Методика поверки « ГСОЕИ. Расходомеры-счетчики газа ультразвуковые PanaFlоw ZXG» (мп 0792-13-2018)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСХОДОМЕТРИИ (ФГУП «ВНИИР»)

«УТВЕРЖДАЮ»

А.С. Тайбинский

июля 2018 г.

ИНСТРУКЦИЯ

Государственная система обеспечения единства измерений

Методика поверки

МП 0792-13-2018

Начальник от

А.И. Горчев

Тел.(843)272-11-24

г. Казань

2018 г.

РАЗРАБОТАНА

ФГУП «ВНИИР»

УТВЕРЖДЕНА

ФГУП «ВНИИР»

Настоящая инструкция распространяется на расходомеры-счетчики газа ультразвуковые PanaFlow ZXG (далее - расходомеры), фирм «GE Sensing ЕМЕА»(Ирландия) и «GE Infrastructure Sensing, LLC»(CUIA) и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Расходомеры предназначены для измерений скорости, массового расхода, объемного расхода и объема (приведенных к стандартным условиям) природного, свободного (попутного) нефтяного газа, азота, воздуха и прочих газов.

Интервал между поверками - 4 года.

• 1.1 При проведении поверки выполняют следующие операции, указанные в таблице

1.

Таблица! - Операции поверки

Пр имечания:

*- допускается проводить только для используемых каналов ввода и вывода.

** - при наличии данной функции,

• 2.1 При проведении поверки применяют следующие средства поверки:

• - установка поверочная расходоизмерительная, диапазон задаваемого объемного расхода должен соответствовать рабочему диапазону поверяемого счетчика, с пределами основной относительной погрешности ± 0,23 %

• - рабочий эталон 1-го разряда по ГОСТ Р 8.618-2014, диапазон задаваемого объемного расхода должен соответствовать рабочему диапазону поверяемого расходомера, с пределами основной относительной погрешности не более ± 0,3 %.

• - рабочий эталон силы постоянного электрического тока 2 разряда в диапазоне от 4 до 20 мА по ГОСТ 8.022-91;

• - калибратор многофункциональный MC5-R, диапазон измерений импульсов от 0 до 9999999 импульсов, диапазон измерений частоты сигналов от 0,0028 Гц до 50 кГц, предел допускаемой относительной погрешности ± 0,01 % показания;

• - измеритель влажности и температуры ИВТМ-7, пределы измерений от минус 20 °C до 60 °C, пределы основной абсолютной погрешности при измерений температуры ± 0,2 °C;

• - манометр эталонный МО с верхним пределом измерений соответствующим верхнему пределу рабочего давления расходомера, класс точности 0,15

• - термометр ртутный стеклянный лабораторный, диапазон измерений от 0 до 50 °C, цена деления 0,1 °C;

• - барометр-анероид БАММ-1, диапазон измерений от 80 до 106.7 кПа, цена деления шкалы 100 Па;

• - психрометр ВИТ-1, диапазон измерений относительной влажности от 30% до 80%, цена деления термометров 0,5 °C;

• - программный комплекс «Расходомер-ИСО» (Свидетельство о метрологической аттестации ФГУП ВНИИР №29605-07 от 17.05.07) модули: «Попутный нефтяной газ», «Ультразвуковые преобразователи расхода».

• 2.2 При поверке допустимо использование программного комплекса PanaView, устанавливаемое на персональный компьютер, предназначенное для конфигурирования, параметризации и диагностики расходомера.

• 2.3 Применяемые при поверке средства измерений (далее - СИ) должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке или поверительные клейма.

• 2.4 Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.

• 3.1 При проведении поверки соблюдают требования, определяемые:

• - Правилами безопасности труда, действующими на объекте;

• - Правилами безопасности при эксплуатации СИ;

• - Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления».

• 3.2 Управление оборудованием и СИ проводится лицами, прошедшими обучение и проверку знаний и допущенными к обслуживанию применяемого оборудования и СИ.

4.1. При проведении поверки соблюдают следующие условия:

• - температура окружающего воздуха (20±5) °C;

• - относительная влажность воздуха от 30 до 80%;

• - атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа.

