عوامل عدم قطعیت اندازهگیری فلومترهای روزنه ای

نگارش عوامل عدم قطعیت اندازهگیری فلومترهای روزنه ای مهندس رضا شیتره مدیر عامل شرکت آزمون متمم md@azmoon-flow.com و اقدامات پیشگیرانه جهت کاهش آنها واژههای کلی دی: فلومتر روزنهای عدم قطعیت میترینگ اوریفیس اندازه گیری دقیق دبی جریان از اهمیت بسیاری در صنعت به ویژه صنعت نفت و گاز برخوردار است و کاربرد آن از اندازه گیری دبی نفت استخراج شده از چاه تا اندازه گیری دبی کلیه ی فرآیندهای پاالیشگاه های نفت وگاز و... گسترده است. در بسیاری از بهرهبرداری های صنعتی دقت اندازه گیری دبی مستقیما با سود و زیان در ارتباط است. به سهولت می توان دید که هزینه ی یک خطای کوچک در اندازه گیری جریان گاز طبیعی یا نفت در یک خط لوله طی یک زمان معین بسیار قابل مالحظه خواهد بود. یکی از ابزارهای رایج در اندازهگیری فلو فلومتر روزنه ای است که حضور آن در صنعت بیش از 200 سال قدمت دارد. اما با وجود استانداردهای متعدد و نرم افزارهای پیچیده باز شاهد دقت نامطلوب اندازه گیری آن می باشیم. مقاله ی حاضر به بررسی عوامل مختلف عدم دقت در اندازه گیری جریان سیال با هدف کاهش یا از بین بردن آن ها ارایه شده است. فیلد 35

عوامل عدم قطعیت اندازهگیری فلومترهای... )kp a برابر است 1.0000 و برای,Tb=15.00 ⁰ C سیاالت قابل تراکم به کمک رابطهی تجربی زیر محاسبه میشود] 1 [. )2( Y=1-(0.41+0.35.β 4 ).X/k )3( X= ΔP/(N 3.P f) )4( β = d/d )5( d= d r.[1+α 1 (T f -T r )] )6( D=D r.[1+α 2.(T f T r )] که: β= نسبت )D d/d قطر داخلی لوله( و محدودهی آن برای اتصال Flange tap برابر است به 0/10-0/75 X= نسبت ΔP به فشار استاتیک باال دست جریان در ناحیه اتصال ) tap ( )k p و k i K= ضریب ایزونتروپیک گاز کامل ( C p /C v معدل نسبت گرمای ویژه برای سیال قابل تراکم این ضریب تابع دما و فشار سیال است. برای سیال ایدهآل ضریب k( i نه تنها بستگی به فشار ایزونتروپیک ایدهآل) )C p /C v ندارد بلکه معادل نسبت گرمای ویژه ( میباشد. گاز کامل گازی است که نسبت گرمای ویژهی آن ثابت باشد. ضریب ایزونترپیک گاز k( p معادل ضریب ایزونتروپیک در شرایط کامل ( K i است k( r و مقدار آن نزدیک به مقدار کاربردی ( ref.1[ Part1.10.3 [ of N= 3 ضریب تبدیل واحد و برابر است با 1.00 P= f فشاراستاتیک باال دست جریان بر حسب P )فشار a گیج استاتیک + فشار بارامتریک منطقه( Metres قطر صفحهی اوریفیس بر حسب d= T f در دمای d= r قطر مبنای صفحهی اوریفیس بر حسب T r Metres در دمای α= 1 ضریب خطی انبساط حرارتی جنس صفحه اوریفیس ref.1[ ]Table 1.1 of = T f دمایسیالدرشرایطکاربردیبرحسبC ⁰ T= r دمای مبنای قطر صفحهی اوریفیس ]1[ فیلد 1. مقدمه فلومتر روزنه ای 1 رایج ترین ابزار برای اندازه گیری جریان گاز بخار و مایعات به ویژه هیدروکربن می باشد. این نوع ابزار اندازه گیری کامال مکانیکی است و برای شرایط سخت آب و هوایی نیز کاربرد دارد. استانداردها ]8-1[ عوامل عدم قطعیت اندازه گیری اوریفیس و روابط حاکم بر محاسبه ی جریان سیال تلورانس های ابعادی ساخت و نصب آن را برای دستیابی به اندازه گیری دقیق جریان سیال و به حداقل رساندن عدم قطعیت در بر می گیرد. بسیاری از عوامل ارتباط با کاربرد اوریفیس دارد شامل پیش بینی از شکل جریان سیال مشخصات جریان سیال دقت معادله ی تجربی برای محاسبه ی ضریب تخلیه تلورانس های ساخت در اجزای اوریفیس دقت اندازه گیری تجهیزات ثانویه ی اندازه گیری از قبیل اختالف فشارسنج دو طرف صفحه ی اوریفیس فشارسنج فشار استاتیک