Контроль енергетичної цінності природного газу із застосуванням термоанемометричних перетворювачів

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню актуального науково-прикладного завдання щодо розроблення методу та засобу для контролю енергетичної цінності природного газу шляхом вдосконалення пристроїв, які функціонують із застосуванням термоанемометричних перетворювачів. Проведений аналіз сучасного стану наукового, нормативного і технічного забезпечення для визначення енергії і енергетичної цінності природного газу та обґрунтовано напрямки розроблення і вдосконалення засобів, які забезпечують можливість опосередкованого обліку енергетичної цінності природного газу. На основі математичного моделювання розроблено теоретичні засади функціонування термоанемометричного перетворювача у плинному і нерухомому середовищі природного газу. Розроблена математична модель взаємозв'язку енергетичної цінності природного газу з коефіцієнтом тепловіддачі термоанемометричного перетворювача, яка дає можливість реалізувати засоби потокового контролю енергетичної цінності природного газу з використанням термоанемометричних перетворювачів шляхом опосередкованого врахування теплофізичних характеристик природного газу. Розроблено нові концептуальні технічні рішення пристроїв контролю енергетичної цінності природного газу. Проведений метрологічний аналіз витрато-термоанемометричних пристроїв контролю енергетичної цінності природного газу шляхом використання теорії невизначеності у вимірюваннях. Розроблено та виготовлено лабораторну установку для визначення енергетичної цінності природного газу і проведені її лабораторні випробування при контролі енергетичної цінності природного газу з теплотою згорання 7759; 8145; 8538 ккал/м3 на витратах до 0,6 м3/год.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной задачи по разработке метода и средства для контроля энергетической ценности природного газа путем совершенствования устройств, функционирующих с применением термоанемометрических преобразователей. Проведен анализ современного состояния научного, нормативного и технического обеспечения для определения энергии и энергетической ценности природного газа и обоснованы направления разработки и совершенствования средств, обеспечивающих возможность косвенного учета энергетической ценности природного газа. На основе математического моделирования разработаны теоретические основы функционирования термоанемометрического преобразователя в подвижной и неподвижной среде природного газа. Разработана математическая модель взаимосвязи энергетической ценности природного газа с коэффициентом теплоотдачи термоанемометрического преобразователя, которая дает возможность создавать средства потокового контроля энергетической ценности природного газа с использованием термоанемометрических преобразователей путем косвенного учета теплофизических характеристик природного газа. Разработан статистически-регрессионный метод косвенного определения теплоты сгорания и плотности природного газа, который обеспечивает практическую реализацию термоанемометрического контроля по коэффициенту теплоотдачи термоанемометрического преобразователя, чем достигается возможность контроля энергетической ценности природного газа при различных значениях его давления и температуры. Разработаны направления развития метода термоанемометрического контроля путем усовершенствования алгоритма определения коэффициента теплоотдачи термоанемометрического преобразователя с учетом его конструктивного исполнения, скорости и рабочих условий потока газа, чем обеспечивается практическая реализация потокового контроля энергетической ценности природного газа. Разработаны новые концептуальные технические решения устройств контроля энергетической ценности природного газа. Проведен метрологический анализ расходомерно-термоанемометрических устройств контроля энергетической цен* сти природного газа путем использования теории неопределенности в измерениях. Разработана и изготовлена лабораторная установка для определения энергетической ценности природного газа и проведены ее лабораторные испытания при контроле энергетической ценности природного газа с теплотой сгорания 7759; 8145; 8538 ккал/м3 при расходах до 0,6 м /час.

The dissertation is devoted to solution of current scientific and applied tasks of development the method and device to control the energy value of natural gas by improvement the devices that operate with the use of thermoanemometrical converters. The analysis of the current state of scientific, normative and technical support to determine the energy and the energy value of natural gas is performed. The directions of development and improvement of devices that provide the ability to indirect calculation of the energy value of natural gas are proved. The theoretical principles of functioning of thermoanemometrical converter in movable and immovable environment of natural gas are developed and which are based on mathematical modeling. The mathematical model of the correlation of the energy value of natural gas with the heat transfer coefficient of thermoanemometrical converter, and it gives the possibility to realize the devices of streaming control of the energy value of natural gas with the use of thermoanemometrical converters by indirect accounting thermal characteristics of natural gas. The new conceptual technical solutions of devices of control of the natural gas energy value are developed. The metrological analysis of flowrate and thermoanemometrical devices of control of natural gas energy value is conducted by using the theory of uncertainty in measurements. The laboratory unit device for determining the energy value of natural gas is developed and manufactured. Its laboratory tests are conducted during the control of the energy value of natural gas with the heating value 7759; 8145; 8538 kcal/m3 and flowrate to 0.6 m3/h.