• - поверочная среда: воздух, азот, природный газ.

Вибрация и внешнее магнитное поле (кроме земного) отсутствуют.

• 5.1   Перед проведением поверки расходомера выполняют следующие подготовительные работы:

• - проверяют комплектность эксплуатационной документации на расходомер;

• - проверяют наличие действующих свидетельств о поверке или поверительные клейма на используемые средства поверки;

• - проверяют работоспособность расходомера и средств поверки в соответствии с руководством по эксплуатации;

• - все используемые СИ должны быть приведены в рабочее положение, заземлены и включены в соответствии с руководством по их эксплуатации;

• - проводят монтаж средств поверки, согласно структурным схемам, указанным в руководстве по эксплуатации;

• - включают и прогревают расходомер и средства поверки не менее 30 минут.

• 6.1 Внешний осмотр

При проведении внешнего осмотра устанавливают:

• - отсутствие механических повреждений, коррозии, нарушения покрытий, надписей и отсутствие других дефектов;

• - соответствие комплектности, внешнего вида и маркировки требованиям, предусмотренных эксплуатационной документацией.

• 6.2 Опробование

  • 6.2.1 При опробовании проверяют работоспособность расходомера в соответствии с руководством по эксплуатации без определения метрологических характеристик. При этом:

• - контролируют результаты самодиагностики расходомера при включении;

• - контролируют отсутствие индикации сбоев и коммуникационных ошибок на показывающем устройстве (далее - дисплее) электронно-вычислительного блока (далее -ЭВБ) расходомера в процессе эксплуатации;

• - на аналоговые каналы ввода расходомера задают токовые сигналы с помощью калибратора и контролируют значения температуры (давления) на дисплее ЭВБ;

• - проводят проверку индикации объемного (массового) расхода и объема при увеличении (уменьшении) расхода измеряемой среды.

Результаты проверки общей работоспособности расходомера считают положительными, если:

• - самодиагностика расходомера прошла успешно;

• - в процессе эксплуатации на дисплее ЭВБ расходомера не возникало индикации сбоев и коммуникационных ошибок;

• - в процессе эксплуатации в журнале ошибок не появлялось сообщений о сбоях и ошибках;

• - значения температуры (давления) на дисплее ЭВБ увеличиваются (уменьшаются) при увеличении (уменьшении) задаваемого тока на вход расходомера;

• - значения расхода измеряемой среды на дисплее ЭВБ увеличиваются (уменьшаются) при увеличении (уменьшении) расхода измеряемой среды, а значение объема измеряемой среды увеличивается.

• 6.2.2 Подтверждение соответствия программного обеспечения расходомера.

Проверку идентификационных данных программного обеспечения расходомера проводят в соответствии с руководством пользователя на расходомер путем сравнения с исходными идентификационными данными на дисплее ЭВБ или с помощью программного пакета PanaView. Идентификационные данные расходомера должны соответствовать представленным в описании типа.

• 6.3 Определение метрологических характеристик

  • 6.3.1 Определение относительной погрешности измерения объемного (массового) расхода (объема) на поверочной установке

    • 6.3.1.1  При использовании поверочной расходоизмерительной установки на природном газе с относительной погрешностью не более ±0,23%.

Измерения проводятся при следующих значениях объемного расхода Q_f: Q_mm, 0,7£?_гаах, 0’5£>_max, 0,3Q_raax и 0, l(?_max. Допускается производить измерения в произвольном числе равно распределенных значений расхода, (не менее 5 точек). Для удобства допускается округление дробной доли расхода в большую или меньшую сторону.

На каждом значении расхода проводят не менее пяти измерений. Значения объемного расхода, полученные по показаниям расходомера Q_icn, приводят к условиям

измерений эталонными преобразователями Q_il по формуле

Q =Q ,

где Р_е - давление среды на участке эталонных преобразователей;

Д - давление среды на участке поверяемых расходомеров;

Т_е - температура среды на участке эталонных преобразователей;

Т, - температура газа среды на участке поверяемых расходомеров;

я, - фактор сжимаемости среды, рассчитанный при температуре и давлении на

участке поверяемых расходомеров;

- фактор сжимаемости среды, рассчитанный при температуре и давлении на участке эталонных преобразователей.

