсирующих потоков газа вносится дополнительная систематическая погрешность;

- исследование быстродействия средств измерения, используемых в информационно-измерительных системах измерения расхода методом переменного перепада давлений, показал, что полоса

пропускания датчиков давления и перепада давлений ограничивается сверху частотой 1 - 20 Гц;

- исследование погрешности измерения расхода газа методом переменного перепада давлений показало, что погрешность определения коэффициента расхода составляет ус- 0,7%, а погрешность измерения расхода составляет у = 0,71 %;

Г *

— анализ современных способов борьбы с пульсациями показал, что они обладают рядом недостатков:

:> • конструктивные методы борьбы дорогостоящие и не устраняют

пульсации полностью, а лишь сглаживают их;

• введение коррекции на дополнительную систематическую погрешность от пульсаций с помощью зависимости (5) не учитывает форму и характер пульсаций, поэтому в большинстве случаев дает неточный результат, а также не позволяет производить коррекцию в автоматическом режиме;

- анализ принципа измерения расхода газа методом переменного перепада давлений и алгоритма обработки измерительной информации в действующих информационно-измерительных системах показал, что при измерении расхода пульсирующих потоков газа появляется дополнительная систематическая погрешность.

2. Разработаны теоретические основы нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа, устраняющего дополнительную систематическую погрешность от пульсаций:

- исследование пульсаций давления и перепада давлений показало, что пульсации не оказывают влияния на дополнительную систематическую погрешность определения коэффициента расхода С;

— исследование дополнительной систематической погрешности измерения расхода газа при пульсациях различной формы показало,

I что для устранения дополнительной систематической погрешности

необходимо знать и определять следующие параметры:

• форму и частоту пульсаций давления и перепада давлений;

• относительные отклонения пульсаций давления и перепада давлений от своих средних значений;

• сдвиг по фазе между пульсациями давления и перепада давлений;

— разработан новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа, устраняющий дополнительную систематическую погрешность

■ от пульсаций давления и перепада давлений;

— разработана математическая модель определения расхода в пульсирующих потоках газа методом переменного перепада давлений, устраняющая дополнительную систематическую погрешность от пульсаций; -

- сравнительная оценка точности 1н<цряМИ1|И>М>#^)11ия расхода

пульсирующих потоков газа поюзалаДОМВДВМй^метор позволяет

[ СЯетсрвт }

I •» — ш ■—1 33

повысить точность измерения расхода пульсирующих потоков газа на 10%.

3. Разработана структура и структурные элементы информационно-измерительной системы измерения расхода пульсирующих потоков газа, реализующая новый метод:

- разработана структурная схема информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа;

- определены информационные потоки и требования к структурным элементам информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа; >

- разработана конструкция и схемотехнические решения структурных элементов информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа методом переменного перепада давлений;

- разработан алгоритм обработки измерительной информации в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа;

- разработано прикладное программное обеспечение для информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа.

4. Проведено исследование погрешности измерения расхода пульсирующих потоков газа в информационно-измерительной системе с помощью нового метода:

- исследованы источники погрешности преобразования измерительной информации в информационно-измерительной системе измерения расхода пульсирующих потоков газа;

- оценка суммарной погрешности обработки измерительной информации в информационно-измерительной системе измерения расхода пульсирующих потоков газа показала, что погрешность, вносимая структурными элементами информационно-измерительной системы, составляет уиис = 0,025%; /

- определена суммарная погрешность измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью нового метода yq - 0,71%.

Основные результаты диссертации представлены в следующих работах:

1. Браго E.H., Кротов A.B. Система измерения расхода пульсирующих потоков газа методом переменного перепада давлений. В сборник тезисов к докладам 6-й научно-технической конференции, посвященной 75-летию Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России». М., 2005 г.

2. Браго E.Hi, KpojWÄf В. ,0 погрешности измерения расхода газа методом перЛйенного перепада? давлений с учетом пульсаций потока

' t» 4»«-« * 34

газа.// НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности.-М.: ВНИИОЭНГ, 2002. - №8.

3. Браго E.H., Кротов A.B. Измерение расхода пульсирующих потоков газа с коррекцией по перепаду давления.// НТЖ Датчики и системы.-М.: ИЛУ РАН, 2003 -№7.

4. Патент № 34966. Система для измерения расхода пульсирующего потока газа на магистральном газопроводе / Браго E.H., Кротов A.B., Смирнов В.В.

