مهندسی گاز ایران

عدم قطعیت کلی سیستم‌های اندازه‌گیری گاز: بررسی موردی آزمایشگاه‌های کالیبراسیون کنتورهای گاز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، پژوهشکده اندازه‌گیری جریان سیالات، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، پژوهشکده اندازه‌گیری جریان سیالات، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد، واحد مهندسی تعمیرات مکانیک، شرکت مجتمع گاز پارس جنوبی، بوشهر، ایران

4 کارشناسی ارشد، واحد پژوهش و فناوری، شرکت گاز استان آذربایجان شرقی، تبریز، ایران

چکیده

یکی از مهم‌ترین مباحث در اندازه‌گیری صحیح گاز، عدم قطعیت کنتور به‌عنوان ابزار اندازه‌گیری است. در این زمینه بر طبق استانداردها و دستورالعمل‌های مربوطه، لازم است عدم قطعیت تک‌تک اجزاء سیستم اندازه‌گیری نظیر المان اندازه‌گیری (به‌عنوان مثال اریفیس)، دستگاه اندازه‌گیری دما و فشار و غیره در محدوده مجاز باشد. علاوه بر این، یکی از موارد بسیار حیاتی که متأسفانه امروزه به آن توجه زیادی نمی‌شود، عدم قطعیت ترکیبی سیستم اندازه‌گیری و برهم‌کنش‌ها و اثرات متقابل اجزاء سیستم اندازه‌گیری بر یکدیگر و بر عدم قطعیت کلی سیستم است. از این رو در این مطالعه به ارائه روابط مورد نیاز جهت محاسبه عدم قطعیت کلی آزمایشگاه‌های کالیبراسیون کنتورهای گاز در کشور پرداخته شد و در انتها نیز عدم قطعیت کلی دو مرکز به‌صورت نمونه محاسبه و گزارش شده است. یکی از این مراکز توانایی کالیبراسیون کنتورهای توربینی و دیگری توانایی کالیبراسیون کنتور دیافراگمی را دارا بود. نتایج به‌دست‌آمده نشان داده است که عدم قطعیت کلی مرکز کالیبراسیون کنتور توربینی برابر با 422/0درصد بوده است که انحراف کالیبراسیون کنتور مرجع، بیشترین نقش را در این عدم قطعیت کلی داشته است. همچنین محاسبه عدم قطعیت کلی مرکز کالیبراسیون کنتور دیافراگمی نشان داد بهترین عدم قطعیت کلی این مرکز 23/0درصد بوده است. مقایسه نتایج عدم قطعیت کلی این دو مرکز با معیارهای جهانی نشان داد عدم قطعیت کلی مراکز در محدوده مناسبی قرار دارد و با کالیبراسیون دوره‌ای تجهیزات اندازه‌گیری مانند کنتور مرجع و ... می‌توان این مقدار را نیز بهبود داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Gas Measurement Systems Overall Uncertainty: Gas Meter Calibration Laboratories Case Study

نویسندگان [English]

  • Seyed Hassan Hashemabadi 1
  • Mohammad Salemi 2
  • Alireza Asadi 3
  • Bahark Mardangahi 4
  • Mohammad Reza Sokhandani 4

1 Professor, Computational Fluid Dynamics (CFD) Research Laboratory, School of Chemical, Petroleum and Gas Engineering, Iran University of Science and Technology, 16846 Tehran, Iran

2 M.Sc., Fluid Flow Measurement Research Institute, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

3 M.Sc., Mechanical Repair Engineer, South Pars Gas Complex Company, Bushehr, Iran

4 Research and Technology, Gas Company of East Azarbaijan Province, Tabriz

چکیده [English]