Примечание: допускается проводить измерения и обработку результатов измерений по объему среды.

Полученные значения и значения по показаниям установки фиксируют и оформляют в виде таблицы 2.

Таблица 2

Значения девиации fp_t рассчитывают в процентах по формуле

Значение среднеарифметической девиации рассчитывают по формуле , 1 ,

где п - число экспериментов проведенных в данной точке по расходу (п > 5), Qj - нижний индекс обозначает текущую точку по расходу и принимает значения

О ,         , 0,5(2   , 0,3(2   , 0,10

*-max ’ ’ ^-max ’ ’ —max ’ ’ —max ’ ’ —г

Рассчитывают отклонение среднего результата измерений объемного расхода в процентах для всех точек по расходу по формуле

Рассчитывают доверительные границы s случайной составляющей погрешности результата измерений по формуле

^£   ^пО.95^0 ’

где /_л095 - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности 95% и степенью свободы п, (определяют по приложению Д ГОСТ Р 8.736);

S₍₎ - максимальное среднеквадратическое отклонение среднего результата измерений (S_Q = max S_Ol).

После заполнения таблицы 2 для всех точек по расходу определяют средневзвешенную девиацию WME по формуле:

т

WME = ^-

т

а

j - индекс поверочного расхода( j = 1 ...т);

т - число точек по расходу (m = 5).

Вычисляют корректировочный коэффициент AF *’ по формуле

(7)

100

Корректируют показания расходомера по рассчитанному корректировочному коэффициенту AF (умножением на AF), результаты оформляют в виде таблицы 3.

Примечание - *’ Допускается использование полиномиальных корректировочных коэффициентов, определенных для каждого значения расхода.

Таблица 3

где 0; - граница I -й составляющей неисключенной систематической погрешности

установки;

0_ш/ - неисключенная систематическая погрешность калибровки, определяется как

максимальное абсолютное значение среднеарифметической девиации с учетом калибровки (0_ОТ/ = max \fpk_& |).

Определяют среднеквадратическое отклонение суммы неисключенных систематических погрешностей по формуле

(9)

Определяют суммарную среднеквадратическую погрешность по формуле ^_=^S²+S²_e.                           (10)

Определяют предел относительной погрешности результата измерений по формуле

5 = ^+g .                                (11)

Расходомер считается прошедшим поверку, если 8 не превышает значений указанных в таблице Б. 1 приложения Б.

• 6.3.1.2 При использовании эталонной установки на воздухе с относительной погрешностью не более ± 0,3%.

Измерения проводят при следующих значениях объемного (массового) расхода Q,: O,70_max, O,50_max, 0,32_max и O,10_max. Допускается производить измерения в произвольном числе равно распределенных значений расхода (не менее 5 точек). Для удобства допускается округление дробной доли расхода в большую или меньшую сторону. Точность задания расхода ±0,025(?_тах, в течение всего процесса измерений отклонение расхода по показаниям эталонной установки от заданного значения расхода не должно превышать ±0,01£>_тах •

На каждом значении расхода проводят не менее трех измерений. Значения объемного (массового) расхода, полученные по показаниям расходомера Q_icn, приводят к условиям измерений эталонной установки Q_ic по формуле

PTz ’

^л tee

(12)

где Р_е - давление среды на участке эталонной установки, Па;

P_t - давление среды на участке поверяемых расходомеров, Па;

Т_е - температура среды на участке эталонной установки, К;

T_t - температура среды на участке поверяемых расходомеров, К;

z, - фактор сжимаемости среды, рассчитанный при температуре и давлении на участке эталонной установки;

- фактор сжимаемости среды, рассчитанный при температуре и давлении на участке эталонных преобразователей.

Определяют относительную погрешность расходомера, в процентах, по формуле:

Qeial

(13)

где Q_elal - расход по показаниям эталонной установки, м³/ч.

Примечания:

• 1.   Допускается введение корректировочных коэффициентов;

• 2.  Допускается проводить измерения и обработку результатов измерений по

  объему газа.

