МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПНЕВМАТИЧНОГО КАНАЛУ ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ТИСКУ ГАЗУ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.64(2).2022.270018Ключові слова:
вимірювальний перетворювач тиску, з’єднувальні трубки, витікання газу, математична модель, систематична похибкаАнотація
Стаття присвячена дослідженню впливу експлуатаційних чинників, зокрема витікання газу через нещільності (пошкодження) пневматичних каналів вимірювальних перетворювачів тиску та перепаду тиску газу, на результат вимірювання цих параметрів, а отже і на вимірюване значення витрати та об’єму газу за методом змінного перепаду тиску. Під час експлуатації вузлів обліку газу з’єднувальні трубки, вентильні блоки, камери усереднення звужувального пристрою повинні бути герметичними. Проте внаслідок дії експлуатаційних факторів, можлива їх розгерметизація та поява витоків газу. Такі витоки спотворюють вимірюване значення перепаду тиску або тиску, що може призводити до спотворення результату вимірювання витрати газу вузлом обліку.
Авторами розроблено математичну модель пневматичного каналу вимірювального перетворювача тиску газу з наявним пошкодженням. Для цього розроблено математичну модель з’єднувальної трубки, яка сполучає камеру усереднення тиску з камерою вимірювального перетворювача тиску, для стаціонарного режиму руху газу. Також розроблено математичну модель процесу витікання газу через нещільності виду "наскрізний отвір". На основі об’єднання математичної моделі з’єднувальної трубки та моделі процесу витікання газу через наскрізний отвір отримано математичну модель пневматичного каналу з отвором витікання газу.
Виконано моделювання та дослідження впливу тиску газу, геометричних характеристик пошкодження та з’єднувальної лінії на результат вимірювання тиску чи перепаду тиску. Зокрема, обчислено значення від’ємної систематичної похибки вимірювання тиску газу, що виникає внаслідок витікання газу через нещільність з'єднувальної трубки, для набору фіксованих значень геометричних характеристик пневматичного каналу. Показано, що зростання тиску у вимірювальному трубопроводі призводить до зростання за модулем абсолютної похибки вимірювання цього тиску, що зумовлена витіканням газу через нещільності з'єднувальної трубки. Витрата витікання газу через отвір у з'єднувальній трубці, а, відповідно, і похибка вимірювання тиску залежать від діаметра наскрізного отвору та місця виникнення нещільності. Зростання діаметра отвору призводить до зростання за модулем абсолютної похибки вимірювання тиску. Із збільшенням довжини з'єднувальної трубки від точки з'єднання з вимірювальним трубопроводом до точки витікання газу похибка вимірювання тиску зростає за модулем.
Посилання
E. P. Pistun, L.V. Lesovoy, Normalization of variable pressure drop flowmeters, Lviv, 2006. (In Ukrainian)
R. Fedoryshyn, F. Matiko, Y. Pistun, “Prospects for improving the accuracy of natural gas accounting and for reducing gas unbalances”, Annals of DAAAM and Proceedings of the International DAAAM Symposium, pp.485–486, 2008.
DSTU HOST 8.586.1:2009 (ISO 5167-1:2003) Metrolohiia. Vymiriuvannia vytraty ta kilkosti ridyny i hazu iz zastosuvanniam standartnykh zvuzhuvalnykh prystroiv. Chastyna 1. Pryntsyp metodu vymiriuvannia ta zahalni vymohy (HOST 8.586.1-2005, IDT; ISO 5167-1:2003, MOD), Kyiv, 2010. (In Ukrainian)
DSTU HOST 8.586.2:2009 (ISO 5167-2:2003). Metrolohiia. Vymiriuvannia vytraty ta kilkosti ridyny y hazu iz zastosuvanniam standartnykh zvuzhuvalnykh prystroiv. Chastyna 2. Diafrahmy. Tekhnichni vymohy (HOST 8.586.2-2005, IDT; ISO 5167-2:2003, MOD) , Kyiv, 2010. (In Ukrainian)
DSTU HOST 8.586.5:2009. Metrolohiia. Vymiriuvannia vytraty ta kilkosti ridyny y hazu iz zastosuvanniam standartnykh zvuzhuvalnykh prystroiv. Chastyna 5. Metodyka vykonannia vymiriuvan (HOST 8.586.5-2005, IDT), Kyiv, 2010. (In Ukrainian)
M. J. Reader-Harris, J. M. McNaught, Impulse Lines for Differential-Pressure Flowmeters. Best Practice Guide. NEL. East Kilbride, Glasgow, G75 0QU, United Kingdom, 2005.
G. Chakraborty. “Effect of Various Parameters on Natural Gas Measurement and its Impact on UFG”. Kuala Lumpur, World Gas Conference, 2012.
M. Reader-Harris, Orifice Plates and Venturi Tubes: Experimental Fluid Mechanics. NEL, Glasgow, UK. Springer International Publishing, 2015.
R. Fedoryshyn, F. Matiko, O. Pistun, R. Brylynskyi, O. Masniak, “Impulse mode of natural gas flow and its effect on metering system accuracy”, Annals of DAAAM and Proceedings of the International DAAAM Symposium, pp. 956–962, 2020.
G. G. Chornyi, Gas dynamics, Moscow, 1988. (In Russian)
Ye. Pistun, H. Matiko, H. Krykh, “Mathematical Models of Throttle Elements of Gas-hydrodynamic Measuring Transducers”, Energy Engineering and Control Systems, vol. 5, no. 2, pp. 94–107, 2019.
DSSDD 4-2002 Haz pryrodnyi. Metodyka rozrakhunku koefitsiienta styslyvosti u diapazoni tysku 12 ... 25 MPa, Kyiv, 2002. (In Ukrainian)
M. E. Deich, Technical gas dynamics, Moscow, 1974. (In Russian)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
