TCVN8438-1:2010

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8438-1:2010 về Đo dòng lưu chất trong ống dẫn kín - Đồng hồ siêu âm khí - Phần 1: Đồng hồ dùng cho giao nhận thương mại và phân phối TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8438-1:2010 ĐO DÒNG LƯU CHẤT TRONG ỐNG DẪN KÍN - ĐỒNG HỒ SIÊU ÂM KHÍ - PHẦN 1: ĐỒNG HỒ DÙNG CHO GIAO NHẬN THƯƠNG MẠI VÀ PHÂN PHỐI Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic meters for gas - Part 1: Meters for custody transfer and allocation measurement Lời nói đầu TCVN 8438-1:2010 xây dựng dựa trên việc tham khảo ISO/DIS 17089-1: 2009; TCVN 8438-1:2010 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 30 Đo lưu lượng lưu chất trong ống dẫn kín biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. ĐO DÒNG LƯU CHẤT TRONG ỐNG DẪN KÍN - ĐỒNG HỒ SIÊU ÂM KHÍ - PHẦN 1: ĐỒNG HỒ DÙNG CHO GIAO NHẬN THƯƠNG MẠI VÀ PHÂN PHỐI Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic meters for gas - Part 1: Meters for custody transfer and allocation measurement 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định những yêu cầu và khuyến nghị cho đồng hồ âm đo khí sử dụng thời gian di chuyển của sóng âm để đo dòng khí đồng nhất đơn pha trong ống dẫn kín. Tiêu chuẩn này áp dụng cho đồng hồ âm đo khí dạng thời gian truyền, cho giao nhận thương mại và phân phối, ví dụ, nhưng không giới hạn, như đường kính trong đầy, diện tích biến đổi, áp suất cao, áp suất thấp hoặc kết hợp những yếu tố trên. Không có giới hạn về kích cỡ nhỏ nhất và lớn nhất của đồng hồ. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho việc đo hầu hết các loại khí, ví dụ nhưng không giới hạn như không khí, khí thiên nhiên, ê tan v.v... Tiêu chuẩn này bao gồm các yêu cầu về hoạt động đo lường cho đồng hồ thuộc hai cấp chính xác phù hợp với ứng dụng như giao nhận thương mại và phân phối. Tiêu chuẩn này quy định các đặc tính về cấu trúc, hoạt động, hiệu chuẩn và đầu ra của đồng hồ âm đo dòng khí và đề cập đến các điều kiện lắp đặt. 2. Tài liệu viện dẫn 2.1. Tài liệu viện dẫn bắt buộc Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có). TCVN 8112:2009 (ISO 4006:1991), Đo lưu lượng lưu chất trong ống dẫn kín. Từ vựng và ký hiệu ISO 3: 1973 Preferred numbers – Series of preferred numbers (Số ưu tiên- chuỗi số ưu tiên) ISO 12213-1 u/I 12213-3:1997, Natural gas - Calculation of compression factor “Khí thiên nhiên- Tính toán hệ số nén” 2.2. Tài liệu viện dẫn bổ sung TCVN 8113-1:2009 (ISO 5167-1:2003), Đo lường lưu chất bằng đồng hồ chênh áp gắn vào đường ống đầy lưu chất có tiết diện ngang hình tròn - Phần 1: Nguyên tắc và yêu cầu . ISO/TR 7871:1997(E), Culmulative sum charts - Guidance on quality control and data analysis using CUSUM techniques (Đồ thị tổng tích lũy- Hướng dẫn phân tích dữ liệu và quản lý chất lượng sử dụng kỹ thuật CUSUM) ISO 17025, General requirement for the competence of testing and calibration laboratories (Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn). ISO 7871:2004 Cumulative sume charts – guidance on quality control and data analysis using cusum techniques (Đồ thị tổng tích lũy - Hướng dẫn phân tích dữ liệu và quản lý chất lượng sử dụng kỹ thuật cusum) API Manual of Petroleum Measurement Standards (MPMS) (Sổ tay tiêu chuẩn đo lường dầu mỏ (MPMS) 13.2 Table 14) AGA 10, Speed of Sound in Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Gases, 2003 (Tốc độ âm thanh trong khí và các loại khí hydrocarbon khác liên quan, 2003) GERG-2004 Wide – Range Equation of State for Natural Gases and Other Mixtures GERG TM 15 2007 (Công thức trạng thái Wide-range cho khí thiên nhiên và các hỗn hợp khác GERG TM 15 2007) OIML D 11-EN: 1994, General Requirements for Electronic Measuring Instruments; currently under resivision (Yêu cầu chung đối với phương tiện đo điện tử, bản đang được xét duyệt) OIML R 6: 1989, General provisions for gas meters (Sự dự phòng đối với đồng hồ khí) OIML V2 VIM: 1993, International vocabulary of basic and general terms in metrology (BIPM,IEC,ISO,OIML) [Từ vựng quốc tế về thuật ngữ chung và cơ bản trong đo lường học (BIPM,IEC,ISO,OIML)]. 3. Định nghĩa và ký hiệu 3.1. Định nghĩa 3.1.1. Quy định chung Trong tiêu chuẩn này áp dụng các định nghĩa trình bày trong TCVN 8112 (ISO 4006), Đo lường lưu chất trong đường ống kín - Từ ngữ và ký hiệu . Và một số thuật ngữ cụ thể sử dụng trong trường hợp đặc biệt như sau 3.1.2. Đại lượng 3.1.2.1. Lưu lượng (flow rate) Thể tích trên một đơn vị thời gian tại điều kiện đo. 3.1.2.2. Hiển thị (indication) Lưu lượng được chỉ bởi đồng hồ. 3.1.2.3. Phạm vi làm việc (working range) Phạm vi lưu lượng khí được giới hạn bởi lưu lượng lớn nhất Q max và và lưu lượng nhỏ nhất Q min , trong đó sai số của đồng hồ đo nằm trong giới hạn quy định, trong một số trường hợp được gọi là “phạm vi đo”. 3.1.2.4. Áp suất tại đồng hồ (metering pressure) Áp suất tuyệt đối của khí trong đồng hồ đo tại điều kiện dòng liên quan đến thể tích khí được hiển thị. 3.1.2.5. Vận tốc trung bình (average velocity) Lưu lượng chia cho diện tích mặt cắt ngang 3.1.3. Thiết kế đồng hồ (meter design) 3.1.3.1. Thân đồng hồ đo (meter body) Cấu trúc chịu áp của đồng hồ. 3.1.3.2. Đường truyền sóng âm (acoustic path) Đường truyền của âm giữa cặp biến đổi siêu âm. 3.1.3.3. Đường trục (axial path) Toàn bộ đường truyền sóng âm theo hướng của đường trục chính ống. Đường đi này có thể trùng hoặc song song với đường tâm hoặc trục dọc của đường ống Hình 1- Đường trục 3.1.3.4. Đường xuyên tâm (diametrical path) Đường truyền sóng âm nhờ đó sóng âm di chuyển qua đường tâm hoặc trục dài của đường ống Hình 2 - Đường xuyên tâm 3.1.3.5. Đường dây cung (chordal path) Đường truyền sóng âm nơi đó sóng âm di chuyển song song với đường xuyên tâm Hình 3 - Đường truyền sóng âm 3.1.4. Điều kiện nhiệt động học (thermodynamic conditions) 3.1.4.1. Điều kiện đo (metering conditions) Điều kiện tại điểm đo: ví dụ thành phần khí, nhiệt độ, áp suất được biết đến như điều kiện chưa hiệu chính. 3.1.4.2. Điều kiện cơ bản (base conditions) Điều kiện mà tại đó thể tích đo được của khí được quy đổi, ví dụ nhiệt độ cơ bản, áp suất cơ bản CHÚ THÍCH: Điều kiện đo và điều kiện cơ bản chỉ liên quan đến thể tích khí được đo và hiển thị, và không nên nhầm lẫn với điều kiện vận hành hoặc điều kiện quy chiếu, đề cập đến đại lượng ảnh hưởng. 3.1.4.3. Điều kiện quy định (specified conditions) Điều kiện của khí tại đó quy định đặc tính của đồng hồ được đưa ra. 3.1.5. Thống kê (statistics) 3.1.5.1. Sai số (error) Độ lệch giữa số chỉ của đồng hồ đang được kiểm tra so với số chỉ đồng hồ quy chiếu. 3.1.5.2. Đường cong sai số (error curve) Đường nối hoặc đường cong được làm khớp (ví dụ đa thức) trên tập hợp sai số là hàm của lưu lượng đồng hồ quy chiếu. 3.1.5.3. Sai số cho phép lớn nhất (maxium permissible error) Sai số cho phép lớn nhất trong khoảng hoạt động quy định của đồng hồ 3.1.5.4. Sai số trung bình (mean error) Sai số trung bình có trọng số theo lưu lượng (FWME) của đồng hồ. Việc tính toán FWME được mô tả trong 6.3.4. 3.1.5.5. Sai số đỉnh tới đỉnh lớn nhất (max peak-to-peak error) Sự khác nhau lớn nhất giữa hai giá trị sai số bất kỳ 3.1.5.6. Độ lặp lại (repeatability) Mức độ gần nhau giữa một số các phép đo liên tiếp đầu ra của đồng hồ thử đối với cùng một lưu lượng quy chiếu trong cùng điều kiện vận hành. 3.1.5.7. Độ tái lập (reproducibility) Mức độ gần nhau giữa một số các phép đo đầu ra của đồng hồ thử đối với cùng một lưu lượng trong điều kiện vận hành khác nhau. 3.1.5.8. Độ phân giải (resolution) Sự thay đổi nhỏ nhất trong vận tốc dòng có thể đo và hiển thị. 3.1.5.9. Khoảng lấy mẫu vận tốc (velocity sampling interval) Khoảng thời gian giữa hai lần đo liên tiếp vận tốc khí. 3.1.5.10. Số đọc dòng “không” (“zero” flow reading) Số đọc dòng của đồng hồ khi khí ở trạng thái dừng; nghĩa là cả thành phần vận tốc dọc trục và không dọc trục đều là “không” 3.1.5.11. Tuyến tính hóa (linearization) Cách giãn phi tuyến của USM, thường được áp dụng bằng cách hiệu chính trong phần mềm. Sự tuyến tính hóa có thể được áp dụng trong những bộ phận điện tử của đồng hồ đo và/hoặc trong máy tính lưu lượng kết nối với USM. Sự hiệu chính có thể là ví dụ tuyến tính hóa thông minh từng phần hoặc tuyến tính hóa đa thức. 3.1.5.12. Độ nghiêng (slope) Độ nghiêng của đường thẳng đã gắn khớp tốt nhất, được xác định bởi phương pháp bình phương tối thiểu thông qua các điểm hiệu chuẩn trên đường cong sai số. 3.1.5.13. Dịch gốc (off-set) Điểm cắt của đường thẳng đã được làm khớp tốt nhất, được xác định bởi phương pháp bình phương tối thiểu thông qua các điểm hiệu chuẩn với trục sai số. 3.1.6. Lưu lượng (flow rates) VÍ DỤ: Q max,20 Lưu lượng thiết kế lớn nhất, ứng với tốc độ dòng khí lớn nhất 20 m/s; Q max,30 Lưu lượng thiết kế lớn nhất, ứng với tốc độ dòng khí lớn nhất 30 m/s; Q max,40 Lưu lượng thiết kế lớn nhất, ứng với tốc độ dòng khí lớn nhất 40 m/s; Q max,x Lưu lượng thiết kế lớn nhất, ứng với tốc độ dòng khí lớn nhất x m/s; Q max,op Lưu lượng vận hành lớn nhất, chỉ xác định khi nhỏ hơn lưu lượng thiết kế lớn nhất; Q max,cal Lưu lượng lớn nhất được hiệu chuẩn, chỉ xác định khi nhỏ hơn lưu lượng vận hành lớn nhất; Q min Lưu lượng thiết kế nhỏ nhất; Q t Lưu lượng chuyển tiếp để xác định các yêu cầu về độ chính xác. 3.2. Ký hiệu và chỉ số Ký hiệu và viết tắt được sử dụng trong tiêu chuẩn này được trình bày trong Bảng 2 và Bảng 3 Bảng 2 - Ký hiệu Đại lượng Ký hiệu Thứ nguyên Đơn vị SI Hệ số giãn nở nhiệt α K -1 K -1 Bán kính ngoài ống a m m Sai số tại lưu lượng Q l Δ i 2) % Diện tích mặt cắt ngang A L 2 m 2 Tốc độ âm thanh trong dòng lưu chất C LT 1 m/s Đường kính trong phần thân đồng hồ D L M Đường kính ngoài phần thân đồng hồ a L m Bề dày thành ống d L m Modun đàn hồi E ML -1 T -2 MPa Hệ số trọng số (đầu vào trực tiếp) ¦ i 2) - Số nguyên (1,2,3….) i,, j, n 2) - Hệ số hiệu chuẩn K 2) - Hệ số kiểu thân K s - - Hệ số hiệu chính cuối cùng phần thân K E - - Hệ số hiệu chính phân bổ vận tốc k n 2) - Hệ số tăng cứng mặt bích K b - - Khoảng cách nhỏ nhất đến sự xáo trộn lưu lượng đầu vào xác định L min L m Chiều dài đường truyền L p L m Hệ số suy giảm N d - - Hệ số trọng số van N v - - Áp suất tuyệt đối P ML -1 T -2 Pa Chênh áp ΔP ML -1 T -2 Pa Áp suất âm được phát P n ML -1 T -2 Pa Cường độ tín hiệu đồng hồ lưu lượng siêu âm P s ML -1 T -2 Pa Lưu lượng thể tích Q L 3 T -1 M 3 /s Bán kính trong đường ống R m m Số Reynold (liên quan đến D) Re D 2) - Nhiệt độ tuyệt đối của khí T K Chênh lệch nhiệt độ ΔT K Thời gian truyền t T s Vận tốc trung bình n LT -1 m/s Vận tốc đường đi âm thứ i n i LT -1 m/s Hệ số trọng số (giá trị xác định) w i 2) - Hệ số nén Z 2) - Bước sóng dao động của sóng siêu âm l L M Khối lượng riêng dòng lưu chất ρ ML -3 Kg/m 3 Góc đường truyền Ф - Rad Độ nhớt động μ Pa.s cP Tần số tuần hoàn ω T -1 Rad.s -1 M : khối lượng; L : độ dài; T : thời gian; K : Nhiệt độ 2) Đại lượng không thứ nguyên 3) Thứ nguyên của tham số này là thứ nguyên của đại lượng liên quan. Bảng 3- Chỉ số Ký hiệu Ý nghĩa cal hiệu chuẩn min nhỏ nhất max lớn nhất op vận hành t sự truyền 3.3. Chữ viết tắt AGA Hiệp hội khí Hoa Kỳ API Viện Dầu Khí Hoa Kỳ CMC Khả năng đo và hiệu chuẩn ES Hệ thống điện tử FAT Kiểm tra chấp thuận tại nhà máy FC Thiết bị ổn dòng FRMM Phương pháp quy chiếu đo lưu lượng/Phương pháp đo lưu lượng quy chiếu FWME Sai số trung bình lưu lượng có trọng số HDF Dấu vết khác biệt trong quá trình HDH Biểu đồ khác biệt trong quá trình M&R Trạm đo và điều áp MDF Dấu vết khác biệt hàng tháng MPMS Sổ tay tiêu chuẩn đo lường dầu khí của API MSOS Tốc độ âm được đo OIML Tổ chức đo lường pháp định quốc tế SOS Vận tốc âm TSOS Tốc độ âm lý thuyết USM Đồng hồ lưu lượng siêu âm USMP Hệ thống đồng hồ lưu lượng siêu âm, bao gồm ống đo, máy tính lưu lượng, và đồng hồ nhiệt độ VIM Từ vựng quốc tế về thuật ngữ chung và cơ bản trong đo lường học 4. Nguyên lý đo 4.1. Công thức cơ bản USM dựa trên phép đo thời gian truyền âm trong môi trường lưu chất. Trong Hình 4 chỉ ra sự bố trí hệ thống cơ bản. Bộ chuyển đổi có khả năng phát và nhận xung âm, được gắn vào cả hai phía của ống tại A và B. Những bộ chuyển đổi này truyền xung âm trong một khoảng thời gian ngắn sao cho tốc độ âm có thể được nhận diện đối với cả hai chiều đo và thời gian truyền là đo được. Với dòng “không”, thời gian truyền từ A đến B (t AB ) tương đương với thời gian truyền từ B đến A (t BA ). Tuy nhiên, nếu có dòng, thời gian truyền xung âm từ A đến B sẽ giảm và từ B đến A sẽ tăng (bỏ qua những ảnh hưởng thứ cấp như sự uốn cong đường truyền): và trong đó: L p là chiều dài đường truyền C là tốc độ âm trong khí n là vận tốc trung bình của khí Ф là góc đường truyền t AB và t BA là thời gian truyền của xung âm Hình 4 - Bố trí hệ thống cơ bản Sử dụng các công thức trên, các biểu thức dưới đây đối với vận tốc đo được của khí có thể được tính bằng cách lấy 4.1 trừ 4.2: Điều quan trọng là cần nhấn mạnh trong biểu thức này là thành phần tốc độ âm trong khí được loại trừ. Điều này có nghĩa là phép đo vận tốc khí là độc lập với tính chất của dòng khí như là áp suất, nhiệt độ và thành phần khí. Tuy nhiên, trong trường hợp khi bộ chuyển dổi dừng hoạt động, sẽ có thành phần thời gian trễ bổ sung, tốc độ âm phụ thuộc vào đó. Tương tự như vậy, tốc độ âm được tính toán bằng cách cộng 4.1 và 4.2: Trong đồng hồ đa đường truyền, các phép đo vận tốc đường truyền riêng biệt là kết hợp các công thức toán học để hình thành một ước lượng vận tốc trung bình đường ống: Trong đó n là tổng số đường truyền. Do sự biến đổi trong cấu hình đường truyền và cách tiếp cận khác nhau để giải công thức 4.5, thậm chí đối với số đường truyền đã cho, dạng chính xác của ¦ ( n 1 … n n ) có thể khác biệt. Để nhận được lưu lượng thể tích ( Q ), ước lượng vận tốc trung bình đường ống được nhân với diện tích mặt cắt ngang của phần đo, A, như sau: Q = A. n (4.6) 4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng Tính năng của USM phụ thuộc vào yếu tố bên trong và yếu tố bên ngoài. Yếu tố bên trong (nghĩa là liên quan đến đồng hồ và việc hiệu chuẩn) bao gồm: ● Dạng hình học của thân đồng hồ và vị trí bộ biến đổi siêu âm với độ không đảm bảo đo đã biết (bao gồm hệ số nhiệt độ và áp suất). ● Độ chính xác và chất lượng của bộ biến đổ và các bộ phận điện tử sử dụng trong vòng đo thời gian truyền (ví dụ độ ổn định của đồng hồ điện tử). ● Kỹ thuật được sử dụng để xác định thời gian truyền và tính toán vận tốc trung bình (xác định độ nhạy của đồng hồ đối với sự thay đổi trong phân bố vận tốc dòng) ● Hiệu chuẩn (bao gồm sự bù thích hợp cho việc trễ tín hiệu trong các bộ phận điện tử và biến đổi tín hiệu Yếu tố bên ngoài (nghĩa là liên quan đến dòng và điều kiện môi trường của ứng dụng) bao gồm ● Biên dạng vận tốc dòng ● Phân bổ nhiệt độ ● Độ rung dòng chảy ● Nhiễu, cả âm và điện từ ● Tạp chất rắn và lỏng ● Tình toàn vẹn của kích thước qua thời gian 4.3. Mô tả một số kiểu chung 4.3.1. Quy định chung Phần này mô tả những đặc điểm chung của USM đo khí. Nó đưa ra phạm vi đa dạng của thiết kế thương mại và tiềm năng trong phát triển mới. Với mục đích mô tả, đồng hồ âm được xem như bao gồm nhiều bộ phận cấu thành, gọi là: ● Bộ biến đổi ● Thân đồng hồ với cấu hình đường tryền âm ● Điện tử ● Bộ phận xử lý và lưu trữ dữ liệu 4.3.2. Bộ biến đổi Bộ biến đổi được cung cấp với nhiều hình dạng. Điển hình bao gồm nhiều phần tử áp điện với các đầu nối điện cực và cấu trúc đỡ cơ khí với nó quá trình kết nối được thực hiện. Bộ biến đổi đối với giao nhận thương mại và phân phối được lắp đặt ướt (tiếp xúc trực tiếp với lưu chất). Hình 5 nêu lắp đặt điển. Kết nối công nghệ của bộ biến đổi ướt có thể được hàn, bằng mặt bích hoặc ren hoặc tổ hợp của nhiều kết nối cơ khí khác, ví dụ cho phép tháo bộ biến đổi khỏi đường ống có áp. Các phần tử hoạt động thường được cách ly với lưu chất bởi bộ phận nối âm. Trong vận hành, phần tử hoạt động sẽ truyền sóng siêu âm ở một góc so với trục đồng hồ đo tới bộ chuyển đổi thứ hai và hoặc điểm phản xạ bên trong thân đồng hồ. Đối với các ứng dụng đặc biệt, yêu cầu phải có những bộ biến đổi đặc biệt. Quy định đối với bộ chuyển đổi và lắp đặt cần phải xem xét cẩn thận ở những điều kiện đặc biệt hoặc khắc nghiệt như: ● Nhiệt độ cao và thấp ● Áp suất cao và thấp ● Vận tốc khí cao ● Gần với van tiết lưu có tổn thất áp lớn (tiềm ẩn nhiễu siêu âm trong đường ống) ● Nhiệt độ giảm hoặc tuần hoàn hoặc thay đổi áp suất ● Khí ăn mòn hoặc xói mòn (khí chua) ● Khí có vết ẩm hoặc bụi bẩn Hình 5 - Lắp đặt bộ biến đổi điển hình 4.3.3. Thân đồng hồ và cấu hình đường âm 4.3.3.1. Quy định chung USM thích hợp với đa dạng đường truyền. Số đường truyền đo lường nhìn chung được chọn dựa trên những yêu cầu đối với sự biến đổi trong phân bố vận tốc và độ chính xác yêu cầu. Cùng với những biến đổi trong vị trí xuyên tâm của đường truyền đo trong mặt cắt ngang, cấu hình đường truyền có thể thay đổi theo hướng về phía trục đường ống. Bằng cách sử dụng phản xạ của sóng siêu âm từ phía trong thân đồng hồ hoặc gương phản xạ được lắp đặt, đường truyền sóng có thể đi qua mặt cắt ngang nhiều lần. 4.3.3.2. Các loại đường truyền âm cơ bản Các loại đường truyền âm thông thường được minh họa trong Hình 6 Hình 6 - Một số loại đường truyền âm cho đồng hồ âm đa đường truyền Việc đo vận tốc trên một đường qua tâm dễ bị ảnh hưởng bởi những thay đổi trong biên dạng dòng hơn là đường truyền không qua tâm như là đường bán kính giữa. Đường phản xạ kép trong một mặt phẳng đơn ít nhạy hơn đối với thành phần vận tốc không hướng trục so với đường phản xạ. Những cấu hình khác như đường chập ba giữa đường bán kính có thể nhạy hơn với ảnh hưởng của thành phần không hướng trục nhưng có thể được sử dụng trong việc kết hợp để loại trừ hoặc giảm bớt ảnh hưởng của dòng chảy xoáy hoặc dòng chảy ngang. Đường truyền trực tiếp có thể đơn, kép hoặc cắt nhau. 4.3.3.3. Cấu hình mặt cắt ngang đa đường truyền phổ biến Cấu hình mặt cắt ngang rất quan trọng khi nói đến những thông tin về phân bố vận tốc dọc trục là có sẵn để tính toán vận tốc dọc trục trung bình. Một số cấu hình mặt cắt ngang điển hình nêu trong Hình 7: Hình 7 - Một số loại cấu hình đường truyền âm mặt cắt ngang 4.3.3.4 Đồng hồ có các đường truyền dịch chuyển qua tâm tương đương Đồng hồ với các đường truyền dịch chuyển qua tâm tương đương (ví dụ như B trong Hình 7) về cơ bản thực hiện các phép đo giống nhau với phân bổ vận tốc nếu dòng chảy đối xứng quanh trục, số đường truyền sử dụng. Trong trường hợp này vận tốc trung bình được xác định bởi trung bình đơn giản. Trong dòng chảy phát triển hoàn toàn, hệ số hiệu chính lý thuyết, kh có thể được tính đến những biến đổi trong biên dạng vận tốc. Điều này áp dụng chỉ với dòng chảy phát triển hoàn toàn, không áp dụng cho dòng chảy rối. trong đó: n là tổng số đường truyền n i là vận tốc dòng chảy trung bình đo được trên đường truyền i Hệ số k n là hàm của số Reynold, độ nhám đường ống và sự dịch chuyển qua tâm. Trong thực tế nó được đặt như là một hằng số hoặc được tính toán dựa trên các thông số tĩnh và/hoặc các biến số đo được. 4.3.3.5. Đồng hồ với các đường truyền tại vị trí ngoài đường kính Trong trường hợp này (ví dụ cấu hình A,C và D trong Hình 7) vận tốc được đo tại những vị trí hướng tâm khác nhau. Nhiều phương pháp có thể được sử dụng khi kết hợp các vận tốc để đạt được vận tốc đường ống trung bình. Chúng được phân loại như sau: Phép tính tổng của trọng số hằng số: Trong đó dịch chuyển hướng tâm của các đường truyền và các hằng số w i đến w n , được xác định trên cơ sở phương pháp tích phân số học kiểm chứng được. Hoặc tính tổng với các trọng số biến số: Trong đó dịch chuyển hướng tâm của các đường truyền được cố định khi thiết kế và biến số f i đến f n có thể được xác định từ thông số đầu và/hoặc các biến đo được (ví dụ các vận tốc). Trong bất cứ cấu hình nào được trình bày, phép nhân hoặc hệ số đồng hồ K (hoặc hằng số hoặc biến số) có thể được áp dụng sau khi tính tổng để hiệu chỉnh độ lệch do dung sai chế tạo và/hoặc những giả định không đầy đủ. 4.4. Các thành phần của độ không đảm bảo đo trong đo lường Lưu lượng thể tích tổng cộng được đo bởi đồng hồ dòng chảy siêu âm có thể được tính toán theo công thức 4.11 Xem xét công thức này, độ không đảm bảo đo tổng cộng dựa trên độ không đảm bảo đo riêng biệt của tất cả các yếu tố liên quan. Trong đó có thể phân biệt được bốn nhóm: ● Độ không đảm bảo đo trong hiệu chuẩn hệ số K ● Độ không đảm bảo đo trong việc đo của bộ biến đổi và dạng hình học của thân đồng hồ ● Độ không đảm bảo đo của hệ số trọng số/hệ số hiệu chính biên dạng dòng ¦ ● Độ không đảm bảo đo thời gian truyền sóng và việc đo sự chênh lệch thời gian truyền. Sau khi hiệu chuẩn và điều chỉnh, sai số kết hợp trong phép đo của t, L, o, A và ¦ gần như bằng “không” và chỉ độ không đảm bảo đo khi hiệu chuẩn tại hiện trường là độ không đảm bảo đo của hệ số hiệu chuẩn K. Vận chuyển đồng hồ đến hiện trường, có độ không đảm bảo đo bổ sung do điều kiện vận hành cụ thể và điều kiện lắp đặt tại hiện trường, nó khác với điều kiện hiệu chuẩn. 4.5. Phân loại USM Mục đích của điều này là hỗ trợ người sử dụng lựa chọn đồng hồ dựa trên độ không đảm bảo đo tổng thể yêu cầu đối với phép đo. Quá trình này chia đồng hồ ra thành các cấp theo tính năng như được trình bày trong Bảng 4. Ngoài ra, có những loại khác liên quan tới những ứng dụng đo lường khác. Bảng 4 - Phân loại USM Cấp Ứng dụng điển hình Độ không đảm bảo đo điển hình với độ tin cậy 95% (lưu lượng thể tích) 1 Giao nhận thương mại <± 0,7="" %="" đối="" với=""> Q > Qt 2 Phân phối <± 1,5="" %="" đối="" với=""> Q > Q t Tính năng của đồng hồ bao gồm độ không đảm bảo đo tổng cộng, độ lặp lại độ phân giải, sai số đỉnh tới đỉnh lớn nhất, phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm đường kính trong đường ống, độ dài đường truyền âm, số đường truyền âm, thành phần khí/tốc độ âm, khả năng lặp lại theo thời gian của đồng hồ. Hai cấp đại diện những yêu cầu quy định đo lường khác nhau thường được áp dụng phổ biến trong công nghiệp. Dựa trên sự quan trọng của phép đo đối với những quy định hoặc nhu cầu về giao nhận thương mại, độ không đảm bảo đo tổng cộng của hệ thống sẽ khác nhau. 4.6. Số Reynolds Biên dạng dòng là một hàm số của số Reynold và hầu hết USM hiệu chính cho những thay đổi trong số Reynold. Số Reynold được tính toán từ đường kính trong đã biết của thân đồng hồ D , vận tốc trung bình n , đo được và giá trị định sẵn của khối lượng riêng thực tế r và độ nhớt động học μ . Trong quá trình hiệu chuẩn, cũng như quá trình vận hành, giá trị thực tế của khối lượng riêng và độ nhớt động học sẽ được nhập vào máy tính của USM. Xem 5.8.3. Đối với số Reynold trên 50 000 ảnh hưởng của sự thay đổi bất thường trong số Reynold là không lớn và nằm trong khoảng từ xấp xỉ 1 % trên quãng mười đối với đường truyền sóng qua tâm ống nhỏ hơn 0,3 % trên quãng mười đối với đường truyền nửa bán kính. Đối với hầu hết đồng hồ âm đa đường truyền ảnh hưởng lên phép đo sẽ nhỏ hơn 0,1 % đối với thay đổi của hệ số 2 trong số Reynold (cần được xác nhận bởi nhà sản xuất). 