Погрешность определения массы при помощи расходомера

[ilevin 0]

Наша компания занимается разработкой систем сведения материального баланса, а также систем поиска ошибок и потерь, в основном на НПЗ. Очевидно, что для поиска потерь нужно знать погрешности измерения масс (обычно жидкостей). На предприятиях довольно много обычных диафрагменных расходомеров. Принцип определения массы таким расходомером понятен: по разности давлений определяется объемный расход, который потом пересчитывается в массовый расход, последний, в свою очередь, интегрируется (суммируется) за балансовый период, например, за сутки. Интересует погрешность такого определения массы по показаниям расходомера. Погрешность определения мгновенного массового расхода (например, кг/сек) посчитать достаточно просто с помощью понятного анализа формул преобразования разности давлений в объемный расход и объемного расхода в массовый. А вот как рассчитать погрешность интегральной массы? И как часто нужно делать отсчеты? Интегральная масса определяется как сумма отсчетов расхода, умноженная на длину периода между отсчетами (если отсчеты берутся через одинаковые промежутки времени). Если подходить чисто формально, по «классике», то получается, что чем больше за период делается отсчетов, тем меньше погрешность всего измерения. Расчет этот вполне очевиден и всем вам хорошо знаком, но здесь не удается написать формулу, поэтому она приведена во вложенном файле. По этому расчету получается, что погрешность определения интегральной массы убывает пропорционально квадратному корню числа отсчетов на периоде. Формально получается, что увеличивая частоту отсчетов, можно добиться любой точности. Ясно, что это неверно. Причин, по крайней мере, две: 1) погрешности близко отстоящих отсчетов коррелируют между собой и формула, основанная на предположении о независимости помех, уже не работает; 2) в погрешностях измерений всегда присутствует определенная постоянная составляющая (смещение нуля) и ее невозможно убрать, увеличивая частоту отсчетов. Зная автокорреляционную функцию помехи и смещение нуля, можно, в принципе, найти и погрешность определения интегральной массы, и оптимальную частоту отсчетов, но откуда же брать эти характеристики (особенно автокорреляционную функцию)?

Я пытался найти, как в метрологии вычисляется погрешность такого интегрального определения массы. Но не нашел ни стандартов, ни просто работ на эту тему. Даже такая уважаемая в измерениях потоков организация как Tuv Nel ничего об этом не говорит.

Может ли кто-нибудь посоветовать либо стандарты по определению массы по показаниям расходомеров (с определением погрешности), либо статьи на эту тему? Подойдут как российские, так и зарубежные.

Спасибо заранее

Идеализированный расчет.pdf

[jballa 69]

по разности давлений определяется объемный расход, который потом пересчитывается в массовый расход

Точнее:

по разности давления определяется массовый расход, который потом пересчитывается в объемный при рабочих условиях (с помощью плотности при р. у.) и в объемный при стандартных условиях (с помощью плотности при с. у.). См. уравнения (5.1), (5.2), (5.3) в ГОСТ 8.586.1.

как в метрологии вычисляется погрешность такого интегрального определения массы, стандарты по определению массы по показаниям расходомеров (с определением погрешности)

По оценке неопределенности результатов измерения, проведенных с диафрагмой см. ГОСТ 8.586.5. глава 10.

Пункт 10.4 дает кое-какую методику для определения неопределенности количества среды (т.е. интеграла массы или объема).

Если в измерительной системе стоит вычислитель расхода (и в наше время они обычно стоят), то заботиться о числе отсчетов за учетный период на надо. Хороший вычислитель имеет расчетный цикл порядка 0.1 – 1.0 с. При таком цикле смело можно пренебречь неопределенностью возникающую из-за изменения измеряемых параметров в течении одного цикла расчета.

Другое составляющее неопределенности количества среды, это погрешность часов вычислителя. Погрешность этих встроенных часов как минимум на 2-3 порядка меньше, чем погрешность измерения расхода диафрагмой.

Если, например, неопределенность измерения расхода 1.32 %, то с учетом погрешности времени вычислителя неопределенность количества среды за час или за сутки будет где-то 1.33 % или 1.34 %.

Что касается ваши формулы, они не отражают работу вычислителя.

Вычислитель рассчитывает массу как:

М = delta М1 + delta М2 + … + delta Мn

где delta Мi = delta ti * delta qi

[ilevin 0]

по разности давлений определяется объемный расход, который потом пересчитывается в массовый расход

Точнее:

по разности давления определяется массовый расход, который потом пересчитывается в объемный при рабочих условиях (с помощью плотности при р. у.) и в объемный при стандартных условиях (с помощью плотности при с. у.). См. уравнения (5.1), (5.2), (5.3) в ГОСТ 8.586.1.

как в метрологии вычисляется погрешность такого интегрального определения массы, стандарты по определению массы по показаниям расходомеров (с определением погрешности)

По оценке неопределенности результатов измерения, проведенных с диафрагмой см. ГОСТ 8.586.5. глава 10.

Пункт 10.4 дает кое-какую методику для определения неопределенности количества среды (т.е. интеграла массы или объема).

Если в измерительной системе стоит вычислитель расхода (и в наше время они обычно стоят), то заботиться о числе отсчетов за учетный период на надо. Хороший вычислитель имеет расчетный цикл порядка 0.1 – 1.0 с. При таком цикле смело можно пренебречь неопределенностью возникающую из-за изменения измеряемых параметров в течении одного цикла расчета.

