[go: up one dir, main page]

RU2663555C1 - Method for checking the group of measuring instruments in the manufacturing facility by technological process observations - Google Patents

Method for checking the group of measuring instruments in the manufacturing facility by technological process observations Download PDF

Info

Publication number
RU2663555C1
RU2663555C1 RU2017119546A RU2017119546A RU2663555C1 RU 2663555 C1 RU2663555 C1 RU 2663555C1 RU 2017119546 A RU2017119546 A RU 2017119546A RU 2017119546 A RU2017119546 A RU 2017119546A RU 2663555 C1 RU2663555 C1 RU 2663555C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring instruments
measuring
fluid flow
pipeline
values
Prior art date
Application number
RU2017119546A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Григорьевич Сухарев
Ксения Олеговна Косова
Original Assignee
Михаил Григорьевич Сухарев
Ксения Олеговна Косова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Григорьевич Сухарев, Ксения Олеговна Косова filed Critical Михаил Григорьевич Сухарев
Priority to RU2017119546A priority Critical patent/RU2663555C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2663555C1 publication Critical patent/RU2663555C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00Testing or calibrating of thermometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.SUBSTANCE: method for verification of a group of measuring instruments in a production facility based on observations of the technological process refers to the field of measurement technology and is intended for verification and calibration of measuring instruments installed at pipeline transport facilities. Method is carried out by measuring the fluid flow parameters by standard measuring instruments. Values of systematic errors are sought by solving the problem of conditional optimization, the objective function of which is formed in accordance with the least-squares method and is a weighted sum of squares of deviations in the results of the fluid flow parameters measurements, corrected for systematic errors from the true values of these quantities. Limitations are a mathematical model of the pipeline system, as well as the correlations linking the model coefficients which characterize the technical condition of the system equipment, and the correlations linking the variances of the random components of measurement errors.EFFECT: verification of a set of measuring instruments installed on the pipeline system during their operation (for stationary and non-stationary modes of fluid flow) without installing additional diagnostic and / or measuring equipment and without special preparation for testing.1 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для поверки и калибровки измерительных приборов, установленных на объектах трубопроводного транспорта.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used for verification and calibration of measuring instruments installed on the objects of pipeline transport.

Уровень техникиState of the art

Известны способы поверки измерительных приборов [ГОСТ Р 8.906-2015; RU 2573452 С2, 20.01.2016; RU 2390741 С1, 27.05.2010], основанные на сличении их показаний с измерениями образцовых приборов в лабораторных условиях. Поверяемый прибор подключают к специальному оборудованию и согласно известным методикам проводят испытания.Known methods of verification of measuring instruments [GOST R 8.906-2015; RU 2573452 C2, 01.20.2016; RU 2390741 C1, 05.27.2010], based on a comparison of their readings with measurements of exemplary instruments in laboratory conditions. The device to be verified is connected to special equipment and tests are carried out according to known methods.

Недостатком известных способов является их трудоемкость, обусловленная необходимостью снятия поверяемого прибора с эксплуатируемого объекта, доставкой прибора в лабораторию для проведения поверки, его возвратом по окончании испытаний и установкой на место.A disadvantage of the known methods is their complexity, due to the need to remove the device to be verified from the facility in operation, to deliver the device to the laboratory for verification, to return it at the end of the test and to install it in place.

Известны способы поверки измерительных приборов на месте эксплуатации.Known methods of verification of measuring instruments at the place of operation.

Одни способы, например [RU 2282836 С2, 27.08.2006; RU 2217704, 27.11.2003], основаны на сличении показаний поверяемых и образцовых измерительных приборов по известным методикам.Some methods, for example [RU 2282836 C2, 08/27/2006; RU 2217704, 11.27.2003], based on a comparison of the testimony of verified and reference measuring instruments by known methods.

Недостатком этих способов является необходимость установки и обслуживания дополнительных (образцовых) приборов.The disadvantage of these methods is the need to install and maintain additional (exemplary) devices.

Реализация других способов [RU 2182320, 10.05.2002; RU 2373506 С1, 20.11.2009; RU 2358250 С2, 10.06.2009] требует установки специальных устройств и/или проведение специальных испытаний.The implementation of other methods [RU 2182320, 05/10/2002; RU 2373506 C1, 11/20/2009; RU 2358250 C2, 06/10/2009] requires the installation of special devices and / or special tests.

Их недостатками являются затраты на приобретение и установку дополнительного оборудования, а в случае проведения специальных испытаний - нарушение режима работы технологического объекта, требующиеся временные и трудовые затраты.Their disadvantages are the costs of the purchase and installation of additional equipment, and in the case of special tests - violation of the operating mode of the technological facility, the required time and labor costs.