4.7. Hiệu chính nhiệt độ và áp suất 4.7.1. Giới thiệu Trong quá trình hiệu chuẩn động (ướt) tất cả các sai số hệ thống được đưa về “không” bằng cách xác định và áp dụng hệ số hiệu chuẩn của đồng hồ. Từ thời điểm này trở đi, điều kiện tham chiếu của đồng hồ là áp suất và nhiệt độ trong quá trình hiệu chuẩn động. Bất cứ thay đổi nào về nhiệt độ và áp suất sẽ thay đổi kích thước vật lý của đồng hồ và, nếu không được hiệu chỉnh, sẽ dẫn đến sai số hệ thống của phép đo dòng. Nói chung áp suất và nhiệt độ trong quá trình hiệu chuẩn sẽ khác với trong điều kiện vận hành. Trong các phần sau, kết thúc ở điều 4.7.5, phương pháp đơn giản được đưa ra cho phép ước lượng ban đầu hình thành từ sai số lưu lượng tạo ra bởi điều kiện nhiệt độ và áp suất khác với điều kiện hiệu chuẩn. Nếu những sai số này có ý nghĩa với độ không đảm bảo đo quy định cho mục đích giao nhận thương mại hoặc phân phối, đánh giá chi tiết về sai số lưu lượng phải được thực hiện như mô tả trong điều 4.7.6 để đạt được giá trị chính xác hơn cho sai số lưu lượng. Phụ lục E cung cấp giải thích mở rộng và chi tiết về công nghệ và người đọc được khuyến nghị nên tham khảo phần này làm cơ sở cho phần lớn các trình bày trong những phần sau. 4.7.2. Hiệu chính nhiệt độ Đối với tất cả các loại đồng hồ, cấu trúc hình học liên quan đến hiệu chính nhiệt độ có thể được đưa ra như giải pháp phân tích dễ hiểu (xem Phụ lục E, điều E.2). Do vậy, việc hiệu chính có độ chính xác rất cao và độ không đảm bảo đo liên quan đến việc hiệu chính này chỉ là độ không đảm bảo đo liên quan đến hằng số vật liệu. Hệ số hiệu chính lưu lượng do thay đổi nhiệt độ thân đồng hồ ΔT , được tính bởi: Vì α. ΔT là rất nhỏ nên công thức (4.13) có thể được đơn giản hóa thành: Hoặc cách khác, được diễn tả như sai số lưu lượng: Bảng 5 trình bày những giá trị điển hình của hệ số dãn nở nhiệt đối với vật liệu thân đồng hồ phổ biến Bảng 5 - Hệ số giãn nở nhiệt phổ biến trong khoảng phạm vi (0 – 100) o C Vật liệu Giá trị ( o C -1 ) Thép Cacbon 12.10 -6 Thép không gỉ (Austenic) 10.10 -6 Thép không gỉ (Ferrit) 13.10 -6 Biểu diễn bằng đồ thị của công thức 4.15 được trình bày trong Hình 8 cho hai loại vật liệu trong Bảng 5 Hình 8 - Nhiệt độ liên quan đến sai số lưu lượng đối với hai loại vật liệu Hình 8 có thể được sử dụng để ước lượng nhanh phần trăm hiệu chính đối với sự thay đổi nhiệt độ đã cho. Tại điểm ví dụ, sự thay đổi nhiệt độ +23 o C với thân bằng thép không gỉ austenic, hệ số hiệu chính là + 0,07 %. (nghĩa là đồng hồ sẽ chỉ lưu lượng thấp hơn 0,07 % nếu không hiệu chính). Nếu ΔT âm, ΔQ/Q sẽ âm (nghĩa là đồng hồ sẽ chỉ lưu lượng cao hơn). 4.7.3. Hiệu chính áp suất Cấu trúc hình học liên quan đến hiệu chính áp suất rất phức tạp và phụ thuộc vào thiết kế của thân đồng hồ, kết nối cuối và cách lắp đặt nó trong vận hành. Xem xét trong thị trường, thiết kế đồng hồ rất đa dạng được nhóm ra thành ba loại: ● Thiết kế thân hình trụ hàn bên trong; ● Thân đồng hồ bao gồm một đường ống với mặt bích hàn; ● Thiết kế thân đồng hồ không phải hình trụ, ví dụ dựa trên khuôn đúc. Những phần dưới đây cung cấp phương pháp ước lượng ban đầu của sai số lưu lượng cho bất kỳ kiểu thân đồng hồ nào. 4.7.3.1. Biểu thức đơn giản tổng quan đối với loại thân đồng hồ bất kỳ Bước ban đầu trong ước lượng ảnh hưởng của áp suất, một biểu thức cơ bản có thể được rút ra bằng giả thiết thân đồng hồ bao gồm một đường ống hình trụ đơn giản. Một ước lượng sai số lưu lượng kỳ vọng lớn nhất do sự thay đổi áp suất thân đồng hồ, ΔP , (mô tả trong Phụ lục E, điều E.10) được trình bày bởi: Nếu thân đồng hồ không đều hoặc không phải hình trụ (ví dụ có thể là trường hợp thân đúc), để nhằm mục đích ước lượng ban đầu bán kính ngoài, a, phải được lấy tại điểm có thành ống mỏng nhất, điều này sẽ cho ước lượng lớn nhất của sai số lưu lượng. Công thức 4.16 được biểu diễn theo dạng đồ thị được trình bày trong Hình 9 đối với dải giá trị d/R , nghĩa là tỷ số của độ dày đường ống trên bán kính trong. Hình 9 - Sai số lưu lượng kỳ vọng lớn nhất liên quan đến áp suất đối với các tỷ số d/R khác nhau Hình 9 cho thấy phương pháp ước lượng sai số lưu lượng kỳ vọng lớn nhất do thay đổi áp suất thân đồng hồ. Hình này vẽ cho một loại vật liệu làm thân với Modun Young’s là 2*10 11 N/m 2 và một tỷ số Poison’s là 0,3. Ví dụ ΔP là 63 bar cho thấy áp suất kỳ vọng lớn nhất cho sai số là 0,06 % đối với d/R = 0,25. Nếu ΔP âm, ΔQ/Q sẽ âm (nghĩa là đồng hồ sẽ đọc quá lưu lượng). Vì công thức 4.16 và Hình 9 cung cấp sai số kỳ vọng lớn nhất, có thể xem 4.7.5 (lấy K E = K s = 1) để đánh giá ý nghĩa của sai số không cần lọc trong ước lượng ban đầu nêu trong Điều 4.7.3.2 và 4.7.3.3 bởi vì những phần này sẽ cho kết quả trong giá trị thấp hơn sai số lưu lượng. 4.7.3.2. Chọn lọc các ước lượng ban đầu để tính các thiết kế thân đồng hồ khác nhau Mặt bích cuối hoặc hình dạng bất thường đối với thân đồng hồ sẽ củng cố thân so với đường ống hình trụ đề cập trong 4.7.3.1. Do đó, độ giãn nở phần thân và kết quả sai số lưu lượng sẽ nhỏ hơn giá trị tính bằng công thức 4.16 và Hình 9. Để bù vào những ảnh hưởng của việc củng cố cục bộ thân đồng hồ “hệ số hiệu chính”, K s được sử dụng để đưa ra ước lượng điều chỉnh cho sai số lưu lượng: K s luôn nhỏ hơn hoặc bằng 1. Giá trị của K s được sử dụng cho loại thân đồng hồ như sau: ● Đối với thân đồng hồ hàn trong không có mặt bích cuối trong vòng 2 a của vị trí đặt bộ biến đổi siêu âm, K s =1, nghĩa là thân đồng hồ hoạt động như một đường ống đơn giản. ● Đối với thân đồng hò có gắn mặt bích (ví dụ gồm có 2 mặt bích hàn vào ống), hoặc thiết kế hàn trong nơi mà các mặt bích lân cận trong vòng 2a của vị trí đặt bộ biến đổi siêu âm, giá trị của K s được tính toán như mô tả trong Phụ lục E, điều E.4. ● Đối với thân đồng hồ có hình dạng bất thường, ví dụ thân đúc, K s thu được như sau dựa trên sai số lưu lượng trung bình: ○ Sử dụng công thức 4.16, hoặc Hình 9 để đạt được sai số lưu lượng lần thứ 2, y, nhưng dựa vào phần thành ống dày nhất. ○ K s được tính toán, K s = 0,5 (1+y/x) trong đó x là ước lượng ban đầu dựa trên phần thành ống mỏng nhất. 4.7.3.3. Chọn lọc ước lượng ban đầu cho ảnh hưởng của sự kéo, nâng, chèn ép Công thức (4.16) và Hình 9 dựa trên điều kiện xấu nhất cho sự giãn nở thân đồng hồ theo bán kính (không có tải cuối và không có vị trí cuối). Ảnh hưởng của điều kiện tốt nhất (áp suất tải cuối và không có vị trí cuối) đối với giãn nở thân đồng hồ hướng theo tâm nhỏ nhất có thể được tính đến bằng cách đưa vào một “hệ số hiệu chính thân điểm cuối”, K E , được cho trong Hình 10 (với tỷ số Poison =0,3) Hình 10 - Tải cuối và hệ số hiệu chính K E Điều này xuất phát từ tỷ số công thức (E.12) và (E.14) trong Phụ lục E. Trong ví dụ Hình 10, K E = 0,89 với tỷ số d/R = 0,25. Chú ý rằng giá trị nhỏ nhất của K E có thể có là 0,85. Sai số lưu lượng ΔQ/Q trở thành: Lưu ý rằng, công thức (4.18) đưa ra ước lượng của sai số lưu lượng nhỏ nhất kỳ vọng. Nó có thể được sử dụng trong việc kết hợp với sai số lưu lượng lớn nhất (nghĩa là K E = K s =1) để ước lượng ban đầu cho khoảng làm việc hoặc dung sai trong sai số lưu lượng kỳ vọng. 4.7.4. Ảnh hưởng của cổng bộ biến đổi Tác động kết hợp của bộ biến đổi và cổng của bộ biến đổi thường là nhỏ so với ảnh và chuyển đổi tín hiệu và cổng vào của nó là thứ tự cường độ nhỏ hơn, có thể bỏ qua trong đa số các trường hợp. Tuy nhiên có thể xem E.6 để đưa ra phương pháp tính toán đơn giản. Trong công thức này, hệ số vật liệu của bộ biến đổi phải được biết và điều này nhà sản xuất cần phải tham khảo. 4.7.5. Sai số đo tổng Ước lượng ban đầu của sai số kết hợp theo sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất được xác định theo: Nếu sai số không đáng kể thì sẽ được loại bỏ. Tuy nhiên nếu sai số lưu lượng là đáng kể và do đó yêu cầu phải hiệu chính, tính toán chi tiết như mô tả trong 4.7.6 cần được thực hiện để đạt được một hệ số hiệu chính lưu lượng chính xác hơn. Chú ý: Nếu tính toán trong Điều 4.7.3.2 và 4.7.3.3 ở trên được bỏ qua ước lượng ảnh hưởng áp suất, ước lượng lặp lại có thể được thực hiện sử dụng nhưng phần này để cung cấp ước lượng thấp hơn trước khi đánh giá lại việc cần thiết cho tính toán chi tiết hơn. 4.7.6. Quy trình tính toán chi tiết Phụ lục E mô tả quy trình tính toán chi tiết và bao gồm ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ trên các cổng vào bộ chuyển đổi cũng như trên thân đồng hồ, các ảnh hưởng của kiểu dáng thân đồng hồ và tải cuối. Tỷ lệ giữa Q o tại điều kiện hiệu chuẩn và Q 1 tại điều kiện khác có thể được viết như một hệ số hiệu chính lưu lượng, Q 1 /Q o , được trình bày bởi: Tính toán chi tiết bao gồm ước lượng sai số lưu lượng vượt giới hạn và cho phép để mô tả bằng một trong hai dạng tương đương sau: Hệ số hiệu chính lưu lượng cuối cùng, Q 1 /Q o , đến bốn giá trị sau dấu phảy và sai số lưu lượng, ∆Q/Q , đến hai giá trị sau dấu phảy là đại diện cho mức độ chính xác của phép tính. Vì vậy luôn có một số độ không đảm bảo đo đối với điều kiện đầu ra thực sự của đồng hồ, ước tính lưu lượng sẽ không bao giờ chính xác hơn ± giá trị dung sai được cho trong công thức (4.21) và (4.22). Đối với thân đồng hồ có hình trụ hoặc được hàn trong hoặc có mặt bích được gắn vào, Phụ lục E cung cấp quy trình đơn giản dựa trên việc tính toán trực tiếp từ đặc tính vật lý của đồng hồ. Phụ lục E cung cấp một ví dụ được thực hiện của tính toán trực tiếp này. Khi thân đồng hồ không phải là hình trụ đơn giản, mặt bích chiếm một tỷ lệ đáng kể của tổng chiều dài thân đồng hồ hoặc cổng vào không phải là một ống đơn, kiểu thành phần đồng nhất (FE) sẽ cho một ước lượng chính xác hơn của thân đồng hồ, kích cỡ cổng vào và sai số lưu lượng đạt được từ công thức (4.20) hơn được tính toán trực tiếp của E.3 đến E.6 trong Phụ lục E. Điều E.8 của Phụ lục E đưa ra hướng dẫn về việc sử dụng kiểu FE để dự đoán ảnh hưởng giãn nở nhiệt của áp suất và nhiệt độ. Bất chấp độ phức tạp của đồng hồ, một kiểu FE của thân và cổng có thể được sử dụng. Người ta khuyến cáo rằng công thức (E.12) đến (E.16) của Phụ lục E bao gồm bất cứ ảnh hưởng hiệu chính kiểu dáng phần thân như trong E.4 khi liên quan, có thể được sử dụng như là một phương pháp kiểm tra kích thước dự đoán từ kiểu FE để cung cấp độ tin cậy bổ sung trong kiểu FE. Công thức được sử dụng để dự đoán sai số dòng chảy dọc theo mỗi đường truyền dựa trên sự thay đổi trong kích thước vật lý giữa các điều kiện. 5. Đặc tính của đồng hồ 5.1. Điều kiện vận hành 5.1.1. Lưu lượng / vận tốc khí Lưu lượng lớn nhất và lưu lượng nhỏ nhất phải được quy định bởi nhà sản xuất đối với khối lượng riêng của khí mà đồng hồ sẽ hoạt động theo quy định kỹ thuật trong 5.8 : “Các yêu cầu về tính năng”. Lưu lượng lớn nhất theo m 3 /h của đồng hồ phụ thuộc vào vận tốc mà đồng hồ được thiết kế. Phạm vi lưu lượng Q đối với ứng dụng hai chiều sẽ là - Q max <> Q < -=""> Q min và Q min < q=""><> max 5.1.2. Áp suất USM yêu cầu một áp suất khí nhỏ nhất (khối lượng riêng) để đảm bảo sự tiếp nối truyền sóng của xung âm đến và đi trong khí. Do đó, áp suất vận hành nhỏ nhất mong đợi cũng như áp suất vận hành lớn nhất sẽ phải được quy định rõ. 5.1.3. Nhiệt độ Nhà sản xuất/nhà cung cấp sẽ quy định phạm vi nhiệt độ vận hành và nhiệt độ môi trường cho đồng hồ được yêu cầu bao gồm cả cho thân đồng hồ, bộ phận điện tử gắn ngoài hiện trường và cáp, thiết bị ngoại vi của nó và bộ biến đổi siêu âm 5.1.4. Chất lượng khí Đồng hồ sẽ hoạt động trong giới hạn độ chính xác liên quan đối với tất cả các khí mà đồng hồ dự kiến được sử dụng. Sự hiện diện của một vài thành phần trong khí có thể ảnh hưởng đến tính năng của đồng hồ. Đặc biệt, nồng độ cao của CO 2 và H 2 trong hỗn hợp khí sẽ ảnh hưởng và thậm chí hạn chế hoạt động của USM vì tính chất hấp thụ sóng âm của chúng. Nhà sản xuất sẽ tư vấn xem những điều kiện nào dưới đây là cần thiết: ● Khi sóng âm làm giảm khí có mức CO 2 trên 3% ● Khi vận hành gần khối lượng riên gtới hạn về của hỗn hợp khí ● Khi mức sulfua vượt quá 320 ppm (phân tử gam) bao gồm mercaptane, H 2 S và các hợp chất sulfua cơ bản khác. ● Cặn muối. Cặn có thể có trong quá trình (ví dụ, ngưng tụ, glycol, amin hóa, chất ức chế, nước hoặc vết của dầu trộn lẫn với bọt, bẩn hoặc cát) có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ bằng cách giảm đi diện tích mặt cắt ngang của đồng hồ bằng cách ảnh hưởng đến chiều dài đường truyền sóng âm, bằng cách làm nghẽn việc truyền và nhận sóng siêu âm. 5.2. Thân đồng hồ/vật liệu/cấu trúc 5.2.1. Vật liệu Thân đồng hồ và cơ cấu bên trong sẽ được sản xuất bằng vật liệu phù hợp với điều kiện sử dụng và chịu được sự tấn công của lưu chất mà đồng hồ được sử dụng. Bề mặt bên ngoài của đồng hồ được bảo vệ khi cần thiết để chống lại ăn mòn. Bề mặt bên trong đồng hồ được thiết kế đảm bảo những thay đổi diện tích mặt cắt ngang bên trong và độ nhám thành ống không ảnh hướng đến khu vực yêu cầu độ chính xác của đồng hồ. 5.2.2. Thân đồng hồ Thân đồng hồ và tất cả những phần khác bao gồm cấu trúc chứa lưu chất của đồng hồ sẽ được làm từ vật liệu âm và được thiết kế để sử dụng với áp suất và nhiệt độ danh định. 5.2.3. Đầu nối Đầu nối đầu vào và đầu ra của đồng hồ cần phải phù hợp với các tiêu chuẩn được công nhận ví dụ ANSI (Cấp 300, 600, 900 v.v....), DIN,JIS, v.v... 5.2.4. Kích thước Các mặt bích của USM phải có cùng đường kính trong với nhau trong khoảng 1 %. Một đồng hồ USM với đường kính trong tương đương với đường kính của mặt bích sẽ được biểu thị là “đường kính trong đầy” (lỗ đầy). USM có đường kính trong nhỏ hơn đường kính của mặt bích sẽ được biểu thị là “đường kính trong giảm” (lỗ giảm). Mọi kết quả đo lỗ của đồng hồ phải nằm trong 0,5 % của giá trị trung bình trên chiều dài của đồng hồ hoặc, trong trường hợp của đồng hồ lỗ giảm trên khu vực đo. 5.2.5. Cổng bộ biến đổi siêu âm Khi dòng khí được đo có thể chứa một số tạp chất (ví dụ dầu nhẹ, condensate) cổng bộ biến đổi siêu âm phải được thiết kế sao cho giảm khả năng tích lũy cặn rắn hoặc lỏng trong nó. Cổng bộ biến đổi siêu âm của USM phải được trang bị để cho phép xả an toàn các chất lỏng đọng trong nó (ví dụ khóa đôi và chảy). USM có thể được trang bị van hoặc thiết bị phụ trợ cần thiết, gắn vào cổng bộ biến đổi để cho phép bộ bộ biến đổi không cần giảm áp đồng hồ đang vận hành. Trong trường hợp này, một van cho phép xả ở điều kiện có thể kiểm soát được yêu cầu bổ sung vào van cách ly để đảm bảo không có quá áp tồn tại sau bộ biến đổi trước khi tháo bộ cơ cấu có thể tháo lắp. 5.2.6 Lỗ lấy áp Ít nhất một lỗ áp, được khoan vuông góc ở đỉnh ± 85 o , được lắp trên đồng hồ hoặc đường ống lân cận với đồng hồ để đo trực tiếp áp suất tĩnh tại điều kiện đo. Trong trường hợp đồng hồ đường kính giảm lỗ lấy áp phải nằm trong phần lỗ giảm. Đầu nối của lỗ lấy áp được đánh dấu “pm”. Nếu nhiều hơn một lỗ lấy áp “pm”, sự chênh lệch số đọc áp suất không được vượt quá 100 Pa tại lưu lượng lớn nhất với khối lượng riêng của khí là 1,2 kg/m 3 . Đồng hồ có thể được trang bị với các lỗ lấy áp khác với lỗ lấy áp “pm”. Chúng có thể được dùng để xác định giảm áp trên một phần của đồng hồ hoặc vì mục đích khác. Lỗ lấy áp khác sẽ được đánh dấu “p”. Đường tâm của lỗ lấy áp sẽ cắt đường tâm của ống với một góc 90 o . Tại điểm giao lỗ phải tròn. Cạnh phải ngang bằng với bề mặt trong của thành ống và càng sắc càng tốt. Để đảm bảo loại bỏ tất cả các gờ sắc hoặc các cạnh kim loại tại cạnh bên trong, việc làm tròn được cho phép nhưng phải làm sao cho càng nhỏ càng tốt và khi có thể đo thì bán kính của nó phải nhỏ hơn 1/10 của đường kính lỗ lấy áp. Không có bất thường xuất hiện trong lỗ kết nối, trên cạnh của lỗ được khoan trên thành ống, hoặc trên thành ống gần với lỗ lấy áp. Sự phù hợp của lỗ lấy áp với các yêu cầu được quy định có thể được kiểm tra bằng mắt thường. Đường kính của lỗ lấy áp từ 3 mm đến 12 mm. Lỗ lấy áp phải là hình tròn và hình trụ trên một chiều dài ít nhất 2,5 lần đường kính trong của lỗ lấy áp, được đo từ thành trong của đường ống. Đường tâm của lỗ lấy áp có thể nằm trên mặt phẳng trục bất kỳ của đường ống. Cần tránh bố trí lỗ lấy áp gần với cổng bộ biến đổi 5.2.7. Trang bị chống lăn Đồng hồ phải được thiết kế sao cho thân đồng hồ sẽ không lăn khi đặt trên mặt phẳng nhẵn với độ nghiêng lên đến 10 %. Điều này ngăn chặn làm hỏng bộ biến đổi và hệ thống điện tử (ES) nhô ra khi USM tạm thời đặt trên mặt đất trong quá trình lắp đặt hoặc bảo dưỡng. Đồng hồ phải được thiết kế sao cho cho phép sử dụng dễ dàng và an toàn trong suốt quá trình vận chuyển và lắp đặt; tuy nhiên, chỉ trang bị chống lăn không đủ trong suốt quá trình vận chuyển, cần phải trang bị dây nâng và khoảng hở để cho đai nâng. 5.2.8 Bộ. ổn định dòng Bộ ổn định dòng (một thiết bị để đảm bảo độ ổn định và biên dạng dòng bên trong USM) gắn với USM sao cho nó không thể bị tháo khỏi USM, được xem như là một phần không tách rời của USM. Đối với tiêu chuẩn này, việc kết hợp giữa thiết bị ổn định dòng và USM được xem như USM. Bộ ổn định dòng, không gắn liền với USM nhưng được dự kiến là một phần cố định của USM, cùng với USM và ống đo tạo thành USM – gói (USMP). Trong lắp đặt hai chiều, lỗ thăm nhiệt là một phần của USM. Bất cứ bộ ổn định dòng nào ở phía dòng vào của USMP đều được xem như một phần của lắp đặt hoặc “hiệu chuẩn” 5.2.9. Ghi nhãn Nhãn bao gồm những thông tin sau: ● Nhà sản xuất, kiểu, số seri, tháng và năm sản xuất ● Cỡ đồng hồ, cấp mặt bích, khối lượng tổng ● Mã thiết kế thân đồng hồ và vật liệu, mã thiết kế mặt bích và vật liệu ● Phạm vi nhiệt độ và áp suất vận hành ● Lưu lượng thể tích lớn nhất và nhỏ nhất theo giờ ● Chiều dòng chảy ngược/xuôi ● Định hướng đồng hồ (lắp chiều nào lên trên) Nhãn hiệu có thể bao gồm cả những thông tin dưới đây: ● Số đơn hàng của yêu cầu đặt hàng ● Ký hiệu phê duyệt mẫu Mỗi cổng bộ biến đổi phải được ghi nhãn bền với ký hiệu duy nhất để dễ tham chiếu. Nếu ghi nhãn bằng cách dập trên thân đồng hồ thì dấu dập nhẹ phải có vết in tròn dưới đáy. 5.2.10. Bảo vệ chống ăn mòn Ngay sau khi sản xuất, mặt bên trong của đồng hồ, đoạn ống, và bộ ổn định dòng cần được bảo vệ chống ăn mòn. 5.3. Bộ biến đổi 5.3.1. Đặc tính kỹ thuật Tần số âm thanh (dải) phải được quy định. 5.3.2. Tốc độ thay đổi áp suất Giảm áp nhanh USM có thể gây hư hại cho bộ biến đổi hoặc thay đổi đặc tính của đồng hồ. Người sử dụng đồng hồ nên đảm bảo rằng bộ biến đổi được giảm áp càng chậm càng tốt, và nếu không có thông tin từ nhà sản xuất, tốc độ được khuyến cáo sử dụng không lớn hơn 0,5 MPa/min. 5.3.3. Đặc tính của bộ biến đổi Nếu hệ thống điện tử (ES) của đồng hồ đo dòng đòi hỏi các thông số đặc biệt của bộ biến đổi thì cần có tài liệu hướng dẫn về tất cả các thông số là đồng nhất cho mỗi bộ biến đổi hoặc cặp biến đổi. 5.3.4. Cấu hình đường truyền Trong bố trí đa đường truyền, số lượng bộ phận phát và nhận sóng, vị trí của chúng, và kỹ thuật tích hợp được sử dụng ảnh hưởng đến độ không đảm bảo của phép đo cũng như độ nhạy cảm của nó với thay đổi trong biên dạng dòng chảy. Số cặp bộ biến đổi, số phản xạ cho mỗi đường truyền và phương pháp gắn kết vào ống dẫn (nhô ra, co lại hay gắn vào thành ống) phải được quy định rõ. 5.3.5. Ghi nhãn Mỗi bộ biến đổi phải được gắn nhãn bền với mã sản xuất thống nhất. 5.3.6. Cáp nối Nếu USM nhạy với đặc tính của cáp nối riêng biệt của bộ biến đổi thì cáp được xem như là một bộ phận không tách rời của đòng hồ và phải được ghi nhãn với cảnh báo về đặc tính không thay đổi của đồng hồ ví dụ như, ví dụ như độ dài. 5.4. Các bộ phận điện tử 5.4.1. Yêu cầu chung Hệ thống điện tử của USM luôn bao gồm nguồn điện, mạch vi xử lý, bộ phận xử lý tín hiệu, và mạch kích thích của bộ biến đổi USM. Nó phải được kiểm tra xác nhận rằng ES hoạt động vượt quá dải quy định của điều kiện môi trường mà không có thay đổi nào đáng kể trong tính năng của đồng hồ. ES vận hành bộ biến đổi phải có khả năng chịu được sự phóng điện từ như được quy định trong 6.4.2. Thiết kế an toàn cơ bản, chống cháy nổ phù hợp với các yêu cầu quốc gia. ES sẽ có chức năng tự kiểm soát để đảm bảo khởi động tự động trong trường hợp đóng chương trình. 