المعايرة بالهواء مقابل الغاز الطبيعي: ما تُظهره عوامل K لمقاييس توربينية DN50 وDN80

قارنت رسالة ماجستير معاملات التصحيح K لعُدّادات الغاز التوربينية DN50 وDN80 عند ست نقاط تدفق تشغيلية لكل مقاس. استخدمت الدراسة منشأتين للهواء الجوي وإعدادين لضغط الغاز الطبيعي في منشأة ثالثة. تكشف الجداول المنشورة أن نقطة التدفق الأدنى تستحق اهتمامًا منفصلًا. فقيم الهواء لعدّاد DN80 أعلى من قيم الغاز عند 20 م³/ساعة، بينما تكون قيم الهواء لعدّاد DN50 أقل عند 10 م³/ساعة. كما يعطي إعادة الحساب من الجداول المطبوعة فروقًا أكبر عند الطرف الأدنى من الحد الأقصى لانحرافات الهواء مقابل الغاز المذكورة في النص السردي. تعيد هذه المقالة إنتاج الجداول، وتحدد أساس الحساب، وتشرح كيفية تفسير المقارنة.

يحتاج مقياس غاز التوربين ذو الخرج النبضي إلى معامل K-factor لتحويل النبضات إلى حجم تشغيلي. قد يقوم المختبر بمعايرة المقياس في الهواء بينما يستخدم التطبيق المقصود غازاً طبيعياً مضغوطاً. لذلك يحتاج تقرير المعايرة إلى إظهار كيفية تصرف المعامل عبر نطاق التدفق، لا سيما عند أدنى نقطة مخصصة للاستخدام. قد يخفي التطابق البصري الوثيق عند معدلات التدفق الأعلى اختلافاً عند أحد طرفي النطاق، ولا يمكن لمتوسط واحد أن يُظهر أين يحدث ذلك الاختلاف.

ما مدى توافق معاملات K-factor للهواء والغاز الطبيعي عند نقاط التدفق الست المختبَرة لكل حجم مقياس، وهل يبقى اتجاه الاختلاف نفسه قرب الطرف الأدنى؟ تتحقق المقارنة أيضاً مما إذا كانت نطاقات الانحراف المذكورة في السرد يمكنها وصف كل إدخال في الجدول المطبوع. يقتصر النطاق على العينات والمرافق التي أبلغ عنها Tang (2018).

تم اختبار حقل غاز تشونغتشينغ وحقل النفط والغاز بوسط سيتشوان في الهواء عند الضغط الجوي المحلي. وتُصنّف جداول النتائج ظروف الهواء كليهما على أنها 0.1 ميغاباسكال. أجرى فرع تشنغدو الاختبار في الغاز الطبيعي عند 0.9 و1.5 ميغاباسكال. تسرد خطة اختبار التوربين في الأطروحة ست قراءات لكل نقطة تدفق، بفترة جمع مدتها 60 ثانية. كما تحدد أربع جولات استقرار يفصل بينها أسبوع واحد على الأقل. تقارن الجدولان 5-10 و5-11 نتائج مختارة من تشنغدو عند كلا الضغطين مع متوسط النتائج من كل منشأة هواء. استخدمت منشآت الهواء وتشنغدو منشآت مرجعية مختلفة، لذا فإن المقارنة بين الموقعين تغيّر المنشأة فضلاً عن الغاز والضغط.

Kᵢⱼ هو المعامل للتشغيل j عند النقطة i، وNᵢⱼ هو إجمالي النبضات المعدودة، وVᵢⱼ هو حجم التشغيل المرجعي، وn هو عدد القراءات المتكررة. Kᵢ هو المعامل المتوسط عند النقطة i. تعبّر الجداول عن K بوحدة m⁻³. للتحقق التحريري أدناه، الفرق المُوقَّع هو (K_air − K_gas) / K_gas × 100%.

أظهرت اختبارات تشونغتشينغ منحنيات متداخلة تقريبًا عندما كانت درجة حرارة الهواء وضغطه متشابهين. لاحظت الأطروحة عوامل K أعلى في الاختبارات الأكثر دفئًا عند ضغط هواء مشابه. في الجدول 5-10، تقع السلاسل الأربع متقاربة نسبيًا عبر معظم النطاق المُختبَر. عند 20 م³/ساعة، ترتفع نتيجتا الهواء فوق نتيجتي الغاز الطبيعي. على سبيل المثال، سجّل وسط سيتشوان 2323.94 م⁻³ وسجّل تشنغدو 2285.04 م⁻³ عند 0.9 ميغاباسكال. عند 50 م³/ساعة، تنعكس ترتيب قيمتي ضغط تشنغدو مقارنةً بـ 20 م³/ساعة. يحدّ هذا الانعكاس النقطي من استخدام اتجاه ضغط واحد لتفسير الجدول.

معاملات K لمعايرة عدادات التوربين DN80. أعيد رسمها بالإنجليزية من Tang (2018)، الجدول 5-10؛ قارن الشكل الأصلي 5-7. الخطوط المستقيمة تصل النقاط المبلّغ عنها.