Все перечисленные способы поверки измерительных приборов предназначены для поверки либо одного измерительного прибора, либо нескольких измерительных приборов, которые обследуются независимо друг от друга. От физической величины, которую измеряет поверяемый прибор, зависит выбор образцового прибора, специального оборудования, методики проведения испытаний и т.д.All of the listed methods of calibration of measuring instruments are designed to verify either one measuring instrument or several measuring instruments that are examined independently of each other. The choice of an exemplary device, special equipment, test methodology, etc., depends on the physical quantity that the device under test measures.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототипом) является способ поверки измерительных приборов [RU 2428708, 10.09.2011], который учитывает системность решаемой задачи - проводит поверку совокупности измерительных приборов, установленных в технической системе на взаимосвязанных объектах измерения. Известный способ заключается в многократном измерении суммирующим измерительным прибором суммы величин, которые измеряются поверяемыми измерительными приборами. Результаты всех измерений записываются. Систематические ошибки измерительных приборов находятся путем решения системы линейных алгебраических уравнений, связывающих результаты измерений.Closest to the claimed invention (prototype) is a method of calibration of measuring instruments [RU 2428708, 09/10/2011], which takes into account the systematic nature of the problem being solved - it checks the set of measuring instruments installed in the technical system on interconnected measurement objects. The known method consists in the multiple measurement by a summing measuring device of the sum of the quantities that are measured by verified measuring devices. The results of all measurements are recorded. The systematic errors of measuring instruments are found by solving a system of linear algebraic equations connecting the measurement results.

Недостатками известного метода являются необходимость установки и обслуживания суммирующего измерительного прибора с более высоким классом точности, а также ограниченная область применения. Известный метод не может быть применен для поверки манометров, термометров и других приборов, для которых в настоящее время не существует суммирующих приборов, позволяющих измерять сумму измеряемых ими величин. Известный способ не может быть применен при нестационарном течении флюида в трубопроводной системе для поверки приборов, замеряющих режимные параметры потока флюида (расход, тепловую энергию и т.д.), т.к. в этом случае равенство показаний суммирующего измерительного прибора и суммы показаний поверяемых измерительных приборов, полученных для одного момента времени, не выполняется.The disadvantages of this method are the need to install and maintain a summing measuring device with a higher accuracy class, as well as a limited scope. The known method cannot be used for checking pressure gauges, thermometers and other devices for which there are currently no summing devices that can measure the sum of the quantities they measure. The known method cannot be applied during unsteady fluid flow in a pipeline system for checking instruments that measure the operational parameters of a fluid flow (flow rate, thermal energy, etc.), because in this case, the equality of the readings of the summing measuring device and the sum of the readings of the calibrated measuring devices obtained for one moment in time is not performed.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В основу предлагаемого изобретения положена задача создания способа поверки и калибровки измерительных приборов в процессе эксплуатации трубопроводной системы, не требующего установки дополнительного диагностического и/или измерительного оборудования, не накладывающего ограничений на режим течения флюида в трубопроводной системе, не требующего проведения специальных испытаний, позволяющего проводить поверку не только приборов для измерения величин, сумму которых можно измерять с помощью суммирующего прибора (расхода, тепловой энергии и т.д.), но и других измерительных приборов (манометров, термометров и т.д.).The basis of the present invention is the creation of a method of verification and calibration of measuring instruments during operation of the pipeline system, which does not require the installation of additional diagnostic and / or measuring equipment, does not impose restrictions on the flow of fluid in the pipeline system, which does not require special tests that allow verification not only devices for measuring quantities, the sum of which can be measured using a summing device (flow rate, heat energy, etc.), but also other measuring instruments (pressure gauges, thermometers, etc.).

Технический результат - поверка совокупности измерительных приборов, установленных на трубопроводной системе, в процессе эксплуатации трубопроводной системы (при стационарных и нестационарных режимах течения флюида) без установки дополнительного диагностического и/или измерительного оборудования и без специальной подготовки к испытаниям.EFFECT: verification of a set of measuring instruments installed on a pipeline system during operation of the pipeline system (under stationary and non-stationary modes of fluid flow) without installing additional diagnostic and / or measuring equipment and without special preparation for testing.

Это достигается тем, что в отличие от известного технического решения заявляемый способ учитывает взаимосвязь всей совокупности измеряемых на объекте величин (режимных параметров потока флюида): давлений, расходов, температур и т.д. С помощью установленных на объекте - трубопроводной системе - (штатных) измерительных приборов проводят замеры этих величин в моменты времени t (t∈Ω).This is achieved by the fact that, in contrast to the known technical solution, the inventive method takes into account the relationship of the entire totality of the measured values (operational parameters of the fluid flow): pressures, flows, temperatures, etc. Using (standard) measuring instruments installed at the facility - the pipeline system - they measure these quantities at time t (t∈Ω).

