UA31921U

UA31921U - Method for measurement of gas density

Info

Publication number: UA31921U
Application number: UAU200714408U
Authority: UA
Inventors: Богдан Иванович Прудников; Андрей Григорьевич Бестелесный; Игорь Матвеевич Коляджин
Original assignee: Богдан Иванович Прудников; Андрей Григорьевич Бестелесный; Игорь Матвеевич Коляджин
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2008-04-25

Abstract

Method for measurement of gas density relates to area of measuring engineering, in particular to measurement of gas density under conditions brought to standard conditions.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до галузі вимірювальної техніки, зокрема до вимірювання густини газів в 2 умовах, приведених до стандартних умов.The useful model refers to the field of measuring technology, in particular to the measurement of the density of gases in 2 conditions reduced to standard conditions.

Відомий метод вимірювання густини газу за стандартних умов -аналітичний, або хроматографічний з визначенням складових газу хроматографом та обчисленням густини газу як суми густин його складових | ГОСТ 10679-76).A well-known method of measuring gas density under standard conditions is analytical or chromatographic with determination of gas components by a chromatograph and calculation of gas density as the sum of the densities of its components | GOST 10679-76).

Проте цей відомий метод передбачає вимірювання густини газу в умовах хіміко-аналітичних лабораторій, є 70 довготривалим, оскільки забезпечує вимірювання густини тільки одномоментно на час відбору проб газу та пов'язаний з великими затратами.However, this well-known method involves the measurement of gas density in the conditions of chemical-analytical laboratories, is 70 long-term, as it provides density measurement only at one time during gas sampling and is associated with high costs.

Відомий також метод вимірювання густини газу з використанням газового густиноміра 50402, розробленого корпорацією ЙОКОГАВА з використанням явища, за якого резонансна частота тонкоплівкової циліндричної посудини коливається в залежності від густини газу, що оточує циліндричну посудину, при цьому якщо на одну і 12 ту ж циліндричну посудину діють частоти двох типів і вимірюється різниця частот, густину вимірюють без застосування збудження, оскільки вимірювання частоти є функцією густини. |(МХокодажма ЕПІесігіс Согрогайоп. 55 11ТЗ3Е1-О1Е, 1-е изд.: Февраль 1998. У)There is also a well-known method of measuring gas density using the 50402 gas densitometer developed by the Yokogawa Corporation using the phenomenon in which the resonant frequency of a thin-film cylindrical vessel fluctuates depending on the density of the gas surrounding the cylindrical vessel, while if one and 12 the same cylindrical vessel are acted upon frequencies of two types and the frequency difference is measured, the density is measured without applying an excitation, since the frequency measurement is a function of density. |(MHokodazma EPIesigis Sogrogayop. 55 11ТЗ3Е1-О1Е, 1st ed.: February 1998. U)

Проте цей метод є суттєво дороговартісним і малодоступним, потребує окремого живлення газом для калібрування нульової точки і окремого живлення газом для калібрування даних в діапазоні вимірювань, що пов'язано з додатковими затратами.However, this method is significantly expensive and not readily available, requires a separate gas supply for zero point calibration and a separate gas supply for data calibration in the measurement range, which is associated with additional costs.

Найбільш близький до корисної моделі, що заявляється, є спосіб обчислення густини газу за визначеною математичною моделлю залежності густини газу від параметрів тиску, температури, і коефіцієнту стисливості газу, виміряних за певних умов, з використанням формулиThe method of calculating the gas density according to a defined mathematical model of the dependence of the gas density on the parameters of pressure, temperature, and gas compressibility measured under certain conditions is closest to the useful model that is claimed, using the formula

Ро ТЯ Ка ра ВТО Ко -о де Ра, 14, Кі В тиск, температура, коефіцієнт стисливості і густина газу за стандартних умовRo TYA Ka ra WTO Ko -o de Ra, 14, Ki In pressure, temperature, compressibility coefficient and gas density under standard conditions