5. Браго E.H., Кротов A.B., Мозолевский И.В. Диагностика распределения потоков газа в сети с учетом его компонентного состава.// НТЖ Наука и техника в газовой промышленности. - М.: ИРЦ Газпром, 2002. - №2.

6. Кротов A.B. Задача определения энергетических свойств газа в выходных потоках газовой сети сложной формы при известных параметрах на входе.// НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности.- М.: ВНИИОЭНГ, 2003. - №1.

7. Кротов A.B., Браго E.H., Смирнов В.В. Проблема измерения расхода пульсирующих потоков газа методом переменного перепада давлений.// НТЖ Автоматизация промышленности. - М.: ИПУ РАН, 2003.-№12.

Подписано в печать Формат 60x90/16 Объем Тираж /00 _Заказ _

119991, Москва, Ленинский просп. ,65 Отдел оперативной полиграфии РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

«

4

I

f

Р1 15 0 7

РНБ Русский фонд

2006-4 10096

>

>

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОД И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА РАСХОДА ГАЗА.

1.1. Метод переменного перепада давлений.

1.1.1. Теоретические основы метода переменного перепада давлений.

1.1.2. Практическая реализация метода переменного перепада давлений.

1.1.3. Анализ источников погрешности и оценка точности измерения расхода газа методом переменного перепада давлений.

1.1.4. Структурная схема измерения расхода газа.

1.1.5. Инерционные свойства датчиков.

1.1.6. Измерение расхода газа в действующих измерительных системах.

1.1.7. Алгоритм обработки измерительной информации в действующих информационно-измерительных системах.

1.2. Характер и происхождение пульсаций потока при транспорте газа.

1.3. Методы и устройства борьбы с дополнительной систематической погрешностью от пульсаций.

ГЛАВА 2. НОВЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПОТОКОВ ГАЗА.

2.1. Исследование систематической погрешности измерения расхода газа при пульсациях газового потока.

2.1.1. Влияние пульсаций на коэффициент расхода.

2.1.2. Систематическая погрешность от пульсаций прямоугольной формы.

2.1.3. Систематическая погрешность от пульсаций синусоидальной формы.

2.2. Новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа.

2.2.1. Теоретические основы метода.

2.2.2. Измерение расхода пульсирующих потоков газа с учетом переменной составляющей параметров потока.

2.3. Введение дополнительных источников информации.

2.4. Сравнительная оценка точности нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПОТОКОВ ГАЗА.

3.1. Структура ИИС расхода пульсирующих потоков газа.

3.2. Конструктивные и схемотехнические решения ИИС расхода пульсирующих потоков газа.

3.2.1. Конструктивные и схемотехнические решения измерительного преобразователя.

3.2.1.1. Выбор быстродействующих датчиков переменной составляющей давления и их характеристики.

3.2.1.2. Измерение переменной составляющей перепада давлений.

3.2.1.3. Разработка конструкции измерительного преобразователя.

3.2.2. Блок масштабирования и согласования. Функциональная блок-схема и схемотехнические решения.

3.2.3. Блок АЦП. Функциональная блок-схема и схемотехнические решения.

3.2.3.1. Мультиплексоры.

3.2.3.2. Входные буферные усилители.

3.2.3.3. АЦП.

3.2.4. Преобразователь интерфейсов. Функциональная блок-схема и схемотехнические решения.

3.2.5. Информационно-вычислительное устройство. Основные технические решения и алгоритм функционирования.

3.2.6. Описание прикладного программного обеспечения ИВУ.

3.2.6. Принципиальная электрическая схема ИИС расхода пульсирующих потоков газа.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ПОГРЕШНОСТИ И ОЦЕНКА СУММАРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ИИС ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПОТОКОВ ГАЗА.

4.1. Аналитическое исследование погрешности обработки измерительной информации в структурных элементах ИИС измерения расхода пульсирующих потоков газа.

4.1.1. Анализ источников погрешности и оценка точности преобразования измерительной информации в ВМС.

4.1.2. Анализ источников погрешности и оценка точности преобразования измерительной информации блоком АЦП.

4.1.3. Преобразователь интерфейсов.

4.1.4. Погрешности и оценка точности ИВУ.

4.1.5. Оценка суммарной погрешности обработки измерительной информации в структурных элементах ИИС измерения расхода пульсирующих потоков газа.

4.2. Экспериментальное исследование погрешности обработки измерительной информации в структурных элементах ИИС измерения расхода пульсирующих потоков газа.

4.2.1. Определение суммарной погрешности обработки измерительной информации в структурных элементах ИИС измерения расхода пульсирующих потоков газа в потоках без пульсаций.