Далее полагают, что

Figure 00000001
- результат измерения i-й величины в момент времени t(t∈Ω) - связан с истинным значением этой величины Xi,t соотношениемFurther, it is believed that
Figure 00000001
- the measurement result of the i-th value at time t (t∈Ω) is related to the true value of this quantity X i, t by the ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

где εi - неизменяющаяся (или медленно меняющаяся) во времени систематическая ошибка измерения i-й величины, i∈I;where ε i is the unchanged (or slowly changing) in time systematic measurement error of the i-th quantity, i∈I;

I - множество всех измерительных приборов;I is the set of all measuring instruments;

δεi,t - случайная составляющая ошибки измерения i-й величины в момент времени t.δε i, t is the random component of the measurement error of the ith value at time t.

Записывают математическую модель трубопроводной системы - соотношения, связывающие истинные значения измеряемых величин Xi,t для всех моментов времени t∈Ω, -They write down the mathematical model of the pipeline system — relations that relate the true values of the measured quantities X i, t for all instants of time t∈Ω, -

Figure 00000003
Figure 00000003

где f - вектор-функция;where f is a vector function;

μ - вектор коэффициентов модели, характеризующих техническое состояние оборудования системы;μ is the vector of model coefficients characterizing the technical condition of the system equipment;

X - вектор, составленный из величин Xi,t, i∈I, t∈Ω.X is a vector composed of the quantities X i, t , i∈I, t∈Ω.

Примером соотношения (2) для трубопроводной системы может служить система алгебраических уравнений, связывающих режимные параметры потока флюида в трубопроводной системе при стационарном режиме течения. Для трубопроводной системы, не содержащей силового оборудования (насосов, компрессоров), компоненты вектора μ являются коэффициентами, характеризующими гидравлическое сопротивление трубопроводов.An example of relation (2) for a pipeline system is a system of algebraic equations that relate the operational parameters of the fluid flow in a pipeline system under a stationary flow regime. For a pipeline system that does not contain power equipment (pumps, compressors), the components of the vector μ are coefficients characterizing the hydraulic resistance of the pipelines.

При задании компонент вектора μ привлекают экспертные знания, учитывают опыт эксплуатации трубопроводной системы. Для объектов трубопроводной системы, техническое состояние которых неизвестно, значения компонент вектора μ полагают неизвестными. Учитывая особенности трубопроводной системы, записывают соотношения, связывающие компоненты вектора μ:When specifying the components of the vector μ, expert knowledge is attracted, and the operating experience of the pipeline system is taken into account. For pipeline system objects whose technical state is unknown, the values of the components of the vector μ are assumed to be unknown. Given the features of the pipeline system, write down the relations connecting the components of the vector μ:

Figure 00000004
Figure 00000004

где g - вектор-функция.where g is a vector function.

Примером соотношения (3) может служить равенство коэффициентов гидравлического сопротивления для участков трубопроводов, эксплуатировавшихся и продолжающих эксплуатироваться в одинаковых условиях.An example of relation (3) is the equality of hydraulic resistance coefficients for sections of pipelines that have been in operation and continue to operate under the same conditions.

Далее для всех установленных на трубопроводной системе измерительных приборов и всех моментов времени t∈Ω определяют величину

Figure 00000005
- дисперсию случайной составляющей ошибки измерения δεi,t. Для тех измерительных приборов, для которых информация о дисперсии
Figure 00000006
отсутствует, значения
Figure 00000007
полагают неизвестными. Исходя из опыта эксплуатации трубопроводной системы записывают соотношения, связывающие значения
Figure 00000008
:Next, for all measuring instruments installed on the pipeline system and all time instants t∈Ω, the quantity
Figure 00000005
- the variance of the random component of the measurement error δε i, t . For measuring instruments for which dispersion information
Figure 00000006
absent values
Figure 00000007
believed to be unknown. Based on the operating experience of the pipeline system, relations relating values are written
Figure 00000008
:

Figure 00000009
Figure 00000009

где h - вектор-функция;where h is a vector function;

σ - вектор, компонентами которого являются

Figure 00000010
.σ is the vector whose components are
Figure 00000010
.

