Вдосконалення методів та пристроїв забезпечення простежуваності вимірювань об'єму та об'ємної витрати

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладного завдання забезпечення простежуваності вимірювань об'єму та об'ємної витрати газу шляхом удосконалення методів, пристроїв та розроблення нормативної бази забезпечення простежуваності розміру одиниці вимірювання об'єму та об'ємної витрати газу робочих засобів вимірювання, що використовуються для обліку природного газу до державного первинного еталона. Здійснено теоретичні та експериментальні дослідження критичних сопел для використання їх як еталонів передавання. Проведено чисельне моделювання впливу відношення тисків на критичному соплі на величину коефіцієнта витоку. Удосконалено алгоритм розрахунку геометричних розмірів критичного сопла. Розроблено метод забезпечення простежуваності в діапазоні витрат нижче мінімальної відтворюваної державним первинним еталоном об'єму та витрати газу з використанням паралельного під'єднання критичних сопел, який дозволяє забезпечувати неперервний ланцюг простежуваності до державного первинного еталона в діапазоні витрат менше 4 м3/год. Розроблено ланцюг простежуваності вимірювань від державного первинного еталона одиниці об'єму та об'ємної витрати газу до робочих засобів вимірювань з нормованими значеннями невизначеностей по всій ієрархії передавання розміру одиниці витрати газу. Розроблені і впроваджені у метрологічну практику України нормативні документи, які регламентують методики проведення калібрування для забезпечення простежуваності вимірювань.

Диссертация посвящена решению научно-прикладной задачи обеспечения прослеживаемости измерений объема и объемного расхода газа путем совершенствования методов, устройств и разработка нормативной базы обеспечения прослеживаемости размера единицы измерения объема и объемного расхода газа рабочих средств измерения, используемых для учета природного газа в государственный первичного эталона. Осуществлены теоретические и экспериментальные исследования критических сопел для использования их в качестве эталонов сравнения. Проведено численное моделирование влияния отношение давлений на критическом сопле на величину коэффициента истечения. По результатам моделирования определено область отношений давлений на критическом сопле, при которых наблюдается снижение коэффициента истечения сопла, что приводит к возникновению систематической погрешности измерения расхода газа. В результате разработаны практические рекомендации о применении критических сопел для повышения точности измерения расхода газа. Усовершенствован алгоритм расчета геометрических размеров критического сопла, который позволяет повысить точность изготовления критических сопел. Уточнено уравнение измерения расхода газа критическим соплом путем учета влияющих факторов, что позволяет уменьшить неопределенность измерений при передаче единицы объемного расхода газа от первичного эталона иерархически подчиненным средствам измерений. Разработан метод обеспечения прослеживаемости измерений в диапазоне расходов ниже минимального воспроизводимого государственным первичным эталоном единиц объема и объемного расхода газа с использованием параллельного подключения критических сопел, который позволяет обеспечивать непрерывную цепь прослеживаемости рабочих средств измерения объема и объемного расхода газа к государственному первичному эталону в диапазоне расходов менее 4 м3/ч. Усовершенствованы методы обеспечения прослеживаемости измерений расхода газа с использованием последовательного соединения критических сопел, а также параллельного подключения критических сопел и эталонного счетчика газа. Разработана цепь прослеживаемости измерений от государственного первичного эталона единицы объема и объемного расхода газа к рабочим средствам измерений с нормированными значениями неопределенностей по всей иерархии передачи размера единицы расхода газа. Разработаны и внедрены в метрологическую практику Украины нормативные документы, регламентирующие методики проведения калибровки для обеспечения прослеживаемости измерений.

The thesis is devoted to the solution of scientific and applied problems of traceability of measurement of gas volume and volumetric flowrate through improved methods, devices, and development of the normative base to ensure traceability of measurement unit to working gas flow measuring devices used for the account of natural gas from the state primary standard. The theoretical and experimental studies of critical nozzles for use as transfer standards were carried out. The numerical simulation of influence of the pressure ratio on the critical nozzle discharge coefficient. Improved algorithm to calculate geometrical dimensions of the critical nozzle. The method of traceability in the range of flowrates below the minimum reproducible by state primary standard of unit of volume and gas flowrate using a parallel connection of critical nozzles, which can provide a unbroken chain of traceability to the state primary standard in the range of flowrates below than 4 m3/h. A chain of traceability of measurements from the state primary standard of unit of volume and volumetric gas flowrate to the working measuring instruments with normalized values of uncertainty throughout the hierarchy transfer of size of gas flowrate unit was developed. Developed and implemented in Ukraine metrological practice regulations governing the methods of calibration to ensure traceability of measurements.