5.4.2. Nguồn điện Nhà sản xuất sẽ quy định nguồn điện cần thiết, dung sai biến đổi điện áp và tiêu thụ năng lượng. Phản ứng của USM với việc ngắt điện đột ngột và tụt áp phải được quy định. 5.4.3. Phương pháp dò xung Phương pháp dò xung phải được thiết kế để đảm bảo việc đo thời gian đáng tin cậy, điều này đưa đến việc dò tìm chính xác việc dừng hoặc khởi động, sử dụng đồng hồ chính xác và không bị ảnh hưởng bởi sai số hệ thống giống như là “sự chuyển mạch đỉnh” v.v... 5.4.4. Dòng mẫu/xung Đồng hồ sẽ phải đối mặt với dòng không ổn định. Đối với mục đích này, xung âm có thể bị kích thích tại lưu lượng không ổn định. Nhà sản xuất nên quy định tần số dao động lưu lượng lớn nhất. 5.4.5. Tỷ lệ tín hiệu với độ nhiễu Đồng hồ sẽ cho biết mức độ ảnh hưởng của tín hiệu với độ nhiễu trên bộ biến đổi hoặc trên đường truyền âm. Cảnh báo sẽ được khởi động khi tín hiệu bị mất. Cảnh báo cũng sẽ được đưa ra khi hiệu năng thấp. 5.4.6. Xử lý số liệu Bên cạnh việc xác định lưu lượng thể tích theo thời gian từ, bộ phận xử lý có khả năng loại bỏ các kết quả đo không chính xác. Lưu lượng thể tích hiển thị có thể là kết quả của một hoặc nhiều giá trị vận tốc đo riêng. Phần trăm của kết quả đo có giá trị có thể được hiển thị cho mỗi đường truyền âm của USM. 5.4.7. Tín hiệu đầu ra Đồng hồ sẽ được trang bị ít nhất một trong số các đầu ra sau: ● Giao diện dữ liệu tuần tự,: ví dụ RS-232, RS-485, field bus hoặc tương đương ● Tần số biểu thị lưu lượng không tuyến tính ● Giá trị tích phân theo thời gian của những tín hiệu đầu ra này phải đạt được tốt hơn 0,02 % trong mỗi khoảng thời gian 100 s bất kỳ dưới điều kiện dòng Q min Đồng hồ có thể được trang bị các đầu ra sau: ● Tần số biểu thị lưu lượng tuyến tính ● Tín hiệu ra analog (từ 4 mA đến 20 mA) cho lưu lượng tại điều kiện làm việc. Đầu ra lưu lượng dòng sẽ hoạt động đến 120% của lưu lượng lớn nhất của đồng hồ, Qmax . Chức năng cut-off khi lưu lượng thấp sẽ được trang bị sao cho đưa lưu lượng đầu ra về “không” khi lưu lượng hiển thị dưới giá trị nhỏ nhất (không áp dụng đối với đầu ra dữ liệu tuần tự). CHÚ THÍCH: Đặt lưu lượng đầu ra về “không” tại lưu lượng thấp có thể gây ra sự cố nếu đầu ra của USM được sử dụng để điều khiển van. Hai đầu ra lưu lượng riêng biệt hoặc giá trị dữ liệu tuần tự có thể được trang bị cho ứng dụng hai chiều để làm thuận tiện sự tích lũy riêng biệt về thể tích bởi các máy tính lưu lượng đồng bộ. Tất cả đầu ra phải được cách đất và có bảo vệ điện áp cần thiết để đáp ứng yêu cầu kiểm tra về điện. USM có thể được trang bị hiển thị cho các giá trị được đo đại diện hoặc các giá trị khác. Với mục đích kiểm soát, tần số cập nhật của tín hiệu đầu ra đến lưu lượng được đo sẽ được quy định và ít nhất là 1Hz. 5.4.8. Vỏ bọc cáp và cách ly Vỏ bọc cáp, cao su, nhựa và các phần tiếp xúc bên ngoài phải không bị ảnh hưởng bởi tia cực tím, nước, dầu và mỡ. 5.4.9. Ghi nhãn Các bộ phận điện tử sẽ được gắn nhãn cố định với số phiên bản thống nhất sao cho dễ dàng tham chiếu. Danh sách các bộ phận thiết bị điện tử với số phiên bản sẽ được cập nhật bởi nhà sản xuất như là biểu hiện của quản lý phiên bản tin cậy. 5.5. Phần mềm 5.5.1. Phần cứng Mã máy tính có trách nhiệm kiểm soát và vận hành đồng hồ phải được lưu giữ trong bộ nhớ cố định (bộ nhớ được thiết kế đặc biệt để giữ thông tin ngay cả khi mất điện) Mã máy tính phải có khả năng kiểm tra tất cả các hằng số và tham số khi đồng hồ vận hành. Việc kiểm tra chương trình cơ sở phải được cung cấp để xác nhận giá trị sử dụng mà có những thay đổi về trách nhiệm đã được thực hiện đối với chương trình cơ sở. 5.5.2. Sự gián đoạn Là đồng hồ điện tử, phần mềm hệ thống có thể gián đoạn khi thiết lập mức. Do đó, phần mềm hệ thống phải được thiết kế sao cho tránh được sự gián đoạn. 5.5.3. Ghi nhãn và quản lý phiên bản Nhà sản xuất sẽ duy trì hồ sơ bao gồm số phiên bản, mã sản xuất phiên bản, ngày phiên bản, kiểu đồng hồ áp dụng và phiên bản bảng điện, và mô tả những thay đổi đến phần mềm hệ thống được thực hiện bởi chúng hoặc bởi đại diện của chúng. Số phiên bản phần mềm hệ thống, ngày phiên bản, mã sản xuất, và/hoặc kiểm tra tổng luôn luôn phải sẵn sàng để kiểm tra mạch điện tử, hiển thị, hoặc cổng giao tiếp số. Nhà sản xuất có thể cung cấp nâng cấp phần mềm hệ thống theo thời gian để cải tiến hoạt động của đồng hồ hoặc thêm vào những đặc tính bổ sung. Nhà sản xuất sẽ thông báo đến người sử dụng nếu phiên bản phần mềm hệ thống có ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ đã được hiệu chuẩn lưu lượng. 5.5.4. Cấu hình và theo dõi phần mềm Đồng hồ phải có khả năng đặt cấu hình ES và theo dõi hoạt động của đồng hồ. Ít nhất, ES có khả năng hiển thị và ghi lại các phép đo sau: ● Lưu lượng thể tích thực ● Vận tốc trung bình ● Tốc độ trung bình của âm ● Vận tốc đường truyền riêng biệt và vận tốc âm trên đường truyền ● Chất lượng tín hiệu âm thanh sóng siêu âm được nhận bởi mỗi bộ phận truyền và chuyển đổi tín hiệu Chức năng phần mềm này có thể được cung cấp như một bộ phận của phần mềm gắn vào đồng hồ 5.5.5. Các chức năng kiểm tra và kiểm định Cần có khả năng để xem và in thông số cấu hình đo dòng sử dụng ES: ví dụ, hằng số hiệu chuẩn, kích thước đồng hồ, chu kỳ trung bình thời gian và tốc độ lấy mẫu. Phải có trang bị để ngăn chặn sự biến đổi không kiểm soát được, hoặc sự cố của những thông số ảnh hưởng đến hoạt động của đồng hồ. Những cung cấp phù hợp bao gồm công tắc hoặc cầu nối, hoặc vi mạch bộ nhớ chỉ đọc có thể chương trình hóa thường xuyên với cảnh báo về việc kiểm tra tổng/nhật ký sự kiện. Những trạng thái cảnh báo đầu ra phải được cung cấp: ● Đầu ra lỗi: khi đầu ra lưu lượng hiển thị lỗi. Những trạng thái cảnh báo sau có thể được trang bị: Chú ý: Khi bất thông số kiểm soát nào vượt ra ngoài vận hành bình thường trong khoảng thời gian đáng kể. ● Lỗi từng phần: Khi một hoặc nhiều các kết quả đường truyền siêu âm đa đường truyền không sử dụng được. 5.5.6. Các thông số chẩn đoán Ít nhất, các phép đo sau phải được cung cấp: ● Vận tốc trung bình không tuyến tính qua đồng hồ ● Vận tốc dòng chảy cho mỗi đường truyền âm (hoặc tương đương cho đánh giá hình dạng vận tốc dòng) ● Tốc độ âm thanh dọc theo mỗi đường truyền âm ● Tốc độ trung bình của âm ● Khoảng thời gian trung bình ● Khoảng thời gian lấy mẫu đo vận tốc ● Phần trăm xung được chấp nhận cho mỗi đường truyền âm ● Tỷ lệ tín hiệu với độ nhiễu hoặc tương đương (kiểm soát khuyếch đại) ● Tình trạng và hiển thị chất lượng đo ● Hiển thị báo động và lỗi CHÚ THÍCH: Vận tốc dòng trung bình tuyến tính có thể tùy chọn. Đồng hồ phải được cung cấp thiết bị để lưu trữ những giá trị này trong một tập tin dữ liệu. 5.6. Thay đổi các bộ phận Có khả năng thay thế hoặc chuyển đổi bộ biến đổi , phần điện tử và phần mềm mà không làm thay đổi đáng kể đến hoạt động của đồng hồ (nghĩa là trong độ lặp lại). Nếu không có khả năng thay thế hoặc di chuyển chủng loại tương tự của bộ phận truyền và chuyển đổi tín hiệu, phần điện tử và phầm mềm mà không làm thay đổi đáng kể đến hoạt động của đồng hồ (ví dụ trong độ lặp lại), đồng hồ sẽ được hiệu chuẩn lại. Các quy trình sẽ được sử dụng khi những bộ phận này cần thay đổi, bao gồm các bộ phận cơ khí, điện tử, hoặc đo lường và điều chỉnh khác có thể phải được quy định. Bất cứ thay đổi nào của các bộ phận mà không hiệu chuẩn lại đồng hồ có thể dẫn đến độ không đảm bảo đo bổ sung phải được quy định bởi nhà sản xuất. Nếu những phần được thay thế bởi bộ phận mới hơn hoặc phiên bản khác, cần được quy định ưu điểm và nhược điểm . Nhà sản xuất phải có sự quản lý phiên bản đảm bảo tin cậy. 5.7. Xác định khối lượng riêng 5.7.1. Quy định chung Đối với việc chuyển đổi lưu lượng thể tích ở điều kiện đo về lưu lượng khối lượng hoặc lưu lượng thể tích ở điều kiện chuẩn, khối lượng riêng phải được xác định. Khối lượng riêng của khí có thể được xác định bằng: ● Đo trực tiếp ● Tính toán từ áp suất, nhiệt độ và thành phần khí ● Đo gián tiếp 5.7.2. Đo áp suất Lỗ lấy áp được ghi nhãn “pm” sẽ được sử dụng như điểm cảm biến áp suất (xem 5.2.6) 5.7.3. Đo nhiệt độ và khối lượng riêng Đối với dòng chảy đơn hướng, lỗ thăm nhiệt và/hoặc tỷ trọng kế phải được lắp sau USM và ở vị trí giữa 3 D và 5 D từ mặt bích phía đầu ra của USM, nhưng ở phía đầu vào của bất kỳ van đầu ra, bước đường kính hoặc hạn chế dòng. Người thiết kế phải lưu ý là giới hạn chiều dài đầu thăm mẫu dài bằng 1/3 đường kính trong của ống hoặc 125 mm (5”), tùy theo cái nào ngắn hơn. Đôi khi yêu cầu lắp hai hoặc thậm chí ba ống thăm nhiệt (đo dự phòng hoặc đo lường kiểm tra). Quy định an toàn bổ sung có thể quy định kích thước rộng của ống thăm nhiệt. Ống thăm nhiệt phải được lắp sao cho nhiệt độ môi trường không ảnh hưởng đến nhiệt độ khí được đo. Đối với ứng dụng nơi mà nhiệt độ môi trường có chênh lệch đáng kể với nhiệt độ của khí, cần có cách nhiệt hoặc mái che cho phần đường ống phía dòng vào, cho cụm USM và phía dòng ra, ít nhất là 1 D tính từ lỗ thăm nhiệt xa nhất. Đối với dòng đa hướng, có thể sử dụng ống thăm nhiệt, tỷ trọng kế tại khoảng cách -5 D đến -3 D và +3 D đến +5 D kể từ đồng hồ. Số lượng và kích cỡ của ống thăm nhiệt và tỷ trọng kế đều có thể làm ảnh hưởng đến dòng chảy. Trong thực tế, nếu có ống thăm nhiệt /tỷ trọng kế và đầu lấy mẫu ở phía đầu vào của đồng hồ thì đồng hồ đồng hồ sẽ phải hiệu chuẩn cùng với chúng. Tần số xoáy đổ của ống thăm nhiệt tại vận tốc khí cao không được ảnh hưởng đến tần số rung của ống thăm nhiệt đến điểm lỗi, ống thăm nhiệt hình nón được khuyến cáo sử dụng. Cũng như khi sử dụng nhiều ống thăm nhiệt, chúng không nên cùng trên một đường thẳng. Nhà sản xuất/nhà cung cấp sẽ đưa ra vị trí tối ưu của ống thăm nhiệt liên quan tới các đường truyền âm. 5.8. Các yêu cầu về tính năng 5.8.1. Yêu cầu về độ chính xác đối với đồng hồ cấp 1 Trước khi thực hiện bất cứ hiệu chỉnh nào, bên cạnh những qui định trong 6.3.3 và 6.3.6 phương án a, hoặc cho sự tuyến tính của dữ liệu đầu ra, USM hoặc USMP phải đáp ứng yêu cầu về độ chính xác quy định bên dưới cho lưu lượng giữa Qmin và Qmax , op. Bảng 6 - Yêu cầu về độ chính xác đối với đồng hồ cấp 1 Đặc tính Yêu cầu Độ lặp lại ± 0,2 % của giá trị đo đối với Q ³ Qt ± 0,4 % của giá trị đo đối với Qmin <> Qt Độ tái lập ± 0,3 % của giá trị đo đối với Q ³ Qt ± 0,6 % của giá trị đo đối với Qmin<><> Độ phân giải 0,001 m/s (0,003 ft/s) Đọc lưu lượng điểm “không” đối với đồng hồ ³ 12” Đọc lưu lượng điểm “không” đối với đồng hồ <> < 0,006="" m/s="" đối="" với="" mỗi="" đường="" truyền="" sóng=""> < 0,012="" m/s="" đối="" với="" mỗi="" đường="" truyền="" sóng=""> Sai số cho phép lớn nhất đối với đồng hồ ³ 12” Sai số cho phép lớn nhất đối với đồng hồ <> ± 0,7 % của giá trị đo đối với Q ³ Qt ± 1,4 % của giá trị đo đối với Qmin<><> ± 1 % của giá trị đo đối với Q ³ Qt ± 1,4 % của giá trị đo đối với Qmin<><> Sai số đỉnh tới đỉnh lớn nhất đối với đồng hồ ³ 12” Sai số đỉnh tới đỉnh lớn nhất đối với đồng hồ <> < 0,7="" %="" đối="" với=""> Q ³ Qt < 1="" %="" đối="" với=""> Q ³ Qt Qt đối với đồng hồ ³ 12” Qt đối với đồng hồ <> Qt tại = 1,5 m/s Qt tại = 3 m/s Độ tái lập bao gồm những thay đổi của đồng hồ theo thời gian (độ trôi), và bao gồm những yếu tố đóng góp thêm từ điều kiện hiệu chuẩn, vận chuyển và vận hành; đối với việc tính toán độ không đảm bảo đo vận hành tổng xem 7.7. Cũng như vậy, người sử dụng và người hiệu chuẩn phải chịu trách nhiệm làm cho USM phù hợp với yêu cầu về độ tái lập trong suốt quá trình vận hành và hiệu chuẩn tương ứng bằng cách cung cấp những điều kiện dòng chảy ổn định, tránh tạp chất, ví dụ theo 5.9 Hình 11 - Đồ thị độ không đảm bảo đo cho phép đối với đồng hồ cấp 1 5.8.2 Các yêu cầu về độ chính xác đối với đồng hồ cấp 2 Bảng 7 - Các yêu cầu về độ chính xác đối với đồng hồ cấp 2 Đặc tính Yêu cầu Độ lặp lại ± 0,25 % của giá trị đo đối với Q ³ Q t ± 0,5 % của giá trị đo đối với Q min <><> t Độ tái lập ± 0,6 % của giá trị đo đối với Q t ³ Q t ± 1,2 % của giá trị đo đối với Q min <><> t Độ phân giải 0,002 m/s Đọc lưu lượng điểm “không” đối với đồng hồ ³ 12” Đọc lưu lượng điểm “không” đối với đồng hồ <> <0,012 m/s="" đối="" với="" mỗi="" đường="" truyền="" sóng=""> <0,024 m/s="" đối="" với="" mỗi="" đường="" truyền="" sóng=""> Sai số cho phép lớn nhất đối với đồng hồ ³ 12” ± 1 % của giá trị đo đối với Q ³ Q t ± 2 % của giá trị đo đối với Q min Q<> t Sai số cho phép lớn nhất đối với đồng hồ <> ± 1,5 % của giá trị đo đối với Q ³ Q t ± 2 % của giá trị đo đối với Q min <><> t Sai số đỉnh tới đỉnh lớn nhất đối với đồng hồ ³ 12” Sai số đỉnh tới đỉnh lớn nhất đối với đồng hồ <> <1 %="" đối="" với=""> Q ³ Q t <1,4 %="" đối="" với=""> Q ³ Q t Q t đối với đồng hồ ³ 12” Qt đối với đồng hồ <> Q t tại = 1,5 m/s Q t tại = 3 m/s Hình 12 - Đồ thị độ không đảm bảo đo cho phép với đồng hồ cấp 2 5.8.3. Các ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ và thành phần khí USM phải đáp ứng những yêu cầu về độ chính xác trên toàn dải vận hành của thành phần khí, nhiệt độ, áp suất, với các số liệu đầu vào và/hoặc thuật toán hiệu chính nếu cần thiết. Thuật toán hiệu chính cần thiết và các số liệu đầu vào cần được quy định. Nếu thuật toán hiệu chính là không cần thiết, độ không đảm bảo đo bổ sung cho sự thay đổi P, T và thành phần phải được quy định. Nếu USM yêu cầu nhập số liệu đầu vào để mô tả điều kiện dòng khí; ví dụ khối lượng riêng và độ nhớt, độ nhạy của USM liên quan đến các thông số số này phải được quy định sao cho người vận hành có thể xác định sự cần thiết thay đổi những thông số này khi thay đổi điều kiện vận hành. 5.9. Các yêu cầu về lắp đặt và vận hành 5.9.1. Quy định chung Tất cả các ảnh hưởng của lắp đặt làm tăng độ không đảm bảo đo của USMP cần được trung hoà và được bù đắp. Khoảng cách nhỏ nhất đến vật làm rối dòng chảy cần được quy định. Phần này được áp dụng cho hiệu chuẩn (Điều 6) cũng như cho vận hành (Điều 7). Sự kết hợp đa dạng các đầu nối, van, ống cong và ống thẳng ở phía dòng vào có thể tạo ra sự biến dạng biên dạng vận tốc tại đầu vào của đồng hồ dẫn đến sai số trong phép đo lưu lượng. Độ lớn của sai số đồng hồ sẽ phụ thuộc vào loại và sự phức tạp của biến dạng dòng và khả năng bù của đồng hồ đối với những biến dạng này. Có thể giảm sai số này bằng cách tăng chiều dài đoạn ống thẳng phía dòng vào hoặc bằng cách sử dụng bộ ổn định dòng. Cũng có thể tiến hành hiệu chuẩn dòng dưới điều kiện tương tự điều kiện ngoài hiện trường để bù đắp sai số này. Sự nghiên cứu các ảnh hưởng của lắp đặt vẫn đang được triển khai thực hiện, vì vậy người lắp đặt nên tư vấn với nhà sản xuất USM để xem kết quả thử nghiệm mới nhất và đánh giá làm cách nào việc thiết kế USM chuyên biệt có thể bị ảnh hưởng bởi hình dạng đường ống phía dòng vào. Để đạt được tính năng của đồng hồ như mong muốn, rất cần thiết cho người lắp đặt thay đổi hình dạng đường ống ban đầu hoặc thêm vào thiết bị ổn định dòng như là một bộ phận của đồng hồ. 5.9.2. Các yêu cầu về vận hành 5.9.2.1. Âm/nhiễu/van điều áp Chức năng và độ chính xác của USM có thể bị ảnh hưởng lớn bởi nhiễu được tao ra bởi một van điều áp, xem GERG TM 11 và 8.1. Trong trường hợp xấu nhất đồng hồ có thể không hoạt động được dưới các điều kiện cụ thể. Các khuyến cáo sau đây về ảnh hưởng nhiễu được tạo ra bởi van: ● Đồng hồ âm được lắp đặt ở vị trí xa khỏi van điều khiển, lý tưởng nhất là có các thiết bị công nghệ như bồn, thiết bị trao đổi nhiệt đặt ở giữa; Việc lắp đặt đồng hồ phía đầu vào van điều áp là tốt nhất. ● Sự miễn nhiễm với nhiễu của đồng hồ âm có thể được cải thiện bằng cách: - tăng tần suất bộ biến đổi đồng hồ - tăng công suất của bộ biến đổi đồng hồ - sử dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu cho việc dò tín hiệu ví dụ trung bình tín hiệu (xếp chồng), tương quan dạng số, mã số tín hiệu… ● Chữ T mù và khuỷu không cùng mặt phẳng là đầu nối ống tiêu chuẩn hiệu quả nhất để làm giảm nhiễu siêu âm. ● Đường ống thẳng làm giảm không đáng kể nhiễu siêu âm. ● Hạ thấp sự chênh áp qua van sẽ giảm được nhiễu tạo ra bởi tất cả các tần số Một chú ý quan trọng là chiều dài ống thẳng phía dòng vào đồng hồ không có ảnh hưởng trong những khuyến cáo sau đây. Độ nhạy chung của USM với âm tạo ra bởi van giảm áp và các nguồn khác cần được mô tả. 5.9.2.2. Tạp chất Sự tích tụ cặn bao gồm hỗn hợp các hạt rắn và/hoặc tạp chất lỏng phải được tránh. Nên lọc khí ở phía dòng vào và cả hai phía đầu vào và đầu ra trong ứng dụng cho dòng hai chiều. Tuy nhiên khả năng gây nhiễu biên dạng dòng bởi thiết bị lọc cũng được tính đến. Để tránh tích tụ nghiêm trọng, cấu hình đường ống nên có một điểm thấp tại phía dòng ra của đồng hồ. 5.9.2.3. Nhiệt độ môi trường Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường sẽ được giảm thiểu bằng cách trang bị mái che hoặc cách nhiệt thích hợp. 5.9.2.4. Độ rung USM không được tiếp xúc nguồn rung hoặc các tần số rung có thể gây kích thích tần số riêng của mạch ES, các bộ phận của đồng hồ hoặc bộ biến đổi siêu âm . 5.9.2.5. Nhiễu điện Mặc dầu một thiết kế USM đã được thử nghiệm việc chịu đựng ảnh hưởng nhiễu điện mô tả trong 8.2, USM hoặc hệ thống dây điện kết nối của nó không được tiếp xúc với chỗ có nhiễu điện, bao gồm dòng điện xoay chiều, cuộn cảm, hoặc truyền sóng radio. 5.9.2.6. Dòng chảy không ổn định Dòng chảy xung và không ổn định nằm ngoài yêu cầu kỹ thuật của nhà sản xuất cần được tránh (xem 5.4.4). 5.9.3. Các yêu cầu lắp đặt và các xem xét về biên dạng dòng 5.9.3.1. Quy định chung Biên dạng dòng phát triển đầy đủ là điều kiện mong muốn nhất của đồng hồ. Trong thực tế, điều kiện dòng chảy không xáo trộn có thể đạt được cao nhất. Để tìm ra khi nào đạt được điều kiện dòng chảy không xáo trộn, một định nghĩa thực tế được đưa vào: một USM được xem như trong điều kiện dòng chảy không xáo trộn khi việc thêm vào một đường ống thẳng 10D phía dòng vào thay đổi số đọc của USM (FWME) không lớn hơn độ lặp kết hợp của USM và các thiết bị đi kèm 5.9.3.2 . Khoảng cách đến chỗ xáo trộn/yêu cầu về chiều dài đường ống thẳng phía dòng ra và phía dòng vào Các thành phần điển hình ở phía dòng vào như khuỷu, ống góp, nối chữ T, thiết bị ổn định dòng, thiết bị lọc, thay đổi đường kính (bước, chỗ mở rộng, thu hẹp) và các van tạo ra xoáy, làm tiết diện dòng chảy bất đối xứng, biên dạng dòng chảy phẳng, biên dạng dòng chảy có đỉnh hoặc kết hợp giữa những tiết diện trên. Nghiên cứu chứng minh rằng, tiết diện bất đối xứng cần đường ống thẳng 50 D không có thiết bị ổn định dòng, và biên dạng xoáy cần đường ống thẳng 200 D không có thiết bị ổn định dòng trước khi đạt được biên dạng dòng phát triển đầy đủ. Yêu cầu như vậy đối với đường ống thẳng phía dòng vào là không thực tế. Ngày nay khả năng của USMP bù đắp biên dạng dòng xoáy cho phép chiều dài đường ống thẳng phía dòng vào ngắn hơn. Chiều dài nhỏ nhất của đường ống thẳng phía dòng vào L min phải đảm bảo việc bổ sung vào chiều dài đường ống thẳng 10 D không làm thay đổi số đọc USM nhiều hơn độ lặp lại kết hợp của USM và thiết vị đi kèm đã được hiệu chuẩn. L min sẽ là chiều dài bổ sung vào của đường ống thẳng phía đầu vào 10 D thêm vào biến đổi việc đọc USM (FWME) không quá độ lặp kết hợp của thiết bị hiệu chuẩn và USM. Lmin sẽ khác nhau ở những dạng đường ống khác nhau. L min chỉ xác định được khi sử dụng bộ chuẩn. Việc xác định L min của bộ chuẩn của cấu hình đường ống phía dòng vào sẽ là công việc chính trong quá trình thử nghiệm mẫu; xem 6.4. Lmin phải được xác định sao cho sai số bổ sung lớn nhất do xáo trộn dòng chảy nhỏ hơn 0,3 %. Nhà sản xuất phải quy định L min cho các xáo trộn dòng chảy khác nhau định nghĩa trong 6.4.2.3. Xác định L min của cấu hình đường ống phía dòng vào cho L min chưa được biết sẽ là trách nhiệm của người sử dụng. Ứng dụng của USM trong một cấu hình mà L min không được biết, yêu cầu 50 D đường ống thẳng phía dòng vào và 30 D cho USMP. Chiều dài nhỏ nhất của đường ống thẳng phía dòng ra là 3 D . Do có nhiều loại USM, hình dạng đường ống phía dòng vào và thiết bị ổn định dòng, Thực tế chuẩn hóa chiều dài phía dòng vào là quan trọng. Hơn nữa công nghệ USM ngày càng phát triển, làm cho việc chuẩn hoá này càng khó khăn. 5.9.3.3 . Bước đường kính và điểm nhô ra Những thay đổi đường kính trong và điểm nhô ra cần được tránh tại đầu vào USM để không gây xáo trộn biên dạng vận tốc; trừ khi đồng hồ được phân loại là “đường kính trong giảm” , xem 5.2.4. Mặt bích, đường ống phía dòng vào lân cận, phải thẳng, hình trụ và có cùng đường kính trong như đường kính trong của đầu vào đồng hồ, tốt nhất trong 1 % nhưng cao nhất là 3 %, và cẩn thận sắp thẳng hàng để giảm xáo trộn dòng chảy, đặc biệt tại mặt bích phía dòng vào. Các kinh nghiệm với đồng hồ đo cấp 1 chỉ ra rằng bước đường kính giữa đường ống phía dòng vào và đồng hồ gây ra sai số đo do những bước đường kính này theo thứ tự sai số hệ thống 0,05 % trên 1 % bước đường kính; sai số có thể giảm bằng cách vát cạnh CHÚ THÍCH: Giá trị này chỉ được xem xét như là hướng dẫn hữu ích để ước lượng độ không đảm bảo đo bổ sung bởi các bước đường kính. Đối với chiều dài phía dòng vào nhỏ nhất 2 D , không có xáo trộn dòng chảy từ các mặt bích, bộ nắn dòng.v.v... Trên chiều dài ít nhất 10 D hoặc L min phía dòng vào của đồng hồ, chiều dài nào nhỏ hơn, phần đường ống phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sau: ● Đường ống phải thẳng. Đường ống được gọi là thẳng nếu không có chỗ cong lớn hơn 50 ● Hai đường ống được gọi là thẳng hàng khi bước đường kính cục bộ < 3=""> ● Mối hàn trong của mặt bích phía dòng ra của đường ống phía dòng vào cần phải nhẵn và không có phần nào của gioăng phía dòng vào hoặc cạnh của mặt bích nhô vào dòng chảy. ● Đường ống được gọi là hình trụ khi không có đường kính trong trong bất kỳ mặt phẳng nào khác biệt hơn 3% từ đường kính trong trung bình D có được từ các phép đo quy định. Giá trị của đường kính ống D sẽ là trung bình của các đường kính trong trên chiều dài 0,5 D phía dòng vào của USM. Đường kính trong trung bình có thể được xác định bằng nhiều phương pháp mà phải được hỗ trợ bởi hệ thống quản lý chất lượng thích hợp. Các đồng hồ phải được dẫn xuất từ các chuẩn được thế giới công nhận. Khi xác định đường kính ống D bằng thiết bị cầm tay, đường kính này sẽ được tính trung bình số học của phép đo ít nhất 12 đường kính, bốn đường kính tại vị trí có góc tương đương, phân bố trong mỗi ít nhất ba mặt cắt ngang thậm chí phân bố trên chiều dài 0,5 D , hai trong những phần này tại khoảng cách 0 và 0,5 D từ USM và một trong mặt phẳng của mối hàn. Bước đường kính lớn hơn 3 % trong 10 D phía dòng vào của đồng hồ được phép độ chênh bổ sung do bước đường kính là nhỏ hơn 0,2 %, ví dụ trong thử nghiệm mẫu, xem 6.4.2. 5.9.3.4. Ống thăm nhiệt/ngăn đo khối lượng riêng Xem 5.7.3 5.9.3.5. Thiết bị ổn định dòng chảy Một trong những lợi thế chính của USM là không có sụt áp. Việc sử dụng bộ ổn định dòng tạo ra sụt áp, làm mất lợi thế này. Không có đủ khoảng cách cho chiều dài cần thiết phía dòng vào, ảnh hưởng không thể đảm bảo đủ điều kiện của hình dạng đường ống làm việc phía dòng vào là các lý do thường xuyên nhất trong việc sử dụng chúng. Lắp đặt một bộ ổn định dòng tại bất kỳ vị trí nào tại phía dòng vào USM sẽ gây ra thay đổi trong lưu lượng được hiển thị của đồng hồ. Thay đổi này phụ thuộc vào nhiều yếu tố (ví dụ loại ổn định dòng, loại đồng hồ, vị trí liên quan đến USM, rối dòng chảy phía dòng vào bộ ổn định dòng, v.v...). Để tránh độ không đảm bảo đo bổ sung này, USM phải được hiệu chuẩn với bộ ổn định dòng và đường ống đo như là một gói. (USMP). Đối với USM, bộ ổn định dòng loại tấm có lỗ được ưu chuộng hơn; bộ ổn định dòng loại bó ống và loại van chỉ khử xoáy, không cải thiện biên dạng dòng chảy và có thể gây ra rối thêm biên dạng dòng chảy. CẢNH BÁO: Một bộ ổn định dòng có thể tạo ra nhiễu ở mức nghiêm trọng phụ thuộc vào thiết kế và vận tốc khí. 5.9.3.6. Bề mặt bên trong/độ nhám thành ống Cặn do điều kiện truyền khí bình thường: ví dụ, condensate hoặc vết dầu trộn lẫn với lớp bột, bẩn hoặc cát, có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ đo. Những ảnh hưởng tương tự biết đến do gỉ sắt của bề mặt bên trong không xử lý hoặc lớp vỏ trong bị hư hỏng. Bề mặt bên trong và độ nhám đường ống sẽ vì vậy được kiểm soát thay đổi sử dụng chẩn đoán đồng hồ và phương pháp quan sát. Tần suất kiểm soát được chọn sẽ phụ thuộc vào độ nhạy của USM cũng như những thay đổi mong đợi trong độ nhám thành ống. 5.9.3.7. Sử dụng dòng hai hướng Đối với việc sử dụng dòng hai hướng, cả đường ống phía dòng ra và phía dòng vào phải được coi là đường ống “phía dòng vào”. Độ nhạy của USM đến ống thăm nhiệt hoặc ngăn đo khối lượng riêng phải được quy định. 5.9.3.8. Hướng của đồng hồ Yêu cầu của 5.8.1 phải được đáp ứng khi hướng của USM khác biệt với hướng thiết kế. 5.9.4. Hướng vận chuyển Các quy định về vận chuyển thủ công sẽ được áp dụng. Khả năng làm hỏng USM trong suốt quá trình vận chuyển phải được nhận biết và tất cả các bước hợp lý được tiến hành để giảm thiểu khả năng xảy ra hư hỏng. Ví dụ: ● Việc sử dụng thiết bị hiển thị như đầu dò va chạm có thể được cân nhắc trong quá trình vận chuyển. ● Việc sử dụng thang nâng và thùng vận chuyển thích hợp, hoặc khung là tốt nhất ● Việc che mặt bích để tránh nhiễm bẩn bên trong đồng hồ ● Việc tháo các bộ biến đổi và/ hoặc cáp phải hạn chế ● Quy trình mô tả trong 7.6.4 được khuyến nghị ● Sau khi sản xuất, đồng hồ và các đoạn ống phải được bảo vệ khỏi ăn mòn; cân nhắc thổi sạch với khí trơ trước khi vận chuyển. 