Расходомер считается прошедшим поверку, если 3 не превышает значений указанных в таблице Б.1 приложения Б.

• 6.3.2 Определение относительной погрешности измерения объемного (массового) расхода (объема) имитационным методом

  • 6.3.2.1 Определение метрологических характеристик имитационным методом после демонтажа расходомера с измерительной линии.

Расходомер помещается в контрольное помещение, закрывается со стороны фланцев. Проверяется стабилизация температуры в пределах 2 °C в течение 15 минут. Поверка начинается, если изменение среднего по всем хордам значения скорости звука в газе в течение 15 минут не будет превышать 0,2 м/с.

Расходомер не должен подвергаться воздействию солнечных лучей, т.к. это может вызвать внутри него конвекционные потоки.

Рассчитывают значение скорости звука в поверочной среде. Скорость звука в поверочной среде определяют в соответствии с нормативными документами, устанавливающими методы расчета физических свойств. Допускается применение аттестованного программного обеспечения реализующего методы определения скорости звука.

Проводят не менее пяти измерений скорости звука и скорости газа. Измерения проводятся в течение 15 минут с осреднением полученных результатов.

Расходомер считается прошедшим поверку, если полученное значение скорости газа не превышает 0,03 м/с, значение скорости звука отличается от расчетной величины не более чем на 0,3 %.

• 6.3.2.2 Определение метрологических характеристик расходомера без снятия с измерительной линии.                 .

Примечание - Определение метрологических характеристик расходомера без снятия с измерительной линии может быть применено только в том случае, если отрезок трубопровода с вмонтированным расходомером, может быть полностью перекрыт, в измерительном корпусе полностью отсутствует течение газа.

Перед началом поверки изолируют участок трубопровода с расходомером. Поверка проводится при рабочем давлении и при стабильной температуре окружающей среды. Расходомер и трубная обвязка не должны подвергаться воздействию осадков и солнечных лучей, так как это может вызвать образование конвекционных потоков внутри расходомера.

Проверяется стабилизация температуры газа в пределах 2 °C в течение 15 минут. Поверка начинается, если изменение среднего по всем хордам значения скорости звука в газе в течение 15 минут не будет превышать 0,2 м/с. Погрешность измерения (с учетом дрейфа) давления не должна превышать ±0,1%, температуры ±0,2 °C.

Рекомендуется производить продувку и последующее заполнение участка трубопровода с расходомером однокомпонентным неагрессивным газом с известными физическими свойствами, например, азотом техническим 1-го сорта 99,6 об.% по ГОСТ 9293.

Рассчитывают значение скорости звука в поверочной среде. Скорость звука в поверочной среде определяют в соответствии с нормативными документами, устанавливающими методы расчета физических свойств. Для природного газа - ГОСТ

• 30319.2. Допускается применение других методов расчета скорости звука с относительной методической погрешностью не более 0,3%. Допускается применение аттестованного программного обеспечения реализующего методы определения скорости звука.

Проводят не менее пяти измерений скорости звука и скорости газа. Измерения проводятся в течение 15 минут с осреднением полученных результатов.

Находят разность между значением скорости звука, полученным в результате измерений, и значением скорости звука, полученным расчетным методом.

Расходомер считается прошедшим поверку, если полученное значение скорости газа не превышает 0,03 м/с, значение скорости звука отличается от расчетной величины не более чем на 0,3 %.

• 6.3.3 Определение приведенной погрешности аналогового канала вывода

Определение приведеной погрешности аналогового канала вывода, производится в пяти точках равномерно распределенных по всему диапазону, соответствующих 0%, 25%, 50%, 75%, 100% диапазона выходного аналогового сигнала.

С помощью расходомера задают величину выходного сигнала (7, мА) в каждой контрольной точке и фиксируют измеренное значение сигнала (/о, мА) на экране эталона.

Определяют приведенную погрешность аналогового канала вывода (%) по формуле

_Г/=^—^100%,                          (14)

А)

где I - сигнал тока, задаваемый расходомером, мА;

1о - сигнал тока, измеренный эталоном, мА.