Примерами соотношения (4) могут служить равенство всех дисперсий некоторой константе, определенной по паспортным характеристикам измерительного прибора

Figure 00000011
, или равенство между собой всех дисперсий
Figure 00000012
, соответствующих одному измерительному прибору i и разным моментам времени
Figure 00000013
. Последнее предположение выполняется, если замеры режимных параметров потока флюида проводятся в течение не очень продолжительного периода времени и i-й измерительный прибор в течение этого времени не заменяли на другой.An example of relation (4) is the equality of all dispersions to a certain constant determined from the nameplate characteristics of the measuring device
Figure 00000011
, or the equality of all variances
Figure 00000012
corresponding to one measuring device i and different points in time
Figure 00000013
. The last assumption is fulfilled if the measurement of the operational parameters of the fluid flow is carried out over a not very long period of time and the i-th measuring device during this time was not replaced by another.

Значения систематических ошибок εi ищут в соответствии с методом наименьших квадратов путем минимизации взвешенной (с весами

Figure 00000014
) суммы квадратов отклонений результатов измерений режимных параметров потока флюида с поправкой на систематические ошибки
Figure 00000015
от истинных значений этих величин Xi,t:The values of systematic errors ε i are sought in accordance with the least squares method by minimizing the weighted (with weights
Figure 00000014
) the sum of the squared deviations of the measurement results of the operational parameters of the fluid flow, adjusted for systematic errors
Figure 00000015
from the true values of these quantities X i, t :

Figure 00000016
Figure 00000016

Таким образом, получают задачу условной оптимизации с целевой функцией (5) и ограничениями (2)-(4). Искомыми величинами помимо систематических ошибок εi являются истинные значения измеряемых параметров Xi,t и неизвестные компоненты векторов μ и σ.Thus, a conditional optimization problem is obtained with the objective function (5) and constraints (2) - (4). In addition to the systematic errors ε i, the sought quantities are the true values of the measured parameters X i, t and the unknown components of the vectors μ and σ.

Решают задачу условной оптимизации с целевой функцией (5) и ограничениями (2)-(4), находят систематические ошибки εi, (i∈I).They solve the problem of conditional optimization with the objective function (5) and constraints (2) - (4), find systematic errors ε i , (i∈I).

Решение получают с помощью оптимизационных пакетов (например, MATLAB, Maple, Optimization и др.) либо с помощью предметно-ориентированных программ, учитывающих специфику рассматриваемой технологической системы.The solution is obtained using optimization packages (for example, MATLAB, Maple, Optimization, etc.) or using subject-oriented programs that take into account the specifics of the technological system under consideration.

Описание чертежейDescription of drawings

На фиг. 1 представлена структурная схема, иллюстрирующая взаимосвязь группы измерительных приборов и системы передачи информации на вычислительное устройство.In FIG. 1 is a structural diagram illustrating the relationship of a group of measuring devices and a system for transmitting information to a computing device.

На фиг. 2-3 приведены графики, иллюстрирующие пример реализации способа.In FIG. 2-3 are graphs illustrating an example implementation of the method.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На объектах трубопроводного транспорта (фиг. 1) установлены измерительные приборы 1, данные с которых по системе телеметрии поступают на вычислительное устройство 2.At the objects of pipeline transport (Fig. 1), measuring devices 1 are installed, the data from which are transmitted to the computing device 2 via the telemetry system.

Ниже приведен пример конкретного применения предлагаемого способа.The following is an example of a specific application of the proposed method.

В качестве примера трубопроводной системы рассматривается горизонтальный линейный газопровод с внешним диаметром 1220 мм. По трассе газопровода расположены 9 пунктов замеров от пункта №1 в начале до пункта №9 в конце газопровода. Пункты замеров делят газопровод на 8 секций: секция 1 - между пунктами замеров №1 и №2 и т.д., секция 8 - между пунктами замеров №8 и №9. Длины секций 1, …, 8 равны соответственно 26 км; 29,2 км; 27,8 км; 25,3 км; 14,3 км; 24,6 км; 17,3 км; 12,4 км. В каждом пункте замеров проводятся замеры давления и температуры, а в последнем пункте замеров (пункте замеров №9) измеряется также расход газа.As an example of a pipeline system, a horizontal linear gas pipeline with an external diameter of 1220 mm is considered. There are 9 measuring points along the gas pipeline route from point No. 1 at the beginning to point No. 9 at the end of the pipeline. Measurement points divide the gas pipeline into 8 sections: section 1 - between measurement points No. 1 and No. 2, etc., section 8 - between measurement points No. 8 and No. 9. The lengths of sections 1, ..., 8 are respectively 26 km; 29.2 km; 27.8 km; 25.3 km; 14.3 km; 24.6 km; 17.3 km; 12.4 km. At each measurement point, pressure and temperature are measured, and at the last measurement point (measurement point No. 9), gas flow is also measured.

