Методика поверки «ГСИ Преобразователи расхода газа ультразвуковые Daniel» (г.р.61888-15)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ (ФГУП «ВНИИМС»)

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора

ФГУП «ВНИИМС»

Яншин

20/3 г.

ИНСТРУКЦИЯ

Государственная система обеспечения единства измерений

Методика поверки

Москва 2015

ОГЛАВЛЕНИЕ

Операции поверки

Средства измерений, применяемые при поверке

Требования безопасности

Условия проведения поверки

Подготовка к поверке

Проведение поверки

• 6.1 внешний осмотр

• 6.2 опробование

• 6.3 определение погрешности измерения

расхода и объёма газа проливным методом

• 6.4 имитационная поверка

• 6.5 определение приведенной к диапазону измерений погрешности канала

токового аналогового выхода

7. Оформление результатов

Настоящая инструкция распространяется на преобразователи расхода газа ультразвуковые Daniel моделей 3400, 3410, 3411, 3412, 3414, 3420, 3422 (далее -расходомеры) и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Основная область применения ультразвуковых расходомеров газа Daniel вышеуказанных моделей - предприятия по добыче, транспортировке и распределению природного газа, а также предприятия химической нефтяной и других отраслей промышленности.

Интервал между поверками - 4 года.

При проведении поверки выполняют следующие операции

Таблица 1.

Примечание: выбор метода определения метрологических характеристик при проведении поверки определяется заказчиком с учётом следующего ограничения:

• - для расходомеров с относительной погрешностью измерения расхода газа ± 0,3 % первичная и периодическая поверки проводятся с помощью поверочной установки на природном газе при высоком давлении (689 кПа и выше) с относительной погрешностью измерения объёмного расхода (объёма) не более ± 0,24 %

• - для расходомеров с относительной погрешностью измерения расхода газа ± 0,5 % (и более) первичная и периодическая поверки проводятся проливным методом на поверочной установке с погрешностью измерения объёмного расхода ± 0,3 %

• - для расходомеров с относительной погрешностью ± 0,5 % (и более) допускается проведение периодической поверки имитационным методом или проливным методом на объекте.

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

• - поверочные установки относительной погрешностью измерения объёмного расхода (объёма) ± 0,24 %, ± 0,3 % и диапазоном расходов соответствующим диапазону поверяемого расходомера;

• - термометр сопротивления типа ТСП, диапазон измерений от минус 50 °C до 120 °C; пределы допускаемой относительной погрешности ±0,1 %;

• - манометр образцовый МО с верхним пределом измерений 25 МПа, класс точности 0,15 по ГОСТ 6521;

• - калибратор-измеритель унифицированных сигналов эталонный ИКСУ-2000А, диапазон воспроизведения токового сигнала от 0,5 мА до 25 мА; пределы абсолютной погрешности в режиме воспроизведения токового сигнала ± 0,003 мА по ТУ 4381-031-13282997-00;

• - персональный компьютер с программным обеспечением MeterLink; программное обеспечение MeterLink поставляется в комплекте с расходомером.

• - азот технический 1-го сорта 99,6 об. % по ГОСТ 9293-74;

• - 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.

• - калькулятор скорости звука (входит в ПО MeterLink, свидетельство о метрологической аттестации ПО №156013-13)

• 2.2 Средства измерений, используемые при поверке расходомеров Daniel, должны иметь действующие свидетельства о поверке.

• 2.3 Допускается использовать другие средства измерений, если они по своим метрологическим характеристикам не хуже указанных в п.2.1.

• 3.1 При проведении поверки соблюдают требования безопасности, определяемые:

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

ПБ 08-624-2003 Правилами 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 со счетчиками объемного расхода 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.

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

• - рабочая среда

• - температура рабочейй среды, °C

• - температура окружающего воздуха , °C

• - относительная влажность окружающего воздуха, %

• - атмосферное давление, кПа

• - изменение температуры рабочей среды за время поверки, °C, не более

  газ известного состава или воздух

  20 ±5;

  20 ±5;

  30...80;

  от 84 до 106,7;

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 по п. 6.3:

  • 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 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 счетчика 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 В режиме измерений наблюдают за показаниями давления, температуры, расхода и объёма газа, даты и текущего времени по ЖК дисплею расходомера или дисплею ПК. Проверяют конфигурационные параметры на соответствие их паспорту расходомера или паспорту узла учета газа или варианту исходных данных.

• 6.2.3 Опробование проводится при тех же условиях окружающей среды, что и поверка расходомера.

• 6.2.4 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.

• 6.2.5 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.