6. Thử nghiệm và hiệu chuẩn 6.1. Thử áp suất và thử kín Thân đồng hồ phải được thử độ kín và thử áp suất thích hợp. 6.2. Thử nghiệm riêng biệt – Thử nghiệm tĩnh 6.2.1. Quy định chung Thử tĩnh gồm có đo lường kích thước của thân đồng hồ và độ trễ thời gian của các thiết bị điện tử và bộ biến đổi cũng như kiểm tra điểm “không” 6.2.2. Thông số hình học Nhà sản xuất phải lập thành văn bản: ● Đường kính trong trung bình của đồng hồ ● Diện tích mặt cắt ngang của đồng hồ ● Chiều dài của mỗi đường truyền âm giữa các mặt bộ biến đổi ● Góc nghiêng của mỗi đường truyền âm hoặc khoảng cách trục (thân đồng hồ) giữa các cặp bộ biến đổi ● Độ không đảm bảo đo của những đồng hồ này sẽ được quy định ● Vật liệu thân đồng hồ ● Hệ số giãn nở nhiệt và áp thân đồng hồ ● Độ dày thành ống ● Độ nhám thành ống Nhiệt độ thân đồng hồ sẽ được đo tại thời gian thực hiện những phép đo này. Các chiều dài hiệu chỉnh riêng biệt sẽ được tính trung bình và báo cáo chính xác đến 0,01% D . Tất cả các thiết bị dùng để thực hiện các phép đo này phải còn hiệu lực hiệu chuẩn và phải dẫn xuất từ chuẩn quốc tế được công nhận. 6.2.3. Đo thời gian và độ trễ thời gian Việc trễ thời gian của bộ biến đổi gây ra các sai số bù vận tốc, nếu chúng không được xác định một cách chính xác trong danh sách thông số của USM. Nhà sản xuất phải đo và ghi lại độ trễ thời gian của các thiết bị và bộ biến đổi. Độ không đảm bảo của phép đo phải được quy định. Tất cả các thiết bị dùng để thực hiện các phép đo này phải còn hiệu lực hiệu chuẩn và phải dẫn xuất từ chuẩn quốc tế được công nhận. Các phương pháp khác nhau có thể được sử dụng, ví dụ: Gắn hai bộ biến đổi vào một ngăn kiểm tra chịu áp, đã điền đầy khí với vận tốc âm được biết chính xác. Thời gian truyền thực của tín hiệu trong khí có thể được tính từ tỷ số của chiều dài đường truyền và vận tốc âm. Vì các thời gian truyền sóng là như nhau (lưu lượng “không”), t AB và t BA có thể tính được. Hệ thống siêu âm đo thời gian bao gồm độ trễ thời gian trong các thiết bị điện tử, bộ biến đổi và dây cáp, v.v...Độ trễ thời gian được tính toán từ các giá trị đo được. Mọi sai số trong vận tốc âm tại ngăn thử nghiệm ảnh hưởng đến tính năng của đồng hồ, như là các sai số trong các thông số hình học L p và D tạo ra. Phương pháp khác yêu cầu thiết lập trong đó thời gian truyền sóng của một cặp bộ biến đổi có thể được đo tại hai chiều dài đường truyền đã biết và khác biệt tại điều kiện lưu lượng “không”. Phương pháp đo này phải được thực hiện tại cùng một điều kiện khí áp dụng cho cả hai chiều dài đường truyền. 6.2.4. Thử nghiệm kiểm tra xác nhận dòng “không” Để kiểm tra hệ thống đo thời gian truyền của mỗi đồng hồ, Thử nghiệm kiểm tra dòng “không” phải được thực hiện. Nhà sản xuất phải quy định quy trình và dung sai. Quy trình thử nghiệm ít nhất bao gồm những phần sau: ● Sau bích mù được gắn với điểm cuối của thân đồng hồ, đồng hồ có thể được xả tất cả không khí và được nén khí thử nghiệm tinh khiết hoặc hỗn hợp khí. Việc lựa chọn khí thử nghiệm là trách nhiệm của nhà sản xuất. Đặc tính âm của khí thử nghiệm phải được biết và lập thành văn bản. ● Nhiệt độ và áp suất khí phải ổn định. Các vận tốc khí cho mỗi đường truyền âm phải được ghi nhận ít nhất 300 s. Độ lệch vận tốc khí trung bình và độ lệch chuẩn của mỗi đường truyền âm sẽ được tính toán. ● Nếu giá trị SOS đo được được so sánh với giá trị lý thuyết, các giá trị được xác định theo lý thuyết sẽ được tính toán sử dụng một phân tích thành phần toàn bộ của khí thử nghiệm. Độ không đảm bảo đo của thử nghiệm đo áp suất khí phải nhỏ hơn ± 0,1 % và độ không đảm bảo đo của việc đo nhiệt độ khí phải nhỏ hơn ± 0,2 K. Đối với việc xác định lý thuyết, công thức ISO 12213, AGA-10 hoặc tiêu chuẩn tương đương phải được sử dụng. ● Giá trị vận tốc âm phải nằm trong 0,1 % giá trị lý thuyết của giá trị tiêu chuẩn được sử dụng. 6.3. Kiểm tra riêng lẻ - Hiệu chuẩn lưu lượng 6.3.1. Quy định chung Tất cả các đồng hồ cấp 1 phải được hiệu chuẩn dưới điều kiện có lưu lượng trong thời gian mà đồng hồ không tạo ra bất cứ cảnh báo tới hạn nào. Đối với đồng hồ cấp 2 hiệu chuẩn lưu lượng được khuyến cáo sử dụng. Việc hiệu chuẩn của các đồng hồ dưới các điều kiện có dòng chảy (lưu lượng hoặc hiệu chuẩn lưu lượng) được yêu cầu bởi vì: ● Các yêu cầu luật pháp quốc gia ● Các yêu cầu độ chính xác cao ● Ứng dụng cho giao nhận thương mại. Nói chung, USM có thể được vận hành tại các vận tốc lưu lượng cao hơn nhiều (lên đến vận tốc trung bình 30 m/s hoặc thậm chí cao hơn), so với đồng hồ tuốc bin hoặc đồng hồ tiêt lưu với cùng đường kính. Điều này dẫn đến tỷ số quay trở lại cao. Thường xuyên các vận tốc cao như vậy không được sử dụng trong hệ thống đo (ví dụ do lặp đặt nối tiếp nhiều đồng hồ turbine hoặc giới hạn phát nhiễu). Trong trường hợp đó khuyến cáo lựa chọn lưu lượng hiệu chuẩn không theo Q max,design của đồng hồ mà theo lưu lượng lớn nhất của ứng dụng ( Q max,op ), xem 5.1.1. Trong trường hợp này giới hạn được đưa ra trong 5.8.1 được tính toán lại cho Q max mới = Q max,op Cả USM và USMP riêng biệt đều được hiệu chuẩn, như mô tả trong 5.9.3.5 Hai phương pháp hiệu chuẩn trong điều kiện có lưu lượng được sử dụng: ● Hiệu chuẩn lưu lượng tại phòng thí nghiệm ● Hiệu chuẩn lưu lượng tại hiện trường (không khuyến cáo cho đồng hồ cấp 1) (xem 7.6.3). Hiệu chuẩn lưu lượng cho ra một bộ sai số hệ thống, như là hàm đối với lưu lượng (và/hoặc số Reynolds) được sử dụng để hiệu chính đầu ra của đồng hồ. Bộ sai số này thường được trình bày dưới dạng “đường cong hiệu chuẩn”. Sự khác biệt về kích thước do khác biệt áp suất và nhiệt độ giữa hiệu chuẩn và vận hành có thể được hiệu chính theo mô tả trong 4.6. 6.3.2. Hiệu chuẩn lưu lượng tại phòng thí nghiệm 6.3.2.1. Quy định chung Để giảm thiểu độ không đảm bảo của việc hiệu chuẩn, việc hiệu chuẩn phải được tiến hành: 1) phù hợp với thực hành tốt phòng thí nghiệm; 2) phù hợp với các phương pháp được thừa nhận bởi tiêu chuẩn quốc tế 3) ưu tiên tại phòng thí nghiệm được chứng nhận/công nhận phù hợp với TCVN ISO 17025 4) dưới điều kiện dòng không xáo trộn (xem 6.3.2.4) 5) dưới điều kiện dòng ổn định (xem 6.2.3.4) 6) lớn hơn khoảng thời gian có ý nghĩa thống kê (xem 6.3.2.2) 7) trên phạm vi thích hợp của lưu lượng để mô tả đáp ứng của đồng hồ trong sử dụng; tại ít nhất 6 điểm nhưng tốt nhất là 7 điểm nên được lấy. Ví dụ cho hiệu chuẩn 7 điểm: 100 %, 70 %, 40 %, 25 %, 10 %, 5 % của Q maxop , Q min hoặc lưu lượng nhỏ nhất như quy định bởi người sử dụng. 8) bất cứ khi nào có thể, đoạn ống đo phía dòng vào và phía dòng ra đồng hồ hoặc đoạn ống hiệu chuẩn chuyên dụng/hoặc thiết bị ổn định dòng (khi áp dụng) phải được sử dụng. 6.3.2.2. Khoảng thời gian hiệu chuẩn Khoảng thời gian của một phép đo (một lưu lượng riêng lẻ) phải đủ lớn để giảm thiểu ảnh hưởng của các quá trình ngẫu nhiên và sự chỉ báo có độ phân giải hạn chế đối với tỷ lệ không đáng kể. Có hai phương pháp được áp dụng: 1) Độ lệch chuẩn vận hành: trong suốt quá trình đo, các mẫu đo được xử lý trong độ lệch chuẩn vận hành. Khi độ lệch chuẩn vận hành tiến đến giá trị ổn định thì đạt được khoảng thời gian hiệu chuẩn yêu cầu. 2) Thời gian đo ấn định: kết quả của phép đo trên một lưu lượng được chia thành một số phép đo lặp lại. Thông thường là ba, nhưng tốt nhất là năm phép đo được thực hiện. Số lượng phép đo lặp lại cần thiết phải thực hiện đến khi độ lệch chuẩn của các phép đo < 0,3="" %="" trong="" trường="" hợp=""> Q ≥ Qt . Thực tế chỉ ra rằng, khoảng thời gian của một phép đo phải đạt tối thiểu là 3x100 s hoặc 400xD/v, tùy kết quả nào lớn hơn ( D là đường kính trong của đồng hồ, v là vận tốc trung bình của dòng chảy). 6.3.2.3. Độ không đảm bảo của hệ thống hiệu chuẩn Độ không đảm bảo của các phép đo thực hiện trên hệ thống thử nghiệm phải đủ nhỏ để đảm bảo tổng độ không đảm bảo của hệ thống đo đạt yêu cầu. Thông thường giá trị này trong phạm vi ± 0,3 % của giá trị đọc. 6.3.2.4. Các điều kiện dòng Các điều kiện của đoạn ống phía dòng vào trong phòng thí nghiệm phải được lựa chọn sao cho không có sai số bổ sung. Trong mọi trường hợp đoạn ống thẳng phía dòng vào của đồng hồ phải bằng hoặc lớn hơn L min . Các yêu cầu và khuyến nghị nêu trong Điều 5.9.2 và 5.9.3 phải được tính đến. Các điều kiện trong suốt quá trình hiệu chuẩn/thử nghiệm trên hệ thống hiệu chuẩn như đường kính trong của ống, cấu hình của đoạn ống phía dòng vào, bề mặt phía trong của USM và các đường ống v.v... phải được ghi lại chính xác. Sự thay đổi ngẫu nhiên của áp suất, nhiệt độ và lưu lượng sẽ được bỏ qua trong suốt quá trình hiệu chuẩn/chạy thử nghiệm. Ảnh hưởng của đường ống phải được tính theo công thức sau: trong đó: ∆ LP sai số cộng thêm do đường ống ∆ Mbuffer-volume khối lượng tăng hoặc giảm bên trong thể tích đệm trong quá trình đo. t khoảng thời gian của phép đo Q m, ref lưu lượng khối lượng chuẩn Q LP lưu lượng khối lượng đường ống CHÚ THÍCH: Thay vì tính toán đường ống dựa trên khối lượng và lưu lượng khối lượng, thể tích và lưu lượng thể tích có thể được sử dụng thay thế. Ảnh hưởng của đường ống phải được tính đến khi ∆ LP > 0,02 %. QLP phải được xác định với độ không đảm bảo đo lớn nhất là 5% tại Q>Q t và 10% khi Q min <><> t . Mọi phép đo phải được loại bỏ nếu một trong các điều kiện sau xảy ra: 1) ∆ LP > 0,2 % trên một phép đo (đường ống). 2) ∆T > 0,25 K trên 100 s (độ trôi nhiệt độ) 3) ∆P > 0,2 % P trên 100 s (độ trôi áp suất ) 4) ∆Q > 3 % Q trên 100 s (độ trôi lưu lượng ) 5) Các xung động bên trong hệ thống hiệu chuẩn sẽ tạo ra sai số không lớn hơn 0,05 % trên số đọc của đồng hồ chuẩn hoặc đồng hồ đang được thử nghiệm. 6.3.2.5. Tính liên kết chuẩn của hệ thống hiệu chuẩn Các phép đo được thực hiện bởi hệ thống hiệu chuẩn phải được liên kết tới các chuẩn quốc tế. Ngoài ra, phòng hiệu chuẩn phải được chứng nhận/công nhận phù hợp với tiêu chuẩn TCVN ISO 17025. 6.3.2.6. Phạm vi hiệu chuẩn giới hạn trong hiệu chuẩn ban đầu Do giới hạn của hệ thống thử nghiệm nên khó có thể hiệu chuẩn đến khả năng làm việc tối đa của một USM. Do đó, Q max,cal (thấp hơn Q max,op ) có thể được quy định đối với hiệu chuẩn dòng. USM được coi là cấp 1 chỉ với lưu lượng tới Q max,cal . 6.3.2.7. Phạm vi hiệu chuẩn giới hạn trong hiệu chuẩn định kỳ Do giới hạn của hệ thống thử nghiệm nên khó có thể hiệu chuẩn đến khả năng làm việc tối đa của một USM. Đối với hiệu chuẩn định kỳ Q max,cal (thấp hơn Q max,op ) có thể được quy định đối với hiệu chuẩn dòng: ≥ 40% Q max,op . Sau đó độ lệch tại Q > Q max,cal có thể được tính toán từ các độ lệch trước đây có tính đến độ trôi của các điểm đã được hiệu chuẩn hiện tại. Khi Q max,cal = 70% Q max,op thì độ không đảm bảo đo bổ sung 0,15 % được thêm vào độ lệch tại giá trị 100 % Q max,op . Khi Q max,cal = 40 % Q max,op thì độ không đảm bảo đo bổ sung 0,15 % phải được thêm vào độ lệch tại 70 % Q max,op và 0,3 % phải được thêm vào độ lệch tại 100 % Q max,op . 6.3.2.8. Hiệu chuẩn hai hướng Hiệu chuẩn dòng chỉ có giá trị đối với hướng mà đồng hồ được hiệu chuẩn. Hiệu chuẩn dòng có giá trị đối với ứng dụng hai hướng yêu cầu hiệu chuẩn đồng hồ theo từng hướng. 6.3.2.9. Báo cáo Kết quả hiệu chuẩn phải phù hợp với yêu cầu cùng với điều kiện hiệu chuẩn. Các dữ liệu hiệu chuẩn được cung cấp phải bao gồm: ● Các sai số được xác định tại lưu lượng thử nghiệm. ● Ngày thử nghiệm. ● Trong trường hợp đồng hồ hai hướng: “dòng xuôi” hoặc “dòng ngược”. ● Trong trường hợp sai số tại Q max không xác định được: “phạm vi hiệu chuẩn giới hạn”, Q max,cal . ● Giá trị của hệ số hiệu chỉnh và FWME trước và sau quá trình hiệu chỉnh. ● Vận tốc âm của đồng hồ được thử nghiệm và cả của việc tính toán từ thành phần khí, áp suất và nhiệt độ. ● Nhật ký hiệu chuẩn bao gồm toàn bộ dữ liệu trong suốt quá trình hiệu chuẩn. ● Báo cáo về các thông số cấu hình phần mềm của đồng hồ trong quá trình hiệu chuẩn. Định danh đồng hồ và mô tả hệ thống ● Các dữ liệu của nhà sản xuất như: kích thước đồng hồ, số seri, số hiệu bộ biến đổi v.v... của đồng hồ được thử nghiệm. ● Hệ thống hiệu chuẩn, phương pháp hiệu chuẩn. chuẩn chuông, vòi phun âm, các đồng hồ khác v.v... ● Độ không đảm bảo ước lượng của kết quả hiệu chuẩn. ● Mô tả bằng văn bản của quy trình thử nghiệm. ● Các mô tả về điều kiện bề mặt bên trong của đồng hồ và đoạn ống phía dòng vào (độ bẩn, ăn mòn), trong trường hợp cụ thể cần có hình đính kèm . Các điều kiện thử nghiệm ● Vị trí của đồng hồ (nằm ngang, thẳng đứng với dòng chảy hướng lên, thẳng đứng với dòng chảy hướng xuống) cùng với hướng của đồng hồ. ● Cấu hình của đoạn ống phía dòng vào và phía dòng ra liên quan đến chất lượng của “biên dạng dòng không xáo trộn”, bao gồm bộ ổn định dòng, các số hiệu của đoạn ống và đường kính trong. ● Bản chất (nghĩa là thành phần khí) và điều kiện (áp suất và nhiệt độ) của khí thử nghiệm. ● Mô tả của mọi sự thay đổi hoặc sai lệch so với điều kiện thử nghiệm yêu cầu. 6.3.3. Đánh giá chất lượng đo của đồng hồ Về bản chất, đồng hồ âm được xây dựng trên nguyên lý đo tuyến tính. Theo lý thuyết, sau khi hiệu chính đối với ảnh hưởng của số Reynolds, đường cong của đồng hồ sẽ là sự kết hợp của giá trị bù (chủ yếu tại các vận tốc dòng chảy thấp) và giá trị chệch. Do đó, việc đánh giá chất lượng đo của đồng hồ cần dựa trên sự kết hợp đường cong hiệu chuẩn và sự bù tuyến tính. Các dạng hiệu chính khác như điều chỉnh đường cong hoặc sự tuyến tính hoá đường cong có thể không được áp dụng để đánh giá chất lượng của đồng hồ vì chúng có thể che giấu các ảnh hưởng không rõ ràng của thiết kế. Chúng chỉ có thể áp dụng sau khi đường cong tính năng của đồng hồ được chấp nhận (Xem thêm 5.8). 6.3.4 Tính toán sai số lưu lượng trung bình có trọng số (FWME) FWME được tính như sau: trong đó: Q i Lưu lượng thử nghiệm Q max,op lưu lượng vận hành tối đa của đồng hồ E i sai số hiển thị tại lưu lượng thử nghiệm Q i [%] Phạm vi Q i : Q min ≤ Q i ≤ Q max,op khi Q max,cal ≥ Q max,op Phạm vi Q i : Q min ≤ Q i ≤ Q max,cal khi Q max,cal <> Q max,op CHÚ THÍCH: Trong OIML 137-1:2006(E) “hệ số trọng số rút gọn” = 0,4 được sử dụng khi lưu lượng thực tế Q i lớn hơn 0,9 Q max . Trong các tài liệu khác, hệ số trọng số khác được sử dụng và áp dụng trên các lưu lượng khác nhau. Để tránh nhầm lẫn, do đồng hồ âm được coi như là tuyến tính, trong tiêu chuẩn này tất cả các hệ số trọng số phải dựa trên tỷ số của lưu lượng thực tế và lưu lượng tối đa Q i / Q max . 6.3.5. Các hệ số hiệu chỉnh Các hệ số hiệu chỉnh và hiệu chính đường cong hiệu chuẩn (tuyến tính hóa) có thể được áp dụng trong máy tính lưu lượng hoặc trong đồng hồ. Các phương pháp có thể áp dụng hệ số hiệu chỉnh này là: a) Bằng cách dùng sai số lưu lượng trung bình có trọng số (FWME) trên dải lưu lượng mong muốn của đồng hồ (một ví dụ về tính toán của FWME được trình bày trong Phụ lục B2); b) Bằng cách sử dụng thuật toán tuyến tính hóa nhiều điểm trên phạm vi lưu lượng hiệu chuẩn (vận hành) của đồng hồ c) Thuật toán đa thức trên dải hiệu chuẩn của các lưu lượng (hiệu chính đa thức ngoài phạm vi hiệu chuẩn có thể dẫn đến mất ổn định) Đối với hiệu chuẩn hai hướng, bộ trị số thứ cấp có thể được sử dụng cho dòng ngược. Khi đường cong tuyến tính hóa được áp dụng, thuật toán hiệu chính sau đây có thể được sử dụng: trong đó Q actual là đại lượng đo được thực tế E(Q actual ) là sai số phần trăm lưu lượng Q true giá trị đồng hồ cần phải đạt được với sai số không đáng kể, nghĩa là đại lượng quy chiếu của đồng hồ Nếu bù điểm “không” được thiết lập trong quá trình hiệu chuẩn dòng, nó có thể được xem xét lại dựa trên kết quả của hiệu chuẩn lưu lượng, để tối ưu hóa tính năng chính xác tổng thể của đồng hồ. Nhà sản xuất cần lập thành văn bản những thay đổi như vậy trong hệ số này và cảnh báo người sử dụng đầu ra lưu lượng điểm “không” có thể có một số độ chệch có chủ ý để cải thiện độ chính xác tại Q min . 6.4. Thử nghiệm mẫu, đảm bảo chất lượng phép đo tại hiện trường Đường cong hiệu chuẩn của đồng hồ không đảm bảo để đồng hồ hoạt động theo cách thức như vậy tại hiện trường thì là vô nghĩa và hoàn cảnh thực tế phức tạp hơn những kết quả đạt được tại thiết bị hiệu chuẩn. Để đảm bảo chất lượng đường cong hiệu chuẩn có thể chuyển tới ở hiện trường, việc thử nghiệm mẫu được giới thiệu. Tại đây hoàn cảnh thực tế được mô phỏng bằng hàng loạt thử nghiệm nhiễu loạn và đồng hồ phải chứng minh rằng có thể giải quyết được những nhiễu loạn này. Chỉ sau đó, chất lượng của đường cong hiệu chuẩn được đảm bảo tại hiện trường. Tuy nhiên, thử nghiệm mẫu được hiểu khác nhau ở các quốc gia khác nhau; trong một số quốc gia nó được sử dụng như một sự từ bỏ sự cần thiết của hiệu chuẩn riêng biệt. Đây không phải là trường hợp này và đường định rõ là: “Thử nghiệm điển hình không có nghĩa thay thế hiệu chuẩn riêng biệt theo yêu cầu.” Cũng như vậy, khi đồng hồ không được thử nghiệm điển hình, không có sự đảm bảo về tính năng cuối cùng tại hiện trường đối với người sử dụng. Trong những trường hợp này một đoạn ống thẳng tối thiểu có chiều dài 50D được khuyến nghị nhưng điều này không đưa ra bất kỳ sự đảm bảo nào. Khi không có sự phê duyệt mẫu, mỗi USM riêng lẻ yêu cầu một thử nghiệm tương ứng đối với tiêu chuẩn này như mô tả trong 6.4.2 bổ sung cho thử nghiệm Điều 6.1, 6.2 và 6.3. 6.4.1. Quy định chung Thử ghiệm mẫu bao gồm những phép thử mở rộng để đảm bảo kiểm tra xác nhận sự phù hợp với mọi yêu cầu của tiêu chuẩn này. Một USM có phê duyệt mẫu sẽ được thử nghiệm như trong Điều 6.1, 6.2 và 6.3. Thử nghiệm mẫu sẽ được kiểm soát bởi các bộ phận được công nhận hoặc phòng thí nghiệm được cấp chứng chỉ độc lập. Đồng hồ được sử dụng cho thử nghiệm mẫu phải được trang bị đầy đủ với tất cả các phần đặc tính của nó (điện tử, bộ biến đổi, phần mềm, v.v...). Các đồng hồ có thiết kế khác nhau không là bộ phận của phê duyệt mẫu. Hiệu lực của phê duyệt mẫu phải được xác định rõ ràng. Khuyến nghị tiến hành thử nghiệm mẫu ít nhất trên một mẫu có kích thước của đồng hồ nhỏ hơn của mẫu USM để đánh giá ảnh hưởng lớn nhất của thông số hình học và độ trễ thời gian trên tính năng của đồng hồ. Những yêu cầu về thử nghiệm này phải được áp dụng cho thiết kế tất cả các mạch điện, bộ biến đổi siêu âm của USM, đường dây liên kết, và cầu đấu. Các thiết bị điện tử sẽ vận hành, đo dòng “không”, và duy trì 100 % chức năng trong quá trình thử nghiệm. Trong trường hợp điện áp cao và thử nghiệm phóng tĩnh điện, đồng hồ sẽ tạm thời dừng chức năng, nhưng phải tự động phục hồi trong 30 s. Trong quá trình thử nghiệm này, bộ biến đổi siêu âm có thể được vận hành trong một ngăn kiểm tra nhỏ và nhẹ hơn thay vì đo cả thân đồng hồ. Tuy nhiên, bộ biến đổi phải thực sự đo dòng “không” và được đặt vào điều kiện thử nghiệm tương tự như là các phần khác của hệ thống điện tử. 6.4.2. Độ chính xác Giới hạn độ chính xác của 5.8.1 phải được đáp ứng trong khoảng Q max,design và Q min . Các thử nghiệm phải được kiểm soát dưới điều kiện dòng không nhiễu loạn với các lưu lượng sau: 120 %, 100 %, 70 %, 40 %, 25 %,10 %, 5 % của Q max,design . Khoảng thời gian của một phép đo phải ít nhất là 300 s, 3 lần 100 s hoặc 400xD/v, tùy thuộc vào giá trị nào lớn hơn. Thử nghiệm độ lặp lại phải được tiến hành tại ít nhất một lưu lượng dưới Q t và ít nhất một lưu lượng trên Q t . Đối với mỗi lưu lượng này 10 phép đo riêng lẻ phải được tiến hành trong khoảng thời gian của phép đo như đã nêu trên. Đối với phép thử độ tái lập của cùng một đồng hồ phải được tiến hành dưới cùng một điều kiện lắp đặt với thời gian khác nhau ít nhất 1 tháng. 6.4.3. Điều kiện lắp đặt Đối với bộ tiêu chuẩn rối, L min của từng rối phải được xác định: ● Điều kiện lưu lượng tham khảo ● Một khúc cong 90 o (bán kính cong 1,5D) - USM tại vị trí bình thường - USM quay 90 o ● Hai khúc cong 90 o trong các mặt phẳng vuông góc (bán kính cong 1,5 D , không có khoảng cách giữa các chỗ cong) - USM tại vị trí bình thường - USM quay 900 ● Chỗ tăng đường kính với đường kính tăng ít nhất 1 kích thước ống (thường 2”) ● Chỗ giảm với đường kính giảm ít nhất 1 kích thước ống (thường 2”) ● Bước đường kính trên mặt bích phía dòng vào của USM với độ lớn + 3 % và - 3 % (hoặc các giá trị lớn hơn, nếu nhà sản xuất cho phép các bước lớn hơn) ● Bộ ổn định dòng được lựa chọn và bố trí bởi nhà sản xuất tương ứng với các trạng thái dòng chảy rối ở trên. Các thử nghiệm đơn lẻ sẽ được thực hiện tại ít nhất một giá trị lưu lượng nhỏ hơn Q t và ít nhất hai lưu lượng khác nhau trên Q t theo 6.4.1. Thích hợp là giá trị trung bình của ba phép đo riêng rẽ tại mỗi lưu lượng. Trên Q t , tất cả các sai số bổ sung trung bình được tính toán phải trong khoảng 0,3 %. Thay cho các thử nghiệm trạng thái dòng chảy rối nêu trên, các thử nghiệm tương tự với các thiết bị tạo trạng thái dòng chảy rối có thể được sử dụng, chẳng hạn như các tấm tạo dòng chảy rối (ví dụ máy tạo xoáy). Trong trường hợp đó cần thể hiện rõ miền vận tốc của dòng chảy rối tạo ra phải giống với các trạng thái dòng chảy rối nêu trên. Chẳng hạn thông qua đồng hồ miền vận tốc 3 D . 