बहु-स्थिति गैस मीटर परीक्षण बेंच: एक ही मीटर अलग-अलग परिणाम क्यों दे सकता है
प्रकाशित हुआ 11.07
सारांश
बहु-स्थिति गैस मीटर सत्यापन उपकरण कई गैस मीटरों को श्रेणीबद्ध रूप से जोड़कर एक साथ सत्यापित करने की सुविधा देता है, जिससे परीक्षण दक्षता में सुधार होता है। हालाँकि, स्थिति-आधारित अंतर सत्यापन परिणामों की सटीकता को प्रभावित कर सकते हैं। व्यावहारिक अनुभव के आधार पर, लेखकों ने स्थिति-आधारित अंतरों के तीन स्रोतों की जाँच के लिए सैद्धांतिक विश्लेषण और प्रयोगों को संयोजित किया: दबाव हानि, मीटर त्रुटि विशेषताएँ, और प्रवाह-क्षेत्र वितरण। निष्कर्षों से ऐसे उपायों की पहचान होती है जो इन अंतरों को कम कर सकते हैं और श्रेणीबद्ध रूप में गैस मीटर सत्यापन की विश्वसनीयता में सुधार कर सकते हैं।
कीवर्ड: गैस मीटर; सत्यापन उपकरण; स्थिति प्रसार; सटीकता
पृष्ठभूमि और परीक्षण उपकरण
प्राकृतिक गैस ऊर्जा प्रणाली में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। जैसे-जैसे चीन के शहरों और गैस वितरण नेटवर्क का विस्तार हुआ, गैस मीटरों की मांग और उससे जुड़े सत्यापन कार्यभार में वृद्धि हुई। मीटरों को श्रेणीबद्ध रूप से जोड़ने से एक बहु-स्थिति बेंच एक ही बार में कई इकाइयों का परीक्षण कर सकती है। लेखकों ने देखा कि एक ही मीटर विभिन्न बेंच स्थितियों पर भिन्न सत्यापन परिणाम दे सकता है। ऐसे अंतर इस बात को प्रभावित कर सकते हैं कि किसी मीटर के मापन संबंधी प्रदर्शन का आकलन कैसे किया जाता है। यह अध्ययन उनके कारणों और संभावित उपायों की जांच करता है ताकि बहु-स्थिति बेंचों के उपयोग और डिज़ाइन के बारे में जानकारी दी जा सके।
अध्ययन में प्रयुक्त छह-स्थिति सोनिक-नोज़ल बेंच की प्रवाह सीमा 0.04–65 m³/h और सापेक्ष विस्तारित अनिश्चितता Uᵣ = 0.36% (k = 2) थी। इसमें एक संदर्भ सोनिक-नोज़ल प्रणाली, तापमान और दबाव उपकरण, पाइपिंग और एक ड्राइव प्रणाली, माउंटिंग स्थितियाँ और एक नमूनाकरण प्रणाली, तथा एक कंप्यूटर नियंत्रण प्रणाली शामिल थी। जब नोज़ल थ्रोट पर स्थैतिक दबाव का अपस्ट्रीम ठहराव दबाव से अनुपात अपने क्रांतिक मान तक पहुँच जाता है, तो दिए गए अपस्ट्रीम परिस्थितियों के लिए नोज़ल के माध्यम से द्रव्यमान प्रवाह अपने अधिकतम तक पहुँच जाता है। बैक-प्रेशर अनुपात को और कम करने पर नोज़ल प्रवाह अपरिवर्तित रहता है। नमूनाकरण प्रणाली परीक्षण के अधीन मीटर और नोज़ल संदर्भ द्वारा संचित मात्राओं को रिकॉर्ड करती है। संकेत त्रुटि मीटर की मात्रा की तुलना तापमान और दबाव के लिए संशोधित संदर्भ मात्रा से करके प्राप्त की जाती है। परीक्षण मीटर कक्षा 1.5 G25 अल्ट्रासोनिक गैस मीटर थे जिनकी प्रवाह सीमा 0.25–40 m³/h थी।
अनुसंधान प्रश्न और उद्देश्य