• 6.2.6  Процедура подтверждения соответствия программного обеспечения (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.

Результат проверки соответствия ПО считается положительным, если полученные в ходе выполнения процедуры проверки ПО данные (идентификационное наименование ПО, номер версии, цифровой идентификатор - контрольная сумма), соответствуют данным, указанным в таблице 1 описания типа расходомера. Результаты идентификации ПО заносятся в протокол поверки.

• 6.2.7 Коррекция нулевого сигнала по каналу измерения расхода

Перед операцией первичной поверки необходимо предварительно произвести коррекцию нулевого сигнала (обнулить скорость) по каналу измерения расхода с помощью программного обеспечения MeterLink. При этом преобразователь расхода необходимо заглушить с двух сторон заглушками и выдержать в течении 15 минут перед коррекцией.

6.3 Определение погрешности измерения расхода и объёма газа проливным методом

• 6.3.1 Для расходомеров с относительной погрешностью измерения расхода газа ± 0,3% первичная и периодическая поверки проводятся с помощью поверочной установки на природном газе при высоком давлении (689 кПа и выше) с относительной погрешностью измерения объёмного расхода (объёма) не более ± 0,24 %

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

• 6.3.3 Измерения проводятся при следующих значениях объемного расхода Qs: Q_max;

0 ?5Qmaxj 0,3 Qmaxj 0,lQmax- Допускается проводить измерения при произвольных заданных значениях расхода, равномерно распределенных по всему диапазону (не менее 5 точек). Точность задания и поддержания расхода газа при поверке ± 0,025Q_max. Допускается ограничивать верхнюю границу диапазона измерений объёмного расхода газа 0,7Q_max при проливном методе поверки преобразователей расхода газа с условными диаметрами DN300 и выше.

• 6.3.4 Для каждого заданного значения расхода проводят не менее 3-х измерений, длительностью, не менее 100 с. Результаты измерений объёма, полученные по показаниям эталонного счётчика, Q_Sj (i = 1,2,...,п) приводят к рабочим условиям поверяемого расходомера Qmrino формуле¹

q ^p_s> ^T^^p_sl ~            Q_{si                                (1)}

^p_sl-M_smi T_siz(P_si',T_sj) \ + e_si

где P_Si, T_Sj - результаты измерений абсолютного статического давления и абсолютной температуры потока газа в месте расположения эталонного счётчика;

P_mi, T_mi - результаты измерений абсолютного статического давления и абсолютной температуры потока газа в месте расположения калибруемого счётчика;

ДД_т/. = P_sj - Р_т1 - измеряемый перепад давления между эталонным и калибруемым счётчиками газа; эталонный счётчик расположен выше по потоку;

^1}Как правило, программный комплекс поверочной установки приводит результаты воспроизведения размера объемного расхода (объема) эталоном в составе поверочной установки к условиям поверяемого расходомера автоматически, без необходимости ручных вычислений.

Q_si - результаты измерений заданного номинального усреднённого объёмного расхода газа в измерительном трубопроводе, м³/ч;

e_sj - поправки к показаниям эталонного счётчика газа, полученные при его заводской калибровке; e_Sj - по определению являются относительными отклонениями результатов измерений одного и того же объёма газа эталонным счётчиком, используемым при проведении данных испытаний, и эталонным счётчиком, используемым при заводской калибровке данного эталона, применяемого при испытаниях;

z = z(P_Si, T_Si); z = z(P_Si - ДД_т,, T_mj) - факторы сжимаемости природного газа, косвенно определяемые по уравнению состояния ГОСТ Р 8.662-2009, на основании результатов измерений абсолютного давления и абсолютной температуры в установленных местах

Формула линейной интерполяции табличных значений относительных отклонений E_Sk показаний эталонного счётчика (k = 1,2,...,т; т - число табличных значений) от результатов измерений объёма, полученных при его заводской калибровке, имеет вид¹:

где Q_s k+i, Q_s k - значения усреднённого объёмного расхода в заданных точках таблицы поправок (отклонений).

Данная формула является частным выражением общей функциональной зависимости e_Sj = e(Q_Si).