في أول تشغيلين في تشونغتشينغ، كانت ضغوط الهواء متشابهة وكانت نطاقات درجة الحرارة 16.46–16.56 °م و16.24–16.47 °م على التوالي. وتشير الأطروحة إلى منحنى عامل K أعلى في التشغيل الأول. وفي تشنغدو، كان تشغيل الغاز الطبيعي عند 1.5 ميغاباسكال أيضًا ذا درجة حرارة أعلى من تشغيل 0.9 ميغاباسكال، لذا لا تفصل المشاهدات بين التأثيرين. عند 20 م³/ساعة تتجاوز قيمتا الهواء كلا قيمتي الغاز الطبيعي. وعند 10 م³/ساعة تكون قيمتا الهواء أقل. سُجّل في تشونغتشينغ 7704.33 م⁻³ مقابل 7869.61 م⁻³ في تشنغدو عند 1.5 ميغاباسكال. ويحدث هذا الانعكاس ضمن النطاق المختبر لمقاس عداد اسمي واحد.

معايرة معاملات K لعداد التوربين DN50. أُعيد رسمها بالإنجليزية من Tang (2018)، الجدول 5-11؛ قارن الشكل الأصلي 5-8. الخطوط المستقيمة تصل النقاط المُبلَّغ عنها.

عند الحد الأدنى من معدل التدفق المقاس، يعطي زوج مسمّى من الهواء إلى الغاز حوالي +1.70% للقطر الاسمي DN80 و−2.10% للقطر الاسمي DN50 باستخدام قراءة الغاز الطبيعي كمقام. وحتى عندما يتم حساب متوسط منشأتي الهواء أولاً، فإن تلك المقارنات نفسها تعطي +1.63% و−1.89% على التوالي. تستخدم هذه الحسابات قيم الجدول المنشورة مقربة إلى منزلتين عشريتين. وهي تُظهر حساسية التفسير لنقطة التدفق وأساس المقارنة. يجب على المختبر الذي يراجع معايرة هواء لتطبيق غاز طبيعي أن يقارن معدلات التدفق التشغيلية المتناظرة، وأن يحدد المرجع المستخدم لأي فرق نسبي، وأن يُبقي نتائج التدفق المنخفض ظاهرة في التقرير. يُظهر حجمَا الاختبار اتجاهين متعاكسين عند الطرف المنخفض هنا، لذا فإن تجميعهما معًا سيُخفي سمة مهمة للتحقق. يوضح فحص منفصل لبيانات تشنغدو سبب ضرورة إجراء مقارنة الضغط نقطة بنقطة أيضًا. عند 70 م³/ساعة للقطر الاسمي DN80، كان المعامل عند 1.5 ميجاباسكال 2286.49 م⁻³ وكان المعامل عند 0.9 ميجاباسكال 2279.21 م⁻³، بفارق حوالي 0.32% نسبةً إلى قراءة الضغط الأدنى. وللقطر الاسمي DN50 عند 40 م³/ساعة، كانت الأرقام المقابلة 7829.59 و7777.02 م⁻³، بفارق حوالي 0.68% على الأساس نفسه. في كلتا الحالتين تصف النسبة المئوية فرقًا بين معاملات مقاسة. وهي ليست تقديرًا لعدم اليقين ولا تسامحًا للخدمة.

تدعم النتائج مراجعة خاصة بنقطة التدفق لنقل المعايرة لعدادات التوربينات DN50 وDN80 التي تم اختبارها. معظم المنحنيات متقاربة نسبيًا، لكن أدنى تدفق مقاس يُظهر فروقًا واضحة في اتجاهين متعاكسين للحجمين. أي قرار لنقل عامل K يجب أن يستخدم معلومات التدفق والوسط والضغط والمنشأة ذات الصلة من المعايرة الفعلية. تصف هذه النتائج العينات المبلّغ عنها وظروف الاختبار.

يمكن أن يعيد مقارنة المتابعة القياسات بالقرب من الحد الأدنى لتدفق الخدمة لكل عداد ويسجل الضغط ودرجة الحرارة وعدم اليقين إلى جانب بيانات النبض. إن مطابقة الضغط ودرجة الحرارة مع تغيير غاز الاختبار فقط، حيث يسمح نظام المرجع بذلك، من شأنها أن تساعد في فصل تأثير الوسط عن تأثيرات المنشأة وظروف التشغيل. وسيُظهر اختبار عدادات إضافية ما إذا كانت الاتجاهات المرصودة عند الطرف الأدنى تتكرر خارج هذه العينات.

تقدم رواية الأطروحة أقصى انحرافات بين الهواء والغاز بنسبة 0.19% و0.16% لـ DN80، و0.49% و0.43% لـ DN50، في مقارنات 0.9 و1.5 ميغاباسكال على التوالي. وتقدم 0.32% و0.67% لضغطي الغاز الطبيعي لـ DN80 وDN50 على التوالي. لا يحدد القسم المختار استبعادًا أو مقامًا يوفق بين الحدود القصوى للهواء والغاز ومدخلات أدنى تدفق. تحتفظ هذه المقالة بأرقام المؤلف كما وردت وتعرض حسابات الجدول المستقلة بشكل منفصل.

تانغ ييشين (2018). دراسة مقارنة لاختبار عدادات تدفق الغاز بالهواء والغاز الطبيعي [عنوان مترجم]. رسالة ماجستير في الهندسة، جامعة جنوب غرب البترول. §5.3.1، ص 69–70 (صفحات PDF 77–78)، الجدولان 5-10 و5-11 والشكلان الأصليان 5-7 و5-8. خطة الاختبار: الجدول 5-1، ص 60. المعادلات: §3.3، ص 18. تستخدم المخططات الإنجليزية القيم المجدولة وأُعيد رسمها بشكل مستقل.

الغلاف: بيتي كاريل، صورة أرشيفية من وزارة الطاقة الأمريكية. عمل حكومي أمريكي في الملكية العامة وفقًا لسجل الملف. اقتصاص تحريري وتراكب عنوان. سجل الصورة