Dimstan

Возможно будет полезно ознакомиться с

ISO/TR 3313:1998*

Measurement of fluid flow in closed conduits Guidelines on the effects of flow pulsations on flow-measurement instruments.

Опрос продолжается, но на текущий момент можно сделать вывод, что при измерении расхода газа динамические

параметры средств измерения и объекта измерения не учитываются как взаимосвязанные элементы единой системы.

В рамках НИОКР по созданию расходомеров-счетчиков газа были проведенны исследования математических моделей

различных типов СИ (ультразвуковых преобразователей-УЗПР,сужающих устройств -СУ, турбинных преобразователей-ТП).

Исследовалось их взаимовлияние в системе "средство измерения-объект измерения" в различных комбинациях.

Моделировалась система с двумя СИ по одному потоку "продавец УЗПР"- "покупатель СУ"(ТЭЦ).

Так модель СИ на СУ включала в свой состав передаточные функции:

-стандартного сужающего устройства;

-средств измерений перепада давления;

-средств обработки результатов измерений;

-вспомогательных технических устройств.

Спектр динамических составляющих потока газа определялся параметрами и настройками элементов АСУТП потребителя и

характеристиками трубопроводов. Исследования на модели реального объекта показали, что динамическая составляющая потока

газа может вызывать значительную систематическую погрешность. Её величина зависит от динамических характеристик потока

и динамических свойств СИ.

К примеру, это может особенно явно проявиться при резком понижении температуры окружающей среды, когда АСУТП ТЭЦ работает

в режиме слежения за переменным контролируемым параметром(например,температура теплоносителя)на режимах близких к граничным.

Это можно предупредить или учесть:

- зная харатеристики СИ, определить граничные условия для систем регулирования АСУТП;

- учитывать в СИ систематическую погрешность вызванную динамическим характером потока.

Кстати,при динамических потоках, небаланс может возникать как при использовании однотипных СИ (установленных последовательно),

так и разнотипных. На показания СИ при динамических потоках могут влиять диаметр СУ,особенности вспомогательного оборудования,

настройкой частотных фильтров в канале измерения давления и т.д..

Т.е. при измерении динамического потока показания разных СУ предсказуемо могут "разбегаться".

В рамках апробации математической модели проводятся работы по анализу "небалансов".

Первичный анализ можно проводить при наличии почасового архива данных и состава оборудования.

Зависимость погрешности средств измерения расхода и объема газов от динамических изменений расхода во многих случаях коммерческого и технологического учета газов поддается математическому описанию и может быть доведена до уровня практического применения. Получаемые математические модели могут быть использованы для решения задач:

1. Определения перечня значимых параметров пульсирующих потоков для каждого из типов преобразователей расхода.

2. Установление граничных условий для значимых параметров пульсирующих потоков, обеспечивающих работу расходомеров без существенного увеличения динамической погрешности.

3. Расчет систематической погрешности при работе вне граничных условий по п.2.

4. Повышения точности измерений при работе в рекомендуемой области по п.2.

Это в свою очередь позволит ответить на практические вопросы:

а). Как оценить влияние динамической погрешности первого и второго рода на небалансы при использовании разнотипных расходомеров , например, УЗПР и СУ.

б). Какой режим потребления газа обеспечивает выполнение условий по п.2.

в). Как осуществить мониторинг значимых параметров пульсирующих потоков без установки дополнительных датчиков?

д). Какие конкретные условия метрологов необходимо учитывать специалистам АСУТП при потреблении газа для снижения динамической погрешности при измерениях расхода и объема. Как технически решить этот вопрос без существенных дополнительных затрат.

В прикрепленном файле ответы на вопросы пользователя Ирвис.

Динамические системы..doc

Факт влияния пульсаций потока на приборы измеряющие расход не подвергается сомнениям.

Погрешность от влияния пульсаций может достигать 20%...80%.

Вопрос касается наличия конкретных методов и средств оценки динамической погрешности для различных типов преобразователей расхода и практики их применения.

Какие параметры пульсирующего потока (амплитуда, частота, форма сигнала) являются определяющими величину погрешности для каждого из существующих преобразователей расхода?

Какие количественные изменения параметров потока считать пульсациями?