4.2.2. Определение суммарной погрешности обработки измерительной информации в структурных элементах ИИС измерения расхода пульсирующих потоков газа в потоках с пульсациями синусоидальной формы.

4.3. Оценка суммарной погрешности измерения в ИИС расхода газа новым методом.

Проблема повышения точности измерения расхода газа является существенной как для газовой, так и для других отраслей промышленности, так как затрагивает качественные стороны управления технологическими процессами, а также экономические вопросы при расчетах между поставщиками и потребителями.

В настоящее время широкое распространение на газоизмерительных станциях получил метод переменного перепада давлений. Это объясняется в основном тем, что расходомеры с сужающими устройствами не требуют образцовых расходомеров для своей градуировки и поверки, потому что для большинства их разновидностей были экспериментально установлены и нормированы их коэффициенты расходов и расширения в международном стандарте ISO 5167 и других рекомендациях ISO. В России на основании стандарта ISO 5167 разработан и действует ГОСТ 8.563 [21].

Однако учет количества газа при его транспортировке по магистральным газопроводам связан с рядом трудностей. Основной из них является проблема измерения расхода в пульсирующих потоках газа. При транспортировке газа по магистральным газопроводам в них возникают пульсации, которые оказывают негативное влияние как на саму газотранспортную систему (за счет гидравлических ударов), так и на результаты измерений расхода.

Пульсирующий режим течения - такое течение потока, при котором максимальная частота в спектре измеряемых параметров потока превышает максимальную частоту в полосе пропускания систем их измерения. Такие измерительные системы не пропускают высокочастотные составляющие, и, таким образом, фиксируют значения параметров потока с усреднением.

Под системами измерений параметров потока подразумевают диафрагму, установленную в измерительном трубопроводе, камеры для отбора давления, соединительные (импульсные) линии для передачи давления, измерительные преобразователи, электрические линии связи, вторичные средства измерений.

Проблема измерения расхода пульсирующих потоков газа заключается в нелинейной зависимости между расходом и параметрами потока, которую в упрощенном виде можно представить следующим образом: где: qc - массовый расход газа; сд - обобщенный коэффициент расхода, учитывающий физико-химические параметры газа, а также параметры диафрагмы и измерительного трубопровода; Р - давление- газа перед диафрагмой; АР - перепад давлений на измерительной диафрагме; Г с температура газа; С = —~=. л/Г

Точность определения расхода методом переменного перепада давлений напрямую зависит от точности используемых измерительных преобразователей. Поэтому, в газоизмерительных системах используются высокоточные датчики для измерения параметров потока с низкой относительной погрешностью измерения порядка 0,1%. Однако, высокая точность измерения обычно связана с высокой инерционностью преобразования измерительной информации в датчиках. В результате такие датчики производят измерение параметров потока с усреднением. Но корень квадратный из произведения средних значений параметров потока всегда больше среднего корня из произведения мгновенных значений давления на перепад давлений. В результате в метод переменного перепада давлений вносится дополнительная систематическая погрешность [11].

Температура является параметром, инерционные свойства которого сопоставимы с инерционностью средств ее измерения, поэтому температура

1) не вносит вклад в величину дополнительной систематической погрешности от пульсаций параметров потока.

Пульсации параметров потока представляют собой сигналы сложной и непредсказуемой формы и могут возникать по ряду причин, поэтому учет пульсаций аналитическим образом является сложной и трудоемкой задачей. Для определения характера, формы, частоты и амплитуды пульсаций параметров потока требуется соответствующее быстродействующее оборудование.

Проблема появления дополнительной систематической погрешности при измерении расхода пульсирующих потоков газа особенно существенна для систем коммерческого учета, так как затрагивает экономические стороны при расчетах между поставщиками и потребителями газа. Ведь измерение расхода газа с положительной дополнительной систематической погрешностью приводит к завышению результатов измерения количества потребляемого газа и потребителю приходится платить больше, чем было получено в действительности.

Например, если некоторая область потребляет 1 млрд. м3 в год, и измерение количества газа производится с дополнительной систематической погрешностью от пульсаций /„=0,3%, то по показаниям расходомеров область будет потреблять 1,003 млрд. м3 в год. В этом случае потребитель будет дополнительно переплачивать 3 млн. м3 неиспользованного газа в год. При стоимости газа 0,4 руб. за м3, потребитель переплачивает 1,2 млн. руб. за год.

