Badania właściwości metrologicznych termoanemometrycznej metody pomiaru energii gazu ziemnego

pol Artykuł w języku polskim DOI: 10.14313/PAR_226/49

Orest E. Seredyuk *, Vitalij V. Malisevich *, wyślij Zygmunt Lech Warsza ** * Iwano-Frankowski Narodowy Uniwersytet Techniczny Nafty i Gazu, Ukraina ** Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Pobierz Artykuł

Streszczenie

Przedstawiono termoanemometryczną metodę bezpośredniego pomiaru wartości energetycznej przepływającego gazu ziemnego. Jest ona oparta na zastosowaniu dwu przetworników: termoanemometrycznego i różnicy ciśnień. Opisano konstrukcję i działanie laboratoryjnego stanowiska przeznaczonego do badania tej metody. Na podstawie wyników badań doświadczalnych wyznaczono charakterystykę kalibracyjną przetwornika termoanemometrycznego i zależność jego sygnału wyjściowego od zmian wartości energetycznej gazu naturalnego dla zakresu wartości opałowej (7759–8538) kcal/m3 i przepływów do 0,6 m3/h. Przeprowadzono analizę składowych niepewności pomiarów typu B tą metodą i oszacowano jej niepewność standardową. Jest to przykład metody pośredniej, która polega na pomiarze innego parametru gazu, zależnego od zmian jego składu, gdy parametr właściwy jest trudny do określenia, lub nie można go zbadać bezpośrednio. Taka metoda może znaleźć wiele innych zastosowań.

Słowa kluczowe

charakterystyka kalibracyjna, ciepło spalania, gaz ziemny, pomiar energii gazu, przetwornik termoanemometryczny, wartość energetyczna

Study of metrological properties of thermo-anemometric method of natural gas energy measurement

Abstract

The thermo-anemometric method of direct measurement of the energy value of the flowing natural gas is presented. It is based on two transducers: thermo-anemometric (hot-wire) and differential pressure. The design and operation of the laboratory stand for testing this method has been described. Based on the experimental results, the calibration characteristics of the thermoanemometric transducer and the dependence of its output on the calorific value of the natural gas for the range of (7759–8538) kcal/m3 and flows to 0.6 m3/h were determined. An analysis of uncertainty components of B-type measurements was carried out using this method and its standard uncertainty was assessed. This is an example of an indirect method for examining changes of the tested parameter dependent on the composition of the gas if its direct measurements are difficult or impossible to perform. Instead, another parameter is measured, which depends in a known manner on the composition of the gas as a mixture. Such method can find many other different applications.

Keywords

calibration characteristics, combustion heat, energy value, gas energy measurement, measurement uncertainty, natural gas, thermo-anemometer