خط و دمای سیال می باشند. در صورتی که نکات طراحی ساخت نصب و راه اندازی رعایت شوند دقت اندازه گیری پایدار صفحه ی اوریفیس بهتر از ±%1 خواهد بود در غیر این صورت باید به دنبال شناسایی و رفع عوامل زیر بود. عوامل عمده ی عدم قطعیت اندازه گیری صفحه ی اوریفیس با ضخامت نازک متحدالمرکز و لبه ای مربعی عبارتند از: 1. انحراف در محاسبات 2. انحراف در پیش بینی خواص فیزیکی ρ t,p سیال شامل گران روی 2 مطلق) μ ( چگالی (,( ρ b ضریب ایزنتروپیک )k( برای سیال قابل تراکم] ref.1 Part [ 1.10 of 3. انحراف در پیش بینی حالت جریان سیال 4. انحراف در تلورانس های ساخت در اجزا 5. انحراف از نکات در نصب اوریفیس و واشر 6. انحراف در عدم قطعیت مناسب دستگاه های ثانویه ی اندازه گیری از قبیل دماسنج فشارسنج و اختالف فشار سنج. 2. عوامل عمده در عدم قطعیت اندازهگیری صفحه اوریفیس 1.2. محاسبات معادله ی جریان برای فلومتر روزنه ای بر اساس قوانین فیزیکی است. وقتی همه ی مفروضات استفاده شده در معادله صحیح باشند معادله ی پایه براساس جریان ساده و خواص سیال تبدیل به معادله ی تجربی برای بدست آوردن اثرات سیال ویسکوز و تأثیر دینامیکی آن می شود. عالوه بر این برای سیاالت تراکم پذیر ضریب تخلیه و ضریب تراکم برای تغییرات چگالی سیال و با توجه به تغییرات حاصل از فشار باال دست و پایین دست صفحه ی اوریفیس در نظر گرفته شده است. تعدادی از معادالت ضریب تخلیه در استانداردهای مختلف استفاده شده است. آخرین معادله ی ضریب تخلیه در استاندارد API 14.3 بخش AGA-3 سال 1990 آمده است] 2 [. این معادله ی تجربی بر اساس نتایج گسترده ی آزمایشگاهی در شرایط کامال کنترل شده و با متغیرهای مستقل کمی تکمیل شده است] 4-6 [. ضریب تخلیه ی صفحه ی اوریفیس )Cd( نسبت جریان واقعی به جریان تئوری است و برای بدست آوردن جریان واقعی به معادله ی جریان تئوری اعمال می شود. یکی از پارامترهای بدون بعد جریان عدد رینولدز است که نسبت نیروی اینرسی به نیروی ویسکوز می باشد. از عدد رینولدز لوله و قطر نسبی )β( برای تصحیح انحراف ضریب تخلیه ی صفحه ی اوریفیس )Cd( استفاده می شود. معادالت تجربی استاندارد برای محاسبه ی ضریب تخلیه برای عدد رینولدز کمتر از 4000 معتبر نیست. برای کاربردهای معمول اندازه گیری جریان گازها عدد رینولدز باید باالتر از 4000 باشد. برای سیاالت نفتی با لزجت زیاد و وزن مخصوص کم ممکن است حد پایین تر از عدد رینولدز فوق مهم باشد. از آن جا که ضریب تخلیه تابعی از عدد رینولدز نیز است و این عدد تابعی از جریان سیال در نتیجه ضریب تخلیه تابع میزان جریال سیال می باشد..1.1.2 فلوی جرمی ref.1[ ]Part 1.6 of )1( q m = N 1.C d.e v.y.d 2.(ρ t,p.δp) 1/2 که: N= 1 ضریب تبدیل واحد برابر است با 1.11072 بعد( d C= ضریب تخلیهی صفحهی اوریفیس )بدون =Ev فاکتور سرعت )بدون بعد( Y= ضریب تراکم در ناحیهی باال دست جریان )بدون بعد( d= قطر صفحهی اوریفیس در دمای کاری T( f بر حسب Meters ( ρ= t,p چگالی سیال در دما و فشار کاری k g بر حسب /m 3 )P f,t f ( =ΔP اختالف فشار طرفین صفحهی اوریفیس P a بر حسب k g /Sec جریان جرمی سیال بر حسب q= m ρ= b چگالی سیال در دما و فشار استاندارد )Pb=101.325 kp a بر حسب,Tb=15.00 ⁰ C( k g /m 3 ضریب تراکم Y برای سیاالت غیر قابل Pb=101.325( تراکم و در شرایط استاندارد.1 Orifice 2. Viscosity 36