Цель данной работы заключается в разработке нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью сужающих устройств и информационно-измерительной системы, устраняющих дополнительную систематическую погрешность от пульсаций.

Заключение

В данной работе представлены следующие результаты: 1. Поведен анализ действующих информационно-измерительных систем измерения расхода методом переменного перепада давлений: анализ структуры современных действующих информационно-измерительных систем показал, что для измерения параметров потока используются инерционные датчики давления и перепада давлений, за счет этого в результаты измерения расхода пульсирующих потоков газа вносится дополнительная систематическая погрешность; исследование быстродействия средств измерения, используемых в информационно-измерительных системах измерения расхода методом переменного перепада давлений, показал, что полоса пропускания датчиков давления и перепада давлений ограничивается сверху частотой 1 - 20 Гц; исследование погрешности измерения расхода газа методом переменного перепада давлений показало, что погрешность определения коэффициента расхода составляет ус = 0,7%, а погрешность измерения расхода составляет у = 0,71%; анализ современных способов борьбы с пульсациями показал, что они обладают рядом недостатков:

• конструктивные методы борьбы дорогостоящие и не устраняют пульсации полностью, а лишь сглаживают их;

• введение коррекции на дополнительную систематическую погрешность от пульсаций с помощью зависимости (5) не учитывает форму и характер пульсаций, поэтому в большинстве случаев дает неточный результат, а также не позволяет производить коррекцию в автоматическом режиме; анализ принципа измерения расхода газа методом переменного перепада давлений и алгоритма обработки измерительной информации в действующих информационно-измерительных системах показал, что при измерении расхода пульсирующих потоков газа появляется дополнительная систематическая погрешность.

2. Разработаны теоретические основы нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа, устраняющего дополнительную систематическую погрешность от пульсаций: исследование пульсаций давления и перепада давлений показало, что пульсации не оказывают влияния на дополнительную систематическую погрешность определения коэффициента расхода С; исследование дополнительной систематической погрешности измерения расхода газа при пульсациях различной формы показало, что для устранения дополнительной систематической погрешности необходимо знать и определять следующие параметры:

• форму и частоту пульсаций давления и перепада давлений;

• относительные отклонения пульсаций давления и перепада давлений от своих средних значений;

• сдвиг по фазе между пульсациями давления и перепада давлений; разработан новый метод измерения расхода пульсирующих потоков газа, устраняющий дополнительную систематическую погрешность от пульсаций давления и перепада давлений; разработана математическая модель определения расхода в пульсирующих потоках газа методом переменного перепада давлений, устраняющая дополнительную систематическую погрешность от пульсаций; сравнительная оценка точности нового метода измерения расхода пульсирующих потоков газа показала, что новый метод позволяет повысить точность измерения расхода пульсирующих потоков газа на 10%.

3. Разработана структура и структурные элементы информационно-измерительной системы измерения расхода пульсирующих потоков газа, реализующая новый метод: разработана структурная схема информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа; определены информационные потоки и требования к структурным элементам информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа; разработана конструкция и схемотехнические решения структурных элементов информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа методом переменного перепада давлений; разработан алгоритм обработки измерительной информации в информационно-измерительной системе расхода пульсирующих потоков газа; разработано прикладное программное обеспечение для информационно-измерительной системы расхода пульсирующих потоков газа.

4. Проведено исследование погрешности измерения расхода пульсирующих потоков газа в информационно-измерительной системе с помощью нового метода: исследованы источники погрешности преобразования измерительной информации в информационно-измерительной системе измерения расхода пульсирующих потоков газа; оценка суммарной погрешности обработки измерительной информации в информационно-измерительной системе измерения расхода пульсирующих потоков газа показала, что погрешность, вносимая структурными элементами информационно-измерительной системы, составляет уиис = 0,025%; определена суммарная погрешность измерения расхода пульсирующих потоков газа с помощью нового метода yq = 0,72%.

Техническая реализация предлагаемого метода стала возможной благодаря передовым разработкам в области микропроцессорной техники.

Новый метод и информационно-измерительная система по своим качественным характеристикам значительно превосходят существующие способы борьбы с пульсациями параметров потока. Так, ИИС измерения расхода пульсирующих потоков газа позволяет избавиться от обустройства газоизмерительных станций дополнительными дорогостоящими спрямителями потоков, балластными и акустическими емкостями, которые сглаживают пульсации, но не устраняют их полностью. Кроме того, новый метод дает достоверную информацию о величине расхода пульсирующих потоков газа и позволяет производить измерение пульсирующих расходов в автоматическом режиме в отличие от метода, предлагаемого в ГОСТ 8.563, рекомендующего вводить поправку на величину измеренного объема газа определяемую в соответствии с формулой Д. 1.