Как количественно оцениваются на практике величины указанных параметров пульсирующего потока,устанавливаются их пороговые значения?

У нас объекты потребления природного газа ТЭЦ и котельные, на них установлены ИК газа с применением сужающего устройства, все соответствует НТД паспорта, свидетельства, все есть максимальная погрешность измерения расхода 1,5%. Газпром до наших узлов установил свои комплексы с применением ультразвукового расходомера RMG (UZS 08). Плотность и состав газа в вычислителях зашиты одинаковые, на расход полученный с комплекса на СУ проводится корректировка на фактическую плотность согласно данных с поточных хроматографов. На большей части узлов сходимость 0,3-0,5% как ту, так и в другую сторону. Но периодически возникают непонятки. На одном из узлов расхождения в показаниях стало достигать 5%. Танцы с бубном устраивали, все перепроверяли, снимали датчики прогоняли на эталонах, легче не стало. И тут возникло подозрение, что в поставляемом газе что-то не то, на ГРС установлен поточный хроматограф, у нас контрольный анализ делает лаборатория, сходимость анализов хорошая, но это все равно не полный анализ. Прямо на газопроводе находящимся под давлением приоткрыли продувочный вентиль (расположен в нижней точке газопровода между узлами учета) из него дунула пенистая жидкость. Собрали грамм 100 в емкость. Емкость раздуло, газовую часть шприцом отобрали дунули в хроматограф установив время анализа 40 минут. Вышли И-Бутан, Н-Бутан, И-пентан, Н-пентан, гексан и еще несколько всплесков которые хроматограф не инфицировал, так как не откалиброван на эту область. Часть гадости осталось в емкости в жидком виде, прозрачная на вид, пахнет бензином. Пока на анализ не отдали, толком не поймем куда отдать и что искать. Стали продувать т/п на других объектах, на 2-х пошла пена.

1. Кто сталкивался с подобным, что это может быть в газе?

2. Как это может влиять на показания УУ на ультразвуке и на СУ?

3. Как правильно произвести отбор пробы газа для проведения полного анализа?

4. Кто такой анализ проводит?

Хотелось бы ознакомиться с результатами измерений? Сравнительными данными по расходу УУ и СУ (с возможным наименьшим временем дискретизации) "при сходимости 0,3-0,5%" и "расхождении 5%"(желательно на примере одного узла).

У вихревых:

Преобразователь 8800D и функции связи на базе HART позволяют

отфильтровывать шумы и прочие помехи от сигнала преобразователя.

Пользовательские параметры, связанные с обработкой цифровых сигналов в

модели 8800D, включают частоту излома фильтра низких частот, отсечку малого

расхода, уровень триггера и демпфирование. Эти четыре функции обработки

конфигурируются при заводской сборке для оптимальной фильтрации на всем

диапазоне расхода с учетом заданного размера линии и типа среды (жидкости

или газа).

Дисбалансы в учете воды и газа, теплоносителя, необъяснимые всплески погрешности

в диапазоне измерений и другие вопросы зачастую определяются не нормируемыми параметрами

первичных преобразователей, входящих в состав основных средств измерений.

Но практики, доверяя производителям средств измерения, ищут новые зависимости только

в перечне нормируемых параметров (вязкости, плотности, температуры, давления,

компонентного состава газа).

Интересен опыт введения поправок в корректор или вычислитель в расходомеров-счетчиков

в зависимости от динамических характеристик измеряемого параметра,например,

применения SO/TR 3313:1998 "Measurement of fluid flow in closed conduits Guidelines

on the effects of flow pulsations on flowmeasurement

instruments"?( Ссылка [12] в ГОСТ Р 8.740– 2011.)

Может будет полезна книга: http://metrologu.ru/...ds&showfile=391

http://metrologu.ru/index.php?app=downloads&showfile=390

Скорее к обсуждаемой теме ближе ссылка [12] в ГОСТ Р 8.740– 2011.

SO/TR 3313:1998 "Measurement of fluid flow in closed conduits Guidelines

on the effects of flow pulsations on flowmeasurement

instruments".

Дисбалансы в учете воды и газа, теплоносителя, необъяснимые всплески погрешности в диапазоне измерений и другие вопросы зачастую определяются не нормируемыми параметрами первичных преобразователей, входящих в состав основных средств измерений.

