СПОСОБ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ РАСХОДОМЕРОВ Российский патент 1999 года по МПК G01F25/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для метрологической диагностики расходомеров, установленных на пунктах измерения газа магистральных газопроводов и состоящих из нескольких измерительных трубопроводов с общим входным и выходным коллекторами.

Известен способ метрологической диагностики расходомеров, установленных в разветвленных трубопроводах (а.с. СССР N 1055231, кл. G 01 F 25/00, 1991), заключающийся в измерении расхода в подводящей ветви, измерении расходов в параллельных ветвях, сравнении показаний расходомера в подводящей ветви с суммой показаний расходомеров в параллельных ветвях и определении расходомера с увеличенной погрешностью (метрологическим отказом) по наличию неравенства значений расхода в подводящей ветви и сумм значений расходов в параллельных ветвях, при наличии упомянутого неравенства последовательно по одному прекращают поток в каждой из параллельных ветвей, перераспределяя суммарный поток по оставшимся в работе параллельным ветвям, после каждого перераспределения потока измеряют расходы в оставшихся ветвях, при этом равенство значения расхода в подводящей ветви и суммы значений расходов в оставшихся ветвях соответствует наличию увеличенной погрешности (метрологического отказа) расходомера в отключенной ветви, неравенство значений расхода в подводящей ветви и суммы значений расходов в оставшихся ветвях при всех перераспределениях потока соответствует увеличению погрешности (метрологическому отказу) расходомера в подводящей ветви.

Данный способ метрологической диагностики расходомеров, установленных в разветвленных трубопроводах также, как и заявляемый способ метрологической диагностики расходомеров, включает измерение расходов по каждому из измерительных трубопроводов (в каждой из параллельных ветвей). Однако, отсутствие предварительного проведения ревизии измерительных трубопроводов, калибровки средств измерения, проведения заданного количества измерений расходов по всем измерительным трубопроводам через установленные интервалы времени, запоминания их результатов, выбора из них минимального и максимального значений расхода для каждого измерительного трубопровода и запоминания этих значений, а при проведении диагностики выбора базового измерительного трубопровода, проведения одновременного измерения расходов газа по всем измерительным трубопроводам и определения наличия или отсутствия метрологического отказа путем вычисления расчетного значения расхода для каждого измерительного трубопровода, кроме базового, определения погрешности измерения путем сравнения рассчитанного и измеренного значений расхода и выявления метрологического отказа по превышению полученным значением погрешности установленного значения, существенно усложняет известный способ и увеличивает время определения измерительного трубопровода, имеющего метрологический отказ, и кроме того, увеличивает материальные затраты при внедрении способа из-за необходимости установки в подводящем трубопроводе расходомера, рассчитанного на суммарный расход по всем параллельным трубопроводам.

Известен способ метрологической диагностики расходомеров, установленных в разветвленных трубопроводах (а.с. СССР N 1461138, кл. G 01 F 25/00, 1994), заключающийся в измерении расхода в подводящем трубопроводе и измерении расхода в каждом из параллельных трубопроводов, при этом, поддерживая постоянным расход в подводящем трубопроводе, перекрывают один из параллельных трубопроводов, измеряют расход в оставшихся трубопроводах и выявляют расходомер с увеличенной погрешностью из условия

где показания расходомера, установленного в i-ом параллельном трубопроводе при всех открытых параллельных трубопроводах и при одном (не i-ом) перекрытом трубопроводе соответственно;
впервые и вторые коэффициенты расхода соответственно, равные

где суммарный расход по всем параллельным трубопроводам, определенный по показаниям расходомеров;
суммарный расход по всем параллельным трубопроводам при одном перекрытом;
δ_i - допустимая погрешность диагностируемого расходомера;
δ - допустимая погрешность поддержания расхода в подводящем трубопроводе, далее открывают трубопровод, в котором находится расходомер с увеличенной погрешностью, измеряют расход в нем и в трубопроводе с исправным расходомером и определяют увеличение погрешности расходомера в перекрываемом трубопроводе из условия

где G₂ - показания расходомера, установленного в перекрываемом трубопроводе;
K_2i - градуировочный коэффициент, равный отношению расхода в перекрываемом трубопроводе к расходу в трубопроводе, где установлен i-ый исправный расходомер;
δ₂ - допустимая погрешность расходомера в перекрываемом трубопроводе.