Ро, т, К; і ро 7 тиск, температура, коефіцієнт стисливості і густина газу за умов, для яких визначають - густину газу. (ІРозгонюк В.В і ін. Довідник працівника газотранспортного підприємства. "Ростк", К., 2001, с.91 смRo, t, K; and ro 7 pressure, temperature, compressibility coefficient and gas density under the conditions for which gas density is determined. (IRozgonyuk V.V. and others. Handbook of an employee of a gas transportation enterprise. "Rostk", K., 2001, p. 91 cm

Проте практичне використання способу методом зведення густини газу до умов, за яких проводять (о) обчислення, з врахуванням параметрів тиску, температури і коефіцієнту стисливості газу, за такою визначеною математичною моделлю, складає певні труднощі, які впливають на точність вимірювань і величину похибки. --However, the practical use of the method by the method of reducing the gas density to the conditions under which (o) calculations are carried out, taking into account the parameters of pressure, temperature and gas compressibility, according to such a defined mathematical model, poses certain difficulties that affect the accuracy of measurements and the amount of error. --

В основу корисної моделі поставлено задачу винайдення колібровочного способу вимірювань густити газу «9 шляхом обчислення густини газу за результатами вимірювань параметрів газу і одночасних вимірювань за стандартних умов, витрати/об'єму газу у трубопроводі за умов, за яких коефіцієнт стисливості газу дорівнює одиниці (тиск газу рівний 101,325кПа, температура газу дорівнює 202С) і витрата/об'єм газу є функціональною « залежністю від густини газу (метод змінного перепаду тиску на діафрагмі або соплі Вентурі, метод із застосуванням трубки Піто, метод усереднювальних напірних трубок (УНТ), та вимірювань витрати/об'єму газу - с методом із застосуванням лічильників газу (роторних турбінних, тощо) за умов, де відсутня функціональна в залежність витрати від густини газу, і пропонуванням пристрою для здійснення способу забезпечити точність » вимірювань.The useful model is based on the task of inventing a calibration method for measuring gas density "9 by calculating gas density based on the results of gas parameter measurements and simultaneous measurements under standard conditions, gas flow/volume in the pipeline under conditions where the gas compressibility coefficient is equal to unity (pressure of gas equal to 101.325kPa, gas temperature equal to 202C) and the gas flow/volume is a functional " dependence on the gas density (variable pressure drop method on a diaphragm or venturi nozzle, method using a pitot tube, method of averaging pressure tubes (APT), and gas flow/volume measurements - with a method using gas meters (rotary turbine, etc.) under conditions where there is no functional dependence of the flow rate on the gas density, and offering a device for implementing a method to ensure the accuracy of » measurements.

Поставлена задача корисної моделі виконується тим, що вимірювання густини, згідно корисної моделі, здійснюють за результатами одночасних вимірювань параметрів газу і витрати/об'єму газу за стандартних умов со методом змінного перепаду тиску на усереднювальній напірній трубці/соплі і методом вимірювань - витрати/об'єму газу із застосуванням лічильників, при цьому обчислення густини газу здійснюють з використанням визначеної математичної моделі за алгоритмом со Ве - А АР Ат, іо) де А - конструктивний коефіцієнт густиноміра; га А Р, - перепад тиску на УНТ (соплі Вен турі, трубці Пітто, діафрагмі);The set task of the useful model is fulfilled by the fact that, according to the useful model, density measurements are carried out based on the results of simultaneous measurements of gas parameters and gas flow/volume under standard conditions using the variable pressure drop method on the averaging pressure tube/nozzle and the flow/volume measurement method gas volume with the use of counters, while the calculation of gas density is carried out using a defined mathematical model according to the algorithm со Бе - А AR Ат, ио) where А is the constructive coefficient of the density meter; ha AR, - pressure drop on the CNT (Venture nozzle, Pitto tube, diaphragm);

