معاملات K لعدادات الغاز الدوارة في الهواء والغاز الطبيعي

تتناول هذه المقالة ما إذا كان يمكن نقل معاملات K لعدادات الغاز الدوارة التي تم الحصول عليها في الهواء إلى خدمة الغاز الطبيعي. وتستند إلى اختبارات Tang لعدادات DN50 وDN80 عند ست نقاط تدفق تشغيلية لكل مقاس. ويستخدم المقارنة نتائج الهواء الجوي من تشونغتشينغ وسيتشوان الوسطى ونتائج الغاز الطبيعي المضغوط من تشنغدو. وقد أسفر الهواء عموماً عن معاملات K أعلى في المقارنة المُبلَّغ عنها، لكن حجم الاختلاف واتجاهه تفاوتا مع التدفق وظروف الاختبار. وتساعد النتائج في تحديد المواضع التي يحتاج فيها النقل بين الظروف إلى التحقق. ولا تعزل الدراسة تأثير الوسط عن الاختلافات المخبرية واختلافات الضغط.

قد يتم اختبار عداد غاز دوار بالهواء بينما يكون وسيط الخدمة المقصود له هو الغاز الطبيعي. معامل K هو عدد النبضات المسجلة مقسومًا على حجم التشغيل المرجعي. في الحساب القائم على النبضات، يتم الحصول على الحجم بقسمة عدد النبضات على معامل K المطبق. لذلك فإن التغير في هذا المعامل يهم حتى عندما يكون العداد ونقطة التدفق الاسمية متماثلين.

ما مدى توافق عوامل K المبلّغ عنها للهواء والغاز الطبيعي عبر نقاط التدفق التشغيلية للحجمين المُختبَرين؟ الغرض العملي هو تحديد أين يحتاج العامل المستمد من الهواء إلى تحقق إضافي قبل استخدامه في ظروف الغاز الطبيعي. تشير تسميات DN إلى حجم العداد؛ ولا يزال يتعين إجراء المقارنة عند نقاط التدفق التشغيلية الفعلية. تتناول حالات الاختبار عامل K المقاس في ظل ظروف المختبر المدرجة. إن تطبيق عامل واحد على ظرف مختلف هو قرار هندسي منفصل يعتمد على مقدار الخطأ الذي يمكن للتطبيق تحمّله.

اختبر تانغ عدادات دوارة من نوع DN50 وDN80 على معايير تدفق الهواء في حقل غاز تشونغتشينغ وحقل النفط والغاز بوسط سيتشوان وعلى نظام مرجع الغاز الطبيعي لفرع تشنغدو. تسرد خطة اختبار العدادات الدوارة ست نقاط تدفق تشغيلية لكل مقاس، مع 120 ثانية من الالتقاط وست قراءات لكل نقطة. كما تسرد أربع جولات اختبار استقرار يفصل بينها أسبوع واحد على الأقل. تستخدم المقارنة أدناه شرطي الضغط في تشنغدو ومتوسط النتائج المبلّغ عنها لمختبرات الهواء. هذه التفاصيل التصميمية موثقة في الفصلين 3 و5 من الأطروحة، ولا سيما الجدول 5-2 والفقرة §5.3.2.

في اختبارات حقل غاز تشونغتشينغ، تُظهر الجداول 4-20 إلى 4-23 والشكل 4-8 أن ضغط الغاز كان متطابقًا تقريبًا في التشغيلين الأولين. كان التشغيل الأول أكثر دفئًا فوق 100 م³/ساعة وأبرد تحت 100 م³/ساعة. لم تُظهر منحنيات معامل K لهذين التشغيلين نمطًا واضحًا. كان التشغيلان الثالث والرابع ذوي ضغوط أقل ودرجات حرارة أعلى من الأولين، ومع ذلك تغيرت معاملات K الخاصة بهما قليلًا. وعلى النقيض من نتائج مقياس التوربين، وجد المؤلف تأثيرًا ظاهريًا ضئيلًا لتغيرات ضغط الغاز ودرجة الحرارة على معامل K في هذه المجموعة المحددة من الاختبارات.