На фиг. 2 представлены графики замеров давления

Figure 00000017
в пунктах замеров № I (i=1, 2,…, 9).In FIG. 2 shows graphs of pressure measurements
Figure 00000017
in measuring points No. I (i = 1, 2, ..., 9).

Рассматриваемый газопровод имеет большой диаметр и эксплуатируется при больших скоростях течения газа, поэтому изменения аккумулирующей способности труб малы по сравнению с объемами перекачки и для нахождения систематических ошибок измерений можно пользоваться стационарной моделью течения газа. Взаимосвязь параметров при стационарном режиме течения газа по горизонтальному линейному газопроводу - в соответствии с отраслевым стандартом «СТО Газпром 2-3.5 - 051 - 2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов» описывается уравнениемThe gas pipeline under consideration has a large diameter and is operated at high gas flow rates, therefore, the changes in the accumulating capacity of the pipes are small compared to the pumping volumes and a stationary gas flow model can be used to find systematic measurement errors. The relationship between the parameters in a stationary gas flow mode along a horizontal linear gas pipeline — in accordance with the industry standard STO Gazprom 2-3.5 - 051 - 2006. The norms for the technological design of main gas pipelines is described by the equation

Figure 00000018
Figure 00000018

где Pin - давление в начале газопровода, МПа;where P in is the pressure at the beginning of the pipeline, MPa;

Pout - давление в конце газопровода, МПа;P out - pressure at the end of the pipeline, MPa;

c0=9,0553⋅1010;c 0 = 9.0553⋅10 10 ;

Δ - относительная плотность газа по воздуху;Δ is the relative density of the gas through the air;

λ - коэффициент гидравлического сопротивления;λ is the coefficient of hydraulic resistance;

zaver - среднее по длине газопровода значение коэффициента сжимаемости газа;z aver is the average over the length of the gas pipeline value of the gas compressibility coefficient;

Taver - средняя по длине газопровода температура транспортируемого газа, К;T aver is the average temperature of the transported gas, along the length of the pipeline, K;

L - длина газопровода, км;L is the length of the gas pipeline, km;

q - расход газа, млн. м3/сутки;q - gas consumption, mln. m 3 / day;

Е - коэффициент гидравлической эффективности, характеризующий техническое состояние газопровода;E - hydraulic efficiency coefficient characterizing the technical condition of the gas pipeline;

D - внутренний диаметр газопровода, мм.D is the internal diameter of the gas pipeline, mm.

Соотношение (6) можно записать для каждой из восьми секций рассматриваемого газопровода. Для этого в соотношении (6) Pin, Pout, Δ, zaver, Taver, L, λ, q, D следует заменить на

Figure 00000019
,
Figure 00000020
, Δj, zaver,j, Taver,j, Lj, λj, qj, Dj, где индекс j (j=1, 2, …, 8) указывает на принадлежность параметров j-й секции.Relation (6) can be written for each of the eight sections of the pipeline in question. For this, in relation (6), P in , P out , Δ, z aver , T aver , L, λ, q, D should be replaced by
Figure 00000019
,
Figure 00000020
, Δ j , z aver, j , T aver, j , L j , λ j , q j , D j , where the index j (j = 1, 2, ..., 8) indicates that the parameters of the jth section belong to.

Попутные отборы газа по трассе газопровода отсутствуют, поэтому для всех секций значения q равны:There are no associated gas withdrawals along the gas pipeline route; therefore, for all sections, q values are equal to:

Figure 00000021
Figure 00000021

Значения Е для всех секций неизвестны, но, учитывая особенности трубопроводной системы, их можно считать равными:The values of E for all sections are unknown, but, given the features of the pipeline system, they can be considered equal:

Figure 00000022
Figure 00000022

Значения коэффициента λ от секции к секции меняются незначительно, их можно считать одинаковыми для всех секций λj=λ. То же самое имеет место для значений коэффициента сжимаемости zj,aver=zaver и средней температуры Tj,aver=Taver.The values of the coefficient λ from section to section vary slightly, they can be considered the same for all sections λ j = λ. The same holds for the compressibility coefficient z j, aver = z aver and average temperature T j, aver = T aver .

Диаметры всех секций равны (D1=D2=…=D8), по всем секциям транспортируется газ с одинаковой относительной плотностью газа по воздуху (Δ12=…=Δ8).The diameters of all sections are equal (D 1 = D 2 = ... = D 8 ), gas is transported through all sections with the same relative density of gas through the air (Δ 1 = Δ 2 = ... = Δ 8 ).