عوامل عدم قطعیت اندازهگیری فلومترهای... برابراست با 20 ⁰ C D= قطر داخلی صفحهی اوریفیس بر حسب Meters "r D= قطر مبنای داخلی لوله بر حسب T r Meters و در دمای α= 2 ضریب خطی انبساط حرارتی برای جنس لولهی اندازهگیری ref.1[.]table 1.1 of و فاکتور سرعت E از رابطهی زیر محاسبه v میشود 1[ ref..]part 1.6.1 of )7( E v =1/(1+β 4 ) 1/2 جدول 1. ضریب خطی انبساط حرارتی برای جنس لوله و صفحهی اوریفیس در رینولدز لولهی مشخص برای اتصال نوع Flange-Tapped C= i ضریب تخلیهی صفحهی اوریفیس (FT( در بینهایت رینولدز لوله برای اتصال نوع Flange-Tapped C= i ضریب تخلیهی صفحهی اوریفیس (CT( در بینهایت رینولدز لوله برای اتصال نوع Corner-Tapped E= ثابت نپرین ) 2/71828 ( L= 1 ضریب تصیح بدون بعد برای موقعیت N 4 برای اتصال Tap و برابر است با L یا D/ 2 اتصال نوع Flange-Tapped N= 4 1.0 وقتی واحد D اینچ و 25/4 وقتی واحد D میلیمتر است R= ed رینولدز لوله )بدون بعد( π= عدد ثابت پی 3/14159 Absolute Viscosity( گرانروی مطلق =μ K g /(m.s es ) or P a.s es or Cp )of fluid C( d برای نوع اتصال ضریب تخلیه ( Flange- Tapped سایز اسمی لوله بین 2 )R ed بین 4000-100 6 10 در تا 30 رینولدز) جداول 1-B-1 تا 11-B-1 آورده شده است ]1[. فیلد 37 2. 1. 2. فلوی حجمی سیال در شرایط غیر )P f, T f استاندارد واقعی ( )20( q v = q m /ρ t,p Pb=101.325 kp a و در شرایط استاندارد ( ),Tb=15.00 ⁰ C برابر است با: )21( Q v =q m /ρ b 2. 2. تعریف خواص فیزیکی سیال همهی استانداردها و معادالت تجربی برای صفحهی اوریفیس با روزنه ی مرکزی و لبه ای مربعی برای حالت پایدار جریان سیال سیال تمیز Table 1-1---Linear Coefficient of Thermal Expansion Material Linear Coefficient of Thermal Expansion (a) U.S. Units (in/in- F) Type 304 and 316 stinless steel 0.00000925 0.0000167 Monel 0.00000795 0.0000143 Carbon steel 0.00000620 0.0000112 Metric Units (mm/mm. C) Note: For flowing temperature conditions outside those stated above and for other materials, refer to the American Socitey for Metals Metals handbook. For flowing conditions between -100 F and, refer to ASME PTC 19.5. For flowing conditions between -7 F and +154 f, refer to API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 12, section2. تک فاز همگن و نیوتنی در نظر گرفته شدهاند. سیال نیوتنی سیالی است که رابطهی تنش برشی و گرادیان سرعت آن خطی است )شبیه به آب( و از مبداء مختصات میگذرد. گرانروی یک سیال نیوتنی مستقل از نیروی وارده بر آن است اگرچه میتواند تابعی از دما فشار و ترکیب شیمیایی )برای مواردی که خاص نیستند( باشد. سیال غیرنیوتنی سیالی است که رابطهی تنش برشی آن با گرادیان سرعت غیرخطی است مانند صابونهای مایع لوازم آرایشی غذاهایی مانند کره مربا کچاپ مایونز سوپ ماست مواد طبیعی مانند ماگما گدازه آدامس و عصاره مانند عصارهی وانیل سیاالت بیولوژیکی مانند خون بزاق و مایع سینویال )مایع مفصلی( امولسیون دیسیوسیون در صنایع نفت پتروشیمی و گاز طبیعی. همهی گازها اکثر مایعات و بسیاری از مایعات متراکم معموال مایعات نیوتنی در نظر گرفته میشوند. در عمل جریان سیال برخی از سیاالت بر مبنای واحد حجمی در شرایط استاندارد بیان شده است. تعریف شرایط استاندارد میتواند در میان کشورها دولتها و حتی بین Part[ C d معادلهی ضریب تخلیه) FT ) ref.1 1.7.2[ of برای صفحه اوریفیس هم مرکز لبه مربعی قطر نسبی )β( بین 0/10 " 0/75 قطر صفحه ی اوریفیس بزرگ تر از )R ed معادل (0/45in( 11/4mm رینولدز ( یا بزرگتر از 4000 به دست آمده است. برای محاسبه ضریب تخلیه با رینولدز و قطر نسبی )β( کوچکتر روابط تجربی دیگر حاکم است Part[.]1.7.2 of ref.1 )8( C d (FT)=C i (FT)+0.000511[10 6.