Данный способ метрологической диагностики расходомеров, установленных в разветвленных трубопроводах также, как и заявляемый способ метрологической диагностики расходомеров, включает измерение расходов по каждому из измерительных трубопроводов (в каждой из параллельных ветвей). Однако, отсутствие предварительного проведения ревизии измерительных трубопроводов, калибровки средств измерения, проведения заданного количества измерений расходов по всем измерительным трубопроводам через установленные интервалы времени, запоминания их результатов, выбора из них минимального и максимального значений расхода для каждого измерительного трубопровода и запоминания этих значений, а при проведении диагностики выбора базового измерительного трубопровода, проведения одновременного измерения расходов газа по всем измерительным трубопроводам и определения наличия или отсутствия метрологического отказа путем вычисления расчетного значения расхода для каждого измерительного трубопровода, кроме базового, определения погрешности измерения путем сравнения расчитанного и измеренного значений расхода и выявления метрологического отказа по превышению полученным значением погрешности установленного значения, существенно усложняет известный способ и увеличивает время определения измерительного трубопровода, имеющего метрологический отказ, и, вследствие этого, резко снижает достоверность диагностики, так как в магистральном газопроводе невозможно поддерживать постоянство расхода с достаточной стабильностью и кроме того, увеличивает материальные затраты при внедрении способа из-за необходимости установки в подводящем трубопроводе расходомера, рассчитанного на суммарный расход по всем параллельным трубопроводам.

Наиболее близким к изобретению является способ метрологической диагностики измерительных трубопроводов с общим входным и выходным коллекторами, входящих в состав расходомеров газа, заключающийся в проведении одновременного измерения расходов газа по всем измерительным трубопроводам, определении для измерительных трубопроводов погрешности измеренного значения расхода, сравнении полученной погрешности с заданным значением и формировании сигнала о метрологическом отказе измерительного трубопровода в том случае, если полученная погрешность превосходит установленное значение (а.с. СССР N 1461136, кл. C 01 F 1/00, 1990).

Однако задание погрешности для всех каналов в виде максимального абсолютного значения снижает достоверность обнаружения метрологического отказа измерительного трубопровода вследствие того, что не учитываются конкретная абсолютная погрешность канала и возможность изменения максимальной абсолютной погрешности конкретного канала в сторону уменьшения из-за уменьшения пропускной способности канала с течением времени и из-за суточных колебаний расхода газа.

Для устранения указанного недостатка в заявленном способе метрологической диагностики измерительных трубопроводов предварительно через установленные интервалы времени выполняют заданное количество измерений расходов по всем измерительным трубопроводам для получения набора минимальных и максимальных значений расходов, характеризующего схему включения трубопроводов, принимают один из измерительных трубопроводов в качестве базового, вычисляют текущее значение расхода газа Q_Kt по всем измерительным трубопроводам, кроме базового, по формуле:

где K - номер измерительного трубопровода;
t - индекс текущего измерения;
Q_δmax - максимальное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу;
Q_δmin - минимальное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу;
Q_Kmax - максимальное значение расхода газа по K-ому измеритель ному трубопроводу;
Q_Kmin - минимальное значение расхода газа по K-ому измерительному трубопроводу;
Q_δt - текущее измеренное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу, а погрешность измеренного значения расхода для каждого измерительного трубопровода, кроме базового, определяют по формуле:

где Q_Kt - текущее измеренное значение расхода газа по K-ому измерительному трубопроводу.

Предложенный способ позволяет повысить достоверность обнаружения метрологического отказа, поскольку последний обнаруживается по относительному значению погрешности, которая определяется по текущим расчетным и измеренным значениям расхода.

На чертеже для пояснения работы приведена схема алгоритма предлагаемого способа.

Предложенный способ метрологической диагностики измерительных трубопроводов, каждый из которых содержит собственно трубопровод и средства измерения (например, измерительную диафрагму, датчики давления и температуры) реализуется следующим образом.

На пункте измерения расхода газа проводят предварительно ревизию измерительных трубопроводов и калибровку средств измерения. Средства измерения расхода могут быть любого типа. После этого через установленные интервалы времени выполняют заданное количество измерений расходов газа по всем измерительным трубопроводам, результаты которых запоминают. Интервалы времени, через которые проводят измерение расходов газа по всем измерительным трубопроводам, и их количество выбирают в зависимости от средств измерения, используемых на конкретном пункте измерения расхода газа. Например, при автоматических измерителях расхода газа (например, типа "Суперфлоу") интервал времени выбирают равным 1 часу, а количество измерений - равным 20 - 50. В результате измерений получают матрицу n•m значений расходов газа Q₁₁, Q₂₁, Q₃₁,... Q_n1, Q₁₂, Q₂₂, Q₃₂,... , Q_n2, Q₁₃, Q₂₃, Q₃₃,..., Q_n3, ..., Q_1m, Q_2m, Q_3m, . . ., Q_nm, где n - максимальный номер включенного измерительного трубопровода, a m - заданное количество измерений расхода газа, которые запоминают. Из полученных значений расходов выбирают минимальное и максимальное значение расхода газа для каждого из включенных измерительных трубопроводов - Q_1мин, Q_1макс, Q_1мин, Q_2макс, Q_3мин, Q_3макс, ..., Q_nмин, Q_nмакс, которые также запоминают. Полученный набор минимальных и максимальных значений расходов характеризует установленную схему включения измерительных трубопроводов и действует до момента ее изменения. Далее, при необходимости провести диагностику измерительных трубопроводов назначают произвольно один из измерительных трубопроводов в качестве базового и проводят измерения расходов газа по всем трубопроводам. По измеренному значению расхода газа базового измерительного трубопровода для всех остальных измерительных трубопроводов вычисляют расчетные значения расходов газа по формуле

