Введення
Облік і контроль використання енергоресурсів є найпотужнішим стимулом до їх збереження, і найважливіше завдання в даній області - забезпечення точності результатів вимірювань. Проаналізуємо існуючі методи вимірювання обсягів газу і сформулюємо критерії, які допомагають вибору оптимального приладу для конкретної ситуації. Розглянемо можливості застосування витратомірів, розроблених на основі цих методів, для комерційного обліку газу.
1. Гази, приведені до стандартних умов
Природний газ в даний час є основним видом палива. Він споживається мільярдами кубометрів. І найбільша ТЕЦ, яка споживає тисячі кубометрів на годину, і господар приватного будинку, який спалює менше кубометра за добу повинні за цей газ розраховуватися. Ціна на газ встановлена ??за тисячу стандартних кубометрів. Що ж собою являють стандартні кубометри? Тверді тіла і рідини дуже незначно змінюють свій об'єм при збільшенні тиску. Зміна температури в межах свого агрегатного стану теж не викликає значної зміни обсягу ні у рідин, ні у твердих тіл. Інакше йде справа з газами. При незмінній температурі підвищення тиску на одну атмосферу призводить до зменшення обсягу газу в два рази, на дві - в три, на три - в чотири і так далі. Підвищення температури при незмінному тиску призводить до збільшення обсягу газу, а її зниження до зменшення. Історично склалося, що природний газ відпускається, і розрахунок за нього ведеться в кубометрах. Це пов'язано з тим, що лічильники об'ємного типу з'явилися раніше. Як відомо, першими були лічильники, що використовують принцип змінного перепаду тиску (звужуючі пристрої). Наступні лічильники турбінного типу теж є об'ємними. Точніше сказати вони вимірюють швидкість потоку, але так як вимірювання проводиться в певному, поддающемся обчисленню перетині, то ці методи можна вважати об'ємними. Таким чином, переважна більшість лічильників (можна ще назвати камерні, ротаційні, вихрові, струменеві, ультразвукові і т.д.) вимірюють обсяг газу протікає по трубі. Коріолісову лічильники, які вимірюють безпосередньо масу газу, з'явилися порівняно недавно і через свою вартості не знайшли широкого застосування. Мабуть, до тих пір поки природний газ не закінчиться, його витрати будуть вимірюватися лічильниками об'ємного типу. Взимку по газопроводу йде менший обсяг газу, ніж влітку. Тиск у газопроводах підтримується компресорними станціями. Якщо на компресорній станції працює два компресори, то обсяг газу в трубі буде менше, ніж при працюючому одному компресорі. Хоча по масі це можуть бути одні й ті ж кількості, що взимку, що влітку, що при більш високому тиску в газопроводі, що при більш низькому. Очевидно, що обсяги газу необхідно перераховувати для якихось єдиних для всіх умов по тиску і по температурі. Такі єдині для всіх умови були встановлені і, для виконання цих умов усіма без винятку, вони були закріплені в ГОСТ 2939. У цьому ГОСТі сказано, що «обсяг газів повинен приводитися до таким умовам: а) температура 20 ° С (293,15 ° К); б) тиск 760 мм рт. ст. (101325 Н/м?) ... ». В даний час усталилася наступна термінологія: обсяг газу виміряний в газопроводі називають «обсягом в робочих умовах» або «робочим об'ємом», а обсяг газу перерахований відповідно до ГОСТу - «об'ємом, наведеним до стандартних умов» або «стандартним обсягом». Іноді застосовують термін «обсяг, приведений до нормальних умов», але цей термін помилковий, оскільки нормальні умови відрізняються від стандартних температурою дорівнює 0 ° С (273,15 ° К), а не 20 ° С (293,15 ° К). Поведінка газу при мінливих параметрах описується об'єднаним газовим законом
V1/T1=P2V2/T2 (1)
де P - абсолютний тиск газу, атм., T - температура газу за абсолютною шкалою, V - об'єм газу, м3. Якщо ліву частину формули (1) будемо вважати станом газу в стандартних умовах, а праву станом того ж газу в робочих умовах, то формула для обчислення обсягу в стандартних умовах буде виглядати наступним чином:
ст=ТстPрVр/TрРст (2)
Підставивши відомі для стандартних умов значення температури 293,15 ° К і тиску рівного 1 атм. отримаємо формулу для приведення об'єму газу до стандартних умов (3)
ст=293,15 · PрVр/Tр (3)
Для приведення до стандартних умов виміряних витрат формула (2) набуде вигляду
ст=293,15 · PрQр/Tр (4)
Для наочності наведемо приклад розрахунку. Припустимо, що свідчення об'ємного витратоміра складають 1000 м3 за 2:00. Температура газу + 60 ° С і надлишковий тиск 8 атм. Визначимо чому дорівнює зміряний об'єм газу в стандартних умовах. Для цього підставимо значення у формулу (3) враховуючи, що температура повинна бути в ° К, а до надлишкового тиску потрібно додати 1 атм. ст=293,15 · 9 · 1000/333,15=7919...