Ат - період слідування імпульсів з перетворювача обертання робочого елементу лічильника витрати/об'єму (турбінки, ротора, мембрани, тощо) в імпульсні сигнали, конструктивний коефіцієнт густономира А визначають за формулою: с д- 00462580 87 Квт те де 0 - діаметр трубопроводу за температури 202С, в мм; 60 є- поправний множник на розширення вимірюваного середовища (коефіцієнт розширення);At - the period of following pulses from the converter of the rotation of the working element of the flow/volume meter (turbine, rotor, membrane, etc.) into pulse signals, the constructive coefficient of the densitometer A is determined by the formula: с д- 00462580 87 Kw te where 0 - the diameter of the pipeline by temperature 202C, in mm; 60 is a corrective factor for expansion of the measured medium (expansion coefficient);

КУ унт - калібрувальний коефіцієнт усереднювальної напірної трубки; со. - коефіцієнт пропорційності, що характеризує зміну частоти слідування імпульсів з перетворювача обертів робочого елемента лічильника залежно від витрати;KU unt - calibration coefficient of the averaging pressure tube; co. - the proportionality coefficient, which characterizes the change in the frequency of following pulses from the converter of revolutions of the working element of the meter depending on the consumption;

Т, - абсолютна температура газу в газопроводі, в С; б5 к - коефіцієнт стисливості газу,T, - the absolute temperature of the gas in the gas pipeline, in C; b5 k - gas compressibility coefficient,

і обчислення результатів вимірювань здійснюють електронною інформаційно-вимірювально-керуючою системою.and calculation of measurement results is carried out by an electronic information-measuring-control system.

Крім того запропоновано пристрій для здійснення способу вимірювання густини газу, що включає трубопровідну систему подачі газу, обладнану регулювальною апаратурою і засобами вимірювання параметрів газу, в якого трубопровідна система подачі газу складається з трубопроводу середнього та двох газопроводів низького тиску і обладнана регулювальною апаратурою в складі понижуючого редуктора тиску, встановленого на стикуванні трубопроводів середнього і низького тиску, регулятора тиску, встановленого аналогічно паралельно з редуктором тиску, регулятора температури, розміщеного послідовно в трубопроводі низького тиску після 7/о регулятора тиску разом з засобами вимірювання тиску і температури, в склад яких додатково включено пристрій вимірювання витрати на усереднювальних напірних трубках та турбінний перетворювачем витрати/лічильником газу з перетворювачем обертів турбіни в імпульсні сигнали, котрі послідовно з'єднані з засобами вимірювання параметрів газу і з компресором, закільцьованим в трубопроводах низького тиску, при цьому всі засоби вимірювання і регулювальна апаратура пов'язані з електронною інформаційно-вимірювально-керуючою /5 СсИСТемою.In addition, a device is proposed for implementing a method of measuring gas density, which includes a pipeline system of gas supply, equipped with regulating equipment and means of measuring gas parameters, in which the pipeline system of gas supply consists of a pipeline of medium and two low-pressure gas pipelines and is equipped with regulatory equipment as part of a reducer of pressure installed at the junction of medium and low pressure pipelines, a pressure regulator installed similarly in parallel with the pressure reducer, a temperature regulator placed in series in the low pressure pipeline after 7/o pressure regulator together with means of measuring pressure and temperature, which additionally includes a device flow measurement on averaging pressure tubes and a turbine flow converter/gas meter with a converter of turbine revolutions into pulse signals, which are connected in series with means for measuring gas parameters and with a compressor ringed in pipes low-pressure wiring, while all measuring devices and control equipment are connected to the electronic information-measuring-control /5 СсИСТема.

Отже сукупністю запропонованих суттєвих ознак щодо способу вимірювання густини і пристрою для його здійснення маємо достатнє і комплексне рішення поставленої задачі корисної моделі.So, with the set of proposed essential features regarding the method of measuring density and the device for its implementation, we have a sufficient and comprehensive solution to the task of a useful model.

Суть запропонованого способу і пристрою пояснюється кресленням.The essence of the proposed method and device is explained by the drawing.

На Фіг. наведено технологічну схему здійснення способу для вимірювання густини газу.In Fig. a technological diagram of the method for measuring gas density is given.