где К - номер измерительного трубопровода;
t - индекс текущего измерения;
Q_δmax - максимальное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу;
Q_δmin - минимальное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу;
Q_Kmax - максимальное значение расхода газа по K-ому измерительному трубопроводу;
Q_Kmin - минимальное значение расхода газа по K - ому измерительному трубопроводу;
Q_δt - текущее измеренное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу;
Q_kt ^p - текущее расчетное значение расхода газа по K-ому измерительному трубопроводу.

Для каждого измерительного трубопровода, кроме базового, определяют погрешность измеренного значения расхода газа относительно расчетного по формуле

где Q_Kt - текущее измеренное значение расхода газа по K-ому измерительному трубопроводу.

Полученное значение погрешности по каждому измерительному трубопроводу сравнивают с заданным значением и, если полученное значение погрешности не больше заданного, то считают, что измерительный трубопровод находится в норме по метрологическим показателям. Если же полученная погрешность превосходит заданное значение, то считают, что в данном трубопроводе произошел метрологический отказ, поэтому формируется и выдается сигнал о метрологическом отказе измерительного трубопровода. Заданное значение погрешности устанавливаемое для каждого измерительного трубопровода, соизмеримо с погрешностью средств измерения расхода газа, используемых в данном измерительном трубопроводе.

Описанный способ диагностики применяется при неизменной схеме включения измерительных трубопроводов. В случае, если обнаружен метрологический отказ, то после его устранения или, если метрологический отказ невозможно быстро устранить, то после отключения неисправного измерительного трубопровода, для дальнейшей диагностики измерительных трубопроводов по предлагаемому способу необходимо выполнить сначала все действия, предусмотренные способом.

Изобретение может быть использовано в расходомерах, установленных на пунктах измерения газа магистральных газопроводов и состоящих из К измерительных трубопроводов с общими входным и выходным коллекторами. Через установленные интервалы времени выполняют заданное количество измерений расходов по всем измерительным трубопроводам для получения набора минимальных и максимальных значений расходов, характеризующего схему включения трубопроводов. В процессе диагностики измеряют расход газа по всем трубопроводам, один из которых принимают в качестве базового. По приводимой формуле, в которую входят минимальное и максимальное значения расхода по базовому и К-му трубопроводам, вычисляют текущее значение расхода по всем измерительным трубопроводам, кроме базового. Определяют погрешность измерения расхода относительно расчетного значения для каждого трубопровода. В случае превышения полученной погрешностью установленного значения формируют сигнал о метрологическом отказе. Изобретение обеспечивает повышение достоверности обнаружения метрологических отказов. 1 ил.

Способ метрологической диагностики измерительных трубопроводов с общим входным и выходным коллекторами, входящих в состав расходомеров газа, заключающийся в проведении одновременного измерения расходов газа по всем измерительным трубопроводам, определении для измерительных трубопроводов погрешности измеренного значения расхода, сравнении полученной погрешности с заданным значением и формировании сигнала о метрологическом отказе измерительного трубопровода в том случае, если полученная погрешность превосходит установленное значение, отличающийся тем, что предварительно через установленные интервалы времени выполняют заданное количество измерений расходов по всем измерительным трубопроводам для получения набора минимальных и максимальных значений расходов, характеризующего схему включения трубопроводов, принимают один из измерительных трубопроводов в качестве базового, вычисляют текущее значение расхода газа QPKt

по всем измерительным трубопроводам, кроме базового, по формуле

где К - номер измерительного трубопровода;
t - индекс текущего измерения;
Q_δmax - максимальное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу;
Q_δmin - минимальное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу;
Q_Kmax - максимальное значение расхода газа по К-му измерительному трубопроводу;
Q_Kmin - минимальное значение расхода газа по К-му измерительному трубопроводу;
Q_δt - текущее измеренное значение расхода газа по базовому измерительному трубопроводу,
а погрешность измеренного значения расхода для каждого измерительного трубопровода, кроме базового, определяют по формуле

где Q_Kt - текущее измеренное значение расхода газа по К-му измерительному трубопроводу.