क्या एक ही गैस मीटर एक ही सीरियल सत्यापन बेंच पर विभिन्न स्थितियों पर लगाए जाने पर भिन्न संकेत त्रुटियाँ उत्पन्न कर सकता है? यह अध्ययन पूछता है कि दबाव हानि, मीटर त्रुटि विशेषताएँ और इनलेट प्रवाह वितरण देखे गए प्रसार में कैसे योगदान करते हैं, और क्या परीक्षण की गई स्थितियों के अंतर्गत एक पाइपिंग परिवर्तन इसे कम कर सकता है।
प्रायोगिक डिज़ाइन
लेखकों ने इनलेट दबाव और प्रवाह विश्लेषण को दो प्रयोगात्मक तुलनाओं के साथ जोड़ा। छह कक्षा 1.5 मीटर के लिए स्थितियों के बीच संकेत त्रुटियों की तुलना करने के लिए छह-स्थिति सोनिक-नोज़ल बेंच का उपयोग किया गया था। एक अलग तीन-स्थिति बेंच का उपयोग 40 m³/h पर उसी अल्ट्रासोनिक मीटर की तुलना करने के लिए किया गया था, सीधे पाइप अनुभाग जोड़ने से पहले और बाद में, जबकि बताई गई पर्यावरणीय स्थितियों को अपरिवर्तित रखा गया था। तीनों तंत्र और संबंधित परीक्षण डेटा स्रोत पत्र के क्रम में नीचे प्रस्तुत किए गए हैं।
दबाव हानि
दबाव हानि किसी गैस मीटर के इनलेट और आउटलेट के बीच निर्दिष्ट प्रवाह दर पर औसत दबाव गिरावट है। यह पेपर इसे मीटर के भीतर घर्षण से जोड़ता है, जिसमें इसके प्रवाह मार्गों और गतिशील घटकों से जुड़ा घर्षण भी शामिल है। लेखक तत्कालीन लागू जियांग्सू विनियमन JJG (Su) 206–2018 का हवाला देते हैं, जिसमें 16 m³/h ≤ Qₘₐₓ ≤ 65 m³/h वाले मीटरों के लिए अधिकतम 300 Pa दबाव हानि निर्दिष्ट थी। वे अनुमान लगाते हैं कि छह-स्थिति वाले बेंच की पहली और छठी स्थिति के बीच इनलेट-दबाव का अंतर 1,000 Pa से अधिक हो सकता है और तुलना को प्रभावित कर सकता है।
यह विश्लेषण मीटर इनलेट्स को समान ऊँचाई पर मानता है और हवा को एक आदर्श गैस के रूप में अनुमानित करता है। यह पेपर इनलेट्स पर निम्नलिखित बर्नौली संबंध लागू करता है:
p + ½ρv² + ρgh = C (1)
p = इनलेट दबाव (Pa); ρ = गैस घनत्व (kg/m³); v = वेग (m/s); g = गुरुत्वाकर्षण त्वरण (m/s²); h = इनलेट ऊँचाई (m); C = स्थिरांक।
v = √[2(C − p − ρgh)/ρ] (2)
लेखकों के विश्लेषण में, C को स्थिर मानते हुए, समीकरण (2) निम्न इनलेट दबाव p को उच्च इनलेट वेग v से जोड़ता है। एक निश्चित अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल s के लिए, Q = v × s, इसलिए वेग में परिवर्तन स्थानीय आयतन प्रवाह दर को बदल देता है। लेखकों का तर्क है कि श्रेणी में जुड़े मीटरों में दबाव हानि विभिन्न स्थितियों पर प्रवाह की स्थितियों को बदल सकती है और उनके सत्यापन परिणामों को प्रभावित कर सकती है। वे मीटर के अंदर घर्षण कम करने, स्थितियों के बीच पाइपिंग में सुधार करने और अनुमेय स्थिति अंतर निर्धारित करते समय संचयी दबाव हानि का आकलन करने तथा परीक्षण स्थितियों की संख्या चुनने का प्रस्ताव रखते हैं।
मीटर त्रुटि विशेषताएँ
निर्माण में अंतर के कारण मीटर संकेत त्रुटि, स्थिरता और पुनरावृत्ति में भिन्न हो सकते हैं। लेखक ऐसे अंतरों को विभिन्न बेंच स्थितियों पर प्राप्त परिणामों में एक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता के रूप में पहचानते हैं। वे स्थिति प्रसार Δ को इस प्रकार परिभाषित करते हैं:
Δ = |Eₘₐₓ − Eₘᵢₙ| (3)
Eₘₐₓ और Eₘᵢₙ एक ही परीक्षण मीटर के लिए बेंच स्थितियों में मापी गई उच्चतम और निम्नतम संकेत त्रुटियाँ हैं।
पेपर में उद्धृत मानदंड का उपयोग करते हुए, स्थिति प्रसार को परीक्षण के अधीन मीटर के संख्यात्मक सटीकता वर्ग के एक चौथाई तक सीमित किया गया था। लेखकों ने छह-स्थिति बेंच पर समान पर्यावरणीय परिस्थितियों में छह कक्षा 1.5 मीटर का परीक्षण किया, 0.375% की सीमा लागू करते हुए। डेटा तालिका 1 में पुनः प्रस्तुत किया गया है।
छह में से दो मीटर अध्ययन में उपयोग की गई 0.375% सीमा से अधिक हो गए। यह दर्शाता है कि एक ही बेंच पर परीक्षण किए गए मीटरों के बीच मापा गया स्थिति प्रसार भिन्न हो सकता है। लेखक मीटर की स्थिरता और विश्वसनीयता में सुधार की सिफारिश करते हैं। मापन मानक पर स्थिति की संगतता का आकलन करने के लिए, वे स्थिर मापन संबंधी विशेषताओं वाले परीक्षण मीटर का चयन करने की सिफारिश करते हैं।
मीटर आईडी | स्थिति 1 | स्थिति 2 | स्थिति 3 | स्थिति 4 | स्थिति 5 | स्थिति 6 | प्रसार |
200878432002 | −0.34 | −0.37 | −0.39 | −0.31 | −0.17 | −0.33 | 0.22 |
200878432004 | −0.20 | 0.14 | 0.27 | 0.32 | 0.19 | 0.30 | 0.52 |
200878432006 | −0.04 | −0.02 | −0.01 | 0.07 | −0.19 | −0.05 | 0.26 |
200878432008 | −0.28 | −0.26 | −0.31 | −0.06 | −0.26 | −0.42 | 0.36 |
200878432009 | −0.12 | 0.26 | 0.03 | −0.24 | 0.06 | 0.14 | 0.50 |
200878432010 | −0.04 | 0.08 | −0.02 | 0.25 | 0.17 | −0.04 | 0.29 |
प्रवाह-क्षेत्र वितरण
गैस मीटर परीक्षण बेंचों और फ़ील्ड इंस्टॉलेशनों में मोड़ आम हैं। पेपर बताता है कि किसी मोड़ के आर-पार वेग और अपकेंद्रीय-बल के अंतर द्वितीयक प्रवाह उत्पन्न कर सकते हैं, जिससे विक्षोभ बढ़ता है और वेग प्रोफ़ाइल की एकरूपता कम होती है। यह बेंच स्थितियों के आर-पार परिणामों को प्रभावित कर सकता है, विशेष रूप से उन मीटरों के लिए जो इनलेट प्रवाह प्रोफ़ाइलों के प्रति संवेदनशील होते हैं, जैसे अल्ट्रासोनिक और थर्मल गैस मीटर।
एक जोड़े गए सीधे पाइप खंड के प्रभाव की जांच करने के लिए, लेखकों ने मोड़ों को शामिल करने वाले तीन-स्थिति सोनिक-नोज़ल बेंच का उपयोग किया। इसकी प्रवाह सीमा 0.04–65 m³/h और सापेक्ष विस्तारित अनिश्चितता Uᵣ = 0.34% (k = 2) थी। उन्होंने पर्यावरणीय परिस्थितियों को अपरिवर्तित रखते हुए, जोड़े गए खंड के साथ और बिना, 40 m³/h पर उसी अल्ट्रासोनिक मीटर, क्रमांक 35180824128, का परीक्षण किया। रिपोर्ट किया गया मीटर स्थिरता परीक्षण परिणाम 0.23% था। माप के लिए मूल तालिका 3 देखें।