β/ R ed ] 0.7 +(0.0120+0.0049.A).β 4.C )9( C i (FT)=C i (CT)+Tap Term )10( C i (CT)=0.5961+0.0291.β 2-0.2290. β 8 +0.003(1-β).M 1 )11( Tap Term=Upstrm+Dnstrm )12( Upstrm=[0.0433+0.0712.e -8.5.L1-0.1145.e -6.0.L2 ](1-023.A).B )13( 1.3 Dnstrm=-0.0116[M 2-0.52.M 2 ].β 1.1. (1-0.14.A) )14( B=β 4 /(1-β 4 ) )15( M 1 =max{2.8-d/n 4 } )16( M 2 =2.L 2 /(1-β) )17( R ed =4.q m /(π.μ.d) )18( A=[19,000β/R ed ] 0.8 )19( C=[10 6 /R ed ] 0.35 که: C= d ضریب تخلیهی صفحهی اوریفیس (FT(

با یا و برسد حداقل به سیال جریان در اغتشاش دوری آن از استاندارد مطابق نصب الزامات رعایت کرد. فیلد اجزا در ساخت تلورانسهای 4.2. بخش- AGA API 14.3 جدید استاندارد در مربوط توجهی قابل تغییرات 1990]3[ سال 3 است. اوریفیس صفحه برای ساخت تلورانس به از دقیقتر توجهی قابل بطور تلورانسها از بخشی هستند. قبلی استانداردهای در تلورانسها مقدار 92 اسفند و بهمن 152-153/ پیاپی / 11-12 شماره سال 16 / در حجمی سیال جریان باشد. متفاوت صنایع با آن از پس و شده اندازهگیری کاربردی شرایط تبدیل استاندارد حجم به استاندارد شرایط به توجه اهمیت از گازها خصوص در تبدیل این که میشود حجمی جریان تبدیل است. برخوردار بیشتری سیال چگالی اعمال با جریان جرمی نرخ به سیال در نیز چگالی اندازهگیری دقت است. امکانپذیر در است. مهم سیال جریان نرخ دقیق محاسبهی اندازهگیری دما و فشار تابع سیال مشخصات عمل هنگام میباشد. ثانویه اندازهگیری ابزار توسط شده آن دانسیتهی که کم سرعت با سیال اندازهگیری توسط باید لوله است دما تغییرات به حساس ابزار و اوریفیس صفحهی بین حرارتی عایق توجه قابل انحراف باعث که دما اندازهگیری اتصال محل و دما اندازهگیری ابزار بین حرارت شود. نصب میشود فشار اختالف اندازهگیری شرایط حالت در سیال )Cp( مطلق روی گران رینولدز عدد محاسبهی برای سیال جریان تأثیر باال رینولدزهای برای میباشد. نیاز مورد کردن صرفنظر قابل آن تغییرات و روی گران جریان مثال برای کم رینولدز برای اما است ممکن روی گران کم تغییرات نفتی ویسکوز سیال جریان محاسبات در توجهی قابل اثر است برای )k( ایزنتروپیک تراکم ضریب باشد. داشته بعضی و دما تغییرات از تابعی تراکم قابل سیاالت علمی نظر از میباشد. فشار از تابعی سیاالت از معمولی( )کاربردهای عادی عملیاتی شرایط و به حساس غیر اساسا سیال جریان معادلهی است. ایزنتروپیک ضریب کم تغییرات سیال جریان حالت 3. 2. رد لولهها شدن جفت اندازهگیری لولهی فرم اتصاالت ناحیهی در فشار اختالف اتصال مقاطع دست باال و پایین در لوله مستقیم طول )Tap( حالت بر که هستند فاکتورهایی غیره... و جریان فاکتورها از بعضی اگرچه میگذارند. تأثیر سیال بر اما میباشند ناچیز اقتصادی پیشنهادهای برای برای بود. خواهند تأثیرگذار اندازهگیری دقت روی محدودیتهای باید قطعیت عدم صحت از اطمینان شوند: داده قرار توجه مورد سیال حالت برای زیر ]Part 1.7.4 of ref.1 & Ref.10[ Steady-( یکنواخت سیال جریان الف. و همگن فاز تک تمیز سیال برای باید )State باشد. استوار نیوتنی صفحهی از عبور زمان در نباید سیال ب. دهد. فاز تغییر اوریفیس لولهی از عبور زمان در سیال سرعت ج. از کمتر باید اوریفیس صفحهی و اندازهگیری باشد. صوت سیر سرعت مشخص ی محدوده در باید رینولدز عدد د. باشد. تخلیه ضریب تجربی ی رابطه در شده در نباید جانبی جریان مسیر گونه