Методика поверки «ГСИ. Преобразователи расхода газа ультразвуковые двухконтурные Daniel» (МП 0548-13-2017)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии»

Государственный научный метрологический центр

ФГУП «ВНИИР»

ИНСТРУКЦИЯ

Государственная система обеспечения единства измерений

Методика поверки

МП 0548-13-2017

Начальник отжйа НИО-13

А.И. Горчев

Тел.+7 (843) 272-11 -24

Казань

2017

РАЗРАБОТАНА

ФГУП «ВНИИР»

УТВЕРЖДЕНА

ООО «Эмерсон»

ФГУП «ВНИИР»

Настоящая инструкция распространяется на преобразователи расхода газа ультразвуковые двухконтурные Daniel (далее - расходомеры) и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Основная область применения расходомеров - предприятия по добыче, транспортировке, распределению, переработке природного газа, в том числе содержащего сероводород, нефтяного газа.

Интервал между поверками - 4 года.

При проведении поверки выполняют следующие операции, перечисленные в таблице 1.

Таблица 1

• 1.2 Допускается проводить поверку расходомера в ограниченном поддиапазоне измерений расхода на основании письменного заявления владельца расходомера.

• 1.3 Допускается проведение поверки отдельных измерительных каналов с обязательным указанием в свидетельство о поверке информации об объеме проведенной поверки на основании письменного заявления владельца расходомера.

• 2.1 При проведении поверки применяют следующие средства измерений (далее -СИ):

- поверочные установки с относительной погрешностью (расширенной неопределенностью) измерения объёмного расхода (объёма) природного газа при избыточном давлении или воздуха при атмосферном давлении не более ±0,3% (не более ±0,23% для расходомеров с пределами погрешности в основном диапазоне расхода ±0,3%), и диапазоном расходов соответствующим диапазону поверяемого расходомера;

• - калибратор многофункциональный MC5-R, диапазон измерения и воспроизведения токового сигнала ±25 мА; пределы абсолютной погрешности измерения и воспроизведения токового сигнала ±(0,02% от показ. +1,5 мкА) рег.№ ФИФ 22237-08;

• - персональный компьютер с программным обеспечением MeterLink и калькулятором скорости звука (входит в ПО MeterLink, свидетельство о метрологической аттестации ПО №156013-13);

• - азот технический 1-го сорта 99,6 об. % по ГОСТ 9293-74 (для имитационного метода поверки);

• - термометр ртутный, диапазон измерений от 0 до 50 °C, цена деления 0,1 °C по ГОСТ 28498-90;

• - барометр-анероид БАММ-1, диапазон измерений от 80 до 106,7 кПа, цена деления шкалы 100 Па по ТУ25-11.15135;

• - психрометр ВИТ-1, диапазон измерений относительной влажности от 30% до 80%, цена деления термометров 0,5 °C по ТУ 25-11.1645.

• 2.2 Применяемые при поверке средства измерений должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке или поверительные клейма.

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

• 3.1 При проведении поверки соблюдают требования безопасности, определяемые:

• - правилами безопасности при эксплуатации используемых при поверке средств измерений, которые приведены в эксплуатационной документации;

• - Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности»;

• - правилами безопасности труда, действующими на предприятии (калибровочной лаборатории).

• 3.2  К поверке допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности, имеющие квалификационную группу по технике безопасности не ниже II и изучившие эксплуатационную документацию на средства измерений, используемые при поверке и настоящий документ.

• 3.3 Монтаж и демонтаж расходомера должен производиться при неработающей поверочной установке и отсутствии избыточного давления в измерительной линии.

• 3.4 Заземление электрооборудования должно производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030-81.

• 4.1 В качестве рабочей среды в поверочных установках может использоваться природный газ или воздух.

• 4.2 Давление газа или воздуха определяется технологическими возможностями поверочной установки и не должно превышать рабочее давление поверяемого расходомера. При эксплуатационном давлении расходомеров ниже 1,2 МПа допускается определение корректирующих коэффициентов на воздухе при атмосферном давлении

• 4.3 При проведении поверки на поверочной установке соблюдают нормальные условия по ГОСТ 8.395-80:

• - рабочая среда                                   природный газ или воздух

• - температура рабочей среды, °C                    20 ±5;

• - температура окружающего воздуха, °C             20 ±5;

• - относительная влажность окружающего воздуха, % от 30 до 80;

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

• - изменение температуры рабочей среды

за время поверки, °C, не более                       2

Примечание: При проведении поверки расходомера имитационным методом без снятия с измерительной линии или на поверочной установке на природном газе допускается проведение поверки при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 55 °C

• 4.4 Тряска, вибрация, удары, а также внешние электрические и магнитные поля (кроме земного) должны отсутствовать.