Но практики, доверяя производителям средств измерения, ищут новые зависимости только в перечне нормируемых параметров (вязкости, плотности, температуры, давления, компонентного состава газа).

По представленому в описании (стр 37, рис.4)(http://www.metran.ru...5e15bfcf96c3d5c) графику можно предположить, что это апериодическое звено.

Время 3,2 секунды оптимальное, за которое завершатся переходные процессы в апериодическом звене, т.к. Td+ Tc=0,752 сек. Значит, измеряемый поток не должен иметь частоту более (1\3,2(сек)=0,3125 Гц.

Можно предположить, что потоки с большей частотой – пульсирующие, а с меньшей – плавноменяющиеся, для конкретного датчика?

Как пульсирующие составляющие потока сказываются на погрешности прибора?

Электронное демпфирование сигнала для удобства восприятия и согласования с характеристиками регуляторов.

А если подойти с точки зрения теоремы Котельникова? Второй вопрос почему берете 3,2 с? Постоянная времени для апериодического звена 2/3 времени заряда ,то есть те самые 0,752 с. Третье: потоки обычно делят на ламинарные и турбулентные. Любой расходомер на турбулентных потоках "врет" в силу постоянно меняющегося профиля потока в трубе. Смысла в Вашей затее я не вижу. Заниматься временем отклика датчика в то время когда объемы импульсных линий (ресиверы) играют более значительную роль. Наверно Вы плохо объяснили свою идею?

1.

Можно рассмотреть значение потока жидкости или газа как входной аналоговый сигнал, расходомер как формирователь дискретного ряда значений (дальнейшее преобразование полученного сигнала линеаризацию, коррекцию и.т.д. не рассматриваем).

Расходомер определяет мгновенные значения расхода в соответствии с его динамическими возможностями. Максимальная частота, с которой расходомер может с заявленной и подтвержденной метрологической точностью определять величину расхода, и есть максимальная частота дискретизации. Для точной передачи данных по расходу верхняя гармоника сигнала, описывающего измеряемый поток, не должна превышать удвоенной частоты дискретизации.

Т.е. если поток пульсирующий и его гармоники превышают половину частоты дискретизации, то погрешность измерения возрастает. И чем более выражен пульсирующий характер расхода , тем выше значение ошибки в передаче данных и в конечном счете погрешности измерения.

Таким образом по каналу измерения динамические характеристики потока и расходомера должны согласоваться. Динамический характер потока необходимо учитывать при выборе типа средства измерения. Выбор необходимо осуществлять на основе знания динамических характеристик средства измерения. Возможно не все существенные параметры данного средства измерения нормированы?

2.

3,2 секунды -это заводская установка преобразователя.

Время окончания переходного процесса в апериодическом звене бесконечно велико, но часто на практике процесс можно считать законченным за время равное 3…4 Т –постоянных времени звена.

3.

Турбулентность.

Ротационные, овально-шестеренные, кориолисовые и др. расходомеры при работе активно воздействуют на поток в штатном режиме.

Указанное «время отклика» – это один из двух динамических параметров указанных в описании серийно выпускаемого расходомера-счетчика. Конечно, этого мало.

Ресиверы, трубопроводы, задвижки, насосы, клапаны, краны, сужения, выравниватели и др. конечно влияют. Как выбрать перечень существенных факторов, как получить количественные оценки взаимовлияния?

Какие динамические параметры в достаточной мере характеризуют динамические свойства расходомера? Как их получить и применить?

Как учесть взаимовлияние динамических характеристик в системе «средство измерения- объект измерения» на инструментальную погрешность? Каких либо справочных материалов найти пока не удалось. Кстати, подход "с точки зрения теоремы Котельникова" подтверждает актуальность постановки задачи, может быть использован для первоначальной качественной оценки. Спасибо за информацию.

Например, сводная таблица:  <a href='http://www.etalon-chel.ru/techelp/?id=25&top=54&helpitem=25' class='bbc_url' title='Ссылка' rel='nofollow external'>http://www.etalon-ch...=54&helpitem=25 Так расходомер с нелинейной характеристикой сам может быть причиной возникновения пульсирующего потока (ротационный, овально-шестеренный).