6.4.4. Mô phỏng lỗi đường truyền và thay thế các bộ phận Đồng hồ cấp 1 và cấp 2 có thể vẫn được sử dụng thậm chí khi lỗi đường truyền, ảnh hưởng của lỗi này phải được xác định khi hiệu chuẩn dòng đồng hồ bằng việc mô phỏng lỗi của một hoặc nhiều đường truyền. Các thử nghiệm nên thực hiện tại điểm giữa hoặc lân cận của phạm vi hoạt động của đồng hồ. Trong quá trình thử nghiệm, lưu lượng cần phải thay đổi 20 % để đảm bảo rằng đồng hồ đáp ứng tương ứng. Nhà sản xuất phải chứng minh khả năng của đồng hồ khi thay thế hoặc định vị lại bộ biến đổi, các bộ phận điện tử và phần mềm mà không làm thay đổi đáng kể hoạt động của đồng hồ. Điều này có thể thực hiện bởi: - Các bộ phận điện tử. - Bộ biến đổi với các dạng đường truyền khác nhau. Khi các bộ phận được thay đổi, độ trôi kết quả trong sai số trung bình của đồng hồ không được lớn hơn 0,2 %. 6.4.5. Thử nghiệm thiết kế của các bộ phận điện tử Thiết kế của các bộ phận điện tử trong USM phải được thử nghiệm để đảm bảo USM duy trì hoạt động đúng các yêu cầu trong 5.8.1, trong khi hoạt động dưới sự tác động của các điều kiện trong Phụ lục F, cần tiến hành thử nghiệm sự nhiễu loạn. Trong bảng Phụ lục F đưa ra các mức độ bắt buộc tối thiểu cho từng thử nghiệm nhằm đáp ứng đầy đủ yêu cầu của các nhóm thiết bị đo: - Sử dụng địa điểm thông thoáng với điều kiện khí hậu trung bình, do đó phải loại trừ môi trường tại các cực và sa mạc; - Sử dụng địa điểm có độ rung và sốc ở mức cao hoặc rất cao, ví dụ thiết bị đo được gắn trên các động cơ hay trên dây đai - Sử dụng địa điểm có nhiễu loạn điện từ, các nhiễu loạn này có thể tồn tại trong các tòa nhà công nghiệp Cut-off lưu lượng thấp phải được ngắt cho tất cả các thử nghiệm, nếu MUT hoặc ngăn thử nghiệm chứa thiết bị điện tử và bộ biến đổi được thiết lập dưới điều kiện không có dòng. Đầu ra của lưu lượng phải được theo dõi và đánh giá theo 5.8 “Các yêu cầu tính năng”. 7. Chu trình kiểm tra thử nghiệm và thực hành vận hành 7.1. Quy định chung Phần này tập trung chủ yếu cho các vận hành viên để đảm bảo rằng khi USM đưa vào hoạt động vẫn duy trì được các yêu cần thiết sau khi lắp đặt. Trái ngược với các đồng hồ khác, USM có thể đưa ra những thông tin chẩn đoán mở rộng, nhờ đó có thể kiểm tra chức năng của đồng hồ lưu lượng khí siêu âm mà còn kiểm tra được một số bộ phận khác trong hệ thống, chẳng hạn như máy sắc ký khí, bộ truyền tín hiệu nhiệt độ và áp suất. Dựa vào khả năng chẩn đoán mở rộng, tiêu chuẩn này khuyến khích việc bổ sung và sử dụng chẩn đoán tự động thay vì các kiểm tra chất lượng thủ công. Phương pháp chứng nhận lại được chọn bởi người vận hành phải phù hợp với các ứng dụng, do đó các ứng dụng của đồng hồ cấp 1 và cấp 2 khi các rủi ro tài chính tiềm ẩn cao được đáp ứng bởi mong muốn độ chính các cao hơn, cần thiết kết hợp một số chẩn đoán tiên tiến và các phương án kiểm tra dấu vết trong gói chứng nhận lại. Các hệ thống thông tin chẩn đoán không bắt buộc hoặc các chương trình chẩn đoán gắn trong máy tính cơ sở dữ liệu hoặc hệ thống điều khiển phân tán cung cấp một sự kiểm tra xác nhận liên tục chức năng của USM. 7.2. Quá trình kiểm định Đối với đồng hồ cấp 1 và cấp 2, một chu trình kiểm tra sẽ được thiết lập. Chu trình kiểm tra lập các tài liệu chủ yếu và đặc tính cơ bản của USM trong suốt vòng đời của nó (xem Hình 13) Hình 13 - Chu trình kiểm tra Chu trình kiểm tra bao gồm một số hoặc tất cả các quá trình sau: ● Sản xuất ● Kiểm tra chấp nhận tại nhà máy ● Hiệu chuẩn ● Vận hành tại hiện trường và giám sát dựa trên điều kiện ● Hiệu chuẩn lại Các hồ sơ được tạo ra bởi các quy trình trên: ● Giấy chứng nhận sản phẩm ● Giấy chứng nhận thử nghiệm ● Giấy chứng nhận hiệu chuẩn ● Các giấy chứng nhận/biên bản thay đổi thông số ● Các giấy chứng nhận/biên bản thay thế thiết bị ● Các báo cáo giám sát Các chỉ thị đặc tính được suy ra từ phép đo và dữ liệu chẩn đoán được quy định trong 5.5.6 ● Dấu vết vận tốc âm. ● Khuynh hướng về cài đặt khếch đại và các dữ liệu chẩn đoán khác ● Kết quả so sánh lẫn nhau ● Hồ sơ nhật ký. 7.3. Đưa vào vận hành Việc lắp đặt USM phải phù hợp với 5.9 Các thông số mô tả đặc tính điều kiện khí thực ví dụ như độ nhớt, phải được đưa về điều kiện trung bình tại hiện trường nếu ảnh hưởng của sự khác biệt giữa các điều kiện hiệu chuẩn và điều kiện trung bình tại hiện trường vượt quá 0,05 %. Đầu ra của USM phải được hiệu chính đối với ảnh hưởng của giãn nở phần thân đồng hồ nếu ảnh hưởng này vượt quá 0,05 %. Sự giãn phần thân đồng hồ có vai trò khi điều kiện hiện trường của áp suất và nhiệt độ khác nhiều với điều kiện hiệu chuẩn. Độ lớn của ảnh hưởng phải được tính toán sử dụng công thức trong Điều 4.6. 7.4. Chẩn đoán vận hành 7.4.1. Tốc độ âm Khi thành phần khí, nhiệt độ và áp suất được đo, tốc độ âm lý thuyết (TSOS) có thể được so sánh với giá trị đo được. Tốc độ âm là dụng cụ hoàn hảo để kiểm soát không chỉ đồng hồ đo khí siêu âm mà còn các thành phần khác trong hệ thống, như là máy sắc ký khí và bộ truyền tín hiệu áp suất và nhiệt độ. Tốc độ âm đo được bởi USM , “SOS đo được”, bị ảnh hưởng bởi: ● Thành phần khí ● Áp suất ● Nhiệt độ ● Hình dạng hình học của phần đo ● Phép đo thời gian truyền sóng (bởi đồng hồ) Tốc độ âm lý thuyết có thể được tính toán từ các giá trị đo được của áp suất, nhiệt độ và thành phần khí sử dụng công thức trạng thái, AGA 10 hoặc tương đương. 7.4.1.1. So sánh SOS tuyệt đối Nếu tồn tại cả MSOS và TSOS, chúng có thể được so sánh với nhau: sự so sánh tuyệt đối Sự khác biệt giữa MSOS và TSOS có thể cho biết 1. Sự xác định thiếu đồng bộ của MSOS và TSOS do việc không ổn định trong thành phần khí và trễ thời gian phân tích 2. Hư hỏng của 1) USM 2) Phép đo áp suất 3) Phép đo nhiệt độ 4) Phép đo thành phần khí 3. Cặn trên (các) bộ biến đổi và/hoặc thân đồng hồ làm thay đổi chiều dài đường truyền Kỹ thuật thống kê rất hữu ích để kiểm soát MSOS và TSOS theo thời gian. 7.4.1.2. So sánh SOS tương đối; dấu vết Một USM có 3 hoặc nhiều hơn 3 đường truyền có thể được kiểm soát bằng cách so sánh các giá trị SOS mỗi đường truyền: “so sánh tương đối”. Các ưu điểm: - Không phụ thuộc vào thành phần khí. - Phép đo có thể được thực hiện dưới các điều kiện dòng chảy; tại vận tốc cao độ dài đường truyền âm có thể thay đổi – do đó làm gia tăng độ sai lệch. - Việc tính toán có thể được tiến hành tự động như một phần của gói chẩn đoán. Sự so sánh có thể được biểu diễn bằng đồ thị như là một “dấu vết”. Như ví dụ ở Hình 14 “dấu vết” được biểu diễn từ một đồng hồ đo khí siêu âm 5 đường truyền, thể hiện tỉ số đo thử tĩnh và hiệu chuẩn dòng. Hình này chỉ ra tất cả các tỉ số khác nhau của tốc độ âm từ các đường truyền khác nhau. Các tỉ số được đánh số theo số đường truyền; 5/1 nghĩa là tốc độ âm từ đường truyền số 5 chia cho tốc độ âm từ đường truyền số 1… Hình 14 – Dấu vết: Biểu đồ tỉ số được xác định trong quá trình thử tĩnh với nitơ và trong quá trình hiệu chuẩn lưu lượng ở điều kiện hiệu chuẩn. Đây chỉ là một ví dụ và phải chú ý rằng các biểu đồ khác có thể được lập, tùy thuộc đặc tính của đồng hồ, xem như là một dấu vết. Sự thay đổi hình dáng dấu vết theo thời gian có thể chỉ ra lỗi của một đường truyền của USM với khả năng đo sai. Dấu vết từ FAT, thử tĩnh, hiệu chuẩn lưu lượng và hiện trường có thể được so sánh theo trình tự để kiểm soát những thay đổi trong hoạt động của USM. 7.4.1.3. Tỉ số vận tốc Các vận tốc đường truyền riêng lẻ của đồng hồ có các mối quan hệ đơn nhất phản ánh biên dạng dòng bị cấu hình đường ống chi phối. Ở vận tốc lớn hơn 1 m/s đến 2 m/s, các mối liên hệ này không thay đổi đáng kể theo thời gian tại các điều kiện vận hành đồng hồ thông thường và do đó có thể được kiểm soát trực tuyến như là một phương tiện chẩn đoán. 7.4.1.4. Số hệ số biên dạng Số hệ số biên dạng mô tả hình dáng biên dạng vận tốc khí đi vào đồng hồ, là một hàm của toàn bộ hệ thống đo bao gồm đồng hồ, đường ống và các thành phần ổn định dòng và vị trí của chúng. Có thể ước lượng hệ số này như là tỉ số giữa vận tốc khí thô của các đường truyền khác nhau và kết quả độc lập với mọi hệ số của nhà sản xuất. Hệ số biên dạng không đổi chỉ ra rằng đồng hồ duy trì mối tương quan gần nhau giữa vận tốc đường truyền riêng lẻ, và do đó duy trì chất lượng của phép đo. 7.4.1.5. Các thông số khác Mặc dù tốc độ của âm (SOS) là một trong những thông số quan trọng nhất được sử dụng trong kiểm định, có nhiều thông số khác có thể được kiểm soát để đảm bảo tính năng tối ưu và sự kết hợp của chúng có thể xem như nền tảng của một hệ thống hoàn hảo. Trong Bảng 8, đưa ra một ví dụ về sơ đồ liên hệ. Bảng 8 – Sơ đồ chẩn đoán liên hệ (pp = trên đường truyền) Sơ đồ chẩn đoán liên hệ Tính năng AGC pp SNR pp SOS pp Vận tốc dòng pp Lỗi bộ biến đổi x x x x Các vấn đề về phát hiện x x x x Nhiễu siêu âm x x x Điều kiện áp suất làm việc x x Điều kiện nhiệt độ làm việc x Tắc nghẽn x x x Sự thay đổi về biên dạng dòng x Vận tốc cao x x x 7.5. Chu trình kiểm tra trong vận hành; so sánh lẫn nhau và giám sát 7.5.1. Kiểm tra so sánh lẫn nhau 7.5.1.1. So sánh lẫn nhau với nhiều đồng hồ nối tiếp Nếu USM hoạt động với nhiều đồng hồ mắc nối tiếp, ví dụ thông qua việc lắp đặt nối tiếp lâu dài hoặc lắp nối tiếp giai đoạn ngắn, đầu ra và các thông số thiết yếu từ mỗi đồng hồ có thể được kiểm soát và so sánh để xác định sự thống nhất giữa hai đồng hồ. Nếu cần thiết có thể thiết kế hệ thống dự phòng 100%, một trong những đồng hồ có thể được chỉ định là đồng hồ kiểm tra và chỉ sử dụng cho hoạt động kiểm tra nội bộ. Khi có dự phòng đối với hệ thống USM hoạt động nối tiếp, lâu dài hoặc ngắn hạn, sự khác biệt giữa các đồng hồ phải được xác nhận khi khởi động và kiểm định thường xuyên trong khi vận hành, bằng cách sử dụng chênh lệch lưu lượng thể tích tại điều kiện đo hoặc điều kiện chuẩn. Như với tất cả các trường hợp sử dụng các đồng hồ có phương pháp kỹ thuật giống nhau để kiểm định, sai số tiềm năng phải được nhận biết. Chênh lệch lưu lượng thể tích phải được đánh giá theo giới hạn kiểm soát được thiết lập đối với phương pháp so sánh lẫn nhau cụ thể. Nếu chênh lệch vượt quá giới hạn kiểm soát và trước khi bất cứ hoạt động nào xảy ra, cần phải xử lý sự cố để xác định đồng hồ nào có thể bị lỗi và liệu có bất cứ ảnh hưởng từ bên ngoài nào tác động đến hoạt động của các đồng hồ hay không. Trong Phụ lục C trình bày một ví dụ từ phương pháp đồng hồ chuẩn với 2 USM nối tiếp. 7.5.2. Giám sát 7.5.2.1. Quy định chung Kiểm soát trên cơ sở dữ liệu đo, xem 7.2.1 và 7.2.2, trừ USM ổn định. Tuy nhiên, có thể có những lý do để kiểm tra bên trong đồng hồ bị giảm áp và các bộ biến đổi của nó. Trong trường hợp lắp đặt nhiều loại bộ biến đổi, có thể tháo dỡ và kiểm định độc lập tại điều kiện làm việc. 7.5.2.2. Kiểm tra dòng “không”: USM được tách ra từ dòng khí và vận tốc khí được kiểm tra để xác nhận rằng việc ghi lại các thông số trên tất cả các đường truyền âm là “không”. Việc kiểm tra dòng “không” chỉ có thể đạt được ngoài hiện trường nếu có thể duy trì độ nhiệt độ ổn định và cô lập hoàn toàn. Nếu có bất kỳ nghi vấn nào thì việc kiểm tra sẽ bị hủy bỏ. Nếu có thể, vận hành viên có thể xác nhận việc đo của USM gần điểm “không” khi không có khí chảy qua đồng hồ. Khi tiến hành việc kiểm tra này, vận hành viên có thể bỏ qua chức năng “cut-off dòng chảy thấp bất kỳ”, và chú ý rằng chênh lệch nhiệt độ khi đồng hồ vận hành sẽ làm xuất hiện dòng đối lưu nhiệt trong khí tuần hoàn bên trong đồng hồ mà USM có thể đo như là lưu lượng. Với một số loại đồng hồ, gradient thẳng đứng SOS là thiết bị hiển thị gradient nhiệt độ và các vấn đề liên quan đến dòng đối lưu. Bù “không” có thể chỉ ra nhiều vấn đề chủ yếu của USM hoặc vận hành viên có thể thực hiện các chẩn đoán bổ sung như là một phần của kiểm tra tĩnh để chứng nhận lại. 7.5.2.3. Giám sát trực quan Kiểm tra trực quan thường được thực hiện để có các kết quả sơ bộ về những thay đổi kích thước gây ra do sự mài mòn hoặc đóng cặn, xem 5.9.2.2 (Tạp chất) và 5.9.3.6 (Độ nhám của thành ống). Nếu ống của đồng hồ sạch và các dấu hiệu của gia công nguyên bản có thể quan sát rõ ràng thì không cần thiết phải đo lại. Ống của USM có thể phải kiểm tra sự có mặt của tạp chất bằng cách hoặc ngừng sử dụng đồng hồ hoặc sử dụng phạm vi ống hoặc thiết bị tương tự để đảm bảo rằng không có sự hình thành hạt hoặc những thay đổi trên bề mặt ống có thể ảnh hưởng đến tính năng của đồng hồ. Việc truy cập vào các thiết bị giám sát có thể thông qua lỗ lấy áp trên đường ống hoặc thông qua các cổng được tạo ra với mục đích kiểm tra tại phía dòng vào và phía dòng ra đoạn ống lắp nối tiếp với đồng hồ. Nếu các thiết bị cuối cùng được sử dụng cần đảm bảo chúng không gây ra các nhiễu loạn cục bộ trên môi trường chuyển động. 7.6. Hiệu chuẩn lại Tùy thuộc vào kết quả chẩn đoán, các quy định nội bộ của công ty hoặc các quy tắc do những người có trách nhiệm đưa ra, USM có thể cần được hiệu chuẩn lại. 7.6.2. Chu kỳ hiệu chuẩn lại Khoảng thời gian giữa các lần hiệu chuẩn liên tiếp phụ thuộc vào các yếu tố, bao gồm: 1) Sự ổn định của đồng hồ 2) Độ tái lập dài hạn của đồng hồ 3) Rủi ro thương mại 4) Các yêu cầu về độ chính xác 5) Diễn giải về thông tin chẩn đoán như nêu tại 7.4 và 7.5 Khi chu kỳ hiệu chuẩn lại đầu tiên được chấp nhận, kết quả hiệu chuẩn lại mới có thể ảnh hưởng đến khoảng thời gian này. Các kỹ thuật thống kê nêu trong ISO 7871 có thể hữu ích. 7.6.3. Hiệu chuẩn lại tại hiện trường Để thay cho việc hiệu chuẩn lại tại hệ thống thử nghiệm được phê duyệt, đồng hồ chuẩn có thể được lắp đặt trên hệ thống đo trong quá trình xây dựng và sau đó đồng hồ này có thể sử dụng để chuẩn định kỳ các đồng hồ đang làm việc. Người ta thừa nhận rằng việc áp dụng phương án hiệu chuẩn lại lưu lượng này có thể dẫn đến độ không đảm bảo đo hệ thống lớn hơn so với hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm. Những ảnh hưởng của quá trình lắp đặt thực tế tại hiện trường ngay đầu ra của đồng hồ có thể được hiệu chính với hiệu chuẩn hiện trường. Đồng hồ chuẩn phải được lắp nối tiếp với đồng hồ cần hiệu chuẩn. Tính năng của đồng hồ chuẩn phải không bị ảnh hưởng bởi các điều kiện lắp đặt. Để đảm bảo đạt được điều này đồng hồ chuẩn phải được cô lập khi không sử dụng để kiểm tra, như vậy sẽ tránh được các lỗi thông thường. Thời gian của mỗi lần đo tuân thủ theo 6.3.2.2. 7.6.4. Hiệu chuẩn lại tại phòng thí nghiệm Việc hiệu chuẩn lại tại hệ thống thử nghiệm được phê duyệt, yêu cầu đồng hồ phải được tháo dỡ và đưa đến nơi hiệu chuẩn. Hướng dẫn tháo dỡ và vận chuyển được quy định ở 5.9.4. Trường hợp sản xuất phải liên tục thì có thể bố trí một thiết bị dự phòng để đảm bảo sự liên tục trong sản xuất. 7.6.4.2. Xử lý ngoài hiện trường 1) Ghi lại hồ sơ nhật ký tại điều kiện làm việc (ưu tiên các điều kiện lưu lượng và áp suất tại điểm “không”) 2) Ghi nhận số chỉ dòng “không” như yêu cầu tại 7.3 3) Tháo dỡ USM(P) 4) Kiểm tra bên trong USM và đoạn ống lân cận như 7.3, ghi lại hình ảnh để lưu 5) Thay thế USM bằng USM dự phòng hoặc một đoạn ống hoặc bích mù. 6) USM không phải làm sạch trừ khi có các yêu cầu về an toàn sức khỏe quy định. Trường hợp cần làm sạch được thực hiện và ghi lại trong nhật ký sự kiện. 7) Chuẩn bị vận chuyển USM; gắn bích mù cho USM sử dụng Nitơ hoặc các kỹ thuật tương ứng để ngăn ngừa những thay đổi của độ nhám bề mặt ống hoặc/và tạp chất bám vào. 7.6.4.2. Xử lý tại phòng thí nghiệm 1) Kiểm tra USM, ghi hình hiện trạng của USM nếu cần thiết 2) Không cần làm sạch 3) Lắp đặt USM theo như 6.3; nếu USM đã được hiệu chuẩn từ trước, sử dụng lại đoạn ống phía dòng vào. 4) Sử dụng lại đoạn ống phía dòng vào như lần hiệu chuẩn trước. 5) Đảm bảo đồng tâm. 6) Tránh thay đổi các thông số của USM; chú ý: không gây ra các thay đổi hệ số điều chỉnh và các thông số tuyến tính hóa. 7) Hiệu chuẩn theo 6.3 sử dụng thông số lưu lượng như các lần hiệu chuẩn trước Trường hợp USM cần chỉnh sửa, nên thực hiện hiệu chuẩn trước khi chỉnh sửa. Sau khi chỉnh sửa, không cần thực hiện đầy đủ quy trình hiệu chuẩn mới nếu phê duyệt mẫu cho phép nhưng tối thiểu phải kiểm định tại một điểm lưu lượng. 7.6.5. Kết quả và cách xử lý Tại điều kiện lý tưởng các hệ số điều chỉnh và/hoặc FWME phát sinh từ các lần hiệu chuẩn lại liên tục có thể vượt quá các thành phần của các giới hạn độ không đảm bảo đo (theo %) gán cho đồng hồ tại nơi hiệu chuẩn. Điển hình đối với những thay đổi có thể chấp nhận của FWME giữa các lần hiệu chuẩn lại định kỳ nằm trong khoảng ± 0,3 % và ± 0,5 %. Giá trị thực tế phụ thuộc vào loại đồng hồ được hiệu chuẩn lại và nơi tiến hành hiệu chuẩn lại. Sau mỗi lần hiệu chuẩn lại, khuyến nghị tiến hành kiểm tra thực tế trên đường cong hiệu chuẩn mới xuất phát từ các sai số của đồng hồ đo độc lập được ghi lại tại các lưu lượng kiểm tra. Những đường cong này nếu được bố trí trên cùng một trục sẽ thuận lợi cho việc quan sát những vấn đề phát sinh trong quá trình vận hành như độ trôi dài hạn, nếu không được chú ý sẽ ảnh hưởng đến tính năng của đồng hồ. Khi các kết quả hiệu chuẩn lại nằm trong giới hạn quy định của đồng hồ, hình dạng của các đường cong có thể cung cấp những thông tin có giá trị liên quan đến “hiệu quả của trung tâm thử nghiệm”. Độ lớn của những thay đổi giữa các kết quả của lần hiệu chuẩn lại trước và hiện tại có thể là sự quan tâm cụ thể liên quan đến các thỏa thuận đã đạt được đối với đại lượng đo để phù hợp với hợp đồng hoặc quy định của pháp luật. Phương pháp xác định các lỗi đo dựa trên cơ sở các kết quả hiệu chuẩn lại định kỳ có sử dụng các giới hạn sai số quy định được trình bày ở Phụ lục B. 7.7. Độ không đảm bảo đo vận hành tổng. Các thành phần của độ không đảm bảo đo tổng trong quá trình vận hành bao gồm: 1) Độ tái lập của USM được quy định bởi nhà sản xuất và được liệt kê tại 5.8.1, thành phần này bao gồm các hệ số cơ bản được liệt kê tại 4.2 trừ hiệu chuẩn; thành phần này ≤ 0,3 % 2) CMC của hệ thống hiệu chuẩn có giá trị ≤ 0,3 %. Trên cơ sở chỉ có hiệu chuẩn khô, thành phần này được giả định là 2 % 3) Các thành phần từ các tình huống xử lý và vận hành như: a) Xem xét L min i. Nếu L min không được xác định, thành phần này là 0,5% ii. Nếu L min được đảm bảo, thành phần này là 0% iii. Nếu nghiên cứu cụ thể chỉ ra rằng tính năng USM trong điều kiện vận hành mô phỏng sai khác nhỏ hơn 0,3 % so với hiệu chuẩn, sự đóng góp vào độ không đảm bảo có thể thấp hơn giá trị được xác định (≤0,3 %) b) Nếu không áp dụng hiệu chính hoặc tuyến tính hóa đường cong hiệu chuẩn, thành phần này = 0,3 % c) Các yếu tố bên ngoài khác được liệt kê tại 4.2 và quy định tại Điều 5.9 và 7, thành phần này ≥ 0,1 % Để tính toán độ không đảm bảo vận hành tổng, tất cả các thành phần phải được cộng theo phương pháp căn bậc hai của tổng bình phương. VÍ DỤ 1: VÍ DỤ 2: 1. USM: 0,2 % 1. USM: 0,3 % 2. CMC: 0,2% 2. CMC: 0,3 % 3. Vận hành 3. Vận hành a. L min được đảm bảo: 0% a. L min nghiên cứu cụ thể: 0,3 % b. Có hiệu chính đường cong hiệu chuẩn: 0% b. Không hiệu chính đường cong hiệu chuẩn: 0,3 % c. Xử lý: 0,1% c. Xử lý: 0,1 % Độ không đảm bảo đo tổng theo thể tích: SQRT(0,2 2 + 0,2 2 + 0,1 2 ) = 0,3 % Độ không đảm bảo đo tổng theo thể tích: SQRT(4*0,3 2 + 0,1 2 ) = 0,6 % 8. Đặc tính của van và ồn trong trạm đo và điều áp 8.1. Giới thiệu Việc sử dụng các đồng hồ âm, mức nhiễu tuyệt đối được dự báo được quan tâm hơn việc đồng hồ có thể hoạt động tốt ở các điều kiện cho trước hay không. Để thực hiện điều này, các mô hình thực nghiệm được sử dụng cho việc dự báo phép đo là có thể thực hiện được hay không. Các van điều áp gây ra ồn trong phạm vi nghe thấy và cả trong giới hạn siêu âm. Tổng tiếng ồn phụ thuộc vào điều kiện vận hành, như là sự sụt áp, và dòng chảy. Khi van điều kiển (van điều áp) được lắp đặt trong vùng lân cận của đồng hồ âm, các mức tiếng ồn phát ra có thể gây ảnh hưởng đến các tín hiệu âm thanh và làm mất các kết quả đo dòng. Nguyên nhân gây ra tiếng ồn là do van và phụ thuộc vào cách sắp xếp. Sự phát ra tiếng ồn tại một tần số nhất định được đặc trưng bởi hệ số trọng số van (Nv). Bên cạnh đặc trưng của van, mô hình được xác định bao gồm đồng hồ âm cũng như việc lắp đặt đường ống, như các khuỷu, chữ T và các bộ giảm thanh (nếu sử dụng). Phương pháp để xác định hệ số trọng số van được cho trước. Để đảm bảo đồng hồ vận hành tốt trong phạm vi hoạt động, việc tiếp xúc, liên lạc với các nhà sản xuất van cũng như các nhà sản xuất USM được khuyến cáo ngay trong giai đoạn chuẩn bị kế hoạch xây dựng trạm đo và điều áp. 8.2. Phương pháp tính toán 8.2.1. Quy định chung Để có thể đánh giá được chức năng của USM theo các ứng dụng cho trước, các mục sau đây phải được xem xét: ● Việc tạo ra tiếng ồn của van điều khiển như là một chức năng trong phạm vi hoạt động của trạm đo và điều áp (M&R) ● Sự lan truyền tiếng ồn từ van đến USM ( N d ) ● Cường độ tín hiệu của USM ( p s ) ● Kết quả của điều này là tín hiệu đến tỷ lệ tiếng ồn tại USM. Cùng với tỷ lệ tối thiểu S/N ( Δ tới hạn) của đồng hồ, có thể dự báo được tính năng của đồng hồ. 8.2.2 Sự tạo ra tiếng ồn của van điều khiển Việc âm thanh phát ra do áp suất của van tỷ lệ thuận với sụt áp qua van (dP, bar) và tỷ lệ với căn bậc 2 của lưu lượng ( Φ m , Nm 3 /h). Do vậy: Hơn nữa, hệ số trọng số van Nv được xác định là một hàm của áp suất âm và giá trị dP Hệ số trọng số van mô tả một van tại một tần số xác định và một hướng xác định (phía dòng vào hoặc phía dòng ra) thì ồn như thế nào. Giá trị N v càng cao thì tiếng ồn của van càng lớn. Phân tích phổ tần số tiếng ồn do van tạo ra, có thể kết luận đa số các van đều có một băng tần rộng với giá trị cực đại trong khoảng 30 kHz đến 90 kHz, xem Hình 15. Hình 15 – Phổ tiêu biểu của tiếng ồn tạo ra bởi van Để xác định hệ số trọng số van ( N v )/ sự kết hợp cách sắp xếp tại mỗi điều kiện vận hành, sụt áp, lưu lượng và áp suất âm cần được đo. Theo Hình 16, việc lắp đặt được biểu diễn để xác định hệ số trọng số van. Hình 16 – Sơ đồ lắp đặt CHÚ Ý: ● Khoảng cách giữa micro và van điều áp có thể bằng 5 D hoặc dài hơn ● Không có vật cản trong đường ống giữa micro và van điều áp ● Không có khuỷu chữ U, chữ T,v.v... giữa micro và van điều áp ● Lắp đặt micro, xả thành trong của đường ống ● Trước khi bắt đầu mỗi phép thử nghiệm, tiếng ồn nền phải được đo. Trong suốt quá trình đo ΔP phải bằng 0 MPa, dòng khí 0 Nm 3 /h (xử lý sau) và đường ống phải được tăng đến áp suất đường ống. ● Mỗi tiếng ồn phải được đo 3-5 lần tại điều kiện vận hành cụ thể. ● Quá trình đo phải được thực hiện tại các điều kiện vận hành ổn định ● Kết thúc quá trình thử nghiệm, các mức tiếng ồn nền có thể được đo lại. ● Đa số các trường hợp, giá trị N v ở phía dòng vào và phía dòng ra khác nhau 8.2.3. Sự lan truyền tiếng ồn từ van đến USM (N d ) Đồng hồ âm vận hành ở phạm vi tần số cao nơi thuận lợi cho sự lan truyền tiếng ồn. Để giảm thiểu cường độ của tiếng ồn siêu âm cao này cần thiết phải cản các sóng âm (giảm thiểu đường truyền) hoặc để sóng âm tương tác với thành ống, nhờ đó sẽ làm giảm năng lượng âm. Do vậy, các thành phần của ống như khuỷu chữ U, chữ T và các thiết bị giảm thanh đặc biệt có thể sử dụng để giảm tiếng ồn siêu âm. Sự giảm tiếng ồn siêu âm lan truyền từ van đến USM được biểu diễn bằng hệ số giảm thiểu Nd. Các thành phần ống: Tất cả các thành phần được thể hiện trong thiết bị giảm tiếng ồn, thiết bị giảm tiếng ồn có tần số phụ thuộc. Trên cơ sở các ảnh hưởng lý thuyết hệ thống tuyến tính, các thành phần ống có thể được thể hiện bằng chỉ số giảm thiểu siêu âm tại dải tần số tương ứng. Bảng 9 - Mô tả sự giảm âm của các thành phần ống khác nhau tại 200 kHz Thành phần ống Hệ số N d dB Khuỷu 90 o 0,56 5 Khuỷu 45 o 0,79 2 Chữ T 0,32 10 Hai khuỷu khác mặt phẳng 0,20 14 100 m ống 0,56 5 Trong khi khuỷu và chữ T hiển thị sự giảm tiếng ồn siêu âm đáng kể thì đoạn ống thẳng là rất ít thậm chí không có tác dụng. Trong trường hợp các mức tiếng ồn vượt quá giới hạn có thể chấp nhận, cần lắp đặt thêm các khuỷu hoặc chữ T đóng vai trò như các thiết bị giảm thanh và các thiết bị giảm thanh đặc biệt được thiết kế sử dụng cho mục đích này. Các thiết bị giảm thanh này phải được thiết kế cho các ứng dụng cụ thể (ví dụ phụ thuộc vào tần số). 