• 4.5 Средства измерений, применяемые при поверке, и расходомер перед поверкой должны быть выдержаны во включенном состоянии в течение интервала времени, указанного в их эксплуатационной документации.

Перед проведением поверки производят следующие подготовительные операции:

• 5.1 Проверяют выполнение условий, изложенных в разделах 2,3,4..

• 5.2 Подготавливают к работе поверяемый расходомер и средства измерений, используемые при поверке, в соответствии с эксплуатационной документацией.

• 5.3 При выполнении поверки проливным методом:

• 5.3.1  Длины прямых входного и выходного участков измерительного трубопровода выбирают в соответствии с рекомендациями изготовителя, приведенными в эксплуатационной документации.

• 5.3.2 После монтажа проверяют герметичность поверяемого расходомера, соединений, задвижек и соединительных трубопроводов.

• 5.3.3 Стабилизируют температуру рабочей среды в поверяемом расходомере и эталонном(ых) СИ, для чего пропускают рабочую среду через измерительный трубопровод в течение 30 минут до стабилизации её температуры.

• 6.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре проверяют:

- комплектность и соответствие внешнего вида расходомера и его составных частей требованиям эксплуатационной документации;

• - отсутствие механических повреждений, влияющих на работоспособность расходомера;

• - резьбы на соединительных элементах (разъемах) не должны иметь сорванных ниток и забоин;

• - наличие маркировок на составных частях и соответствие сведений, указанных на них, параметрам, указанным в паспорте расходомера;

• - наличие пломбировочных чашек на элементах, предназначенных для пломбирования расходомера.

• 6.2 Опробование

• 6.2.1 Опробование заключается в проверке работоспособности поверяемого расходомера и его отдельных компонентов. Проверка может осуществляться при помощи персонального компьютера (далее - ПК), с установленным на нем программным обеспечением MeterLink или непосредственно при помощи встроенного ЖК дисплея расходомера.

• 6.2.2 Проверку общей работоспособности расходомера проводят путем проверки отсутствия индикации ошибок на его показывающем устройстве (ЖК дисплее). Кроме того, контролируют объемный расход и объем газа на ЖК дисплее расходомера, а также наличие импульсов на частотном выходе расходомера. Для этого, изменяя расход среды через расходомер в пределах его диапазона измерений, следят за показаниями объемного расхода и изменениями прошедшего объема на ЖК дисплее расходомера.

• 6.2.3   Результаты проверки работоспособности расходомера считают положительными, если индикация ошибок на ЖК дисплее расходомера отсутствует, значения расхода на ЖК дисплее и частота следования импульсов с частотного выхода расходомера увеличиваются (уменьшаются) при увеличении (уменьшении) расхода рабочей среды, а значения объема газа возрастают.

• 6.2.4 Подтверждение идентификации программного обеспечения

Процедура подтверждения соответствия программного обеспечения (далее - ПО) расходомера включает в себя следующее:

• - определение идентификационного наименования ПО;

• - определение номера версии ПО;

• - определение цифрового идентификатора (контрольной суммы) ПО.

При включении расходомера на встроенный индикатор выводится наименование, номер версии и контрольная сумма ПО расходомера. Идентификационные данные ПО расходомера так же возможно проконтролировать при подключении расходомера к ПК с установленным программным обеспечением MeterLink в соответствующем пункте меню.

Результат проверки соответствия ПО считается положительным, если полученные в ходе выполнения процедуры проверки ПО данные (идентификационное наименование ПО, номер версии, цифровой идентификатор), соответствуют данным, указанным в описании типа.

6.3 Определение погрешности измерения расхода и объёма газа проливным методом

• 6.3.1 Для расходомеров с относительной погрешностью измерения расхода газа в основном диапазоне расходов ±0,3% первичная и периодическая поверки проводятся с помощью поверочной установки на природном газе при избыточном давлении с относительной погрешностью измерения объёмного расхода (объёма) не более ±0,23%, в случае если эксплуатационное давление расходомера не превышает 1,2 МПа поверку допускается проводить на воздухе при атмосферном давлении.

• 6.3.2 Для расходомеров с относительной погрешностью измерения расхода газа в основном диапазоне расхода ±0,5% и более первичная и периодическая поверки проводятся проливным методом на поверочной установке с погрешностью измерения объёмного расхода не более ±0,3%. Рабочая среда применяемой поверочной установки -природный газ или воздух, давление рабочей среды может быть равно атмосферному.

