26397

آناليز عدم قطعيت كلي يك نمونه ايستگاه اندازه گيري گاز طبيعي مجهز به كنتور توربيني

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- مدل‌سازي، شبيه‌سازي و كنترل فرايندها

1398

1400/12/16

سيد حسن هاشم آبادي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

از ملزومات مهم در قراردادهاي بين خريداران و فروشندگان گاز، محاسبه عدم قطعيت كلي سيستم هاي اندازه گيري مي باشد كه بر طبق استانداردها و دستورالعمل هاي مربوطه، تابع عدم قطعيت تك تك اجزا موثر بر اندازه گيري است. در اين پژوهش، يك مدل عدم قطعيت كلي براي ايستگاه هاي اندازه گيري گاز داراي كنتور توربيني ارائه شده است. پارامترهاي شناسايي شده با توجه به سهم هر متغير با هم تركيب شده و مقدار عدم قطعيت كلي ايستگاه مورد مطالعه محاسبه شده است. در ادامه با بكارگيري شبيه سازي CFD، به بررسي اثرات شرايط نصب بر عدم قطعيت كلي ايستگاه نمونه پرداخته شده است. پيكربندي هاي معمول در ايستگاه هاي اندازه گيري گاز طبيعي در پنج سناريوي مختلف استفاده شده است. سناريوي اول يك لوله مستقيم، سناريوي دوم و سوم پيكربندي با يك زانويي و سناريوي چهارم و پنجم پيكربندي با دو زانويي خارج از صفحه مي باشند. براي محاسبه گشتاور روي پره هاي روتور كد توابع به صورت UDF ايجاد و به نرم افزار اضافه گرديد. براي اعتبارسنجي مدل، نتايج شبيه سازي و داده هاي تجربي شركت سازنده مورد مقايسه قرار گرفتند كه خطاي نسبي نتايج در حدود %0/35 بود كه براي كنتور توربيني با سايز 8 اينچ نشان از عملكرد خوب شبيه سازي مي دهد. مقدار عدم قطعيت كلي ايستگاه مورد مطالعه برابر با %0/903 بدست آمد كه بيشترين تاثير عدم قطعيت مربوط به عدم قطعيت فشار (% 0/584) مي باشد. پس از اين پارامتر، عدم قطعيت دما (% 0/544)، ضريب تراكم پذيري (%0/305)،ضريب كا ( %0/293) فركانس پالس ايجاد شده (%0/00423) به ترتيب داراي بيشترين عدم قطعيت مي باشند. نتايج نشان مي دهد، تغييرات آب و هوايي و فصلي مي توانند بر عدم قطعيت كلي ايستگاه نمونه موثر باشند. مقادير عدم قطعيت كلي در حداقل و حداكثر دما و فشار گاز ورودي ايستگاه به ترتيب برابر با %1/572 و %0/763 مي باشند و تغييرات اين دو پارامتر حدود %0/8 بدست آمد. با مقايسه نتايج اثرات نصب، سناريوي اول (بدون زانويي) داراي كمترين ميزان عدم قطعيت كلي (%0/903) و سناريوي پنجم با دو زانويي خارج از صفحه داراي بيشترين عدم قطعيت كلي (%0/956) مي باشد. نتايج عددي نشان مي دهد كه استفاده از دو زانويي در بالادست بيشترين تاثير را بر افزايش عدم قطعيت كلي ايستگاه نمونه دارد.

1401/02/08

Overall uncertainty analysis natural gas metering station equipped with a turbine gas meter, a case study

3/7/2023 12:00:00 AM

One of the important requirements in contracts between buyers and sellers of gas is to calculate the overall uncertainty of metering systems, which according to the relevant standards and instructions, is a function of the uncertainty of each component affecting the measurement. In this research, a overall uncertainty model for gas metering stations with turbine meters is presented and the sources of uncertainty are identified. The contributions of each variable are combined and the overall uncertainty of the studied station is calculated. In the following, using CFD simulation, the effects of installation conditions on the overall uncertainty of the sample station are investigated. Typical configurations at natural gas metering stations are in five different scenarios. The first scenario is a straight pipe, the second and third scenarios are one elbow, and the fourth and fifth scenarios are two elbows out-of-plane. To calculate the torque on the rotor blades, a function code was created in UDF and added to the software. To validate the model, the simulation results and the experimental data of the manufacturer were compared. The relative error of the results was about 0.35%, which for the 8-inch turbine meter shows good simulation performance. The overall uncertainty of the studied station was equal to 0.903%, which has the highest effect of uncertainty related to pressure uncertainty (0.584%). After this parameter, temperature uncertainty (0.544%), compressibility coefficient (0.305%), K-factor (0.293%) and generated pulse frequency (0.00423%) have the highest uncertainty, respectively. The results show that climate change and seasonal changes can affect the overall uncertainty of the sample station. The values of overall uncertainty in the minimum and maximum temperature and pressure of the inlet gas are equal to 1.572% and 0.763%, respectively, and the changes of these two parameters are about 0.8%. Comparing the results of the installation effects, the first scenario (without elbows) has the lowest overall uncertainty (0.903%) and the fifth scenario with out-of-plane two elbows has the highest overall uncertainty (0.956%). Numerical results show that the use of two elbows upstream has the greatest effect on increasing the overall uncertainty of the sample station. Keywords: metering station, overall uncertainty, gas turbine meter, CFD simulation, ISO-5168 standard.

Sajad Torabi

Dr. Hashemabadi