هیچ ه. باشد. اوریفیس صفحهی اطراف کمیتهی و API/GPA استاندارد دو هر در جریان اثرات رفع برای معادل طول )EC( اروپایی لوله قطر برابر 45 حدود مدور ی لوله در چرخشی حدود در )Ra( سطح صافی با دست پایین در نوسانات است. شده تعیین 150μ in (3/81μm( صفحهی روزنهی در سیال جریان مالحظهی قابل فشار اختالف اندازهگیری در خطا باعث اوریفیس جریان میشود. اوریفیس صفحهی طرف دو بین یک نوسانی فشار اختالف قرائت از حاصل سیال بنابراین است سیال جریان نرخ از غیرخطی تابع اختالف یک توسط شده محاسبه سیال جریان نرخ خواهد نشان را اندازهگیری قطعیت عدم سنج فشار نوسانات جریانسیال دقیق اندازهگیری برای داد. میرا اوریفیس صفحهی به ورود از قبل باید جریان تجربی یا نظری سازگاری هیچ امروز به تا شوند. حالت در روزنه در سیال جریان اندازهگیری برای شکل در اغتشاش است. نشده ارایه نوسانی جریان را اندازهگیری قطعیت عدم افزایش سیال جریان باید دقیق اندازهگیری برای داشت. خواهد بر در اوریفیس صفحهی 1.4.2. محاسبهی برای اوریفیس ی صفحه سوراخ قطر و اوریفیس ی صفحه دمای تابع سیال جریان اوریفیس ی صفحه مواد حرارتی انبساط خاصیت سوراخ قطر اندازهگیری زمان در بنابراین است. (20 c( 68 F باید آن دمای اوریفیس ی صفحه اوریفیس صفحهی و اندازهگیری لولهی وقتی باشد. اثر باشند داشته متفاوتی حرارتی انبساط ضریب صورتی در بود. خواهد توجه قابل حرارتی انبساط معلوم مرجع دمای در اوریفیس صفحهی ابعاد که تصحیح میتوان را اندازهگیری خطای باشد صفحهی ناهمواری و سطح صافی تلورانس کرد. اندازهگیری استاتیک شرایط تحت اوریفیس از فوق تلورانسهای که صورتی در اما میشوند. روی بر آن تأثیرات شوند خارج مجاز محدودهی بود. نخواهد مشخص تجربی ی تخلیه ضریب ی صفحه پارامترهای دیگر برای مجاز تلورانسهای غیر اوریفیس لبهی بودن تیز قبیل از اوریفیس و ضخامت اوریفیس ی صفحه سوراخ بودن گرد اوریفیس صفحهی جریان( دست پایین )در زاویه از هرکدام مورد در شکی هرگونه اگر میباشند. باشد داشته وجود اوریفیس صفحهی تلورانسهای دقیق اندازهگیری جهت به اوریفیس صفحهی باید شود. تعویض یا اصالح نیاز صورت در و مجدد )D( اندازهگیری لولهی.2.4.2 اندازهگیری لولهی داخل گردی و زبری برای آنها مجاز محدودهی اگر دارد. وجود محدودیت نخواهند معتبر تجربی تخلیهی ضرایب نشود رعایت سیال جریان اندازهگیری دقت از اطمینان برای بود. 3 یافته توسعه سیال جریان پروفایل صورت به باید صفحهی وارد گردابی حرکت یا چرخش بدون و نصب عمومی توصیههای از برخی شود. اوریفیس اندازهگیری دقت روی بر خود اثر به توجه با لولهها توصیه اوریفیس صفحهی استانداردهای ی همه و پایین و باالدست مستقیم طول حداقل که میشود جریان شرایط بدون و با اندازهگیری لولهی دست غیرمدور است. گرفته قرار مطالعه مورد سیال دست پایین و باال در اندازهگیری لولهی بودن 3. Fully developed 38

فلومترهای... اندازهگیری قطعیت عدم عوامل محدودهی است. مهم اوریفیس صفحهی جریان اوریفیس صفحهی باالدست لولهی بودن غیرگرد و اندازهگیری لولهی داخلی قطر ±%0/25 ز ا نباید دست پایین در لوله بودن غیرگرد محدودهی قطر این ±%0/5 از نباید اوریفیس صفحهی لولهی داخلی سطح ناگهانی تغییرات کنند. تجاوز از حاصل برجستگی علت به اندازهگیری استثنای به... غیره و اتصال درزهای جوشکاری اوریفیس صفحهی طرفین واشرهای عقبنشینی باشند استاندارد در شده مشخص محدودهی در اگر بود. خواهند مجاز واشر و اوریفیس نصب 5.2. صفحهی روزنهی مرکز از خروج 1.5.2. اوریفیس با شکل 1 اوریفیس صفحهی روزنهی بودن مرکز است. مهم بسیار