Таблица не совсем выдерживает критику, даже на первый взгляд. Критерий выбора кориолисовго расходомера для пульсирующих потоков мне не понятен. Гидроудары на него влияют меньше, чем на ротаметр или диафрагму?

А разве харктеристика ротационного счетчика нелинейна?

Гидравли́ческий уда́р — скачок давления вызванный быстрым изменением скорости потока за очень малый промежуток времени( Википедия).

Очень малый промежуток времени – это сколько? Для каких процессов он очень малый, а для каких и не очень малый. И опять все зависит от динамических характеристик расходомеров.

Ротационный счетчик.

Если рассмотреть зависимость объема прошедшей рабочей среды V через ротационный расходомер от угла поворота роторов ϕ то в общем случае V=c*ϕ+ f(ϕ), где

c*ϕ – линейная часть

f(ϕ) – периодическая часть .

Для периодической части справедливо f(ϕ) = f(ϕ+Т)= f(ϕ+n*Т),

ϕ – угол поворота ротора, n-целое число полных оборотов ротора,

Т=90°- период функции у роторов лемнискатной формы(в виде восьмерки)

За полный оборот роторов, через расходомер проходят четыре равных между собой объема.

Измерение прошедшего объема определяется по числу полных оборотов, или через каждые 90 градусов. В промежутках между этими положениями периодическая функция совершает полный цикл. Функция нелинейная.

Наличие периодической функции вызывает колебания роторов и потока измеряемой среды . Роторы за период вращения несколько раз ускоряются и замедляются. Движение происходит в противофазе и воспринимается механической передачей. С увеличением расхода усиливается проявление пульсации, растет уровень нагрузок и следовательно шума, возникающий главным образом в синхронизирующей механической передаче и подшипниках. Часть энергии потока идет на периодические разгон и торможение роторов. С ростом расхода по нелинейной зависимости увеличивается и перепад давления, вызываемый этим явлением.

У вихревых:

Преобразователь 8800D и функции связи на базе HART позволяют

отфильтровывать шумы и прочие помехи от сигнала преобразователя.

Пользовательские параметры, связанные с обработкой цифровых сигналов в

модели 8800D, включают частоту излома фильтра низких частот, отсечку малого

расхода, уровень триггера и демпфирование. Эти четыре функции обработки

конфигурируются при заводской сборке для оптимальной фильтрации на всем

диапазоне расхода с учетом заданного размера линии и типа среды (жидкости

или газа).

По возможностям фильтрации полученного сигнала все понятно.

В описании предоставлены данные о влиянии на точность прибора температуры, вибрации, источника электропитания и др.. А как влияют динамические характеристики потока. Какие динамические параметры у самого прибора?

Какие потоки считать пульсирующими, какие плавноменяющимися, как зависит погрешность от динамических характеристик пульсирующего потока?

В релейных системах управления и регулирования потоки могут иметь "плавные" и "пульсирующие" гармонические составляющие единовременно.

Демпфер настраивают на первичном преобразователе-например датчике перепада давления. Как он там реализован дроссель или электронный, уже второй вопрос.

Про дифманометры у Rosemount:

Снижение шумов процесса

Для снижения шумов процесса рекомендуются два метода:

демпфирование выходного сигнала либо (при измерении избыточного давления) фильтрация на входе.

Демпфирование выходного сигнала

Величина демпфирования выходного сигнала для датчика Rosemount 3051CD0 задается по умолчанию изготовителем и равна 3,2 секунды.

Если на выходе датчика возникают шумы, увеличьте время демпфирования. При необходимости малого времени отклика уменьшите время демпфирования. Порядок регулировки демпфирования приведен на стр. 3-13.

Фильтрация на входе

При измерениях избыточного давления важно минимизировать флуктуации атмосферного давления, которые воздействуют на изолирующую мембрану со стороны низкого давления.

Один из способов уменьшения флуктуации атмосферного давления состоит в присоединении отрезка трубы со стороны опорного давления, который будет служить демпфером давления.

Другой способ – установить со стороны опорного давления камеру, имеющую небольшое отверстие в атмосферу. Если используется несколько датчиков с диапазоном пониженного давления, сторону опорного давления каждого датчика можно соединить с одной и той же камерой, чтобы получить одинаковые значения опорного давления.