Расходомер считают прошедшим поверку, если во всех контрольных точках границы приведенной погрешности аналогового канала вывода не превышают ± 0,1 %.

• 6.3.4 Определение приведенной погрешности аналогового канала ввода

Определение приведеной погрешности аналогового канала ввода, производится в пяти точках равномерно распределенных по всему диапазону, соответствующих 0%, 25%, 50%, 75%, 100% диапазона входного аналогового сигнала.

С помощью эталона, на соответствующий аналоговый канал ввода расходомера, подают электрические токовые сигналы, в каждой контрольной точке и с расходомера считывают значение физической величины (температура, давление).

Расчитывают приведенную погрешность аналогового канала ввода (/_А%), в каждой точке, по формуле

₌ Аа* Ag.qQQo/ Z -I

max min

где 1эт - показания эталона в i-ой точке, мА;

Imax - максимальное значение границы диапазона аналогового сигнала, мА;

Imin - минимальное значение границы диапазона аналогового сигнала, мА;

1_ИЗм - значение силы тока, соответствующее показаниям расходомера в i-ой точке, определяют по формуле, мА

Ап ах

У max

где у_ИЗм - показание расходомера в i-ой точке, в единиицах измеряемой величины;

Утах, утт - максимальное и минимальное значение границы диапазона измерения в единицах измеряемой величины.

Расходомер считают прошедшим поверку, если во всех контрольных точках границы приведенной погрешности аналогового канала ввода не превышают ± 0,1%.

• 6.3.5 Проверка канала импульсного/частотного вывода

Проверку импульстного/частотного канала вывода, производят в пяти точках, соответствующих частоте 100, 500, 1000, 5000, 10000 Гц.

Через расходомер задают не менее 10000 импульсов при каждом значении частоты и фиксируют количество импульсов, подсчитанное калибратором.

Расходомер считают прошедшим поверку, если во всех контрольных точках, количество импульсов, заданных расходомером отличается от импульсов, измеренных калибратором, не более чем ±1 импульс.

• 6.3.6 Определение относительной погрешности вычисления объемного (массового) расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям

В расходомер вводят следующие данные: компонентный состав газа, рабочие значения давления и температуры.

Рассчитывают относительную погрешность вычисления коэффициента сжимаемости газа в процентах по формуле

К —К

_ ^выч расч

^к    g

расч

где К_еыч - вычисленное расходомером значение коэффициента сжимаемости газа;

^_ расчетное значение коэффициента сжимаемости газа, рассчитанное по соответствующим нормативным документам (контрольные значения теплофизических свойств влажного нефтяного газа, рассчитанные по ГСССД МР 113-03 «Определение плотности, фактора сжимаемости, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости влажного нефтяного газа в диапазоне температур 263...500 К при давлениях до 15 МПа» приведены в приложении А).

Относительную погрешность вычисления объемного (массового) расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям, определяют, как относительную погрешность вычисления коэффициента сжимаемости газа.

Результаты поверки считают положительными, если рассчитанная погрешность 8_К не превышает ±0,01 %.

• 7.1. Результаты поверки заносят в протокол произвольной формы.

• 7.2. Положительные результаты поверки оформляют свидетельством по Приказу Минпромторга России от 02.07.2015 № 1815 «Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке». Знак поверки наносится на свидетельство о поверке или паспорт.

• 7.3. При отрицательных результатах поверки систему измерений не допускают к применению, свидетельство о поверке аннулируется и выписывается извещение о непригодности к применению.

(обязательное)

Контрольные примеры расчета теплофизических свойств влажного нефтяного газа.

Исходные данные:

Расчетные данные:

Где t - температура газа;

Р — абсолютное давление газа;

К- коэффициент сжимаемости газа; р - плотность газа;

к - показатель адиабаты газа.

(обязательное)

Предел допускаемой относительной погрешности расходомера при измерении объемного (массового) расхода (объема) газа при рабочих условиях

Таблица Б.1 - Пределы допускаемой относительной погрешности расходомера

Таблица Б.2 - Диапазоны скоростей потока газа при измерении объемного расхода газа в рабочих условиях (м/с)