اندازهگیری دقت برای لوله مرکز جهتی هر در بودن مرکز هم غیر مقدار ] 13 [ شد خواهد اندازهگیری خطای باعث است. اغماض قابل خطا مجاز حدود در اما روزنهی مرکز از خروج برای اندازهگیری خطای خطا از فشار اتصال سمت به اوریفیس صفحهی سمتی هر در مرکز از خروج از انحراف از حاصل عنوان به نهایی مجاز تلورانس حداکثر است. بیشتر خطا اندازهی و )β( نسبی قطر نسبت از تابعی روزنهی مجاز مرکز از خروج میزان دارد. وجود خطای برای لوله مرکز به نسبت اوریفیس صفحهی میشود. داده نمایش با اندازهگیری قبول قابل )22( Є (0.0025.D)/ (0.1+2.3. β 4 ) روزنهای فلومتر هر برای مجاز انحراف حد این وقتی مرکز از خروج مجاز انحراف است. بحرانی و باشند حلقه صورت به فشار اتصال نقطهی دو را باشد متوسط مقدار صورت به فشار اختالف گرفت. نظر در شده محاسبه مقدار برابر 2 میتوان مجاز مقدار )β( نسبی قطر مقدار کاهش بنابراین افزایش مشابه سایزهای برای را مرکز از خروج داد. خواهد ابزار یا اوریفیس صفحهی واشر 2.5.2. آببندی 2 شکل در آن نصب محدودهی و واشر تلورانس دست پایین و جریان باالدست از بعد بالفاصله شده داده نمایش اوریفیس صفحهی سطح جریان ]11[. است 4 برآمدگی.1.2.5.2 اندازهگیری لوله داخل در 3 شکل واشر برآمدگی نیست.] 11 [ مجاز لوله قطر از روزنه مرکز از خروج 1. شکل ± %0/25FS اندازهگیری صحت با اختالفسنج تجهیز از ناشی سیال جریان خطا سهم 5. شکل 5 نشینی عقب.2.2.5.2 با اینچ 0/2 تا 0/5 بین 4 شکل عقبنشینی قطر %0.25 معادل یا از کمتر عقبنشینی عمق پدید اضافی اندازهگیری قطعیت عدم )D( لوله عمق یا بزرگتر نشینیهای عقب برای نمیآورد. داشت. خواهد وجود اضافی قطعیت عدم بزرگتر میباشد. ]11[ در مطالعه جزییات نتایج اوریفیس صفحه 6 اتصاالت.3.5.2 نشیمن محل و بند آب بین سیال نشتی هرگونه به اندازهگیری 7 موارد در درآمد کاهش امکان آن فیلد 39 92 اسفند و بهمن 152-153/ پیاپی / 11-12 شماره سال 16 / 5. Recess 6. Tap 7. custody transfer ECCENTRICITY MEASUREMENT RECESSES & PROTRUSIONS آببندی واشر موقعیت 2. شکل واشر برآمدگی 3. شکل واشر نشینی عقب 4. شکل Protrusion Pecess Percent error PLATE PLATE Differential Pressure reading (inches H 2 O 60 ) Differential Pressure 1 Differential Pressure 2 Differential Pressure 3 اتصال موقعیت داشت. خواهد بر در فروشرا قصد و است مهم بسیار اوریفیس صفحهی سطح از فشار افزایش باعث مجاز محدودیتهای از فراتر انحراف فشار اتصال شد. خواهد اندازهگیری قطعیت عدم اتصال لبهی فشار اتصال قطر اوریفیس صفحهی مجاز تلورانس با باید ماشینکاری تلورانس و... صحت اندازهگیری دقت تا باشد داشته تطبیق باشد] 12 [. داشته را الزم زا اندازهگیری ثانویهی دستگاههای 6.2. فشارسنج اختالف و فشارسنج دماسنج قبیل اندازهگیری برای ثانویه اندازهگیری تجهیزات فشار اختالف و سیال دمای استاتیک فشار 4. Protrusion

عوامل عدم قطعیت اندازهگیری فلومترهای... فیلد دو طرف صفحهی اوریفیس استفاده میشوند. برای کاربردهای معمولی خطاهای حاصل از اندازهگیری فشار و دمای سیال اثر ناچیز در اندازهگیری جریان دارند. اما اختالف فشارسنج تأثیر قابل توجهی بر خطای اندازهگیری جریان سیال دارد. پارامترهای مؤثر بر دقت اندازهگیری دستگاه اختالف فشارسنج شامل دمای محیط فشار استاتیک پسماند خطی بودن تکرارپذیری و عدم قطعیت کالیبراسیون استاندارد میباشند. بیشترین دقت تجهیز اختالف فشارسنج درصدی از گستره ی کامل اندازه گیری )FS( 8 میباشد. بنابراین دقت سنجش اختالف فشارسنج با کاهش مقدار اختالف