Таким образом, из соотношения (6) следует, что разность (Pin)2-(Pout)2 от секции к секции меняется, главным образом, из-за изменения длины секции L. Таким образом, чем больше длина секции L, тем больше должно быть значение (Pin)2-(Pout)2, а значит, тем больше должно быть «расстояние» между соседними кривыми на фиг. 2. По фиг. 2 видно, что это условие не выполняется. Например, «расстояние» между кривыми 8 и 9 существенно больше «расстояний» между другими парами кривых, несмотря на то, что длина этой секции минимальна - 12,9 км.Thus, from relation (6) it follows that the difference (P in ) 2 - (P out ) 2 from section to section changes mainly due to a change in the length of section L. Thus, the larger the length of section L, the the larger the value should be (P in ) 2 - (P out ) 2 , which means that the greater the “distance” between adjacent curves in FIG. 2. Referring to FIG. 2 shows that this condition is not fulfilled. For example, the “distance” between curves 8 and 9 is significantly greater than the “distances” between other pairs of curves, despite the fact that the length of this section is minimal - 12.9 km.

Причина этого несоответствия измерений физическим законам - наличие систематических ошибок замеров давления. На наличие систематических ошибок тестируем манометры, расположенные в пунктах замеров №1, №2, №3, №4, №5, №8, №9.The reason for this inconsistency of measurements to physical laws is the presence of systematic errors in pressure measurements. For the presence of systematic errors, we test pressure gauges located at measuring points No. 1, No. 2, No. 3, No. 4, No. 5, No. 8, No. 9.

Для поверки этих манометров, будем использовать замеры режимных параметров потока флюида, проводимые штатными измерительными приборами, т.е. замеры давления

Figure 00000023
и температуры
Figure 00000024
в пунктах замеров №1-9 и замеры расхода
Figure 00000025
в пункте замеров №9.To verify these pressure gauges, we will use measurements of the operating parameters of the fluid flow, carried out by standard measuring instruments, i.e. pressure measurements
Figure 00000023
and temperature
Figure 00000024
in measurement points No. 1-9 and flow measurements
Figure 00000025
at measurement point No. 9.

Периодичность проведения замеров составляет 5 мин, общий период наблюдения - 5 суток. Согласно заявляемому способу обозначим множество моментов времени t, когда проводятся замеры, через Ω.The measurement frequency is 5 minutes, the total observation period is 5 days. According to the claimed method, we denote the set of times t when measurements are taken, through Ω.

Положим, что результаты замеров величин связаны с их истинными значениями соотношением (1). При этом следует учесть, что замеры температуры в пунктах замеров №1-9, замеры давления в пунктах замеров №6 и №7, замеры расхода в пункте замеров №9 не содержат систематических ошибок, поэтому соотношение (1) следует переписать в видеWe assume that the results of measurements of quantities are related to their true values by relation (1). It should be noted that temperature measurements at measuring points No. 1-9, pressure measurements at measuring points 6 and 7, flow measurements at measuring point 9 do not contain systematic errors, therefore, relation (1) should be rewritten as

Figure 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

где Pi,t и Ti,t - истинные значения давления и температуры соответственно в пункте замеров № i в момент времени t;where P i, t and T i, t are the true values of pressure and temperature, respectively, in the measurement point No. i at time t;

qt - истинное значение расхода в момент времени t;q t is the true value of the flow at time t;

εi - систематическая ошибка измерения давления в пункте замеров № i;ε i is the systematic error of pressure measurement at measurement point No. i;

Figure 00000028
,
Figure 00000029
и
Figure 00000030
- случайные составляющие ошибок измерения давления, температуры в пункте замеров № i и расхода в пункте замеров №9 соответственно в момент времени t.
Figure 00000028
,
Figure 00000029
and
Figure 00000030
- random components of errors in measuring pressure, temperature at measurement point No. i and flow rate at measurement point No. 9, respectively, at time t.

Далее запишем и решим задачу условной оптимизации.Next, we write and solve the problem of conditional optimization.

Сначала сформулируем систему ограничений задачи условной оптимизации - запишем математическую модель трубопроводной системы (конкретизируем уравнение (2)) и соотношения, связывающие компоненты векторов μ и σ (конкретизируем уравнения (3) и (4) соответственно).First, we formulate the constraint system of the conditional optimization problem - we write down the mathematical model of the pipeline system (we specify equation (2)) and the relations connecting the components of the vectors μ and σ (we specify equations (3) and (4), respectively).