One of the most important issues in accurate gas measurement is the uncertainty of the meter as the measurement tool. According to relevant standards and guidelines, it is necessary that the uncertainty of each component of the measurement system, such as the measurement element (e.g., orifice plate), temperature and pressure transmitter devices, etc., be within the permissible range. In addition, one of the very critical issues that unfortunately is not given much attention today is the overall uncertainty of the measurement system and the interactions and mutual effects of the system components on each other and on the overall uncertainty of the system. Therefore, this study presents the necessary relationships for calculating the overall uncertainty of gas meter calibration laboratories in the country. Finally, the overall uncertainty of two centers is calculated and reported as an example. One of these centers had the ability to calibrate turbine meters and the other had the ability to calibrate diaphragm meters. The results showed that the overall uncertainty of the turbine meter calibration center was 0.422%, of which the calibration deviation of the reference meter had the greatest role in this overall uncertainty. Also, the calculation of the overall uncertainty of the diaphragm meter calibration center showed that the best overall uncertainty of this center was 0.23%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Overall Uncertainty
  • Calibration
  • Calibration Centers
  • Diaphragm Meter
  • Turbine Meter
  1. Arpino, F., M. Dell'Isola, G. Ficco, and P. Vigo, Unaccounted for gas in natural gas transmission networks: Prediction model and analysis of the solutions. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2014. 17: p. 58-70.
  2. Ficco, G., M. Dell’Isola, P. Vigo, and L. Celenza, Uncertainty analysis of energy measurements in natural gas transmission networks. Flow Measurement and Instrumentation, 2015. 42: p. 58-68.
  3. Dörr, H., T. Koturbash, and V. Kutcherov, Review of impacts of gas qualities with regard to quality determination and energy metering of natural gas. Measurement Science and Technology, 2019. 30(2): p. 022001.
  4. Bekraoui, A., A. Hadjadj, A. Benmounah, and M. Oulhadj, Uncertainty study of fiscal orifice meter used in a gas Algerian field. Flow Measurement and Instrumentation, 2019. 66: p. 200-208.
  5. Tang, P.W. and F.B. Energy, Pressure, Temperature, and Other Effects on Turbine Meter Gas Flow Measurement. J Sch. Gas Meas. Technol, 2015. 3.
  6. Kegel, T., Flow Measurement Uncertainty - Analysis Based on Field Grade Components, in 4th CIATEQ Seminar on Advanced Flow Measurement. 2004.
  7. Kegel, T., Uncertainty Analysis of Turbine and Ultrasonic Meter Volume Measurements, in American Gas Association. 2005.
  8. Johnson, A. and T. Kegel, Uncertainty and traceability for the CEESI Iowa natural gas facility. Journal of research of the National Institute of Standards and Technology, 2004. 109(3): p. 345.
  9. Kegel, T., Uncertainty Analysis Of A Volumetric Primary Standard, in 5th International Symposium on Fluid Flow Measurement. 2002.
  10. Emrys, H. and J. Jones, Theoretical Uncertainty Of Orifice Flow Measurement, in International School of Hydrocarbon Measurement. 1986.
  11. NASA, P., Overall Measurement Accuracy —Determination And Influence, in American School Of Gas Measurement Technology. 2003.
  12. Marinho, F., Uncertainty In Flow Gas Measurement Systems With Ultrasonic Meters, in North Sea Flow Measurement Workshop. 2015.
  13. Abernethy, R., R. Benedict, and R. Dowdell, ASME measurement uncertainty. Journal of Fluids Engineering, 1985. 107(2): p. 161-164.
  14. ا. اکبری، م. سیاح نژاد و ن. ا. رضوی، «محاسبه عدم قطعیت ترکیبی سیستم میترینگ گاز پالایشگاه شهید هاشمی نژاد بر اساس استاندارد ایزو 5168»، سومین همایش ملی اندازه‌گیری جریان سیالات در صنایع نفت، گاز، پالایش، پتروشیمی و آب، 1395.
  15. Johnson, R.C., Real-gas effects in critical flow through nozzles and thermodynamic properties of nitrogen and helium at pressures to 300x105 newtons per square meter (approx. 300 atm). nasa sp-3046. NASA Special Publication, 1968. 3046.
  16. Johnson, R.C., Calculations of the flow of natural gas through critical flow nozzles. 1970.
  17. Choi, H.M., K.-A. Park, Y.K. Oh, and Y.M. Choi, Uncertainty evaluation procedure and intercomparison of bell provers as a calibration system for gas flow meters. Flow measurement and instrumentation, 2010. 21(4): p. 488-496.
  18. Johnson, A.N. and J.D. Wright, Gas flowmeter calibrations with the 26 m 3 PVTt standard. NIST Special Publication, 2009. 1046.
  19. Lunde, P., K.-E. Froysa, S. Neumann, and S. Vervik. Handbook of Uncertainty Calculations–Ultrasonic Fiscal Gas Metering Stations. in 26 th International North Sea Flow Measurement Workshop. 2003.
  20. NFOGM, Handbook of uncertainty calculations for ultrasonic, turbine and Coriolis oil flow metering stations. 2018.
  21. Lonna Dickenson, E. Reduce operational uncertainty in large volume gas transfers. 2024; Available from: https://forcetechnology.com/en/articles/reducing-operational-uncertainty-in-large-volume-gas-transfers.
مهندسی گاز ایران
دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 18
دی 1402
صفحه 17-28
  • تاریخ دریافت: 10 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری: 03 دی 1402
  • تاریخ پذیرش: 09 دی 1402