اختار المؤلف مجموعتين من بيانات اختبار الأداء عند ضغوط مختلفة من فرع تشنغدو وقارنهما مع متوسط بيانات الاختبار من حقل تشونغتشينغ للغاز وحقل النفط والغاز في وسط سيتشوان. يعرض الجدول 5-12 بيانات DN80 ويقارن الشكل 5-9 المنحنيات من المختبرات المختلفة.

مقارنة معامل K لعدّاد DN80. أُعيد رسمها بالإنجليزية من تانغ (2018)، الجدول 5-12. تربط الخطوط النقاط المُبلَّغ عنها. ضغط تشنغدو الأدنى هو 0.9 ميجاباسكال في الجدول و0.8 ميجاباسكال في الشكل الأصلي 5-9.

يوضح الشكل 5-9 ميلاً عاماً نحو عوامل K أعلى في الهواء منها في الغاز الطبيعي. وتذكر الأطروحة حداً أقصى للانحراف قدره 0.96% وحداً أدنى قدره 0.02% بين الهواء الجوي والغاز الطبيعي عند الحالة التي تصفها بـ 0.8 ميجاباسكال في ذلك المقطع. أما بالنسبة للهواء الجوي مقابل الغاز الطبيعي عند 1.5 ميجاباسكال، فتذكر 1.15% و0.01% على التوالي. ويقارن المقطع التالي الغاز الطبيعي عند 0.9 ميجاباسكال و1.5 ميجاباسكال، ويذكر اتجاهات مشابهة وحداً أقصى للانحراف قدره 0.35%، مع تطابق النقاط الأقرب تقريباً.

بالنسبة لحقل غاز تشونغتشينغ، تُظهر الجداول 4-14 إلى 4-17 والشكل 4-6 فروقًا صغيرة جدًا في معامل K. ومع ذلك، لاحظ المؤلف ميلًا نحو معاملات K أعلى عند درجات حرارة أعلى، ورأى أن تأثير درجة الحرارة في هذه المقارنة أكبر بالنسبة للعداد الدوّار منه بالنسبة لعداد التوربين.

بالنسبة لفرع تشنغدو، تستشهد الأطروحة بالجداول 4-77 إلى 4-78 والشكل 4-31. ويفسّر المؤلف المقارنة على أنها تُظهر معامل K أعلى عند 1.5 ميغاباسكال منه عند 0.9 ميغاباسكال، ويعزو هذا الاتجاه إلى الضغط. وقد تمت مقارنة مجموعتي بيانات من تشنغدو عند ضغطين مختلفين مع متوسط نتائج الاختبار من حقل غاز تشونغتشينغ وحقل النفط والغاز بوسط سيتشوان. يعرض الجدول 5-13 بيانات DN50، ويُظهر الشكل 5-10 منحنيات المقارنة.

مقارنة معامل K لـ DN50. أُعيد رسمها بالإنجليزية من Tang (2018)، الجدول 5-13. تربط الخطوط النقاط المُبلَّغ عنها.

يوضح الشكل 5-10 الاتجاه العام نحو معاملات K أعلى في الهواء منها في الغاز الطبيعي. بالنسبة للهواء الجوي مقابل الغاز الطبيعي عند 0.9 ميجاباسكال، تذكر الأطروحة أقصى وأدنى انحرافات بنسبة 1.17% و0.01%. وبالنسبة للهواء الجوي مقابل الغاز الطبيعي عند 1.5 ميجاباسكال، تذكر 0.78% و0.01%. اتبعت منحنيات الغاز الطبيعي عند 0.9 و1.5 ميجاباسكال اتجاهات مماثلة. كان أكبر انحراف 0.39% وكانت أقرب النقاط متطابقة تقريبًا.