В нормируемых динамических характеристиках названного датчика перечислены две:

1. Время задержки Td

2. Время переходного процесса Tc.

По представленому в описании (стр 37, рис.4)(http://www.metran.ru/netcat_files/350/272/h_52163730f2134ab695e15bfcf96c3d5c) графику можно предположить, что это апериодическое звено.

Время 3,2 секунды оптимальное, за которое завершатся переходные процессы в апериодическом звене, т.к. Td+ Tc=0,752 сек. Значит, измеряемый поток не должен иметь частоту более (1\3,2(сек)=0,3125 Гц.

Можно предположить, что потоки с большей частотой – пульсирующие, а с меньшей – плавноменяющиеся, для конкретного датчика?

Как пульсирующие составляющие потока сказываются на погрешности прибора?

Электронное демпфирование сигнала для удобства восприятия и согласования с характеристиками регуляторов.

<br />

<br />Добрый день. Вопрос касается практических рекомендаций при выборе средств измерения расхода жидкостей и газов при существенно неравномерных потоках. Как выбрать тип средства измерения, как оценить количественно влияние динамического потока на результаты измерения?<br />Существуют ли аналитичесие методы такой оценки?<br />

<br /><br />Для жидкости от максимального значения 2% на 1 мс, для газов 0,5% на 1 мс.<br />

Даже если есть расходомеры с такими характеристиками, то для регистрации подобных изменений Вам прийдется изобретать регистратор данных. Например у mR2000 Yokogawa опрос канала 125 мс. Для РСУ периодичность опроса 200мс.

Вопрос относится в большей мере к первичным преобразователю расхода, зависимости инструментальной погрешности от динамических характеристик потока. Такие потоки возникают, например, в системах подачи жидкого или газообразного топлива в паровых и водогрейных котлах с релейной автоматикой. В подобных условиях эксплуатации, например, турбинный первичный преобразователь, поверенный на стационарных потоках,теоретически может завышать реальные показания расхода. Как часто на практике возникают вопросы влияния динамических характеристик расходов на показания различных типов расходомеров- счетчиков? Как учитывается это влияние на практике?

Демпфируют.

Демпфер устанавливается между расходомером-счетчиком и потребителем, в данном случае тепловым котлом. Его задача обеспечить плавное нарастание и снижение расхода на расходомере-счетчике при включении и выключении подачи на горелки.

При высокой скважности управляющего сигнала расходомер-счетчик всегда работает в пульсирующем режиме (пример во вложенном файле).

Сгладить этот эффект может какой-либо накопитель (ресивер –для газа, «гидроаккумулятор»- для жидкого топлива).

Необходимость в дополнительной аппаратуре, выбор параметров (демпфера, накопителя и др.)в напрямую зависят от динамических характеристик расходомеров-счетчиков и динамических характеристик измеряемых потоков.

Как правильно выбрать расходомер-счетчик, как количественно оценить взаимовлияние динамических характеристик системы « объект измерения - средство измерения», как количественно оценить их влияние на инструментальную погрешность средства измерения?

Демпфер настраивают на первичном преобразователе-например датчике перепада давления. Как он там реализован дроссель или электронный, уже второй вопрос.

Существуют некоторые рекомендации по применению расходомеров.

Например, сводная таблица: http://www.etalon-chel.ru/techelp/?id=25&top=54&helpitem=25

По данным этой таблицы не все типы расходомеров рекомендовано использовать для измерения пульсирующих потоков. Но один и тот же поток может являться, например, для теплового расходомера пульсирующим, а для электромагнитного плавно меняющимся. Все зависит от соотношения динамических характеристик потока и расходомера. Когда поток называется пульсирующим, а когда нет? Чем руководствоваться при практическом применении? Только ли здравым смыслом и накопленным опытом?

Кроме того, знание динамических характеристик расходомеров позволяет учитывать их взаимовлияние в сложных измерительных системах с последовательным и/или параллельным подключением расходомеров. Так расходомер с нелинейной характеристикой сам может быть причиной возникновения пульсирующего потока (ротационный, овально-шестеренный). При последовательном подключении эталонного и поверяемого расходомеров и близких значениях динамических параметров возможно возникновение резонанса или автоколебательного процесса (колебания поплавка-индикатора поверяемого ротаметра и др.) Какие динамические характеристики, кроме времени запаздывания, учитываются при разработке измерительных систем?