Bibliografia

  1. DSTU ISO 15112:2009 Norma ukraińska: Pryrodny haz. Vyznachennya enerhiyi: [ważna od 2011-01-01].
  2. ISO 15112:2007 Natural Gas – Energy determination. 
  3. EN 1776:2015 Gas infrastructure. Gas measuring systems. Functional requirements.
  4. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dn. 28. 06. 2013 r. w sprawie szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń w obrocie paliwami gazowymi.
  5. Boguta A.: Application of the LabVIEW environment in testing automotive thermoanemometric flow meters. Econtechmod. An international quarterly journal. 2017, vol. 06, no. 1, 123–131.
  6. Cebula A., Experimental and numerical investigation of thermal flow meter. “Archives of thermodynamics”, Vol. 36, Iss. 3, 2015, 149–160, DOI: 10.1515/aoter-2015-0027.
  7. Khamshah N. Abdalla A.N., et all, Temperature compensation of hot wire mass air flow sensor by using fuzzy temperature compensation scheme. “Scientific Research and Essays”. Vol. 8(4), 2013, 178–188, DOI: 10.5897/SRE11.2211.
  8. Khamshah N. Abdalla A.N., et all, Issues and temperature compensation techniques for hot wire thermal flow sensor: A review. “International Journal of the Physical Sciences”, Vol. 6(14), 2011, 3270–3278, DOI: 10.5897/IJPS11.630.
  9. Khamshah N., Abdalla A.N., Badaruddin M., Temperature compensation of a thermal flow sensor by using temperature compensation network. Proceedings of National Conference on Postgraduate Research (NCON-PGR) 2009, 1st Oct. 2009, Malaysia, 10–17.
  10. Rupnik K., Kutin J., Bajsić I., A method for gas identification in thermal dispersion mass flow meters. “Strojniški vestnik – Journal of Mechanical Engineering”, Vol. 60, No. 9, 2014, 607–616, DOI: 10.5545/sv-jme.2014.1889.
  11. Rosłonek G., Uwarunkowania wdrożenia rozliczeń paliw gazowych w jednostkach energii w krajowym systemie gazowniczym. Konferencja FORGAZ 2014: Techniki i technologie dla gazownictwa – pomiary, badania, eksploatacja, „Prace naukowe Instytutu Nafty i Gazu”, Nr 194, 2014, 139–143.
  12. Rosłonek G., Kierunki rozwoju standardów technicznych IGG w obszarze analityki paliw gazowych metodą chromatografii gazowej, „Nafta-Gaz”, R. 72, Nr 6, 2016, 431–435, DOI: 10.18668/NG.2016.06.06.
  13. Chekhovskyi S., Serediuk O., Romaniv V., Malisevych V., Calculation of natural gas adjusted for its energy parameters. Konferencja FORGAZ 2014: Techniki i technologie dla gazownictwa – pomiary, badania, eksploatacja, „Prace naukowe Instytutu Nafty i Gazu”, Nr 194, 2014, 191–200.
  14. Serediuk O.E., Malisevych V.V., Theoretical basis of using of head flowmeter to determine the energy value of natural gas. “Metrolohiya ta prylady”. No. 5, 2014, 38–47 (in Ukrainian: Teoretychni zasady zastosuvannya napirnoho vytratomira dlya vyznachennya enerhetychnoyitsinnosti pryrodnoho hazu).
  15. Serediuk O.E., Malisevych V.V., Partial flowmeter (in Ukrainian: Partsial’nyy vytratomir). Patent 99887 C2 Ukraine, IPC (2012.01) G 01 F 1/00 No. a201114278; declared 02.12.11; published 10.10.12, Bulletin No. 19.
  16. D6F-V03A1 MEMS Flow Rate Sensor. www.omron.com.
  17. Malisevych V.V., Serediuk O.E., Serediuk D.O., Metrological model of a pressure flow meter in controlling the energy value of natural gas. “Ukrayins’kyy metrolohichnyy zhurnal”, No. 1, 2015, 58–63 (in Ukrainian: Metrolohichna model’ napirnoho vytratomira pry kontroli enerhetychnoyi tsinnosti pryrodnoho hazu).
  18. Serediuk O.E., Malisevych V.V., Serediuk D.O., Malisevych N.M., The metrological model of measuring of natural gas energy with the using of the variable pressure-drop flow meters. “Systemy obrobky informatsiyi”, No. 6(143), 2016, 139–142, (in Russian: Metrologicheskaya model’ izmereniya energeticheskoy tsennosti prirodnogo gaza s ispol’zovaniyem raskhodomerov peremennogo perepada davleniya).
  19. Serediuk O., Malisevich V.V., Warsza Z.L., Metrological parameters of the natural gas flow rate standard based on the variable pressure drop flowmeter. (Conference no ID 228), Proceedings of a meeting held 11–13 September 2013, Cracow, Poland. Measurement and Quality Control. IMEKO TC14 Int. Symposium. 11th 2013. (ISMQC 2013), Currant Associates, Inc (Aug. 2014) USA 251–254, ISBN: 9781632668172.
  20. Seredyuk O., Malisevych V., Warsza Z.L., Symulacja związku właściwości cieplnych i energii gazu ziemnego w pomiarach jego przepływu. „Przemysł Chemiczny”, T. 96, Nr 10, 2017, 2065–2069, DOI: 10.15199/62.2017.10.6.
  21. Serediuk O., Malisevych V., Warsza Z.L., Metoda termoanemometryczna pomiaru wartości energetycznej gazu ziemnego. „Przemysł Chemiczny”, T. 96, Nr 11, 2017, 2243–2246. DOI: 10.15199/62.2017.11.5.