В качестве математической модели трубопроводной системы используем модель стационарного режима течения газа: для каждой секции газопровода и каждого момента времени t∈Ω записываем соотношение (6), дополняем полученную систему уравнений соотношением (7) и формулой Шухова из отраслевого стандарта «СТО Газпром 2 - 3.5 - 051 - 2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов» для вычисления Taver.As a mathematical model of the pipeline system, we use the stationary gas flow model: for each section of the pipeline and each time moment t∈Ω, we write relation (6), we supplement the resulting system of equations with relation (7) and Shukhov’s formula from the industry standard STO Gazprom 2 - 3.5 - 051 - 2006. Norms of technological design of gas pipelines ”for calculating T aver .

Компонентами вектора μ являются коэффициенты гидравлической эффективности секций газопровода Е1, Е2, …, Е8. Значения Е1, Е2, …, E8 неизвестны и связаны соотношением (8).The components of the vector μ are the hydraulic efficiency coefficients of the gas sections E 1 , E 2 , ..., E 8 . The values of E 1 , E 2 , ..., E 8 are unknown and are related by relation (8).

Информация о дисперсиях случайных составляющих ошибок измерения - значениях компонент вектора σ - также отсутствует. Принимая во внимание то, что все измерительные приборы в течение периода наблюдений - 5 суток - не заменялись на другие, а в пунктах замеров для измерения давления и температуры установлены одинаковые измерительные приборы, то для любых моментов времени t1∈Ω и t2∈Ω (t1≠t2) считаем выполненными равенства:Information on the variances of the random components of the measurement errors — the values of the components of the vector σ — is also absent. Taking into account the fact that all measuring instruments during the observation period - 5 days - were not replaced by others, and the same measuring instruments were installed in the measurement points for measuring pressure and temperature, then for any time t 1 ∈Ω and t 2 ∈Ω (t 1 ≠ t 2 ) we consider the equalities

для манометров

Figure 00000031
,for manometers
Figure 00000031
,

для термометров

Figure 00000032
.for thermometers
Figure 00000032
.

Верхний индекс Р (Т) относится к дисперсии случайных составляющих ошибок измерения манометров (термометров).The superscript P (T) refers to the variance of the random components of the measurement errors of pressure gauges (thermometers).

Далее записываем целевую функцию задачи условной оптимизации. Согласно методу наименьших квадратов получаемNext, we write down the objective function of the conditional optimization problem. According to the least squares method, we obtain

Figure 00000033
Figure 00000033

Решаем задачу условной оптимизации по переменнымWe solve the problem of conditional optimization in variables

Figure 00000034
и qt, σ t q
Figure 00000035
,
Figure 00000034
and q t σ t q
Figure 00000035
,

Ej (j=1, 2,…, 8).E j (j = 1, 2, ..., 8).

В результате решения находим значения систематических ошибокAs a result of the solution, we find the values of systematic errors

ε1=-0,1032 МПа, ε2=-0,0171 МПа, ε3=-0,0439 МПа,ε 1 = -0.1032 MPa, ε 2 = -0.0171 MPa, ε 3 = -0.0439 MPa,

ε4=0,0427 МПа, ε5=-0,0291 МПа, ε8=0,0329 МПа, ε9=-0,3334 МПа.ε 4 = 0.0427 MPa, ε 5 = -0.0291 MPa, ε 8 = 0.0329 MPa, ε 9 = -0.3334 MPa.

На фиг. 3 изображены графики замеров давления в пунктах замеров №1-9 с поправкой на систематические ошибки, т.е. величин

Figure 00000036
.In FIG. Figure 3 shows the graphs of pressure measurements at measurement points No. 1-9, adjusted for systematic errors, i.e. quantities
Figure 00000036
.

Графики (фиг. 3) показывают, что поправка замеров

Figure 00000037
на величину систематических ошибок εi позволяет получить не противоречащую физическим законам совокупность графиков изменения давления по газопроводу.Graphs (Fig. 3) show that the correction measurements
Figure 00000037
by the amount of systematic errors ε i allows you to get a set of graphs of pressure changes in the pipeline that does not contradict physical laws.

Claims (1)