1. Браго Е.Н. Методы и устройства цифрового преобразования информации в измерительных системах нефтяной промышленности. М.: «Недра», 1976.

2. Брянский Л.Н. Дойников А.С. Краткий справочник метролога: Справочник. М.: Издательство стандартов, 1991.

3. Бычкова Н.Д. Метрология. Курс лекций. М.: РГУ нефти и газа, 1999.

4. Великанов М.А. Динамика русловых потоков: Том первый: Структура потока Издание третье, полностью переработанное -Государственное издательство технико-теоретической литературы, Москва, 1954.

5. Великанов М.А. Пульсации скоростей в турбулентном потоке. Изв. НМИ, 1929.

6. Гельман М.М. Системные аналого-цифровые преобразователи и процессоры сигналов. М.: Мир, 1999.

7. Глюкман Л.И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1981.

8. ГОСТ 24736-81. Преобразователи интегральные цифро-аналоговые и аналого-цифровые.

9. ГОСТ 8.009-84. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.

10. ГОСТ 8.563.2-97. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств. Введен с 01.10.99 г.

11. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск.

12. ГОСТ 30319.0-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск.

13. ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск.

14. ГОСТ 30319.2-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск.

15. ГОСТ 30319.3-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств по уравнению состояния. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск.

16. Гусейнзаде М.А., Голицина М.Г., Калашникова Е.С. Переходный режим течения газа в газопроводах. М.: РГУ нефти и газа, 1998.

17. Динков В.А., Галиуллин З.Т., Подкопаев А.П. Расчет коэффициента сжимаемости углеводородных газов и их смесей: Справочное пособие. М.: Недра, 1984.

18. Кабза 3. Математическое моделирование расходометров с сужающими устройствами. Л.: Машиностроение, 1981.

19. Катыс Г.П. Элементы систем автоматического контроля нестационарных потоков. М.: Изд-во АН СССР, 1959.

20. Колмогоров А.Н. Статистическая теория колебаний с непрерывным спектром, АН, Юбилейный сб., 1947.

21. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 1. 5-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2002.

22. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987.

23. Математическое моделирование технологических объектов магистрального транспорта газа / Константинова И.М., Дубинский А.В., Дубровский В.В. и др., Москва: «Недра», 1988.

24. Мессерман А.С., Якубович В.А. Датчики пульсаций давления. Обзор по основным направлениям развития отрасли/Серия «Автоматизация телемеханизация нефтяной промышленности». М.: ВНИИОЭНГ, 1978.

25. Мессерман А.С., Якубович В.А. К расчету средств гашения пульсаций в трубопроводах поршневых компрессоров. М.: ВНИИОЭНГ, РНТС «Машины и нефтяное оборудование», №5, 1975.

26. Никамин В.А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. СПб.: КОРОНА принт; М.: «Альтекс-А», 2003.

27. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев: Вища школа, 1986.

28. Расчет и конструирование расходомеров / Под ред. П.П. Кремлевского . Л.: Машиностроение, 1978.

29. Рябинин В.А., Остроумов М.А., Свит Т.Ф. Термодинамические свойства веществ. -М.: Химия, 1977.

30. Станюкович К.П. Неустановившееся движение сплошной среды. -М.: Наука, 1976.

31. Сухарев М.Г., Карасевич A.M. Технологических расчет и обеспечение надежности газо- и нефтепроводов. — М.: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000, стр. 40-43

32. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Орнатский П.П. Киев: «Вища школа», 1976.

33. Теория элементов пневмоники. Залманзон Л.А. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1969.

34. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин. Издание второе переработанное. М.: Госэнергоиздат, 1954.

35. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. Учеб. пособие для вузов. М.: «Энергия», 1974.

36. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах (2-е издание). — М.: Недра, 1975.

37. Черный Г.Г. Газовая динамика: Учебник для университетов и втузов. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.

38. Шорников Е.А. Расходомеры энергоносителей и повышение точности измерений разности расходов, температур и потребляемой теплоты. СПб.: НПО ЦКТИ, 1995.

39. ISO 5167-1:2003(Е). Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full Part 1: General principles and requirements. Published in Switzerland.

40. ISO 5167-2:2003(E). Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full Part 2: Orifice plates. Published in Switzerland.

41. K.W. Bonsig. Technische durchfluss messung/ Vulkan-verlag, Essen, 1987.