Пристрій складається з трубопровідної системи подачі газу, яка включає трубопровід середнього 1 і два трубопроводи низького тиску 2 і 3, і обладнана регулювальною апаратурою в складі понижуючого редуктора 4 з середнього до низького тиску, регулятора тиску 5 також з середнього на низький тиск з керуванням від електронної інформаційно-вимірювально-керуючої системи 6. Після регулятора тиску 5 послідовно розміщено регулятор температури газу 7, засоби вимірювань параметрів газу - тиску 8 та температури 9 в трубопровідній об сИСТемі, пристрій вимірювання витрати на усереднюючи напірних трубках 10 та турбінний перетворювач витрати/лічильник газу 11 з перетворювачем обертів турбіни в імпульсні сигнали 12, котрі послідовно з'єднані - з компресором 13, закільцьованим в систему трубопроводами низького тиску 2 і З, що забезпечує необхідну витрату та заданий тиск газу.The device consists of a gas supply pipeline system, which includes medium pipeline 1 and two low-pressure pipelines 2 and 3, and is equipped with regulating equipment consisting of a reducer 4 from medium to low pressure, a pressure regulator 5 also from medium to low pressure with electronic control of the information-measuring-control system 6. After the pressure regulator 5, the gas temperature regulator 7, the means of measuring gas parameters - pressure 8 and temperature 9 in the pipeline system, the device for measuring the flow on the averaging pressure tubes 10 and the turbine flow converter/gas meter 11 are sequentially placed with a converter of turbine revolutions into pulse signals 12, which are connected in series - with a compressor 13, ringed in the system by low-pressure pipelines 2 and 3, which provides the required flow rate and the specified gas pressure.

Спосіб вимірювання густини газу з пристроєм для його здійснення здійснюють наступним чином. - зо При протіканні газу по трубопроводі середнього тиску 1 тиск газу понижується до низького тиску регулятором витрати 4 в трубопроводі низького тиску 2. Одночасно тиск газу з трубопроводу середнього тиску7 ЄМ протікає в трубопровід низького тиску З через регулятор тиску 5, який підтримує в ньому тиск на рівні б 101,325кПа за допомогою інформаційно-вимірювально-керуючої системи 6 за результатами вимірювань тиску перетворювачем тиску газу 8. Температура газу після дроселювання підтримується регулятором температури ч- зв тазу 7 рівною 2090 і регулюється інформаційно-вимірювально-керуючою системою б за результатами с вимірювань температури перетворювачем температури газу 9.The method of measuring gas density with a device for its implementation is carried out as follows. - зо When gas flows through the medium-pressure pipeline 1, the gas pressure is reduced to low pressure by the flow regulator 4 in the low-pressure pipeline 2. At the same time, the gas pressure from the medium-pressure pipeline 7 EM flows into the low-pressure pipeline C through the pressure regulator 5, which maintains the pressure in it at equal to 101.325 kPa using the information-measuring-control system 6 according to the results of pressure measurements by the gas pressure transducer 8. The gas temperature after throttling is maintained by the temperature regulator of the basin 7 equal to 2090 and is regulated by the information-measuring-control system b according to the results of temperature measurements gas temperature converter 9.