<br />

<br />Добрый день. Вопрос касается практических рекомендаций при выборе средств измерения расхода жидкостей и газов при существенно неравномерных потоках. Как выбрать тип средства измерения, как оценить количественно влияние динамического потока на результаты измерения?<br />Существуют ли аналитичесие методы такой оценки?<br />

<br /><br />Для жидкости от максимального значения 2% на 1 мс, для газов 0,5% на 1 мс.<br />

Даже если есть расходомеры с такими характеристиками, то для регистрации подобных изменений Вам прийдется изобретать регистратор данных. Например у mR2000 Yokogawa опрос канала 125 мс. Для РСУ периодичность опроса 200мс.

Вопрос относится в большей мере к первичным преобразователю расхода, зависимости инструментальной погрешности от динамических характеристик потока. Такие потоки возникают, например, в системах подачи жидкого или газообразного топлива в паровых и водогрейных котлах с релейной автоматикой. В подобных условиях эксплуатации, например, турбинный первичный преобразователь, поверенный на стационарных потоках,теоретически может завышать реальные показания расхода. Как часто на практике возникают вопросы влияния динамических характеристик расходов на показания различных типов расходомеров- счетчиков? Как учитывается это влияние на практике?

Демпфируют.

Демпфер устанавливается между расходомером-счетчиком и потребителем, в данном случае тепловым котлом. Его задача обеспечить плавное нарастание и снижение расхода на расходомере-счетчике при включении и выключении подачи на горелки.

При высокой скважности управляющего сигнала расходомер-счетчик всегда работает в пульсирующем режиме (пример во вложенном файле).

Сгладить этот эффект может какой-либо накопитель (ресивер –для газа, «гидроаккумулятор»- для жидкого топлива).

Необходимость в дополнительной аппаратуре, выбор параметров (демпфера, накопителя и др.)в напрямую зависят от динамических характеристик расходомеров-счетчиков и динамических характеристик измеряемых потоков.

Как правильно выбрать расходомер-счетчик, как количественно оценить взаимовлияние динамических характеристик системы « объект измерения - средство измерения», как количественно оценить их влияние на инструментальную погрешность средства измерения?

Показания расходомера.doc

<br />

<br />Добрый день. Вопрос касается практических рекомендаций при  выборе средств измерения расхода жидкостей и газов при существенно неравномерных потоках. Как выбрать тип средства измерения, как оценить количественно влияние динамического потока на результаты измерения?<br />Существуют ли аналитичесие методы такой оценки?<br />

<br /><br />Для жидкости  от максимального значения  2% на 1 мс, для газов 0,5% на 1 мс.<br />

Даже если есть расходомеры с такими характеристиками, то для регистрации подобных изменений Вам прийдется изобретать регистратор данных. Например у mR2000 Yokogawa опрос канала 125 мс. Для РСУ периодичность опроса 200мс.

Вопрос относится в большей мере к первичным преобразователю расхода, зависимости инструментальной погрешности от динамических характеристик потока. Такие потоки возникают, например, в системах подачи жидкого или газообразного топлива в паровых и водогрейных котлах с релейной автоматикой. В подобных условиях эксплуатации, например, турбинный первичный преобразователь, поверенный на стационарных потоках,теоретически может завышать реальные показания расхода. Как часто на практике возникают вопросы влияния динамических характеристик расходов на показания различных типов расходомеров- счетчиков? Как учитывается это влияние на практике?

Добрый день. Вопрос касается практических рекомендаций при выборе средств измерения расхода жидкостей и газов при существенно неравномерных потоках. Как выбрать тип средства измерения, как оценить количественно влияние динамического потока на результаты измерения?

Существуют ли аналитичесие методы такой оценки?

Для жидкости от максимального значения 2% на 1 мс, для газов 0,5% на 1 мс.

Добрый день. Вопрос касается практических рекомендаций при выборе средств измерения расхода жидкостей и газов при существенно неравномерных потоках. Как выбрать тип средства измерения, как оценить количественно влияние динамического потока на результаты измерения?

Существуют ли аналитичесие методы такой оценки?