فشار افزایش خواهد داشت. برای بعضی کاربردها و بر مبنای دامنهی اندازهگیری مورد نیاز مشتری چند تجهیز اختالفسنج با دامنهی کاری متفاوت و به صورت موازی بین طرفین صفحهی اوریفیس نصب میشوند Part[.]1.12.2 of ref.1 3. تعیین عدم قطعیت تمام عوامل عمدهی مؤثر بر دقت اندازهگیری در بخشهای پیشین با مراحل اصالحی برای به حداقل رساندن عدم قطعیت اندازهگیری بحث شده است. هنگامی که دقت تجهیزات اندازهگیری برای هر پارامتر به عنوان مثال قطر اختالف فشار دما و... شناخته شده است عدم قطعیت اندازهگیری مقدار جریان در ارتباط با هر پارامتر را میتوان پیشبینی کرد. این روش پیشبینی براساس رابطهی تئوری هر پارامتر با جریان سیال است. تعدادی از استانداردها برای ارزیابی و تخمین سهم عدم قطعیت اندازهگیری برای هر پارامتر اندازهگیری در دسترس میباشد] 7-8 [. 1. 3. ضریب تخلیه تجربی عدم قطعیت تخمینی ضریب تخلیه تجربی برای صفحهی اوریفیس در مرکز لوله لبهی مربعی نوع اتصال 9 فلنجی تابعی از عدد رینولدز و قطر نسبی )β( است. در صورتی که عدد رینولدز مقدار زیادی باشد عدم قطعیت ضریب تخلیه تابعی از قطر نسبی مطابق شکل of[ 6 Part 1.12.4.1 ]ref.1 خواهد بود. C d نسبت عدم قطعیت ضریب تخلیه (FT( در عدد رینولدز مشخص )4000( به عدم قطعیت C i در رینولدز بینهایت در ضریب تخلیه (FT( شکل 7 نمایش داده شده است. شکل 6. تغییرات قطر نسبی )β( به درصد عدم قطعیت 11 باید توسعه یافته 10 بدون هیچ حرکت چرخشی یا گردابی 12 باشد. شکل of[ 8 Part 1.12.4.3 ]ref.1 عدم قطعیت تحت شرایط زیر را نشان میدهد. الف. ضریب تخلیه تجربی ب. تحت تأثیر قرارگرفتن حالت سیال از قبیل حرکت چرخشی یا گردابی از شرایط نصب ج. مشخصات مکانیکی از قبیل صافی 13 قطر داخلی لوله نصب هم مرکز و لبه تیز صفحهی اوریفیس. این شکل ترکیبی از عدم قطعیت را نسبت به قطر نسبی )β( را نشان میدهد. مطابق این شکل کمترین عدد عدم قطعیت در ناحیهی قطر نسبی )β( بین 0/1-0/6 و بیشترین عدم قطعیت Reynolds number حساس به شکل سیال صافی غیرمجاز و غیر هم مرکز بودن صفحهی اوریفیس بین ناحیهی قطر شکل 7. تغییرات عدم قطعیت نسبی /δ δ Ci Cd 10. Fully developed 11. Swirl 12. Vortices 13. roughness به تغییر عدد رینولدز Ded 2.3. شرایط سیال برای اطمینان از دقت اندازه گیری شکل سیال شکل 8. تغییرات قطر نسبی )β( به درصد عدم قطعیت 8. Full Scale 9. Flange-Tapped 40

فلومترهای... اندازهگیری قطعیت عدم عوامل ناحیهی همچنین است. 0/5-0/75 )β( نسبی بین اوریفیس صفحهی تیز غیر لبهی به حساس است. 0/1-0/3 )β( نسبی قطر ناحیهی از کوچکتر قطر با اوریفیس صفحهی ]Reprt no.3,part2[ 0/45in (11/4mm( از بیش تخلیه ضریب قطعیت عدم است ممکن مشکل از ناشی مقدار این باشد. داشته را درصد 3 بود. خواهد اوریفیس صفحهی لبهی نتیجهگیری 4. غلط نصب اثرات با مرتبط عوامل کلی بطور دنبال به را خطاها بیشترین اوریفیس صفحه اندازهگیری قطعیت عدم خطاهای داشت. خواهد جریان معادله قبیل از دیگر علتهای به و سیال جریان کاربردی فیزیکی مشخصات دارد. نیز بستگی اوریفیس صفحهی ابعاد سیال جریان معادلهی 1.4. تخلیهی ضریب معادله برای فرضیات مهمترین اطالعات استخراج براساس اوریفیس صفحهی است. بوده شده انجام آزمایشهای از آماری در تجربی تخلیهی ضریب از استفاده بنابراین اندازهگیری تجهیزات به نیاز بدون سیال جریان است. پذیر امکان جریان کاربردی فیزیکی مشخصات 2.4. سیال ضریب قبیل از متغیر تعدادی از سیال جریان قطر فشار اختالف انبساط ضریب تخلیه و چگالی لوله قطر اوریفیس