Таким чином, газ, приведений до стандартних умов, проходить через два вимірювальні пристрої витрати/ об'єму, один з яких працює на основі усереднювальних напірних трубок 10, а другий - на основі турбінного перетворювача/лічильника газу 11 з перетворювачем швидкості обертання турбіни в електричні імпульсні « сигнали 12, при цьому коефіцієнт стисливості газу дорівнює одиниці. -о с При протіканні газу через пристрій на основі усереднювальних напірних трубок 12 останній перетворює з» швидкість потоку газу в перепад тиску Ар оа при протіканні через турбінний перетворювач витрати/лічильник " газу 11 - в імпульсні сигнали з частотою її і з періодом слідування імпульсів Ат перетворювачем швидкості обертів турбіни 12, при цьому необхідна витрата і заданий тиск газу забезпечується компресором 13. с що Таким чином, підтримуючи тиск газу на рівні 101,325кПа та температуру газу на рівні 2023, проводячи вимірювання перепаду тиску газу на УНТ АВ періоду слідування імпульсів ат з турбінного перетворювача 12 - на основі лічильника газу 11, з урахуванням визначеного конструктивного коефіцієнта густиноміра А, за (се) допомогою інформаційно-вимірювально-керуючої системи 6 обчислюють значення густини газу в трубопроводіThus, the gas brought to standard conditions passes through two flow/volume measuring devices, one of which operates on the basis of averaging pressure tubes 10, and the second on the basis of a turbine converter/gas meter 11 with a converter of the speed of rotation of the turbine to electrical impulse « signals 12, while the gas compressibility coefficient is equal to one. -о с When the gas flows through the device based on the averaging pressure tubes 12, the latter transforms the gas flow rate into a pressure drop Аоа when the gas flows through the turbine flow converter/meter 11 - into pulse signals with a frequency и and with a pulse tracking period At by the speed converter of the turbine 12, while the required flow rate and the specified gas pressure are provided by the compressor 13. Thus, maintaining the gas pressure at the level of 101.325 kPa and the gas temperature at the level of 2023, measuring the gas pressure drop on the CNT AB during the pulse tracking period at z of the turbine converter 12 - on the basis of the gas meter 11, taking into account the determined design coefficient of the density meter A, with the help of the information-measurement-control system 6, the value of the gas density in the pipeline is calculated

Ф 20 за стандартних умов з використанням математичної моделі за алгоритмом ре - ААВАтУ. "-Ф 20 under standard conditions using a mathematical model according to the re-AAVAtU algorithm. "-

Спосіб вимірювання густини газу і пристрій для його здійснення дозволяють калібровочно вимірювати густину газу шляхом її обчислення електронною інформаційно-вимірювально-керуючою системою за результатами в одночасних вимірювань за стандартних умов параметрів газу і витрати/об'єму газу методом змінного перепаду тиску на усереднювальній напірній трубці/соплі і методом вимірювань витрати/об'єму газу із застосуванням с лічильників газу з забезпеченням необхідної точності вимірювань і допустимої величини похибки.The method of measuring gas density and the device for its implementation allow calibration measurement of gas density by calculating it with an electronic information-measuring-control system based on the results of simultaneous measurements under standard conditions of gas parameters and gas flow/volume using the variable pressure drop method on the averaging pressure tube/ nozzles and by the method of gas flow/volume measurements with the use of gas meters to ensure the required accuracy of measurements and the permissible margin of error.

Claims

The formula of the invention

The method of gas density measurement, which includes the calculation of gas density according to a defined mathematical model of the dependence of gas density on the parameters of pressure, temperature, and gas compressibility measured under certain conditions, which differs in that the density measurement is carried out based on the results of simultaneous

65 measurements under standard conditions of gas parameters and gas flow/volume by the method of variable pressure drop on the averaging pressure tube/nozzle and by the method of gas flow/volume measurements using a gas meter, while gas density is calculated using a mathematical model according to the algorithm r. - AARAtT, where A is the constructive coefficient of the densitometer; DR - pressure drop on the averaging pressure tube (Venturi nozzle, Pitto tube, diaphragm); 1

Dt. - the period of tracking pulses from the converter of the rotation of the working element of the flow/volume meter (turbine, rotor, membrane, etc.) into pulse signals, the constructive coefficient of the densitometer A is determined by the formula: then ob rik A-- 111 1 7 - т р ; where O is the diameter of the pipeline at a temperature of 20 C, mm; E - correction factor for the expansion of the measured medium (expansion coefficient); | 2 - calibration coefficient of averaging pressure tubes; sk - the proportionality coefficient, which characterizes the change in the frequency of following pulses from the converter of revolutions of the working element of the meter depending on the consumption; 2 T, - the absolute temperature of the gas in the gas pipeline, EC; K is the gas compressibility coefficient, and the calculation of measurement results is carried out by an electronic information-measuring-control system. schi z "-- s (22) "-- Zo "o -

with . and? o - (Se) ko "- c 60 b5