• 6.3.3 Измерения проводятся при следующих значениях объемного расхода :

Стах > °>⁷2тах > °>⁵бтах > °>³2пах И 0,10_тах . ДопуСКавТСЯ ПРОИЗВОДИТЬ ИЗМврвНИЯ 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 эталонных преобразователей расхода Q_icn, приводят к условиям измерений на поверяемом расходомере Q_IC по формуле

(1)

где Р_е - давление среды на участке эталонных преобразователей;

Р, - давление среды на участке поверяемых расходомеров;

Т_е - температура среды на участке эталонных преобразователей; Т, - температура газа среды на участке поверяемых расходомеров;

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

участке поверяемых расходомеров;

z_e - 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:

(Q

fp.= ^-1 100

Значение среднеарифметической девиации рассчитывают по формуле:

« м

где п - число экспериментов проведенных в данной точке по расходу (п > 5),

Qj - нижний индекс обозначает текущую точку по расходу.

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

Рассчитывают доверительные границы е случайной составляющей погрешности результата измерений по формуле:

^{£ =} ^nO.95^Q ’                                              (^)

где t_n095 - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности 95% и степенью свободы п, (определяют по приложению Д ГОСТ Р 8.736-2011);

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

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

т

WME = J±----,

т        ³

^J-,„p_UQ._<0,7Q^ x^max \,4--Q—,npuQ_j>0,7Q_nm.

хипах

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

т - число точек по расходу (т = 5).

Вычисляют корректировочный коэффициент AF по формуле

AF =-----

, WME

1 + ----

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

Примечание: в соответствии с эксплуатационной документацией допускается использование полиномиальных корректировочных коэффициентов, определенных для каждого значения расхода либо применение кусочно-линейных корректировочных коэффициентов.

Таблица 3

Определяют границы неисключенной систематической погрешности по формуле:

' С N             \

± £|0_z| ₊ |0_co/| \,npuN<

0 = <j          I--------------

где - граница / -й составляющей неисключенной систематической погрешности

установки;

0_от/ “ неисключенная систематическая погрешность калибровки, определяется как максимальное абсолютное значение среднеарифметической девиации с учетом калибровки (0_со/ = тах|^_а|).

б/

Определяют среднеквадратическое отклонение суммы неисключенных систематических погрешностей по формуле:

(9)

Определяют суммарную среднеквадратическую погрешность по формуле:

(Ю)

Определяют предел относительной погрешности результата измерений по формуле:

(П)

При соотношении погрешностей установки и поверяемого расходомера 1/3 и менее на каждом значении расхода проводят не менее трех измерений, иначе не менее 10 измерений. Значения объемного расхода, полученные по показаниям расходомера Q_icn, приводят к условиям измерений эталонными преобразователями Q_ic по формуле (1)

Определяют относительную погрешность расходомера при соотношении погрешностей установки и поверяемого расхдомера 1/3 и менее, в процентах, по формуле:

100,

(12)

где Q_elal - расход по показаниям эталонной установки.

Примечание: допускается введение корректировочных коэффициентов.

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

• 6.4 Определение относительной погрешности измерения объемного расхода имитационным методом

• 6.4.1  Применение имитационного способа возможно как на снятом с трубопровода расходомере, так и без его снятия с измерительной линии.

• 6.4.2 Имитационный метод может применяться для поверки расходомеров с относительной погрешностью измерений объёмного расхода газа 0,5% и более.

• 6.4.3  При проведении имитационной поверки снятого с трубопровода расходомера его помещают в отдельное помещение, герметично закрывают со стороны фланцев и в проточную часть закачивают при атмосферном давлении неагрессивный газ известного состава, например, азот или воздух. Проверяют стабильность температуры в течение 30 мин. За указанный интервал времени изменение температуры газа не должно превышать 2 °C. Поверка начинается, когда изменение в течение 15 мин среднего для каждого акустического пути значения скорости звука не будет превышать 0,2 м/с.

Также расходомер не должен подвергаться воздействию солнечных лучей и должен находиться на достаточном удалении от источников тепла, так как эти факторы могут привести к неравномерному нагреву корпуса расходомера и возникновению внутри него конвекционных потоков.

Далее подключают расходомер к компьютеру с установленным интерфейсным ПО MeterLink и проводят не менее 5 измерений скорости звука и скорости потока газа для каждого акустического пути. Скорость звука в воздухе или азоте вычисляется с помощью встроенного калькулятора скорости звука ПО MeterLink или другого ПО, сертифицированного в установленном порядке.

Измерения проводят в течение 15 мин с осреднением полученных результатов.

Результаты поверки считаются положительными, если для каждого акустического пути средняя по пяти измерениям скорость потока газа не превышает 0,012 м/с, а средний результат измерения скорости звука для каждого акустического пути отличается от расчётного значения не более, чем на 0,3%. Взаимные отклонения средних (по пяти измерениям) скоростей звука для различных акустических путей должны быть не более ±0,3 м/с.