सीधा खंड जोड़ने के बाद, मापी गई स्थिति फैलाव 0.70% से घटकर 0.28% हो गया। लेखकों ने परिणाम को इस बात के प्रमाण के रूप में व्याख्यायित किया कि जोड़े गए सीधे खंड ने उनके सेटअप में प्रवाह वितरण और स्थिति संगति में सुधार किया। वे 8D–15D की सीधी लंबाई का सुझाव देते हैं, जहाँ D पाइप का आंतरिक व्यास है, और जहाँ उपलब्ध स्थान सीमित है वहाँ प्रवाह गाइड का प्रस्ताव देते हैं। वे बेंच पाइपिंग में मोड़ों की संख्या कम करने की भी सलाह देते हैं।
स्थिति | स्थिति 1 | स्थिति 2 | स्थिति 3 | प्रसार |
कोई अतिरिक्त सीधा खंड नहीं | −0.33 | 0.16 | 0.37 | 0.70 |
अतिरिक्त सीधा खंड | −0.10 | 0.11 | 0.18 | 0.28 |
चर्चा
छह-स्थिति परिणाम दर्शाते हैं कि बेंच स्थिति की संगतता का आकलन करते समय परीक्षण मीटर का चयन महत्वपूर्ण है। दो मीटर अध्ययन के 0.375% मानदंड से अधिक हो गए, जबकि अन्य चार नहीं हुए। अलग तीन-स्थिति बेंच पर, एक सीधा खंड जोड़ने से परीक्षण किए गए मीटर के लिए प्रसार 0.70% से घटकर 0.28% हो गया, जो 0.42 प्रतिशत अंकों की कमी है। कुल मिलाकर, प्रयोग स्थिति-निर्भर परिणाम का निदान करते समय मीटर की स्थिरता और इनलेट पाइपिंग व्यवस्था दोनों की जाँच का समर्थन करते हैं। सीधे-खंड की तुलना एक प्रवाह बिंदु पर एक मीटर को कवर करती है।
निष्कर्ष
व्यावहारिक सत्यापन अनुभव, सैद्धांतिक विश्लेषण और प्रयोगों के आधार पर, यह पत्र दबाव हानि, मीटर त्रुटि विशेषताओं और प्रवाह-क्षेत्र वितरण के संदर्भ में स्थिति-निर्भर अंतरों के कारणों और संभावित उपायों की जाँच करता है। लेखकों का इरादा है कि ये निष्कर्ष सत्यापन प्रयोगशालाओं और गैस मीटर निर्माताओं को बहु-स्थिति परीक्षण की सटीकता और विश्वसनीयता में सुधार करने में मदद करें।
दृष्टिकोण
एक अनुवर्ती अध्ययन कई प्रवाह बिंदुओं, मीटर प्रौद्योगिकियों और इनलेट विन्यासों में सीधे-खंड की तुलना को दोहरा सकता है। स्थिति-विशिष्ट दबाव और तापमान, बार-बार की गई रीडिंग और माप अनिश्चितता को रिकॉर्ड करने से पाइपिंग के प्रभाव को मीटर की परिवर्तनशीलता से अलग करने और यह स्थापित करने में मदद मिलेगी कि देखा गया सुधार अन्य बेंचों पर कितनी दूर तक स्थानांतरित होता है।
व्याख्या पर टिप्पणियाँ
समीकरण (1)–(3) स्रोत विश्लेषण को पुनः प्रस्तुत करते हैं। वास्तविक बेंच में, वेग अंतर का पूर्वानुमान लगाने के लिए बर्नौली संबंध का उपयोग करने से पहले स्थितियों के बीच के नुकसानों को ध्यान में रखा जाना चाहिए। अध्ययन के ऐतिहासिक मानदंडों, नमूना रीडिंग और सीधे-पाइप की लंबाई की व्याख्या मूल परीक्षण संदर्भ के भीतर की जानी चाहिए।
संदर्भ और छवि स्रोत
Xu Z., Zhao Z., Zhou Y. बहु-स्थिति गैस मीटर सत्यापन उपकरण में स्थिति अंतरों के कारणों और उपायों का विश्लेषण [अनूदित शीर्षक]. 2022, 32(2), पृ. 34–36. DOI रिकॉर्ड.
संपादकीय कवर फ़ोटो: बेट्टी कैरेल, अमेरिकी ऊर्जा विभाग. स्रोत रिकॉर्ड के अनुसार अमेरिकी सरकारी कार्य। शीर्षक ओवरले के साथ कवर लेआउट के लिए क्रॉप किया गया। यह तस्वीर इंजीनियरिंग कार्य को दर्शाती है।