• 6.3.5 Внесение корректировочных коэффициентов в электронный блок расходомера

Qmr ⁼ ~Tij=iQmrj ~ среднее арифметическое действительных значений усреднённого объёмного расхода, воспроизводимых эталонным счётчиком в рабочих условиях поверяемого расходомера;

Qm —      Qmj - среднее арифметическое результатов измерений усреднённого

объёмного расхода поверяемым расходомером;

Для заданного значения объёмного расхода вычисляем корректировочный коэффициент по формуле:

Для множества заданных с помощью поверочной установки значений объёмного расхода газа оформляется таблица 4

Таблица 4

• 6.3.6  Корректируют результаты измерений объёмного расхода поверяемым расходомером умножением на рассчитанные корректировочные коэффициенты Kj, i = 1,2,...,/. При этом получаются исправленные результаты (Q%)k измерений объёма газа поверяемым расходомером при каждом номинальном расходе газа Q_k к = 1,2,...,/. Так же допускается применение полиномиальных корректировочных коэффициентов, определенных для каждого значения расхода. Запись коэффициентов в память расходомера производится с помощью программного обеспечения MeterLink.

• 6.3.7 Для каждого номинального значения расхода рассчитывают абсолютные погрешности измерений объёма газа поверяемым расходомером:

(3)

и вычисляют CKO абсолютной погрешности по формуле:

⁽⁴⁾

где        Л*=-£д,                          (5)

• 6.3.8 Границы абсолютной погрешности (при Р=0,95) поверяемого расходомера Д_м, установленные в результате выполнения приведенной последовательности действий на поверочной установке при заданном номинальном значении расхода, определяются выражением (принято нормальное распределение плотности вероятности результатов измерений):

  

S_r - относительная погрешность поверочной установки, %;

• 6.3.9 Полученные по формуле (6) границы абсолютной погрешности используют для расчёта границ относительной погрешности 5_Ьк расходомера при каждом заданном номинальном значении расхода.

(<U=-^-><¹⁰0, %             (7)

\Утг)к

Вычисленные относительные погрешности расходомера заносят в таблицу 5:

Таблица 5.

Расходомер считается прошедшим поверку, если установленные относительные погрешности (8_Ь)_К не превосходят границ, указанных в таблице 6 (в зависимости от модели расходомера).

Нормируемые границы относительных погрешностей ультразвуковых расходомеров газа Daniel.

Таблица 6.

6.4 Имитационная поверка

• 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 MeterLink²n проводят не менее 5 измерений скорости звука и скорости потока газа для каждого акустического пути.

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 (в азоте или воздухе) для различных акустических путей должны быть не более ±0,3 м/с.

При этом границы погрешности расходомера в зависимости от модели принимают значения, приведенные в таблице 7.

Таблица 7

• 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 необходимо выбрать другой способ поверки расходомера.

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

Перед проведением поверки проверяется стабилизация температуры - допускается изменение на 2 градуса за 15 мин. Так же проверяется стабильность измеряемой по акустическим путям скорости звука - допускается её изменение в пределах 0,2 м/с за 15 мин.

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.

При этом границы погрешности расходомера в зависимости от модели принимают значения, приведенные в таблице 7.

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

• 6.5.1 При определении приведенной к диапазону измерений погрешности канала токового аналогового выхода (4 - 20 мА) в поверяемой точке j диапазона измерений устанавливают с помощью интерфейсного ПО MeterLink на выходе измерительного канала значение выходного сигнала Ij. Затем измеряют значение тока в цепи канала аналогового выхода I_refj с помощью эталонного калибратора-измерителя сигналов. Задаётся не менее пяти значений выходного сигнала тока, равномерно распределённых в пределах диапазона измерений, включая его крайние точки.

• 6.5.2 В каждой точке j приведенные к диапазону измерений D[ = 16мА погрешности рассчитывают по формуле:

izZ^.ioo%                 (9)

¹ D_I

• 6.5.3 Расходомер считается прошедшим поверку, если рассчитанные по формуле (9) приведенные к диапазону измерений погрешности канала выхода аналоговых сигналов в каждой поверяемой точке не превосходят ± 0,2 %.

• 7.1. Результаты поверки оформляют протоколом.

• 7.2. При положительных результатах поверки расходомер пломбируют и оформляют свидетельство о поверке в соответствии с ПР 50.2.006.

На обратной стороне свидетельства о поверке для расходомеров указывают:

• -  направление (направления) движения газа через расходомер при поверке;

• -  диапазоны и границы погрешности измерений объёмного расхода (объёма).

• 7.3. При отрицательных результатах поверки расходомер к применению не допускают и выдают извещение о непригодности расходомера с указанием причин в соответствии с ПР 50.2.006.

14

¹

^Корректировку показаний эталонного счётчика проводят, если имеется таблица отклонений его показаний от эталонного средства измерений, полученная при первичной калибровке.

²

Скорость звука в воздухе или азоте вычисляется с помощью встроенного калькулятора скорости звука ПО MeterLink или другого ПО, сертифицированного в установленном порядке.