8.2.4. Cường độ tín hiệu của USM (p s ) Đối với cường độ tín hiệu của đồng hồ âm, áp dụng các quy tắc sau: ● ps µ P: áp suất (bar) càng cao thì tín hiệu càng mạnh ● ps µ 1/L: chiều dài ống dẫn càng dài thì tín hiệu càng yếu ● ps µ : thời gian tích hợp hoặc số lượng mẫu càng dài thì tín hiệu càng mạnh (hoặc độ chính xác trung bình dữ liệu cải thiện tín hiệu so với tỷ lệ tiếng ồn bằng ) Do vậy: 8.2.5. Tín hiệu so với tỷ lệ tiếng ồn tại USM Sự kết hợp của hệ số giảm thanh Nd với lượng tiếng ồn tạo ra bởi van điều khiển (công thức 8.2) đưa đến các mức tiếng ồn gây ra do áp suất tại USM Kết hợp với công thức 8.3, mô tả cường độ tín hiệu, công thức 8.4 dẫn đến công thức mô tả tín hiệu với tỷ lệ tiếng ồn: Trên cơ sở này, một thông số tín hiệu trên tiếng ồn mới, δ, được xác định: Thiết lập tín hiệu với tỷ lệ tiếng ồn tại USM, đại lượng sau cùng cần biết là giá trị yêu cầu tối thiểu của d critical mà tại đó đồng hồ vẫn hoạt động: d ≥ d critical => USM hoạt động (8.6) d <> d critical => USM lỗi (8.7) d critical là thông số cụ thể của đồng hồ được xác định bởi nhà sản xuất. 8.2.6 Thiết kế trạm M&R Như đề cập ở trên, để có thể vận hành có hiệu quả trạm M&R bao gồm hệ thống đo siêu âm phụ thuộc vào: ● Các đặc trưng tiếng ồn của các nguồn tiếng ồn, van, với trách nhiệm của nhà sản xuất van phải thể hiện các hệ số van Nv cho cả phía dòng vào và phía dòng ra; ● Phạm vi vận hành yêu cầu, do người sử dụng lựa chọn và xác định; ● Cấu hình ống (có thể thay đổi bao gồm các thiết bị giảm thanh trong thiết kế); ● Mức độ miễn nhiễm tiếng ồn của đồng hồ âm theo đó nhà sản xuất phải đưa ra giá trị d critical Để cung cấp giải pháp tối ưu, những vấn đề này cần được xác định ngay trong giai đoạn đầu thiết kế trạm M&R. Trái với việc thiết kế trạm đo tuabin, ở đó đồng hồ tuabin thường được bố trí sau van điều áp, đối với trạm đo siêu âm đồng hồ âm có thể đặt trước van điều áp và thiết bị trao đổi nhiệt (xem Hình 17). Các ưu điểm nổi bật của cách lắp đặt này là: ● Đồng hồ âm được lắp đặt ở khu vực có áp suất cao sẽ cải thiện được cường độ tín hiệu siêu âm ● Thiết bị trao đổi nhiệt đặt giữa van tạo tiếng ồn đóng vai trò như một thiết bị giảm thanh (trong nhiều trường hợp thiết bị trao đổi nhiệt làm giảm hơn 20 dB) Trong đa số trường hợp giá trị Nv ở phía dòng vào thấp hơn từ 3-6 dB so với phía dòng ra (phải được xác nhận bởi các nhà sản xuất van). CHÚ DẪN: 1. Thiết bị trao đổi nhiệt 4. Bộ lọc 2. Van điều khiển 5. Ống thăm nhiệt độ 3. USM Hình 17 – Trạm M&R tối ưu cho phép đo siêu âm PHỤ LỤC A (Tham khảo) ĐĂNG KÝ PHẠM VI SAI SỐ A.1. Quy định chung Như trình bày chi tiết ở Điều 7, độ lớn của sự thay đổi giữa các kết quả hiệu chuẩn lại có thể là sự quan tâm cụ thể đến các thỏa thuận đã đạt được hoặc các dung sai lặp lại của hiệu chuẩn. Phương pháp xác định các lỗi đo căn cứ trên các kết quả hiệu chuẩn lại định kỳ với các giới hạn sai số đăng ký được trình bày tại phụ lục này, cùng với hướng dẫn xác định phạm vi sai số đăng ký đại diện hoặc “điểm kích hoạt”. Phạm vi sai số đăng ký hoặc điểm kích hoạt sẽ được xác định bởi “căn bậc hai của tổng bình phương” của hai thành phần độ không đảm bảo đo, nghĩa là thành phần độ không đảm bảo đo của USM sơ cấp và thành phần độ không đảm bảo đo của hệ thống thử nghiệm như được mô tả sau đây: Đăng ký sai số = (thành phần USM 2 + thành phần hệ thống thử nghiệm 2 ) 1/2 Hệ số USM sẽ bao gồm những thành phần phụ của độ không đảm bảo đo như trình bày chi tiết trong 4.4 Thành phần hệ thống thử nghiệm phải được cung cấp bởi hệ thống được sử dụng để thực hiện hiệu chuẩn lại và sẽ khác nhau giữa các trung tâm. A.2. Ví dụ đo sai Theo Hình A.1, trình bày về ví dụ một tập hợp các kết quả được ghi lại trong quá trình hiệu chuẩn so sánh ban đầu và hiệu chuẩn lại định kỳ của một USM. Áp dụng “bù” hiệu chuẩn đối với kết quả ban đầu và đưa vào bộ phận điện tử của đồng hồ. Phạm vi sai số đăng ký và do đó điểm kích hoạt cho việc đo sai được lấy bằng ± 0,35 %. Như ở ví dụ này việc hiệu chuẩn lại định kỳ đầu tiên sẽ cho kết quả nằm ngoài phạm vi sai số do đó dẫn đến khả năng đo sai. Khoảng đề nghị cho phép đo sai sẽ phụ thuộc vào một số hệ số, chiếm ưu thế sẽ là các dữ liệu hoạt động trong quá khứ. Trong trường hợp lập thành các hồ sơ nhật ký hoặc các bảng so sánh khi xảy ra sự thay đổi, sau đó có thể lấy như là thời điểm bắt đầu của bất kỳ phép đo sai nào. Nếu không, thời điểm bắt đầu được thống nhất trên cơ sở các dữ liệu có sẵn hoặc các thỏa thuận hợp đồng có thể đặt ở nửa cuối của khoảng hoạt động trước, trong đó dòng thực tế được ghi nhận để xem xét phép đo sai. Hình A.1 - Ví dụ phép đo sai trong quá khứ chứng nhận lại của USM Chu kỳ đo sai tiềm ẩn được thiết lập, bước tiếp theo là để xác định trong trường hợp phạm vi sai số đăng ký vượt quá phạm vi vận hành của đồng hồ. Để thực hiện điều này, lưu lượng trung bình hằng ngày được yêu cầu và từ chúng phạm vi lưu lượng đối với chu kỳ được xác định nghĩa là lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất dựa trên các giá trị trung bình hàng ngày này.. Để xác định trong trường hợp phạm vi sai số đăng ký vượt quá các giá trị sai số ở một trong hai phía và trong khu vực của đường cong giới hạn của biên dạng lưu lượng là trung bình và nếu giá trị trung bình này vượt quá của phạm vi sai số thì nhận diện là phép đo sai. Theo như ví dụ và Hình A.1, nếu phạm vi lưu lượng được thiết lập từ các số liệu trong quá khứ nằm trong phạm vi 400-800 m 3 /h thì % sai số tại ba lưu lượng (320, 640&960 m 3 /h) được sử dụng để xác định nếu điểm kích hoạt đã bị vượt quá. Lưu ý, tối thiểu hai mức lưu lượng được thiết lập để xác định % giá trị sai số trung bình. Khi phạm vi sai số đăng ký bị vượt, như ví dụ tại ba mức lưu lượng có sai số là 0,4 %, quy trình đo sai có thể được tiến hành. Phép đo sai có thể được tính toán từng ngày dựa trên sai số phép đo sai của mỗi ngày được lấy từ các kết quả hiệu chuẩn và hiệu chuẩn lại cộng với các đồ thị tính năng liên kết. Phép đo sai thực tế của một ngày tính trên cơ sở sự chênh lệch sai số giữa sai số hiệu chuẩn định kỳ được lấy từ lưu lượng trung bình mỗi ngày, bằng nội suy tuyến tính giữa % các sai số của mức lưu lượng tương ứng. Ví dụ tại lưu lượng 640 m 3 /h chênh lệch các sai số được ghi nhận giữa các lần hiệu chuẩn định kỳ là +0,4 % dẫn đến vượt quá lưu lượng đăng ký trong ngày 2,56 m 3 /h. PHỤ LỤC B (Tham khảo) NGUỒN GỐC VÀ HIỆU CHÍNH SAI SỐ CỦA USM B.1. Các phương pháp hiệu chính sai số đo dòng của USM Sai số đo dòng tổng của USM bao gồm hai thành phần: sai số ngẫu nhiên và độ chệch (hoặc sai số hệ thống). Sai số ngẫu nhiên có thể gây ra bởi nhiều ảnh hưởng, nhìn chung chúng không phụ thuộc vào nhau trong quá trình vận hành của đồng hồ. Sai số này thường tuân theo một phân bố thống kê nhất định (và thường được biểu diễn bằng độ không đảm bảo đo). Độ lớn của sai số ngẫu nhiên thường được giảm bằng cách tiến hành nhiều phép đo và sử dụng nguyên tắc phân tích thống kê được chấp nhận để có dữ liệu. Độ chệch thường làm cho số đọc của USM lặp lại sai số cùng một lượng. Hầu hết các trường hợp, việc hiệu chuẩn dòng của USM có thể triệt tiêu hoặc tối thiểu làm giảm sai số hệ thống của đồng hồ so với chuẩn được sử dụng. Độ không đảm bảo đo và sai số của đồng hồ được trình bày chi tiết ở TCVN 8114 (ISO 5168). Do các dung sai gia công, sự thay đổi của các quy trình sản xuất thành phần, của quá trình lắp ráp và các hệ số khác, mỗi USM có những đặc tính vận hành riêng của nó. Bởi vậy, để giảm thiểu tối đa các sai số riêng của sai số đo dòng, USM cần phải hiệu chuẩn dòng sau đó sử dụng dữ liệu hiệu chuẩn để hiệu chính hoặc bù cho sai số đo của đồng hồ. Có nhiều hơn một kỹ thuật hiệu chính sai số từ nhà sản xuất phụ thuộc vào ứng dụng đồng hồ và nhu cầu của người vận hành. Sau đây mô tả kỹ thuật hiệu chính sai số sử dụng một hệ số hiệu chính một đồng hồ: sai số trung bình trọng số lưu lượng (FWME). Nếu đầu ra phép đo dòng của USM rất tuyến tính trên phạm vi vận hành của đồng hồ, phương pháp hiệu chính FWME sẽ có hiệu quả trong việc làm giảm độ chệch của đồng hồ. Các kỹ thuật hiệu chính hệ số đồng hồ đơn khác cũng có thể được áp dụng. Nếu đầu ra phép đo dòng của USM không tuyến tính trên phạm vi vận hành của đồng hồ, có thể áp dụng nhiều kỹ thuật hiệu chính sai số tinh vi. Ví dụ, với một thuật toán phù hợp với đường cong bậc cao, như các công thức đa thức bậc 2 và bậc 3, có thể sử dụng để đặc trưng cho đầu ra của đồng hồ dựa trên cơ sở dữ liệu phép thử sẵn có. Trước khi tính toán FWME, có thể xác định sai số điểm “không” từ các kết quả hiệu chuẩn dòng và sử dụng chúng để làm phẳng độ lệch đường cong đến mức có thể. Sau khi xác định được và sử dụng sai số tại điểm “không”, FWME được xác định chi tiết như tại B.2. B.2. Ví dụ tính toán sai số trung bình trọng số lưu lượng(FWME) Việc tính toán FWME của đồng hồ từ dữ liệu thử nghiệm dòng thực tế là phương pháp hiệu chuẩn đồng hồ đã được thống nhất trên thế giới, chỉ một hệ số hiệu chính đồng hồ được sử dụng cho đầu ra đồng hồ. Ứng dụng của hệ số này cho đầu ra USM tương tự như sử dụng một tỷ lệ chỉ số cơ cấu trong tuabin hoặc đồng hồ lưu lượng quay. Như đề cập ở B.1, sử dụng hệ số FWME chỉ là một trong một số phương pháp thay thế nhằm điều chỉnh hiệu chuẩn USM để giảm thiểu độ không đảm bảo đo lưu lượng của đồng hồ. Ví dụ sau đây minh họa cách tính FWME. Một USM có đường kính 200 mm đã được hiệu chuẩn (xem Bảng B.1) ở điều kiện vận hành tương tự như đồng hồ đã được sử dụng tại hiện trường. Hệ số điều chỉnh (hệ số hiệu chính sai số phép đo dòng) được xác định và áp dụng đối với kết quả thử nghiệm như FWME kết quả bằng 0. Bảng B.1 - Bảng dữ liệu hiệu chuẩn đối với USM có đường kính 200 mm: Lưu lượng chuẩn Lưu lượng danh nghĩa Lưu lượng thực từ đồng hồ chuẩn ( Q i ) Sai số USM (%) Q min 950 930 +0,9530 0,10 Q max 1900 1950 +0,3760 0,25 Q max 4750 4780 -0,3180 0,40 Q max 7600 7650 -0,3150 0,70 Q max 13300 13250 -0,3720 Q max 19000 18950 -0,3660 FWME đối với bộ dữ liệu được thể hiện ở Bảng B.1 được tính toán như sau: Trong đó: ▪ Q i /Q max là hệ số trọng số (Wf i ) ▪ E i là sai số lưu lượng chỉ thị ( theo %) tại lưu lượng thử nghiệm Q i . Áp dụng công thức này cho bảng dữ liệu thử nghiệm tại Bảng B.1 ( Q max =19 000) cho các kết quả thể hiện ở Bảng B.2. Lưu ý cột có tên Wf i được sử dụng để biểu diễn hệ số trọng số được áp dụng cho từng giá trị E. Bảng B.2 - Tổng hợp tính toán sai số trọng số đối với USM có đường kính 200mm Q i Wf i = Q i /Q max E i Wf i x E i 930 0,0489 +0,9530 +0,0466 1950 0,1026 +0,3760 +0,0368 4780 0,2516 -0,3180 - 0,0800 7650 0,4026 -0,3150 - 0,1268 13250 0,6974 -0,3720 - 0,2594 18950 0,9974 -0,3660 - 0,3650 Tổng = 2,5005 Tổng = -0,7461 Hệ số điều chỉnh đơn (F) được áp dụng cho đầu ra USM có thể được tính toán theo công thức: F = 100/(100 + FWME) Với FWME được cho bằng -0,2984, hệ số điều chỉnh được tính bằng 1,002993. Trong trường hợp hệ số điều chỉnh này là 1,002993 được sử dụng như là “một hệ số nhân” cho đầu ra của USM, sau đó FWME tính được sẽ bằng “không”. Điều này được thể hiện trong Bảng B.3 trong đó mỗi E i được điều chỉnh để thu được giá trị điều chỉnh hệ số hiệu chuẩn, E icf , sử dụng công thức sau: E icf = ( E i + 100) x F-100 Bảng B.3 - Bảng tổng hợp dữ liệu hiệu chuẩn dòng “FWME đã hiệu chính” đối với USM có đường kính 200 mm E i E icf Wf i x E icf +0,9530 +1,2551 +0,0614 +0,3760 +0,6764 +0,0694 -0,3180 -0,0197 -0,0050 -0,3150 -0,0167 -0,0067 -0,3720 -0,0629 -0,0515 -0,3660 -0,0739 -0,0677 Tổng = 0,0000 Như vậy kết quả là: FWME = 0,0000/2,5000 = 0,000 Trong Hình B.1, dữ liệu hiệu chuẩn dòng FWME đã hiệu chính được bổ sung các dữ liệu thử nghiệm thể hiện ở Bảng B.1. Những ký hiệu tam giác thể hiện sai số của đồng hồ sau khi sử dụng hệ số hiệu chỉnh FWME là 1,002993 được áp dụng cho dữ liệu hiệu chuẩn dòng gốc. Hình B.1 – Dữ liệu hiệu chuẩn FWME hiệu chỉnh và chưa hiệu chỉnh của USM có đường kính 200 mm. Hình B.1 biểu diễn đối với những lưu lượng ở mức trên 25 % phạm vi đo của đồng hồ, sai số đo đã được loại trừ bằng cách sử dụng hệ số hiệu chính FWME đơn cho toàn bộ dữ liệu lưu lượng thử. Tuy nhiên, đối với các lưu lượng ở mức dưới 25 % phạm vi đo của đồng hồ, hệ số hiệu chính FWME sẽ không thể loại bỏ hoàn toàn sai số của phép đo bởi USM có đặc tính không tuyến tính trên toàn bộ phạm vi đo của nó. Bởi vậy, người sử dụng cần phải hoặc chấp nhận sai số đo ở mức cao hơn tại giới hạn dưới của phạm vi đo hoặc phải sử dụng các biểu đồ hiệu chính tinh vi hơn để giảm thiểu hoặc loại trừ sai số đo tại giới hạn dưới phạm vi đo của đồng hồ. PHỤ LỤC C (tham khảo) PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG HỒ CHUẨN ĐỐI VỚI USM LẮP NỐI TIẾP Với hai USM vận hành nối tiếp, một cách tiếp cận hệ thống có thể áp dụng để kiểm soát chất lượng của đồng hồ (ngoại trừ các sai số thông thường). Cách tiếp cận này được gọi là "phương pháp đồng hồ chuẩn" hay còn gọi là "FRMM", được giải thích như sau: Mục tiêu của FRMM là để cung cấp: ● Phương tiện để dẫn xuất lại ngoài hiện trường sau khi sửa chữa một trong hai đồng hồ lắp nối tiếp. ● Các giới hạn kiểm soát để đánh giá tính năng của hai đồng hồ lắp nối tiếp trong điều kiện vận hành bình thường, cung cấp các công cụ hiệu quả để chứng minh sự phù hợp theo các yêu cầu của hệ thống giao nhận thương mại. Ví dụ về cách sử dụng FRMM có thể tìm được ở “Kinh nghiệm vận hành hai đồng hồ đo khí siêu âm lắp nối tiếp” NSFMW 2003, trang số 17. Cách tiếp cận hệ thống của FRMM bao gồm các bước được trình bày chi tiết dưới đây: 1) Thiết lập và duy trì bằng chứng khác biệt trong quá khứ (HDF), sự khác biệt giữa tổng thể tích theo giờ tại các điều kiện đo đối với các mức lưu lượng khác nhau trong phạm vi làm việc, từ lần khởi động đầu tiên, xem Hình C.1. Các bằng chứng thiết lập khác biệt hàng tháng tại các khoảng định kỳ trong quá trình vận hành (hàng tháng vào cuối tháng), xem Hình C.2. Chỉ tính thời gian duy trì điều kiện lưu lượng ổn định. Không tính đến những giờ có tác động bởi việc khởi động, ngừng, khí ẩm và các yếu tố không ổn định khác. Hình C.1 - Bằng chứng khác biệt trong quá khứ (HDF) Hình C.2 - Các bằng chứng khác biệt hàng tháng (MDF) Hình C.3 - Biểu đồ mô tả sự khác biệt trong quá khứ (HDH) Hình C.4 – Biểu đồ mô tả sự khác biệt hàng tháng (MDH) 2) Xác định các giới hạn kiểm soát cho sự thay đổi (Δ) của MDF/MDH từ HDF/HDH hoặc MDF/MDH của các tháng trước. Các giới hạn kiểm soát có thể xác định trên cơ sở độ không đảm bảo đo của USM (±2 độ lệch chuẩn, độ không đảm bảo đo mở rộng tương đối với hệ số phủ k = 2) Các hoạt động có giá trị khi dẫn xuất lại và để đánh giá tính năng của đồng hồ được liệt kê tại Bảng C.1 cho mỗi giới hạn kiểm soát. Các giới hạn kiểm soát có hiệu lực trong phạm vi làm việc (20:1) (FRMM sử dụng các giới hạn kiểm soát tương tự như tại API MPMS 13.2 Bảng 14). Bảng C.1 - Các giới hạn kiểm soát và các hoạt động tương ứng cho FRMM Các giới hạn kiểm soát Các hoạt động (khi dẫn xuất lại sau khi sửa chữa đồng hồ) Đánh giá (tính năg của đồng hồ) |Δ| ≤ 1 độ lệch chuẩn (k=1) Giấy chứng nhận hiệu chuẩn gốc còn hiệu lực Đạt |Δ| ≤ 2 độ lệch chuẩn (k=2) Điều chỉnh đường cong hiệu chuẩn cho phù hợp với các giá trị của đồng hồ chuẩn. Dẫn xuất qua giấy chứng nhận hiệu chuẩn đồng hồ chuẩn Cảnh báo: Tìm các thay đổi hệ thống trong các bằng chứng |Δ| ≤ 3 độ lệch chuẩn (k=3) Điều chỉnh đường cong hiệu chuẩn cho phù hợp với các giá trị của đồng hồ chuẩn. Dẫn xuất qua giấy chứng nhận hiệu chuẩn đồng hồ chuẩn Đánh giá sự cần thiết phải hiệu chuẩn lại tại phòng thí nghiệm đã được công nhận trên cơ sở việc bảo trì trước đây cho cả hai đồng hồ đo khí siêu âm, nghĩa là số lần thay thế bộ biến đổi và số lượng, kích cỡ của các lần hiệu chỉnh trước của đường cong hiệu chuẩn Hành động: Tìm các tín hiệu của khí ẩm, các điều kiện vận hành bất thường, tài liệu đánh giá biên dạng vận tốc âm v.v..... |Δ| ≤ 4 độ lệch chuẩn (k=4) Hiệu chuẩn lại tại phòng thí nghiệm đã được công nhận Dung sai: xem xét hiệu chuẩn lại 4 độ lệch chuẩn <> Dịch vụ/ việc kiểm tra được thực hiện bởi nhà cung cấp. Hiệu chuẩn lại tại phòng thí nghiệm đã được công nhận Lỗi: xem xét đến dịch vụ và việc hiệu chuẩn lại 3) Nếu có sai số xảy ra, đồng hồ bị lỗi phải được sửa chữa và lắp đặt lại trong dây chuyền như đồng hồ kiểm tra. Đồng hồ khí siêu âm khác là đồng hồ làm việc và sẽ được sử dụng như là đồng hồ chuẩn trong FRMM. 4) Hai đồng hồ âm sau đó được so sánh bằng cách sử dụng MDF/MDH. Thiết lập đầy đủ cơ sở trước khi rút ra kết luận và so sánh hai đồng hồ ít nhất một tháng. 5) Thiết lập HDF/HDH và MDF/MDH trước khi các sai số xảy ra có thể so sánh với MDF/MDH thiết lập sau khi sai số đã được hiệu chính, xem Hình C.5. Các thay đổi hình dạng MDF, sự thay đổi trong MDF và kích thước của Δ phải được xem xét. Xác định các hoạt động trên cơ sở các tiêu chí giới hạn kiểm soát. Hình C.5 - So sánh các bằng chứng sự khác biệt hàng tháng trước, trong và sau xảy ra sai số xảy ra. Nếu kích thước của Δ vượt quá giới hạn hoạt động khi đánh giá tính năng đồng hồ, trước khi tiến hành bất kỳ hành động nào, nếu có thể phải tiến hành các hành động xử lý sự cố nhằm xác định đồng hồ nào bị trôi. PHỤ LỤC D (Tham khảo) TÀI LIỆU Trong các phần khác của tiêu chuẩn này, tài liệu yêu cầu cho độ chính xác, các ảnh hưởng của việc lắp đặt, điện tử, các bộ biến đổi siêu âm và kiểm tra xác nhận dòng “không”. Ngoài các tài liệu được đề cập ở trên, nhà sản xuất sẽ cung cấp tất cả dữ liệu cần thiết, giấy chứng nhận và tài liệu cho cấu hình chính xác, cách lắp đặt và việc sử dụng đồng hồ cụ thể để vận hành chính xác. Việc này bao gồm hướng dẫn vận hành, giấy chứng nhận thử nghiệm áp suất, giấy chứng nhận vật liệu, biên bản đo về tất cả các thông số hình học của thân đồng hồ và các giấy chứng nhận quy định các thông số áp dụng để kiểm tra xác nhận dòng “không”. Nhà sản xuất phải cung cấp tối thiểu các tài liệu sau: ● Bản mô tả đồng hồ với các đặc tính kỹ thuật và nguyên lý vận hành ● Bảng vẽ phối cảnh hoặc ảnh của đồng hồ ● Ký hiệu của các bộ phận với mô tả vật liệu chế tạo cho từng bộ phận ● Bản vẽ lắp ráp xác định các thành phần được liệt kê theo ký hiệu ● Bản vẽ kích thước ● Bản vẽ mô tả vị trí vạch dấu kiểm định và niêm phong ● Bản vẽ kích thước của các thành phần đo lượng quan trọng ● Bản vẽ nhãn hiệu và cách sắp xếp ký hiệu ● Bản vẽ của các thiết bị phụ ● Hướng dẫn lắp đặt vận hành và bảo dưỡng định kỳ ● Tài liệu bảo dưỡng bao gồm bản vẽ của bên thứ ba cho bất kỳ thành phần nào có thể sửa chữa tại hiện trường. ● Mô tả đơn vị chuyển đổi tín hiệu điện, sắp xếp và mô tả khái quát quá trình vận hành ● Mô tả các tín hiệu đầu ra có sẵn và cơ cấu điều chỉnh ● Danh sách các giao diện điện tử và các điểm đấu nối đầu cuối với các đặc tính cần thiết ● Mô tả các chức năng phần mềm và hướng dẫn sử dụng ● Tài liệu thiết kế và xây dựng phù hợp với các quy định an toàn được áp dụng ● Tài liệu đề cập tính năng đồng hồ phù hợp với các yêu cầu tại 5.8 ● Tài liệu thiết kế đồng hồ đã thử nghiệm thành công tại 6.2 ● Cấu hình đoạn ống phía dòng vào tối thiểu mà không tạo ra sai số bổ sung lớn hơn 0,3 % ● Độ nhiễu biên dạng dòng tối đa cho phép không tạo ra sai số bổ sung lớn hơn 0,3 % ● Các quy trình thử nghiệm kiểm định tại hiện trường như mô tả tại điều 7 ● Và danh mục các tài liệu. Tất cả các tài liệu phải ghi ngày tháng. Sau nhận được đơn đặt hàng Nhà sản xuất sẽ cung cấp các bản vẽ sơ bộ cho đồng hồ bao gồm toàn bộ kích thước mặt bích, đường kính trong, khoảng không cần làm sạch khi bảo dưỡng, các điểm nối ống và khối lượng dự kiến. Nhà sản xuất phải cung cấp danh mục khuyến cáo cho các thiết bị dự phòng Nhà sản xuất cũng phải cung cấp các sơ đồ điện chi tiết cho từng đồng hồ thể hiện các điểm đấu nối, các sơ đồ mạch điện kết hợp cho tất cả các thành phần mạch nối với thành phần cách ly đầu tiên; ví dụ cách ly quang, rơle, bộ khuyếch đại v.v...Cho phép thiết kế mạch điện giao tiếp. Trước khi xuất hàng Trước khi xuất xưởng đồng hồ, nhà sản xuất phải lập bảng kiểm tra đánh giá, báo cáo vật liệu, bảo cáo kiểm tra mối hàn, báo cáo thử nghiệm áp suất và phép đo kích thước cuối cùng như yêu cầu tại 6.2.1 PHỤ LỤC E (Tham khảo) TÍNH TOÁN CHI TIẾT HIỆU CHÍNH NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT LIÊN QUAN ĐẾN HÌNH DẠNG E.1. Khái quát chung Phụ lục này đưa ra phương pháp đánh giá các sai số hệ thống gây ra do sự thay đổi hình dạng của đồng hồ không tính đến loại đồng hồ cụ thể thực hiện hoặc mô hình đồng hồ thời gian bay hoặc lưu chất được sử dụng Sự thay đổi hình dạng gây ra hai ảnh hưởng chính sau: ● Thay đổi chiều dài đường truyền âm thực và góc đường truyền giữa cặp bộ biến đôi và bởi vậy, nếu không hiệu chính đưa ra sai số vận tốc đường truyền và vì thế làm tăng sai số dòng. ● Mọi thay đổi đường kính sẽ dẫn đến thay đổi về diện tích và nếu bỏ qua điều này sẽ tạo ra sai số dòng lớn. Đối với bất kỳ đường truyền cho trước, công thức (4.11) trong 4.4 có thể viết lại theo mẫu sau với đường kính đồng hồ D, chiều dài đường dẫn L và đường trục chia bộ biến đổi X lớn hơn góc truyền, F : Đối với đồng hồ đơn bố trí như Hình 4 tại 4.1, X thu được từ công thức lượng giác đơn giản là: Tỷ số giữa Q 0 tại điều kiện hiệu chuẩn tham chiếu và Q 1 tại điều kiện khác có thể viết lại theo hệ số hiệu chính dòng như sau: Công thức này rất hữu dụng vì nó tách các ảnh hưởng diện tích dòng, D 2 , khỏi ảnh hưởng độ dài đường truyền, L 2 , ảnh hưởng mở rộng trục (hoặc ảnh hưởng góc đường truyền), X. Cách khác, tương đương với công thức (E.2) nhưng biểu diễn như sai số dòng tương đối, ΔQ/Q, có thể sử dụng Trong đồng hồ đo dòng đa đường truyền, ảnh hưởng phải được tính toán cho mỗi đường truyền riêng và ảnh hưởng trên dòng tổng thu được sau khi tích hợp các dòng áp dụng các hệ số trọng số đường truyền. Kết quả cho các đường xuyên tâm đơn được sử dụng để ước lượng độ lớn của hiệu chính hình dạng yêu cầu. Nhiệt độ và áp suất là các ảnh hưởng độc lập cần đánh giá riêng biệt nhưng cả hai ảnh hưởng phải tính đến đối với tình huống đã cho. Các ảnh hưởng tương ứng có thể làm việc cùng hướng hoặc ngược hướng với nhau. Ví dụ, áp suất tăng cùng với nhiệt độ giảm sẽ phần nào sẽ loại bỏ nhau, trong khi áp suất và nhiệt độ cùng tăng hoặc cùng giảm sẽ tăng cường ảnh hưởng hiệu chính cần thiết. Do kích thước vật lý của đồng hồ có thể đo được ở điều kiện hiệu chuẩn tĩnh và lưu lượng dòng được tiến hành ở các điều kiện hiệu chuẩn động và đồng hồ được sử dụng tại các điều kiện hiện trường, việc tính toán phép hiệu chính dòng yêu cầu giữa hiệu chuẩn động và điều kiện hiện trường có thể được tiến hành theo 3 bước. Tính toán phép hiệu chính dòng từ hiệu chuẩn tĩnh đến hiệu chuẩn động, sử dụng: Tính toán phép hiệu chính dòng từ hiệu chuẩn tĩnh đến các điều kiện hiện trường, sử dụng: Tính toán sự sai khác giữa hiệu chuẩn động và các điều kiện hiện trường, sử dụng: Hoặc cách khác Cách tiếp cận ba bước này hữu ích nếu một việc kiểm tra về các kích thước vật lý thực tế tại các bước trung gian trong tính toán là cần thiết như, ví dụ, có thể có trường hợp nếu các kích thước cụ thể là để so sánh với giá trị FE được mô phỏng. Tuy nhiên, như đề cập ở công thức (E.6), việc tính toán được tiến hành qua một bước (từ hiệu chuẩn động đến các điều kiện vận hành tại hiện trường) hơn kéo dài thành ba bước vì hiệu chỉnh lưu lượng thực tế giữa hai điều kiện này liên quan đến dự thay đổi tương đối các kích thước, không phải là các giá trị tuyệt đối. E.11.4 và E.11.5 đưa ra các ví dụ thực tế của việc tính toán một bước và tính toán ba bước. Thân đồng hồ thường có hình trụ hoặc được hàn hoặc được nối bằng các mặt bích, một tính toán trực tiếp từ các đặc tính vật lý của đồng hồ có thể được tiến hành. Phương pháp tính toán trực tiếp được mô tả từ E.2 đến E.7 và thực hiện theo sáu bước. Trường hợp thân đồng hồ không phải hình trụ, các mặt bích đóng vai trò quan trọng trong chiều dài thân tổng hoặc các cổng không phải là ống đơn giản, mô hình FE sẽ cung cấp đánh giá chính xác hơn về thân đồng hồ và kích thước tổng và do vây sai số dòng nhận được từ công thức E.2 chính xác hơn kết quả tính toán trực tiếp theo các công thức từ E.3 đến E.6. E.8 đưa ra các hướng dẫn sử dụng mô hình FE để dự báo các ảnh hưởng sự giãn nở do ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ. E.2 Tính toán trực tiếp bước 1 - Ảnh hưởng nhiệt độ đến thân đồng hồ Ảnh hưởng chênh lệch nhiệt độ, ΔT, tương đối dễ xác định theo sự giãn nở các kích thước: Thay (E.8) vao (E2) Do a .