Другое составляющее неопределенности количества среды, это погрешность часов вычислителя. Погрешность этих встроенных часов как минимум на 2-3 порядка меньше, чем погрешность измерения расхода диафрагмой.

Если, например, неопределенность измерения расхода 1.32 %, то с учетом погрешности времени вычислителя неопределенность количества среды за час или за сутки будет где-то 1.33 % или 1.34 %.

Что касается ваши формулы, они не отражают работу вычислителя.

Вычислитель рассчитывает массу как:

М = delta М1 + delta М2 + … + delta Мn

где delta Мi = delta ti * delta qi

Большое спасибо за ответ и за ссылку на ГОСТ. Что касается формулы, она правильная, но бесполезная, поскольку нет нужной информации. И она отражает работу вычислителя, поскольку основана ровно на том расчете, который Вы написали.

Буду разбираться с тем, что написано в ГОСТе. Надеюсь на дальнейшую дискуссию. Еще раз спасибо

[BokoTam 0]

Добрый день. У меня возникло сомнение в правильности подсчета разницы нормативных и фактических потерь на нашем предприятии. Объясняю ситуацию:

через массовый расходомер с погрешностью 0,5%(прошел поверку) продукт поступает в емкость, стоящую на тензодатчиках(периодически калибруются) и в которой продукт проходит обработку. Есть нормативные потери после этой обработки. Есть установленная(неизвестно кем)допустимая разница нормативных и фактических(потери по средствам учета) потерь - 0,5%. Фактические потери считаются по формуле процентной погрешности, причем за точное значение берутся показания весов, а за приблизительное - показания расходомера. Затем из нормативных потерь просто вычисляют результат фактических.

Около 95% показаний весов больше чем показания расходомера. Можно ли вообще применять такие вычисления в данном случае?

[jballa 69]

по разности давлений определяется объемный расход, который потом пересчитывается в массовый расход

Точнее:

по разности давления определяется массовый расход, который потом пересчитывается в объемный при рабочих условиях (с помощью плотности при р. у.) и в объемный при стандартных условиях (с помощью плотности при с. у.). См. уравнения (5.1), (5.2), (5.3) в ГОСТ 8.586.1.

как в метрологии вычисляется погрешность такого интегрального определения массы, стандарты по определению массы по показаниям расходомеров (с определением погрешности)

По оценке неопределенности результатов измерения, проведенных с диафрагмой см. ГОСТ 8.586.5. глава 10.

Пункт 10.4 дает кое-какую методику для определения неопределенности количества среды (т.е. интеграла массы или объема).

Если в измерительной системе стоит вычислитель расхода (и в наше время они обычно стоят), то заботиться о числе отсчетов за учетный период на надо. Хороший вычислитель имеет расчетный цикл порядка 0.1 – 1.0 с. При таком цикле смело можно пренебречь неопределенностью возникающую из-за изменения измеряемых параметров в течении одного цикла расчета.

Другое составляющее неопределенности количества среды, это погрешность часов вычислителя. Погрешность этих встроенных часов как минимум на 2-3 порядка меньше, чем погрешность измерения расхода диафрагмой.

Если, например, неопределенность измерения расхода 1.32 %, то с учетом погрешности времени вычислителя неопределенность количества среды за час или за сутки будет где-то 1.33 % или 1.34 %.

Что касается ваши формулы, они не отражают работу вычислителя.

Вычислитель рассчитывает массу как:

М = delta М1 + delta М2 + … + delta Мn

где delta Мi = delta ti * delta qi

Большое спасибо за ответ и за ссылку на ГОСТ. Что касается формулы, она правильная, но бесполезная, поскольку нет нужной информации. И она отражает работу вычислителя, поскольку основана ровно на том расчете, который Вы написали.

Буду разбираться с тем, что написано в ГОСТе. Надеюсь на дальнейшую дискуссию. Еще раз спасибо

На форуме в отделе «новые ГОСТы» нашел стандарт, который по названию должно бы дать ответ как раз на ваш вопрос.

ГОСТ Р 8.882-2015 Государственная система обеспечения единства измерений. Объем природного газа. Методика расчета погрешности измерений объема природного газа при стандартных условиях. Основные положения

К сожалению, стандарт не дает ответ на ваш вопрос. Прочитав стандарт, мне сложилось такое впечатление, что группа людей создал «программный комплекс VST». Они же написали стандарт чтобы сделать рекламу своей продукции.

Одно из исходных положений просто не верное:

«Рассматриваемые счетчики газа измеряют не мгновенный расход газа, усредненный расход, который при стационарном течении равен объему, проходящему через поперечное сечение трубопровода в единицу времени.»

Речь идет о турбинных, ротационных, вихревых и ультразвуковых счетчиках.

На самом деле эти счетчики не усредняют расход.

Ультразвуковой счетчик измеряет мгновенную линейную скорость газа. Из этого рассчитывает мгновенный объемный расход.

Остальные три счетчики, в принципе тоже измеряют мгновенную линейную (или объемную если хотите) скорость газа. Их выходной сигнал (частота импульсов) прямо пропорционально мгновенной скорости газа.

Другое грубое теоретическое упущение стандарта, что среди составляющих погрешностей не говорит о погрешности измерения времени, что несомненно играет роль, когда говорим о погрешности объема за отчетный период.

От современного стандарта в этой области я тоже ожидал бы, что говорит не только о погрешности объема, а описывает также расчет погрешности энергии. В конечном итоге для пользователя важны не кубометры, а гигаджоули.