صفحهی روزنهی بنابراین میشود. محاسبه سیال روی گران دقت بهترین با باید سیال کاربردی مشخصات شوند. قرائت ممکن تجهیزات ساخت تلورانس 3.4. اندازهگیری بسیار اندازهگیری تجهیزات ساخت تلورانس ابعاد و واشر مواد 14 واشر ضخامت هستند. مهم صافی 16 برآمدگی و 15 واشر عقبنشینی آنها مرکز از خروج مقدار و اوریفیس صفحهی سطح موقعیت لوله مرکز به نسبت اوریفیس روزنهی استاندارد مطابق باید... غیره و 17 فشار اتصال به سیال جریان اندازهگیری قطعیت عدم تا اجرا قبیل از نکات تمام که این فرض با برسد. حداقل مطابق و... ماشینکاری تلورانس راهاندازی و نصب از بهتر اندازهگیری خطای شوند رعایت استاندارد بود. خواهد ± %1 مراجع: 1. Orifice Metering of Natural Gas and other related Hydrocarbon fluid,aga3, Part1, Third Edition, October 1990 2. Natural Gas Fluids Measurement, API Standard, Chapter 14, Section 3, Part 1, General Equations and Uncertainty Guidelines, Third Edition, September 1990. 3. Natural Gas Fluids Measurement, API Standard, Chapter 14, Section 3, Part 2, Specification and Installation Requirements, Third Edition, February 1991. 4. Orifice Metering of Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Fluids, API Standard 2530, Second Edition, September 1985. 5. Measurement of Fluid Flow by Means of Pressure Difference Devices -- Part 1: Orifice Plates, Nozzles and Venturi Tubes Inserted in Circular Cross-Section Conduits Running Full, International Standard, ISO 5167-1, 1991. 6. Measurement of Fluid Flows in Pipes Using Orifice, Nozzle, and Venturi, American Society of Mechanical Engineers Standard, ASME MFC-3-1989 7. Measurement Uncertainty Fluid Flow in Closed Conduits, American Society of Mechanical Engineers Standard, ASME-MFC- 3M-1983 (R-1988). 8. Measurement of Fluid Flow - Evaluation of Uncertainties, International Standard, ISO/DIS 5168, 1989. 9. Stuart, J. W., Impact of Orifice Metering Uncertainties, Pipe Line Industry, December 1990. 10. Jones, Dr. E. H, Effects of Abnormal Conditions on Accuracy of Orifice Meters, Proceedings of the Sixty - Sixth International School of Hydrocarbon Measurement, 1991. 11. Zedan, M. F. and Teyssandier, R. G., The Effects of Recesses and Protrusions on the Discharge Coefficient of a Flange Tapped Orifice Plate, Gas Processors Association Technical Publication: TP-13, Experimental Orifice Meter Studies, 1985. 12. Zedan, M. F. and Teyssandier, R. G., Effect of Errors in Pressure Tap Locations on the Discharge Coefficient of a Flange- Tapped Office Plate, Flow Measurement and Instrumentation, Volume 1 Number 3, April 1990. 13. Husain, Z. D. and Teyssandier, R. G., Orifice Eccentricity Effects for Flange, Pipe and Radius (D-D/2) Taps, presented at ASME Winter Annual Meeting, Anaheim, California - December 7-12, 1986. فیلد 41 92 اسفند و بهمن 152-153/ پیاپی / 11-12 شماره سال 16 / 14. Gap 15. recess 16. Protrusim 17. tap هيدروکربنها اندازهگيري آموزشي تخصصي همايش اولين در این از پیش مقاله این تهران ) IrSHM 2013 ( پتروشيمي و پااليش گاز نفت صنايع در )ميترينگ( است. شده ارایه 1392 آذر 21 20- علموصنعت دانشگاه