ΔT thường nhỏ, nên có thể đơn giản như sau: hoặc E.3 Tính toán trực tiếp bước 2 – Độ giãn nở áp suất thân đồng hồ Ảnh hưởng của việc thay đổi áp suất là do thay đổi đường kính và chiều dài thân đồng hồ nhưng sự thay đổi thực tế của các kích thước phụ thuộc vào hàng loạt các hệ số, bao gồm: ● Tỷ số độ dày/bán kính trong của thành đồng hồ (nghĩa là tỷ số d/R) ● Cách đồng hồ đấu nối vào đường ống ● Độ cứng của đường ống lân cận tải dọc trục ● Hình dạng tổng thể của thân đồng hồ và vị trí mặt bích ● Độ mảnh của đồng hồ (nghĩa là chiều dài tổng/đường kính của thân đồng hồ) Đối với trường hợp thân đồng hồ hình trụ, các công thức Roark được sử dụng như là cơ sở phân tích. Các công thức này đã được sử dụng nhiều năm như cơ sở cơ bản để phân tích ứng suất cho áp suất các bồn và được phát triển từ các công thức cơ bản Lamé-Clapeyron từ năm 1833. Trường hợp đối với thân đồng hồ có thành dày (nghĩa là d/R >0,1) chỉ với áp suất xuyên tâm bên trong nhưng không có tải cuối (sẽ tham khảo điều này như điều kiện "không tải" và bố trí cách xa đầu nối, công thức Roark được viết là: Trong trường hợp áp suất xuyên tâm bên trong cộng với áp suất tải cuối (tham khảo điều này như điều kiện "có tải”) và bố trí cách xa các đầu nối, công thức Roark được viết là: s là tỷ số Poison bằng 0,3 đối với thép, a là đường kính ngoài, cùng đơn vị đo với R Trường hợp đối với thân đồng hồ có thành mỏng (d/R ≤0,1) chỉ với áp suất xuyên tâm bên trong "không tải" và bố trí cách xa các đầu nối, công thức Roark được cho đơn giản hơn: (E.17) Và cho "có tải": Mục đích của tiêu chuẩn này, với tất cả các loại đồng hồ, các đầu nối của đồng hồ được giả định không hạn chế và tự do di chuyển dọc trục. Lưu ý đối với các vị trí xa các đầu nối, các công thức áp dụng cho từ đồng hồ có thành dày (từ E.12 đến E.15) chính xác hơn do chúng bao hàm cả các trường hợp ống có thành mỏng. Vì vậy đối với tất cả các loại thân đồng hồ, lý thuyết thành dày ( từ E.12 đến E.15) là cách tiếp cận phù hợp hơn do nó tổng quát hơn lý thuyết thành mỏng (từ E.16 đến E.19). Cơ bản việc lựa chọn lý thuyết thành dày hay thành mỏng phụ thuộc vào tỷ lệ d/R. Trên thực tế việc lựa chọn các công thức liên quan đến mức áp suất của thân đồng hồ, đồng hồ làm việc ở hệ thống cao áp sẽ có thành dày hơn các đồng hồ làm việc trong hệ thống thấp áp. Áp dụng tiêu chuẩn ASME để tính toán thiết kế cho các cụm đồng hồ và sử dụng một trong các loại thép phổ biến (thép A333), tất cả các đồng hồ đến ANSI 900 nằm trong giới hạn sử dụng các công thức tính toán cho ống có thành mỏng, và điều này cũng đúng cho nhiều đồng hồ ANSI 1500 được sản xuất bằng thép cường độ cao. Các công thức sử dụng cho thành ống mỏng thường không sử dụng khi d/R>0,1 nhưng có thể sử dụng các công thức ở E.9, đối với các bồn có thành dày kết hợp với mô hình FE (E.8) trong trường hợp các giới hạn được hiểu như là một thay thế áp dụng cho kiểu hiệu chính ở E.4. E.4. Tính toán trực tiếp Bước 3 – Hiệu chỉnh đối với ảnh hưởng dạng thân đồng hồ hoặc do gần các mặt bích Nếu các phần của đường truyền sóng âm gần một đường kính ngoài hơn so với mặt bích hoặc thân đồng hồ có hình dạng không đều, sự giãn nở xuyên tâm sẽ ít hơn như được đề cập ở công thức E.12 và E.14 (hoặc E.16 và E.18 cho bề dày thân đồng hồ có thành mỏng) do các ảnh hưởng làm để bù ảnh hưởng gia cố cục bộ. Để bù cho ảnh hưởng gia cố cục bộ này, hệ số hiệu chính dạng, K s , được sử dụng: K s luôn nhỏ hơn hoặc bằng 1. Giá trị K s được sử dụng cho các dạng thân đồng hồ đã cho như sau: ● Đối với thân đồng hồ hàn bên trong và không có mặt bích trong khoảng 2a của vị trí bộ biến đổi siêu âm, k s =1, nghĩa là thân đồng hồ có dạng ống đơn giản. ● Đối với với thân đồng hồ mặt bích (ví dụ, gồm hai mặt bích hàn vào ống) hoặc thiết kế có hàn bên trong tại đó các mặt bích lân cận nằm trong khoảng 2a của vị trí bộ biến đổi, giá trị k s được tính như sau: Trong tiêu chuẩn này giả định sự giãn nở xuyên tâm thay đổi tuyến tính từ 0 tại vị trí mặt bích đến giá trị đã cho theo công thức E.12 và E.14 (hoặc E.16 và E.18 đối với thành mỏng) tại một đường kính ngoài, D p hoặc lớn hơn khoảng cách từ mặt bích. Đồng thời cũng giả định việc hiệu chính mặt bích chỉ ảnh hưởng đến sự giãn nở xuyên tâm của thân đồng hồ, không giãn nở tuyến tính trong vùng lân cận của các đường truyền sóng âm. Các vị trí cổng vào của bộ biến đổi được mô tả ở Hình E.1 với đường kính ngoài thân đồng hồ, D p Hình E.1 - Cổng bộ biến đổi gần mặt bích Do các đường truyền sóng âm phủ trong phạm vi khoảng cách trục từ mặt bích, khoảng cách đường truyền trung bình, Wa.Dp được tính từ ba vị trí trên đường truyền cho trước; W tại vị trí đường trung bình và Y và Z, tại các vị trí thực tế của bộ biến đổi. W, Y và Z là các khoảng cách đến mặt bích gần nhất từ các vị trí tương ứng của chúng. Khi các bộ biến đổi của đồng hồ nằm gần với một mặt bích hơn, cách bố trí khác được sử dụng như trên Hình E.2 Hình E.2 Cổng bộ biến đổi gần với mặt bích – đồng hồ dài với bộ biến đổi (off set) Nếu bất kỳ giá trị nào của W, Y hoặc Z lớn hơn 1, thì giá trị của các thông số này sẽ được giới hạn bằng 1 trong việc tính toán. Khoảng cách đường truyền trung bình từ mặt bích được tính toán: Hệ số hiệu chính dạng, K s , đạt được là: Ảnh hưởng gia cố cũng sẽ xảy ra ở gần bất kỳ bộ phận nào của thân đồng hồ có dạng nhánh hay có các mối hàn. Thông thường những bộ phận này gây ra ít ảnh hưởng hơn là các bộ phận gần các mặt bích vì chúng chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ của chu vi thân đồng hồ. E.5. Tính toán trực tiếp Bước 4 - Ảnh hưởng hiệu chính áp suất kết hợp Sự giãn nở xuyên tâm của thân đồng hồ, bao gồm hệ số hiệu chính mặt bích, được tính toán như sau: Độ giãn nở xuyên tâm của thân đồng hồ được tính toán từ: Lưu ý ảnh hưởng hiệu chính dạng chỉ được áp dụng cho sự giãn nở xuyên tâm của thân đồng hồ theo công thức (E.22) Chiều dài đường truyền được tính toán như sau: Trong đó N là số lần phản hồi dọc theo đường truyền đã cho (=0 đối với đường truyền đơn tuyến ngang) Do đó, đối với đồng hồ cho trước biết độ dày thân, d, và hình dạng ban đầu X 0 , D 0 và L 0 tại các điều kiện hiệu chuẩn khô, các kích thước thực tế X 1 , D 1 và L 1 được tính toán cho sự chênh lệch áp suất sử dụng các công thức từ E.22 đến E.25. Hệ số hiệu chính lưu lượng được tính như sau: Hiệu chính sai số thu được từ công thức (E.26) cho các trường hợp “không tải” và các trường hợp “có tải” sẽ được tính toán để đưa ra một phạm vi của hệ số hiệu chính. Phạm vi này là nhỏ và đủ để cung cấp sự chỉ thị của sự hiệu chính lưu lượng được yêu cầu. E.6. Tính toán trực tiếp Bước 5 – Các ảnh hưởng giãn nở trong cổng bộ biến đổi. Ngoài các ảnh hưởng do thay đổi áp suất, nhiệt độ gây ra cho thân đồng hồ, chúng còn làm thay đổi chiều dài của các cổng vào bộ biến đổi. Thực tế nó làm dịch chuyển vị trí bề mặt của bộ biến đổi do đó ảnh hưởng đến chiều dài đường truyền sóng âm. Mặc dù ảnh hưởng này thông thường là nhỏ, nhưng cần một quy trình đơn giản để đánh giá ảnh hưởng cho các cổng. Hình E.3 biểu diễn các kích thước hình học sử dụng cho đánh giá này. Hình E.3 - Các kích thước cổng bộ biến đổi Các hiệu chính nhiệt độ và áp suất có thể xử lý riêng rẽ hoặc kết hợp, chỉ xem xét ảnh hưởng này khi nó làm thay đổi chiều dài đường truyền. ● Hiệu chính nhiệt độ cổng: Do cách thức bố trí bộ biến đổi được bảo vệ tại cổng, thông thường ở đầu cuối của cổng. Hậu quả là mọi sự giãn nở của các cổng sẽ tự xảy ra theo hướng đối diện với sự giãn nở của bộ biến đổi, vì thế sự giãn nở sẽ phụ thuộc vào hệ số giãn nở nhiệt tương đối của vật liệu chế tạo cổng a p và vật liệu chế tạo bộ biến đổi a t . Sự thay đổi vị trí bề mặt bộ biến đổi, ΔL t được cho như sau: Đây là sự thay đổi vị trí bề mặt của mỗi cổng do vậy ảnh hưởng cho đường truyền sóng âm cho trước sẽ là 2ΔL t . Giả sử không có sự thay đổi đường kính hoặc thay đổi trục theo công thức E.2, đơn giản sự giãn nở của cổng như sau: Cho trường hợp các giá trị nhỏ: Hoặc thay thế bằng: ● Hiệu chính áp suất cổng: Do ảnh hưởng của áp suất và hoạt động của bộ biến đổi cùng hướng, nếu cổng giãn nở thì bộ biến đổi bị nén lại. Trong trường hợp tiếp cận đơn giản, cổng và bộ biến đổi được giả định hoạt động như những vật liệu co giãn tuyến tính đơn giản. Lực căng tuyến tính trong các thành cổng được cho như sau: Đây là sự thay đổi vị trí bề mặt của mỗi cổng. Giả định không có sự thay đổi đường kính và thay đổi trục theo công thức E.2, đơn giản độ giãn nở áp suất cổng như sau: Cho trường hợp các giá trị nhỏ: Hoặc thay thế bằng: ● Hiệu chỉnh cổng kết hợp: được tính theo: Như là một lựa chọn thay thế cho đánh giá đơn giản, các ảnh hưởng cổng bộ biến đổi có thể được thiết lập theo mô hình FE như được mô tả tại E.8. E.7. Tính toán trực tiếp bước 6 Hiệu chỉnh lưu lượng kết hợp Hệ số hiệu chính lưu lượng kết hợp với các điều kiện nhiệt độ và áp suất cho trước được tính theo: Có thể viết lại như sau: Đối với trường hợp hiệu chuẩn các giá trị nhỏ Hai giá trị cho hệ số hiệu chính lưu lượng kết hợp có được, một sử dụng cho hiệu chính áp suất “không tải” và một sử dụng để hiệu chỉnh áp suất có tải. Điều này cho phép sai số lưu lượng được biểu diễn tương ứng theo các mẫu như công thức (4.21) hoặc (4.22): Q x /Q 0 = x,xxxx ± x,xxxx ΔQ x /Q = x,xx ± x,xx % E.8. Hướng dẫn sử dụng các mô hình (FE); Khi thân đồng hồ có các cổng của bộ biến đổi gần với các mặt bích hoặc hình dạng thân đồng hồ không phải là hình trụ đơn giản, mô hình FE của thân và các cổng có thể sử dụng để dự báo các ảnh hưởng giãn nở áp suất và nhiệt độ trên D, X, L và độ dài giữa cổng và bộ biến đổi. Công thức (E.2) vẫn được sử dụng để dự báo sai số lưu lượng dọc theo mỗi đường truyền. Như một biện pháp để kiểm tra các giá trị từ mô hình FE, các kết quả cho D, X, L và các chiều dài cổng có thể được so sánh với các giá trị có được từ các công thức từ (E.12) đến (E.15) bao gồm bất kỳ hiệu chính hình dạng cho mặt bích và dạng thân đồng hồ như đề cập ở E.4 tương ứng với các ảnh hưởng của cổng như ở E.6 Trường hợp thành thân đồng hồ bất thường hoặc không phải dạng hình trụ, với mục tiêu để kiểm tra mô hình FE, cách tính toán trực tiếp có thể thực hiện theo hai kịch bản: một là tại đường kính ngoài, sử dụng các công thức từ (E.12) đến (E.15) nơi có bề dày thân đồng hồ mỏng nhất, và trường hợp còn lại tại nơi có bề dày thân đồng hồ dày nhất. Do việc phân tích FE tương ứng với sự thay đổi tuyệt đối của các kích thước vật lý, thỏa thuận gần hơn với phương pháp tính toán trực tiếp theo các điều từ E.2 đến E.7 sẽ được các kích thước thực tế tại những điều kiện nhất định nếu việc tính toán và chạy mô hình FE được tiến hành theo quy trình ba bước như được trình bày tại E.1: ● Từ điều kiện hiệu chuẩn tĩnh đến điều kiện hiệu chuẩn động như công thức (E.4) ● Từ điều kiện hiệu chuẩn tĩnh đến điều kiện hiệu chuẩn vận hành như công thức (E.5) ● So sánh sự thay đổi tương đối giữa hai công thức (E.6) và (E.7) Tuy nhiên quan tâm đến sự cần thiết lựa chọn các điều kiện giới hạn sử dụng cho mô hình FE do điều này không dễ để ước lượng tại điều kiện lắp đặt nhất định. Khuyến cáo các mô hình được chạy với các điều kiện giới hạn khác nhau nên độ nhạy giữa các điều kiện giới hạn có thể được đánh giá. Việc tiếp cận cách tính toán trực tiếp như trình bày ở E.2 đến E.7 bao gồm các trường hợp không tải và có tải. Đối với từng trường hợp chạy mô hình, sai số lưu lượng được tính toán theo công thức (E.2). Điều này cho phép sai số lưu lượng được biểu diễn dưới các dạng cho theo công thức (4.21) hoặc (4.22). E.11.4 và E.11.5 đưa ra các ví dụ thực tế của cách tính trực tiếp so sánh với cách tính dài hơn với ba bước. E.9 sẽ cung cấp các hướng dẫn bổ sung trong việc sử dụng lý thuyết ống có thành mỏng để kiểm tra các kết quả của việc phân tích FE được thực hiện trên thân đồng hồ có thành dày. E.9 Lưu ý về dự định sử dụng của các công thức thành mỏng vượt quá giới hạn bình thường. Trong việc phân tích ứng suất và thiết kế áp suất bồn chứa, thông thường lý thuyết thành mỏng chỉ được áp dụng khi d/R < 0,1.="" nguyên="" nhân="" của="" việc="" này="" là="" khi=""> d/R tăng, sự khác nhau với lý thuyết thành dày chính xác hơn tăng lớn đến mức không thể chấp nhận được, ít nhất là đến dự báo mức độ ứng suất thành có liên quan. Hình E.4 biểu diễn ảnh hưởng ΔR/R của các cách tiếp cận khác nhau (như theo công thức E.12, E.14, E.16 và E.18) đối với các tỷ lệ d/R khác nhau. Như quan sát được ở Hình E.4, tỷ lệ d/R lớn hơn 0,1 dẫn đến sự chênh lệch ΔR/R lớn hơn 10 % so sánh với lý thuyết thành dày ở cùng các điều kiện đầu cuối. Ví dụ, nếu d/R = 0,247 chênh lệch nằm trong khoảng 21 % đến 27 % phụ thuộc cấu hình sử dụng. Hình E.4 So sánh lý thuyết thành dày và thành mỏng với các tỷ lệ d/R khác nhau Nếu tích hợp các trường hợp có tải và sử dụng các công thức không tải thành mỏng cho tình huống có tải thành dày, sau đó một ước lượng ở ngưỡng trên ΔR/R cho các tỷ lệ d/R < 0,16="" và="" ước="" lượng="" ở="" ngưỡng="" dưới="" cho="" các="" tỷ="" lệ=""> d/R > 0,16. Với tỷ lệ d/R cho ở ví dụ, ước lượng ngưỡng dưới ΔR/R là 8 %. Hình E.4 chỉ ra rằng các công thức thành mỏng dự báo giá trị ΔR/R thấp hơn lý thuyết thành dày tại cùng các điều kiện tải. Điều này phát sinh một ảnh hưởng tương tự việc dùng lý thuyết thành dày cộng với hệ số hiệu chính dạng thân đồng hồ hoặc gần mặt bích như trong E.4. Tuy nhiên, tùy thuộc vào dạng hình học thực tế gần mặt bích và điều kiện tải đầu cuối đối với đồng hồ đã cho. Do vậy, kết hợp với mô hình FE (điều E.8) đối với các nguyên nhân trên nhận thấy lý thuyết thành mỏng đơn giản có thể cung cấp đầy đủ sự đồng thuận đối với các kết quả FE cho dạng hình học của đồng hồ cho trước và có thể sử dụng như một biện pháp ước lượng sai số đo tại các điều kiện khác. Tuy nhiên, cần chú ý điều này chỉ có thể áp dụng cho đồng hồ cụ thể mà trong đó việc phân tích FE đã được thỏa thuận và không nên xem đây là một nguyên tắc có thể áp dụng cho tất cả các đồng hồ. E.10 Tính toán để ước lượng ban đầu đối với ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ: Áp dụng 4.7.3.1 để ước lượng ban đầu đối với ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ, bỏ qua sự thay đổi xuyên tâm của X và bất kỳ mặt bích nào gần thân đồng hồ hoặc ảnh hưởng hình dạng thân đồng hồ, K s . Sử dụng các công thức (E.24) và (E.25), công thức (E.26) được rút gọn: Trường hợp ΔR/R có giá trị nhỏ còn có thể rút gọn hơn nữa, bỏ qua các điều kiện cao hơn: Hoặc trong điều kiện ΔQ/Q cho trước: Công thức không tải thành dày (E.12) sử dụng đối với ΔR/R để đưa ra đánh giá cho trường hợp xấu nhất do có sự thay đổi lớn nhất của ΔR/R đối với ΔP xác định. Do đó giá trị ΔQ/Q lớn nhất mong đợi do các ảnh hưởng của thay đổi áp suất được xác định: E.11 Các ví dụ thực tế E.11.1 Chi tiết đồng hồ Một đồng hồ gắn mặt bích có những thông số cụ thể để làm dữ liệu cho việc tính toán hiệu chính lưu lượng: (Chú ý, chỉ những thông số được đánh dấu (*) là cần thiết cho việc đánh giá ban đầu) Bán kính trong thân đồng hồ* = 183,25 = R o (mm) Bán kính ngoài thân đồng hồ* = 228,6 = a (mm) Độ dày thành* = 45,35 = d (mm) Chiều dài cổng vào bộ biến đổi = 230 = L p (mm) Đường kính ngoài cổng = 50 = d p,o (mm) Đường kính trong cổng = 32 = d p,i (mm) Gần mặt bích trái = 366 (mm) Gần mặt bích phải = 686 (mm) Đường truyền giới hạn đơn = 1 = N Góc đường truyền = 70 = Φ (o) Chiều dài đường truyền = 780,117 = L o (mm) Khoảng cách giữa các bộ biến đổi = 267,007 = X o (mm) Modun Young’s của vật liệu thân đồng hồ* = 2,00e+11 = E (N/m 2 ) Tỷ số Poison* = 0,3 = s Hệ số giãn nở nhiệt* = 1,26e-05 = a Độ dài cổng không tính đến mặt bích = 220 = L p (mm) Đường kính bộ biến đổi = 32 = d t (mm) Chiều dài bộ biến đổi = 230 L t (mm) Hệ số giãn nở nhiệt của bộ biến đổi = 1,5e-05 = a t (1/ o C) (giả định) Modun Young’s của bộ biến đổi = 1,9e+11 = E t (N/m 2 ) (giả định) Điều kiện hiệu chuẩn tĩnh = 0 barg, 20 o C Điều kiện hiệu chuẩn động* = 63 barg, 7 o C Điều kiện vận hành tại hiện trường* = 230 barg, 40 o C Đầu tiên chúng được sử dụng để tính toán các tham số cơ bản chung: Tỷ lệ độ độ dày thành d/R =0,2475 Ý nghĩa như “thành dày” Đường kính ngoài đồng hồ = 2*228,6 = 457,2 = Dp Gần mặt bích – gần nhất = 366/457,2 = 0,8 Dp ð Z = 0,8 - Xa hơn = (366+267)/457,2 = 1,38 Dp ð Y = 1 - Giữa đường truyền (366+0,58267)/457,2 =1,09 ð W = 1 Hệ số hiệu chính dạng thân đồng hồ = (X+Y+Z)/3=2,8/3 = 0,93 ð K s E.11.2. Ước lượng sai số lưu lượng ban đầu: Sử dụng Hình 5 và 6 của 4.7 để đánh giá ban đầu, các sai số lưu lượng dự kiến ΔQ/Q trong điều kiện hiệu chuẩn động đến điều kiện vận hành tại hiện trường là + 0,13 % với ΔT= 33 o C, và + 0,16 %*0,93 = +0,15 % với ΔP = 167 bar. Từ Hình 7, với d/R = 0,247 và hệ số hiệu chính đầu cuối KE = 0,89 và điều này cho một ước lượng thấp hơn bằng 13% (ví dụ 0,89*15 %) đối với áp suất. Điều này đưa ra một ước lượng ban đầu kết hợp đối với sai số lưu lượng từ + 0,26 % đến + 0,28 % (hoặc 0,27 % ± 0,01 %) là đáng kể và vì vậy việc tính toán chi tiết cho sai số này là cần thiết. E.11.3. Tính toán chi tiết cho các phần tử phổ biến Các phần tử phổ biến được tính toán chi tiết với bất kỳ ΔP và tỷ lệ E như sau: Chiều dài cổng áp suất theo công thức (E.31) Các công thức từ (E.12) đến (E.15) cho: Trường hợp không tải: Và trường hợp có tải: Chú ý: tỷ lệ giữa có tải và không tải đối với ΔR/R là = 4,35647/4,89585 = 0,89 như có thể nhận được từ Hình 7. Trường hợp các công thức thành mỏng từ (E.16) đến (E.19) sẽ đưa ra Trường hợp Không tải: Và trường hợp Capped ends: Các kết quả được cho ở đây chỉ có tính chất minh họa vì thực tế tỷ lệ d/R là 0,247. Chú ý tỷ lệ giữa thành dày và thành mỏng ΔR/R = 4,89585/4,04079 = 1,21 cho d/R = 0,247 trường hợp Không tải và ΔR/R = 4,35647/3,43467 = 1,27 cho trường hợp Có tải. Các giá trị này được sử dụng trong ví dụ tại E.4. E.11.4. Tính toán chi tiết cho các bước đơn trực tiếp: Từ ví dụ, chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa điều kiện hiệu chuẩn động và điều kiện vận hành tại hiện trường: ΔT = 40 - 7= + 33 o C, ΔP = 230 - 63= + 167 bar, Dẫn đến: ΔP/E = 167*10 5 /2*10 11 = 83,5*10 -6 ΔLp = 167*10 5 *1,97367*10 -9 = 0,03295 1) Ảnh hưởng nhiệt độ thân đồng hồ từ công thức (E.10): Q 1 /Q 0 = 1+ 3*1,26*10 -5 *(33,0) = 1,001247 2) Ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ từ công thức (E.12) đến (E.15) và công thức (E.42): Trường hợp Không tải: ΔR/R = 4,89585*83,5*10 -6 = 4,08803*10 -4 ΔX/X = -1,07876*83,5*10 -6 = -0,90076*10 -4 Ước lượng áp suất thân đồng hồ ban đầu = 4. ΔR/R = 0,164% Trường hợp Có tải: ΔR/R = 4,35647*83,5*10 -6 = 3,63766*10 -4 ΔX/X = 0,71917*83,5*10 -6 = -0,60051*10 -4 3) Gần mặt bích từ công thức (E.21): K s = 0,93 4) Ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ từ công thức (E.22) đến (E.26): Trường hợp Không tải: D 1 /D 0 = (1+ 0,93*4,088038*10 -4 ) = 1,000380 D 1 = 1,000380*365,5 = 366,6393 X 1 /X 0 = (1-0,90076*10 -4 ) = 0,999910 X 1 = 0,999910*267,007 = 266,9830 L 1 = {(2) 2 *366,6393 2 + 266,9830 2 } 0,5 = 780,3701 L 1 /L 0 = 780,3701/780,117 = 1,000324 Q 1 /Q 0 = 1,000380 2 *1,000324 2 /0,999910 = 1,001499 Trường hợp Có tải: D 1 /D 0 = (1+ 0,93*3,63766*10 -4 ) = 1,000338 D 1 = 1,000338*365,5 = 366,6239 X 1 /X 0 = (1+0,60051*10 -4 ) = 1,0000601 X 1 = 1,0000601*267,007 = 267,02304 L 1 = (4*366,6393 2 + 267,02304 2 ) 0,5 = 780,3548 L 1 /L 0 = 780,3548/780,117 = 1,000305 Q 1 /Q 0 = 1,000338 2 *1,000305 2 /1,0000601= 1,001226 5) Các ảnh hưởng cổng từ công thức (E.30), (E.34) và (E.35): Nhiệt độ Q 1,0 /Q 0 = {1 + 4*230*(1,25-1,5)*10 -5 *(33)/780,117} = 0,999903 Áp suất Q 1,0 /Q 0 = (1+ 4*0,03295/780,117) = 1,000169 Kết hợp Q 1 /Q 0 = 0,999903*1,000169 = 1,000072 6) Hiệu chính lưu lượng kết hợp toàn phần từ công thức (E.36): Trường hợp Không tải: Q 1,0 /Q 0 = 1,001247*1,001499*1,000072 = 1,002820 Trường hợp Có tải: Q 1,0 /Q 0 = 1,001247*1,001226*1,000072 = 1,002547 Q 1 /Q 0 = 1,002684 ± 0,000136 = 1,0027 ± 0,0001 Từ công thức (E.37) là: Q 1,0 /Q 0 = + 0,2820% cho trường hợp Không tải = + 0,2547% cho trường hợp có tải = +0,2684% ± 0,0136% = + 0,27% ± 0,01% E.11.5. Tính toán chi tiết ba bước: Bước 1: Từ hiệu chuẩn tĩnh đến hiệu chuẩn động: ΔT = -13 o C, ΔP = 63 bar = 63*10 5 N/m 2 ΔP/E = 63*10 5 /2*10 11 = 31,5*10 -6 ΔLp = 63*10 5 *1,97367*10 -9 = 0,01243 1) Ảnh hưởng nhiệt độ thân đồng hồ từ công thức(E.10): Q 1 /Q 0 = 1+ 3*1,26*10 -5 *(-13.0) = 0,999509 2) Ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ từ công thức (E.12) đến (E.15) và công thức (E.42): Trường hợp Không tải: ΔR/R = 4,89585*31,5*10 -6 = 1,54219*10 -4 ΔX/X = -1,07876*31,5*10 -6 = -0,33981*10 -4 Ước lượng áp suất thân đồng hồ ban đầu = 4. ΔR/R= 0,062% Trường hợp Có tải: ΔR/R = 4,35647*31,5*10 -6 = 1,37229*10 -4 ΔX/X = 0,71917*31,5*10 -6 = 0,22654*10 -4 3) Gần mặt bích từ công thức (E.21): K s = 0,93 4) Ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ kết hợp từ công thức (E.22) đến (E.26): Trường hợp Không tải: D 1 /D 0 = (1+ 0,93*1,54219*10 -4 ) = 1,000143 D 1 = 1,000143*365,5 = 366,5526 X 1 /X 0 = (1-0,33981*10 -4 ) = 0,999967 X 1 = 0,999967*267,007 = 266,9979 L 1 = {(2) 2 *366,5526 2 + 266,9979 2 } 0,5 = 780,2122 L 1 /L 0 = 780,2122/780,117 = 1,000122 Q 1 /Q 0 = 1,00014 2 *1,000122 2 /0,999967 = 1,000557 Trường hợp Có tải: D 1 /D 0 = (1+ 0,93*1,37229*10 -4 ) = 1,000128 D1 = 1,000128*365,5 = 366,5468 X 1 /X 0 = (1+0,22654*10 -4 ) = 1,0000227 X 1 = 1,0000227*267,007 = 267,01305 L 1 = (4*366,5468 2 + 267,01305 2 ) 0,5 = 780,2065 L 1 /L 0 = 780,2065/780,117 = 1,000115 Q 1 /Q 0 = 1,000128*1,000115/1,0000227 = 1,000463 5) Các ảnh hưởng cổng từ công thức (E.30), (E.34) và (E.35): Nhiệt độ Q 1,0 /Q 0 = {1 + 4*230*(1,25-1,5)*10 -5 *(-13)/780,117} = 1,000038 Áp suất Q 1,0 /Q 0 = (1+ 4*0,01243/780,117) = 1,000064 Kết hợp Q 1 /Q 0 = 1,000038*1,000064 = 1,000102 6) Hiệu chính lưu lượng kết hợp toàn phần từ công thức (E,36): Trường hợp Không tải: Q 1,0 /Q 0 = 0,999509*1,000557*1,000102 = 1,000168 Trường hợp Có tải: Q 1,0 /Q 0 = 0,9995097*1,000463*1,000102 = 1,000074 = 1,000121 ± 0,000047 Từ công thức (E.37) là: Q 1,0 /Q 0 = + 0,0168 % cho trường hợp Không tải = + 0,0074 % cho trường hợp có tải = + 0,0121 % ± 0,0047 % Bước 2: Từ hiệu chuẩn tĩnh đến vận hành tại hiện trường: ΔT =+ 20 o C, ΔP = 230 bar ΔP/E = 230*10 5 /2*10 11 = 115*10 -6 ΔL p = 230*10 5 *1,97367*10 -9 = 0,04539 1) Ảnh hưởng nhiệt độ thân đồng hồ từ công thức (E.10): Q 1 /Q 0 = 1+ 3*1,26*10 -5 *(20,0) = 1,000756 2) Ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ từ công thức (E.12) đến (E.15) và công thức (E.42): Trường hợp Không tải: ΔR/R = 4,89585*115*10 -6 = 5,63023*10 -4 ΔX/X = -1,07876*115*10 -6 = -1,24057*10 -4 Ước lượng áp suất thân đồng hồ ban đầu = 4. ΔR/R = 4* 5,63023*10 -4 = 0,23 % Trường hợp Có tải: ΔR/R = 4,35647*115*10 -6 = 5,00994*10 -4 ΔX/X = 0,71917*115*10 -6 = 0,82705*10 -4 3) Gần mặt bích từ công thức (E.21): K s = 0,93 4) Ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ kết hợp từ công thức (E.22) đến (E.26): Trường hợp Không tải: D 1 /D 0 = (1+ 0,93*5,63023*10 -4 ) = 1,000524 D 1 = 1,000524*365,5 = 366,6919 X 1 /X 0 = (1-1,24057*10 -4 ) = 0,999876 X 1 = 0,999876*267,007 = 266,9739 L 1 = {(2) 2 *366,6919 2 + 266,9739 2 } 0,5 = 780,4658 L 1 /L 0 = 780,4658/780,117 = 1,000448 Q 1 /Q 0 = 1,000524 2 *1,000448 2 /0,999876 = 1,002070 Trường hợp Có tải: D 1 /D 0 = (1+ 0,93*5,00994*10 -4 ) = 1,000466 D 1 = 1,000466*365,5 = 366,6708 X 1 /X 0 = (1+0,82705*10 -4 ) = 1,0000827 X 1 = 1,0000827*267,007 = 267,02908 L 1 = (4*366,6708 2 + 267,02908 2 ) 0,5 = 780,4450 L 1 /L 0 = 780,4450/780,117 = 1,000420 Q 1 /Q 0 = 1,000466*1,000420/1,00000827= 1,001690 5) Các ảnh hưởng cổng từ công thức (E.30), (E.34) và (E.35): Nhiệt độ Q 1,0 /Q 0 = {1 + 4*230*(1,25-1,5)*10 -5 *(20)/780,117} = 0,999941 Áp suất Q 1,0 /Q 0 = (1+ 4*0,04539/780,117) = 1,000233 Kết hợp Q 1 /Q 0 = 0,999941*1,000233 = 1,00017 6) Hiệu chính lưu lượng kết hợp toàn phần từ công thức (E.36): ● Trường hợp Không tải: Q 1,0 /Q 0 = 1,000756*1,001690*1,00017 = 1,002998 Trường hợp Có tải: Q 1,0 /Q 0 = 1,000756*1,001690*1,00017 = 1,002618 = 1,002808 ± 0,00019 Từ công thức (E.37), ΔQ/Q là: Q 1,0 /Q 0 = + 0,2998 % cho trường hợp Không tải = + 0,2618 % cho trường hợp có tải = + 0,2808 % ± 0,0019 % Bước 3: Từ hiệu chuẩn động đến hệ số hiệu chính lưu lượng vận hành tại hiện trường: Hiệu chính lưu lượng toàn phần có được từ công thức (E.6): Trường hợp Không tải Trường hợp có tải Vì D Q/Q là: Q 2,1 /Q 1 = + 0,2830 % cho trường hợp Không tải = + 0,2544 % cho trường hợp có tải = +0,2697 % ± 0,0143 % Biểu thị độ chính xác theo công thức (4.21) và (4.22) trong 4.7.6: Q 2 /Q 1 = 1,0027 ± 0,0001 Δ Q 2 /Q 1 = + 0,27% ± 0,01% E.12. Quan sát trên các ví dụ tính toán Lưu ý rằng, vì mục đích của tính chính xác tính toán, thông thường các giá trị riêng lẻ trong quá trình tính toán được biểu diễn dưới dạng một chữ số có sáu chữ số có nghĩa, nhưng giá trị này không phản ánh đúng độ chính xác của phương pháp dự báo. Như được nêu ở 4.7.6, hệ số hiệu chính lưu lượng toàn phần cuối cùng, Q 2 /Q 1 nên được biểu diễn dưới dạng một số có bốn chữ số sau dấu phẩy và giá trị ΔQ/Q được biểu diễn dưới dạng một số có hai chữ số sau dấu phẩy. Có thể quan sát sai số hiệu chính lưu lượng cuối cùng giữa các điều kiện hiệu chuẩn động và các điều kiện vận hành, độ chênh lệch giữa tính toán bước đơn trực tiếp như ở E.11.4 và cách tiếp cận ba bước phức tạp hơn như ở E.11.5 là không đáng kể. Như đã nêu ở E.1, cách tiếp cận ba bước vẫn hữu dụng khi dùng để so sánh với các kết quả trung gian và các kích thước cụ thể lấy từ mô hình FE. Cũng cần lưu ý là việc ước lượng sai số lưu lượng ban đầu ở E.11.2 sử dụng để tiếp cận đơn giản như chỉ ra ở 4.7 là như nhau với kết quả tính toán chi tiết hơn ở E.11.4 hoặc E.11.5. Ví dụ trên được chọn có lẽ là phù hợp nhất bởi nó đưa ra một vài chênh lệch nhỏ. Các bước tính toán trung gian là hữu dụng để đo các kích thước ở mức độ tương đối, và do đó các ảnh hưởng quan trọng đến việc hiệu chính lưu lượng là: ● Ước lượng áp suất thân đồng hồ ban đầu - Các ước lượng ban đầu ảnh hưởng áp suất là 0,062 % và 0,23 % cho hai trường hợp được đánh giá và được so sánh với các giá trị 0,056 % và 0,21 % từ các tính toán chi tiết ở bước 4 của mỗi trường hợp. Cả hai trường hợp, như dự báo, ước lượng sơ bộ cho giá trị cao hơn các tính toán chi tiết. ● Các điều kiện tải cuối của đồng hồ – Sự thay đổi của tải cuối chỉ ảnh hưởng đến sự thay đổi của kích thước thân đồng hồ do ảnh hưởng của áp suất. Áp dụng các điều kiện Không tải và có tải cung cấp độ nhạy của việc hiệu chính cho các điều kiện tải cuối. Đối với hai trường hợp được quan sát, sự biến thiên giữa các trường hợp Không tải và có tải chỉ từ 0,05 % đến 0,06 % cho trường hợp 1 và 0,17 % đến 0,21 % cho trường hợp 2. Điều này chỉ ra rằng các điều kiện tải cuối là yếu tố quan trọng thứ 2. ● Ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ – đối với hai trường hợp được xem xét, các ảnh hưởng áp suất thân đồng hồ nằm trong khoảng 0,05 % cho trường hợp 1 (- 63 bar) và 0,2 % cho trường hợp 2 (230 bar). Trong vùng ảnh hưởng tỷ lệ (D 1 /D 0 ) 2 là 0,027 % và 0,09 % tương ứng cho từng trường hợp, do vậy vùng ảnh hưởng chỉ tính sơ bộ bằng một nửa của giá trị hiệu chỉnh lưu lượng. ● Ảnh hưởng nhiệt độ thân đồng hồ – đối với hai trường hợp được xem xét, các ảnh hưởng nhiệt độ thân đồng hồ là – 0,05 % cho trường hợp 1 (-13 o C) và 0,08 % cho trường hợp 2 (+ 20 o C). Điều này chỉ ra rằng các ảnh hưởng của nhiệt độ đóng vai trò quan trọng như các ảnh hưởng áp suất. Lưu ý trường hợp 1, Δ T âm do đó ảnh hưởng của nó loại bỏ một phần các ảnh hưởng áp suất được xét đến trong trường hợp 2, Δ T dương sẽ bổ sung cho ảnh hưởng của áp suất. ● Các ảnh hưởng của cổng: Do cách bố trí của các bộ biến đổi trong cổng, các ảnh hưởng nhiệt độ có thể bị loại bỏ (ví dụ ảnh hưởng tăng cường của cổng bị loại bỏ bởi độ lớn của bộ biến đổi). Ảnh hưởng kết hợp nhiệt độ và áp suất trong trường hợp 1 là 0,01 % và 0,02 % cho trường hợp 2. Điều này chỉ ra rằng các ảnh hưởng của cổng là nhỏ hơn các ảnh hưởng của nhiệt độ của áp suất hoặc nhiệt độ trên thân đồng hồ. ● So sánh với các kết quả mô hình FE: Các điều kiện áp suất, nhiệt độ và các kích thước đồng hồ sử dụng trong các ví dụ trên cơ sở các điều kiện đã được sử dụng trong mô hình FE. Các kết quả của các sai số lưu lượng này từ +0,003 % đến 0,006 % đối với đường truyền xuyên tâm giới hạn đơn cho trường hợp 1 và sai số lưu lượng kết hợp cho sự chênh lệch giữa trường hợp 2 và trường hợp 1 là +0,264 % đến +0,272 %. Sự so sánh các giá trị này từ 0,007% đến 0,017 % cho trường hợp 1 và 0,25 % đến 0,28 % cho trường hợp kết hợp trường hợp 2 và trường hợp 1 được tính toán ở trên tại E.11.5. Chấp nhận nằm trong 0,01 % sai số lưu lượng toàn phần (%). Sự quan sát này được thực hiện trên các trường hợp cụ thể được đánh giá trong ví dụ cụ thể. Do đó nó có thể được dự kiến sẽ có sự thay đổi giữa tầm quan trọng của các ảnh hưởng khác nhau với các mô hình đo khác nhau và điều kiện vận hành. Tuy nhiên, tầm quan trọng tương đối của các ảnh hưởng cụ thể vẫn còn phù hợp với quan sát được thực hiện từ các ví dụ tính toán. PHỤ LỤC F (Tham khảo) CÁC PHÉP THỬ NHIỄU STT Thử nghiệm (tiêu chuẩn áp dụng) Khoản I/D Yêu cầu Độ nghiêm ngặt 1. Khô nóng (dry heat) IEC 60068-2-2, IEC 6069-3-1 10.1.1 I MPE Nhiệt độ được đánh giá 2. Lạnh IEC 60068-2-2, IEC 6069-3-1 10.1.1 I MPE Nhiệt độ được đánh giá 3. Ẩn nhiệt, trạng thái ổn định (không ngưng tụ) IEC 60068-2-78, IEC 6069-3-4 10.2.1 I MPE 1 +30 o C 85%rH 2 ngày 4. Ẩn nhiệt, tuần hoàn (ngưng tụ) IEC 60068-2-78, IEC 6069-3-4 10.2.2 D NSFa 2 +30 o C đến 55 o C 95%rH suốt thay đổi 93%rH cao hơn pha Tuần hoàn 2 lần/ 24giờ 5. Nước IEC 60068-2-18, IEC 60512-14-7, IEC 60529 10.3 D NSFa 2 0.07 lít/phút 10 phút ± 180 o 6. Độ rung (ngẫu nhiên) IEC 60068-2-47, IEC 60068-2-64, IEC 60068-3-8 11.1.1 I MPE 2 10-150 Hz 7 m 2 /s 3 trục 2 phút hoặc lâu hơn 7. Độ rung (dạng hình sin) IEC 60068-2-6, IEC 60068-2-47, IEC 60068-3-8 11.1.2 I MPE 2 10-150 Hz 7 m 2 /s 3 trục 2 phút hoặc lâu hơn 8. Sốc cơ khí IEC 60068-3-31 11.2 D NSFa 2 2 phút cho mỗi cạnh đáy Chiều cao 50 mmm 9. Bức xạ, tần số vô tuyến, điện từ trường IEC 61000-4-3 12.1.2 D NSFa 3 Nguồn gốc chung 26-800MHz, 10V/m 80% AM, 1kHz, các điện thoại tín hiệu số sóng hình sin 800-960 MHz, 10V/m 1400-2000MHz, 10V/m 80% Am, 1kHz, sóng hình sin 10. Các vùng truyền dẫn tần số vô tuyến IEC 61000-4-6 12.1.2 D NSFd 3 0.15-80 MHz 10 V (e.m.f) 80% AM, 1 kHz sóng hình sin 11. Phóng điện IEC 61000-4-2 12.2 D NSFd 3 Phóng tiếp xúc 6 kV Air discharge- khí phóng 8 kV Phóng 10 lần 12. Độ lớn tần số từ trường IEC 61000-4-8 12.3 D NSFd 5 Vùng liên tục 100 A/m Thời gian ngắn 1000 A/m 13. Những biến đổi tín hiệu (trong thời gian ngắn) các dòng dữ liệu và điều khiển IEC 61000-4-1, EIC 61000-4-4 12.4 D NSFd 3 Biên độ 1KV Độ tái diễn (repetition) 5kHz 14. Sự tràn tín hiệu, các dòng dữ liệu và điều khiển IEC 61000-4-5 12.5 D NSFd 3 Bất đối xứng dòng nối dòng: 1 kV Dòng nối đất: 2 kV Đối xứng dòng nối dòng: N/A Dòng nối đất: 2 kV 15. Sự biến thay đổi điện áp chính một chiều IEC 60654-2 13.1 I MPE 1 U min U max 16. Sự biến thay đổi điện áp chính xoay chiều IEC/ TR 61000-2-1, IEC 61000-4-1 13.2 I MPE 1 U nom +10%/-15% 17. Sự biến thay đổi tần số một chiều IEC/ TR 61000-2-1, IEC 61000-2-2, IEC 61000-4-1 13.3 I MPE 1 F nom +2%/-2% 18. Độ võng điện áp chính xoay chiều, gián đoạn trong thời gian ngắn và sự thay đổi điện thế IEC/ TR 61000-4-11, IEC 61000-6-1, IEC 61000-6-2 13.4 D NSFd 3 Phép thử a: 0% 0.5 chu kỳ Phép thử b: 0% 1 chu kỳ Phép thử c: 40% 10/12 chu kỳ Phép thử d: 70% 25/30 chu kỳ Phép thử e: 80% 250/300 chu kỳ 19. Sự biến đổi dòng chính một chiều và xoay chiều IEC 61000-4-1, IEC 61000-4-4 13.5 D NSFd 3 Biên độ 2 kV Độ tái diễn 5 kV 20. Độ võng điện áp, gián đoạn trong thời gian ngắn và sự thay đổi điện thế của dòng điện xoay chiều IEC/ TR 61000-4-29 13.6 D NSFd(1) NSFd(2) 1 Độ võng điện áp 40 và 70 % cho 0.01; 0.03; 0.1; 0.3; 1 giây Gián đoạn trong thời gian ngắn 0% cho 0.01; 0.03; 0.1; 0.3; 1 giây Sự thay đổi điện áp 85 đến 120% với điện áp tỷ lệ cho 0.1; 0.3; 1; 3; 10 giây 21. Độ dao động bé (gợn sóng) của dòng điện chính xoay chiều IEC 61000-4-17 13.7 D NSFd 1 2% điện áp ấn định 22. Sự tràn tín hiệu của các dòng một chiều và xoay chiều chính IEC 61000-4-5 13.8 D NSFa 3 Dòng nối dòng 1 kV Dòng nối đất 2 kV I Hệ số ảnh hưởng D Độ nhiễu MPE Sai số tối đa cho phép NSFa NSFd (1) Trường hợp tích hợp với các thiết bị điều khiển (2) Trường hợp không tích hợp với các thiết bị điều khiển THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ▪ AGA Transmission Measurement Committee Report No.9, 2nd Edition, April 2007, Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic Meters. ▪ Broca, O., Escanda, J.,&Delenne, B., “Influence of floew conditions on an ultrasonuc flow meter.” Flomeko 2003 ▪ Boer, G. de, & Huijsmans F., “New design concepts in ultrasonic gas flow meters.” North Sea Flow Measurement Workshop 2000 ▪ Boer, G. de, & Kurth, M., “Investigation regarding installation effects for small ultrasonic metering packages.” North Sea Measurement Workshop 1999 ▪ Bokhorst, E. “IMPact of pulsation sources in pipe systems on multipath ultrasonic flow meters.” North Sea Flow Measurement Workshop 2000 ▪ Brown, G. “Velocity profile effects on multipath ultrasonic flow meters.” 6th International Symposium on Fluid Flow Measurement 2006 ▪ Calogirou, A., Boekhoven, J.&Henkes, R.A.W.M. “Effect of wall roughness changes on ultrasonic gas flow meters.” Flow Measurement and Instrumentation, nr 12(2001), Elsevier. ▪ Commissaris, K.H., De Boer, G. “Realisation of the installation effects on gas flow meters and reducing measurement uncertainty” Flomeko 2003 ▪ Coull, J.C. & Barton, N.A. “Investigation on the installation effects on ultrasonic flow meters and evaluation of computational fluid dynamics prediction methods.” North Sea Flow Measurement Workshop 2002 ▪ Dane, H.J & Wilsack, R. ‘Upstream Pipe Wall Roughness Influence on Ultrasonic Flow Measurement.” AGA Operations Conference, 1999 ▪ Drenthen, J.G, Kurth, M&Vermeulen, M. The use of ultrasonic flow meters at M&R stations. AGA Operations Conference, 2006 ▪ Drenthen, J.G, & DeBoer, G., “The manufacturing of ultrasonic gas flow meters” Flow Measurement and Instrumentation 2001, Elsevier. ▪ Drenthen, J.G, & DeBoer, G., “Temperature and pressure correction for ultrasonic gas flow meters” Instromet International publication, march 1999. ▪ Drenthen, J.G, “The use of the speed of sound as a verification toll” Instromet International publication, March 2000. ▪ Drenthen, J.G, Kurth, M & Van Klooster, J. “ A novel design of a 12 chords ultrasonic flow meter with extended diagnostic functions.” AGA Operations Conference, 2007 ▪ Folkestard, T., Flolo, D. Tunheim, H. & Nesse, O. “ Operating Experience with two ultrasonic gas meters in series”. North Sea Flow Measurement Workshop 2003 ▪ Furuichi, N., Sato, H. & Terao, Y., ‘Effect of xurface roughness of pipe wall for transit time ultrasonic flowmeter” 6th International Symposium on fluid flow Measurement 2006 ▪ GERG Technical Monograph 8 (1995), “Present Status and Future Reaseach on Multi-path Ulatrasonic Gas Flow Meters”. GERG Project Group and Programme Committee No.2 – Transmission and Storage, Groupe Europeen De Recherches Gazières ▪ GERG Technical Monograph 11; GERG project on Ultrasonic Flow Meters, Phase II ▪ GERG project, “Evaluation of flow conditioners – ultrasonic meters combinations” North Sea Flow Measurement Workshop 2004 ▪ Grimley, T.A., “Performance Testing of Ultrasonic Flow Meters.” North Sea Flow Measurement Workshop 1997 ▪ Karnik, U. & Geerlings, J., “The effect of steps and wall roughness on multipath ultrasonic meters.” 5th International Symposium on Fluid Flow Measurement, 2002 ▪ Kegel, T.M. “Uncertainty Analysis of Turbine and Untrasonic Metr Volume Measurements.” AGA Operations Conference, Orlando, FL, may 2003 ▪ Kunz, O. Klimeck, R., Wagner, W & Jaeschke, M. The GERG-2994 Wide Range Equation of Stae for natural Gases and Other Mixtures, GERG TM15 2007 ▪ Lansing, J., De Boer, G., “benefits of dry calibration of ultrasonic gas flow meters.” AGA Operations Conference 1998 ▪ Lunde, Per and Kjell-Eivind Froysa. “Ormen Lange ultrasonic gas flow meters – A study for establisment of corrections for pressure and temperature effects”, CMR-06-A10048-RA-01, Bergen(Norway) – 12/03/2007 ▪ Lunde, Per et al “Ppressure and temperature effects for ormen lange ultrasonic gas flow meters”, 25th Interantional North Sea Flow Measurement Workshop, Gardermoen, Norwat, 16-19 Octorber 2007 ▪ Lunde, P., Froysa, K.E. “Ormen Lange ultrasonic gas flow meters – A study for establisment of corrections for pressure and temperature effects”, CMR-06-A10048-RA-01, Bergen(Norway) – 12/03/2007 ▪ Mantilla, J. 7 Haner, W., ‘Process variable stability, data processing and installtion end environmental influences during ultrasonic meter calibration.” 6th International Symposium on Fluid Flow Measurement, 2006 ▪ Moore, P.I, Brown, G.J & Stimpson, B.P. “Modelling of transit time ultrasonic flow meters in theoretical asymmetric flow.” Flomeko 2000 ▪ Moore, P.I, Brown, “Modelling of installation effects on transit time ultrasonic flow meters in circular pipes” PHD thesis University of Strathclyde. 2000 ▪ Morrison, G.L &Tung, K., “Numerical Simulation of Flow Field Downstream of 90 Degree Elbowa and the simulated Response of an Ultrasonic Flow Meter”. Technical report to Gas Research Institute, report No. GRI-01/0090, June 2001. ▪ Morrison, G.L., “Pipe Wall Roughness Effect Upon Orifice and Ultrasonic Flow Meters.” Technical report to Gas Research Institute, report No. GRI-01/0091, April 2001. ▪ Morrison, G.L Brar, P. “CFD Evaluation of Pipeline Gas Stratification at Low Flow Due to Temperature Effects”. Topical report GRI-04/0185, Gas Research Institute, Sept. 2004 ▪ Morrow, T.B., “Line Pressure and Low Flow Effects on Ultrasonic Gas Flow Meter Performance.” Topical report GRI-05/0133, Gas Research Institute, Chicago, IL, March 2005 ▪ Riezebos, H.J “Whistling flow straighteners and their influence on US flow meter accuracy.” North Sea Flow Measurement Workshop 2000. ▪ Roark: Young, W.C., Budynas, R.G., “Roark’s formulas for stress and strain”, 7th Edition. McGraw-Hill. New York. 2001 ▪ Sloet, G.H. “Bi-directional fiscal metering stations by means of ultrasonic meters”. North Sea Flow Measurement Workshop 2000. ▪ Sloet, G. & Nobel, G. “Experiences with ultrasonic meters at the Gasunie export stations” ▪ Vermeulen, M.J.M & De Boer, G., “A model for the estimation of the ultrasonic noise level emitted by pressure regulating valves and its influence on ultrasonic flow meters.” North Sea Flow Measurement Workshop 2003 ▪ Vermeulen, M.J.M, De Boer, G., Buijen van Weelden, A., Botter, E.& Dijkmans, R., “Coded multiple burst (CMB) signal processing applied to ultrasonic flow meters in applications with high noise levels.” North Sea Flow Measurement Workshop 2004 ▪ Volker, H., Wehmeier, M., Dietz, T., Ehrlich, A., Dietzen, M. “The use of an 8 path ultrasonic meter as a reference standard” 5th International South East Asia Hydrocarbon Flow Measurement Workshop 2005 ▪ Whitson, R.J., Casey. N., “Review of report: Ormen Lange ultrasonic gas flow meters – A study for establisment of corrections for pressure and temperature effects” TUV NEL – report 2007/209 for Norwegian Petroleum Directorate, December 2007 ▪ Wilsack, R., “Integrity of custody transfer measurement and ultrasonic technology.’ CGA Measurement School 1996 ▪ Zanker, K. “The calibration, proving and validation of ultrasonuc flow meters” 6th International Symposium on Fluid Flow Measurement 2006. MỤC LỤC 1. Phạm vi áp dụng 2. Tài liệu tham khảo 2.1. Tài liệu tham khảo bắt buộc 2.2. Tài liệu tham khảo bổ sung 3. Định nghĩa và ký hiệu 3.1. Định nghĩa 3.2. Ký hiệu và viết tắt 3.3. Chữ viết tắt 4. Nguyên lý đo 4.1. Công thức cơ bản 4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng 4.3. Mô tả một số kiểu chung 4.4. Các thành phần của độ không đảm bảo đo trong đo 4.5. Phân loại USM 4.6. Số Reynolds 4.7. Hiệu chính nhiệt độ và áp suất 5. Đặc tính của đồng hồ 5.1. Điều kiện vận hành 5.2. Thân thiết bị /vật liệu/cấu trúc 5.3. Bộ biến đổi 5.4. Các bộ phận điện tử 5.5. Phần mềm 5.6. Thay đổi các bộ phận 5.7. Xác định khối lượng riêng 5.8. Các yêu về tính năng 5.9. Các yêu cầu về lắp đặt và vận hành 6. Thử nghiệm và hiệu chuẩn 6.1. Thử áp suất và thử kín 6.2. Thử nghiệm riêng biệt – Thử nghiệm tĩnh 6.3. Kiểm tra riêng lẻ - Hiệu chuẩn lưu lượng 6.4. Thử nghiệm mẫu, đảm bảo chất lượng phép đo tại hiện trường 7. Chu trình kiểm tra thử nghiệm và thực hành vận hành 7.1. Quy định chung 7.2. Quá trình kiểm định 7.3. Đưa vào vận hành 7.4. Chẩn đoán vận hành 7.5 Chu trình kiểm tra trong vận hành; so sánh lẫn nhau và giám sát 7.6. Hiệu chuẩn lại 7.7. Độ không đảm bảo vận hành tổng 8. Đặc tính của van và ồn trong trạm đo & điều áp 8.1. Giới thiệu 8.2. Phương pháp tính toán Phụ lục A (Tham khảo) Đăng ký phạm vi sai số Phụ lục B (Tham khảo) Nguồn gốc và hiệu chính sai số của USM Phụ lục C (Tham khảo) Phương pháp đồng hồ chuẩn đối với USM lắp nối tiếp Phụ lục D (Tham khảo) Tài liệu Phụ lục E (Tham khảo) Tính toán chi tiết hiệu chính nhiệt độ và áp suất liên quan đến hình dạng Phụ lục F (Tham khảo) Các phép thử nhiễu Thư mục tài liệu tham khảo