• 6.4.4 Проведение имитационной поверки расходомера без снятия его с измерительной линии возможно только в том случае, если отрезок трубопровода с расходомером может быть перекрыт с обеих сторон от расходомера, чтобы полностью исключить внутри него течение газа.

После перекрытия запорной арматуры из изолированного участка с расходомером частично стравливают газ, так чтобы давление на участке с расходомером отличалось от рабочего на 5-10%. Контролируют давление на участке с расходомером. Изменение давления свидетельствует о наличии протечек в запорной арматуре. В этом случае проведение поверки расходомера по п.6.4.4, не проводят.

Поверку проводят при рабочем давлении и стабильной температуре окружающей среды. Расходомер и участки трубопровода до запорной арматуры (но не менее 10 DN) должны быть закрыты от попадания солнечных лучей, осадков и источников тепла.

Перед проведением поверки проверяется стабилизация температуры и давления рабочей среды. Проверяется стабильность измеряемой по акустическим путям скорости звука - допускаемое изменение в течение 15 мин среднего для каждого акустического пути значения скорости звука не более 0,2 м/с.

Далее подключают расходомер к компьютеру с установленным интерфейсным ПО MeterLink и проводят не менее 5 измерений скорости звука и скорости потока газа для каждого акустического пути. Измерения проводят в течении 15 мин с осреднением полученных результатов.

Средняя по пяти измерениям скорость звука, соответствующая каждому акустическому пути, сравнивается с расчётным значением скорости звука, полученным с использованием компонентного состава природного газа по ГОСТ Р 8.662-2009 «Государственная система обеспечения единства измерений. Газ природный. Термодинамические свойства газовой фазы. Методы расчетного определения для целей транспортирования и распределения газа на основе фундаментального уравнения состояния AGA8».

Результаты поверки считаются положительными, если для каждого акустического пути среднее значение результатов измерений скорости потока газа не превышает 0,024 м/с, а средние значения результатов измерений скорости звука по каждому акустическому пути отличаются от расчётного значения не более, чем на 0,3%. Взаимные отклонения средних измеренных скоростей звука по акустическим путям должны быть не более ±0,3 м/с.

6.5 Определение приведенной к диапазону измерений погрешности канала токового аналогового входа.

• 6.5.1 При определении приведенной к диапазону измерений D_AI (для варианта 4 -20 мА D_AI = 16 мА) погрешности канала токового аналогового входа в поверяемой точке j диапазона измерений на вход измерительного канала расходомера подают при помощи калибратора значение токового сигнала Iref_AI__j и считывают значение тока в цепи канала аналогового входа I_AI_j. Задаётся не менее пяти значений сигнала тока, равномерно распределённых в пределах диапазона измерений, включая его крайние точки.

• 6.5.2 В каждой точке приведенную к диапазону измерений погрешности канала токового аналогового входа y_AI_j рассчитывают в процентах по формуле:

  
  

  (13)

• 6.5.3 Расходомер считается прошедшим поверку, если рассчитанные по формуле (13) приведенные к диапазону измерений погрешности канала входа аналоговых сигналов в каждой поверяемой точке не превосходят ±0,1 %.

6.6 Определение приведенной к диапазону измерений погрешности канала токового аналогового выхода.

• 6.6.1 При определении приведенной к диапазону измерений D_A0 (для варианта 4 -20 мА D_ao =16 мА) погрешности канала токового аналогового выхода в поверяемой точке j диапазона измерений устанавливают с помощью интерфейсного ПО MeterLink на выходе измерительного канала значение выходного сигнала I_A0_j. Затем измеряют значение тока в цепи канала аналогового выхода Iref_A0_j с помощью калибратора сигналов. Задаётся не менее пяти значений выходного сигнала тока, равномерно распределённых в пределах диапазона измерений, включая его крайние точки.

• 6.6.2 В каждой точке приведенную к диапазону измерений погрешности канала токового аналогового выхода y_A0_j рассчитывают в процентах по формуле:

  
  

  (14)

• 6.6.3 Расходомер считается прошедшим поверку, если рассчитанные по формуле (14) приведенные к диапазону измерений погрешности канала выхода аналоговых сигналов в каждой поверяемой точке не превосходят ±0,2 %.

• 7.1. Результаты поверки заносят в протокол произвольной формы.

• 7.2. Положительные результаты поверки оформляют свидетельством о поверке в соответствии с документом «Порядок проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке», утвержденным приказом Минпромторга РФ 2 июля 2015 года №1815. Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.

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

(обязательное)

Пределы допускаемой относительной погрешности расходомера при измерении объемного расхода и объема газа при рабочих условиях

Таблица А. 1

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

14