تحدد القياسات نقاط التدفق التي تستدعي فيها إعادة توزيع العامل المشتق من الهواء تدقيقًا أدق. عند 70 م³/ساعة لأنبوب DN50، يتجاوز كلا عاملي الهواء المُبلَّغ عنهما كلا عاملي الغاز الطبيعي المُبلَّغ عنهما. وعند 40 م³/ساعة، تتجاوز قيمة تشنغدو عند 1.5 ميغاباسكال القيم الواردة من كلا مختبري الهواء. يُظهر هذا التغير في الترتيب لماذا قد يُغفل تصحيح واحد مستنتج من الاتجاه العام فروقًا نقطية مهمة. تُغيّر المقارنة الوسط والضغط ومرفق المرجع معًا، لذا فهي تُكمّم الفروق بين ظروف الاختبار دون عزل مساهمة سببية لكل متغير. القيم القصوى المُبلَّغ عنها مفيدة لتحديد نطاق الفروق الملحوظة عبر المقارنات المختارة. وهي ليست تقديرات لعدم اليقين ولا أخطاء مسموحًا بها. عند مراجعة البيانات الخاصة باختبار مقترح، اطلب قراءات نقاط التدفق وعدم يقين القياس لكل ظرف؛ فالمتوسط العام وحده قد يخفي نقاطًا تحتاج إلى فحص منفصل.

بالنسبة لعدادات DN50 وDN80 التي تم اختبارها، اعتمد التوافق بين معاملات K للهواء والغاز الطبيعي على نقطة التدفق التشغيلية وظروف المقارنة. تدعم الجداول التحقق من الانتقال عند نقاط التدفق المقصودة وتسجيل وسط الاختبار والضغط والمنشأة المرجعية مع المعامل المُبلَّغ عنه.

يمكن أن تختبر مقارنة متابعة العداد نفسه عند تدفق وضغط ودرجة حرارة متطابقة مع تغيير الوسط على نظام مرجعي متوافق. ومن شأن تكرار تلك الاختبارات المزدوجة عبر عدادات إضافية والإبلاغ عن عدم اليقين المرتبط بها أن يساعد في التمييز بين تأثير وسط قابل للتكرار وتباين المنصة والعينة.

يعطي الجدول 5-12 قيمة 0.9 ميجاباسكال لظروف تشنغدو ذات الضغط المنخفض. يستخدم الشكل 5-9 والفقرة الأولى للمقارنة قيمة 0.8 ميجاباسكال. يتم الاحتفاظ بكلا التسميتين حيث تظهران في المصدر ويجب التوفيق بينهما قبل استخدام هذا الشرط في مواصفة. اتجاه الضغط DN50 هو تفسير المؤلف للمقارنة المختارة. معامل K المجدول عند 10 م³/ساعة هو 1408.62 م⁻³ عند 1.5 ميجاباسكال و1409.69 م⁻³ عند 0.9 ميجاباسكال.

تانغ ييشين. دراسة مقارنة لاختبار عدادات تدفق الغاز بالهواء والغاز الطبيعي [عنوان مترجم]. رسالة ماجستير، جامعة جنوب غرب البترول، 2018، §5.3.2، ص 71–72 (صفحات PDF 79–80)؛ خطة الاختبار في الجدول 5-2، ص 61 (صفحة PDF 69). تم رسم المخططات الإنجليزية بشكل مستقل من الجدولين 5-12 و5-13. يتم الاحتفاظ بالمسحات المصدرية للشكلين 5-9 و5-10 في ملف التحقق من المصدر.

صورة الغلاف التحريرية: صورة للعمليات الميكانيكية في سانديا، وزارة الطاقة الأمريكية. عمل حكومي أمريكي وفقًا لسجل المصدر. تم اقتصاصه لتناسب تخطيط الغلاف مع تراكب العنوان. توضح الصورة العمل الهندسي.