Разработка автоматизированной измерительной системы на базе ультразвуковых расходомеров Turbo Flow UFG с функцией определения плотности природного газа

Рассмотрена проблема измерения расхода газа на узлах учета средней и малой производительности. Она состоит в том, что возникает несоответствие периодически вносимого в вычислитель расходомера компонентного состава и реального состава газа в трубопроводе вследствие динамического изменения компонентного состава газа из‑за смешивания газа из различных месторождений. Согласно последним техническим требованиям узлы учета газа должны выполнять функции автоматического определения компонентного состава газа и его плотности при стандартных условиях. Это приводит к значительному удорожанию строительства новых и реконструкции существующих узлов учета. В статье описаны методы измерения плотности веществ, основанные на различных физических принципах, и приводится обоснование выбора акустического метода. В его основе лежат измерение скорости звука ультразвуковым преобразователем расхода газа и ее пересчет при известных температуре и давлении в значение плотности газа в зависимости от концентрации компонентов газовой смеси. В результате проведения экспериментальных исследований выявлена и учтена погрешность, вносимая влиянием скорости потока в широком диапазоне его изменения на измеряемую скорость звука, что в итоге приводит к увеличению общей погрешности измерения плотности газа от –2,0 до 0,5 %. Предложен метод измерения плотности природного газа с возможностью приближенного вычисления его компонентного состава. Проведена оценка метрологических характеристик автоматизированной измерительной системы, разработанной на базе ультразвуковых расходомеров Turbo Flow UFG с функцией определения плотности природного газа, в лабораторных условиях ООО НПО «Турбулентность‑ДОН» и в условиях подконтрольной эксплуатации на узле учета газа. Представлены посуточные графики изменения плотности газа, приведенной к стандартным условиям, которая получена на основе измерения скорости звука по прибору Turbo Flow UFG, установленному на подконтрольном газораспределительном пункте, и плотности, рассчитанной на основе данных о компонентном составе газа. Также приведен график относительного отклонения измеренной плотности от расчетной. При проведении статистического анализа данных зависимостей определена степень их взаимосвязи – коэффициент корреляции, который равен 0,9286, что подтверждает адекватность разработанной методики.