Способ поверки группы измерительных приборов на производственном объекте по наблюдениям за технологическим процессом, включающий измерение режимных параметров потока флюида технологического процесса измерительными приборами, установленными на трубопроводной системе, причем значения систематических ошибок ищут в соответствии с методом наименьших квадратов путем минимизации взвешенной суммы квадратов отклонений результатов измерений режимных параметров потока флюида с поправкой на систематические ошибки от истинных значений этих величин так, чтобы выполнялись соотношения, описывающие математическую модель трубопроводной системы, а также соотношения, связывающие коэффициенты модели, характеризующие техническое состояние оборудования системы, и соотношения, связывающие дисперсии случайных составляющих ошибок измерения.A method for verifying a group of measuring instruments at a production facility for observing a process, including measuring the operational parameters of the fluid flow of a technological process with measuring instruments installed on a piping system, the values of systematic errors being sought in accordance with the least squares method by minimizing the weighted sum of squares of the deviations of the measured mode fluid flow parameters corrected for systematic errors from the true values of et x values such that the ratio describing the mathematical model of the pipeline system, as well as the relations between the coefficients of the model describing the technical condition of the equipment system, and relations between the variance components of random measurement errors.
RU2017119546A 2017-06-05 2017-06-05 Method for checking the group of measuring instruments in the manufacturing facility by technological process observations RU2663555C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119546A RU2663555C1 (en) 2017-06-05 2017-06-05 Method for checking the group of measuring instruments in the manufacturing facility by technological process observations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119546A RU2663555C1 (en) 2017-06-05 2017-06-05 Method for checking the group of measuring instruments in the manufacturing facility by technological process observations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2663555C1 true RU2663555C1 (en) 2018-08-07

Family

ID=63142784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119546A RU2663555C1 (en) 2017-06-05 2017-06-05 Method for checking the group of measuring instruments in the manufacturing facility by technological process observations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2663555C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2217704C2 (en) * 2001-07-30 2003-11-27 Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" Method for graduating and testing liquid meters and flow meters (variants)
RU2428708C2 (en) * 2005-12-01 2011-09-10 Валтион Текниллинен Туткимускескус Calibration method and system of measuring instruments
US20170082480A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-23 Honeywell International Inc. Real-time condition based monitoring (cbm) based ultrasonic meter (usm) accuracy performance detection and notification

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2217704C2 (en) * 2001-07-30 2003-11-27 Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" Method for graduating and testing liquid meters and flow meters (variants)
RU2428708C2 (en) * 2005-12-01 2011-09-10 Валтион Текниллинен Туткимускескус Calibration method and system of measuring instruments
US20170082480A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-23 Honeywell International Inc. Real-time condition based monitoring (cbm) based ultrasonic meter (usm) accuracy performance detection and notification

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Сухарев М.Г., Косова К.О. Методика поверки измерительной аппаратуры в процессе эксплуатации магистральных газопроводов и их систем. Труды Российского Государственного Университета нефти и газа им. И.М. Губкина, N2, 2017, стр. 103-114. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103814277A (en) Flow velocity measurement method and device
BR112016008390B1 (en) method and system for determining the presence of a leak in a pressure system, and, non-transitory, computer readable medium
CA3042881A1 (en) Improvements in or relating to the monitoring of fluid flow
Farzaneh-Gord et al. Novel natural gas molecular weight calculator equation as a functional of only temperature, pressure and sound speed
Farzaneh-Gord et al. An intelligent approach for calculating natural gas compressibility factor and its application in ultrasonic flow meters
BR112021003339A2 (en) system for testing a valve
Mondéjar et al. Improvement of the measurement uncertainty of a high accuracy single sinker densimeter via setup modifications based on a state point uncertainty analysis
AU2017344456B2 (en) Pipe leak measurement and assessment
RU2663555C1 (en) Method for checking the group of measuring instruments in the manufacturing facility by technological process observations
US20110010123A1 (en) Method of Pressure Testing
RU2310820C1 (en) Method and device for measuring heat energy and flow rate of heat transfer agent in open water heat supply systems
Hogendoorn et al. How accurate are ultrasonic flowmeters in practical conditions; beyond the calibration
Hughes et al. HYDRAULIC FRICTION LOSS IN SMALL DIAMETER PLASTIC PIPELINES 1
RU2661777C1 (en) Method for measuring the production rate of a gas well
RU2566641C2 (en) Method of metering of heat energy supplied by heating device
CN117744302A (en) Permeability prediction method, apparatus, and computer-readable storage medium
RU2750059C1 (en) Apparatus for grading volume flow meter pairs in heat meters for closed and open heat supply systems and method for implementation thereof
Li et al. Uncertainty analysis of the high pressure closed loop gas flow standard facility in NIM
Kang et al. Numerical analysis and experimental comparison of temperature-compensation method for large length–diameter ratio thermal mass flowmeter
RU57894U1 (en) DEVICE FOR HEAT ENERGY METERING UNIT AND QUANTITY OF HEAT CARRIER
RU2809174C1 (en) Method for detecting linear coordinate of leak in gas pipeline
RU2795647C2 (en) Valve testing system
Jagad et al. A novel concept of measuring mass flow rates using flow induced stresses
Thompson et al. Calibration accuracy for constant temperature thermal anemometer
De Giorgi et al. Using inverse models for determining orifices mass flow rate characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190606