Nghiên cứu phân tích yếu tố ảnh hưởng độ không đảm bảo đo khi chế tạo

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHUẨN LƯU LƯỢNG KHÍ KIỂU PVTt 1.1 Tổng quan lưu lượng khí 1.1.1 Khái niệm lƣu lƣợng khí 1.1.2 Các phƣơng pháp đo lƣu lƣợng khí .4 1.1.3 Các loại lƣu lƣợng kế 1.1.4 Lƣu lƣợng kế siêu âm 1.1.5 Đánh giá phƣơng pháp đo lƣu lƣợng khí 1.2 Hệ thống PVTt 1.2.2 Công thức tính toán lƣu lƣợng khí 10 1.3 Hệ thống PVTt Viện Đo lường Việt Nam 11 1.3.1.Đặc điểm cấu tạo 11 1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật 12 1.3.3 Đặc điểm thiết kế chế tạo 13 1.4 Hướng nghiên cứu đánh giá độ không đảm bảo hệ thống PVTt VMI 16 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC YÊU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN 17 ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO ĐO CỦA HỆ THỐNG PVTt TẠI VMI .17 2.1 Tổng quát xác định độ không đảm bảo đo hệ thống PVTt 18 2.1.1 Phép phân tích độ không đảm bảo đo 18 2.1.2 Công thức tổng quát xác định độ không đảm bảo đo hệ thống PVTt 20 2.2 Xác định đại lượng độ không đảm bảo đo thành phần 23 2.2.1 Đại lƣợng áp suất đo .23 2.2.2 Đại lƣợng nhiệt độ 24 2.2.3 Đại lƣợng thời gian .27 2.2.4 Các số, hệ số khí, giá trị phân tử lƣợng chất khí 28 2.2.5 Đại lƣợng khối lƣợng riêng chất khí 30 2.2.6 Đại lƣợng thể tích ống nối thay đổi khối lƣợng khí ống nối 31 2.2.7 Đại lƣợng thể tích bình chuẩn khí 34 CHƯƠNG : THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH BÌNH CHUẨN KHÍ VÀ ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO ĐO CỦA HỆ THỐNG PVTt TẠI VMI 43 3.1 Môi trường thực nghiệm 44 3.2 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng thể tích ống nối 45 3.2.1 Thiết bị đo dùng mô hình thực nghiệm 45 3.2.2 Kết thực nghiệm hiệu chuẩn 46 3.3 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng thể tích bình chuẩn khí 47 3.3.1.Thiết bị đo dùng mô hình thực nghiệm .47 3.3.2 Sơ đồ nguyên lý thực phép hiệu chuẩn 47 3.3.2 Kết thực nghiệm xác định thể tích bình chuẩn khí 52 3.4 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng áp suất đo 53 3.4.1 Thiết bị đo dùng mô hình thực nghiệm 53 3.4.2 Kết thực nghiệm 54 3.5 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng nhiệt độ 55 3.5.1 Thiết bị đo dùng mô hình thực nghiệm 55 3.5.2 Khảo sát thay đổi nhiệt độ bể nƣớc 55 3.5.3 Kết thực phép hiệu chuẩn 57 3.6 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng thời gian 58 3.6.1 Thiết bị đo dùng mô hình thực nghiệm 58 3.7 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng số nén 59 3.8 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng khối lượng riêng chất khí 60 3.8.1.Cơ sở đánh giá khối lƣợng riêng chất khí .60 3.9 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng thể tích ống nối thay đổi khối lượng khí ống nối 61 3.10 Thực nghiệm hiệu chuẩn đại lượng thể tích bình chuẩn khí 63 CHƯƠNG : ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 65 4.1 Tính toán kết phân tích kết đạt 65 4.2 Đánh giá độ không đảm bảo đo tổng hợp lưu lượng khí 65 4.3 Đánh giá so sánh hiệu chuẩn với chuẩn lưu lượng khí kiểu vòi phun 66 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 70 Về lý thuyết 71 2.Về thực nghiệm 71 3.Hướng phát triển 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài “Nghiên cứu phân tích yếu tố ảnh hưởng độ không đảm bảo đo chế tạo chuẩn lưu lượng khí kiểu PVTt” công trình nghiên cứu riêng chƣa đƣợc công bố công trình khác Các số liệu nêu luận văn trung thực Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Hoàng Nam DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa PVTt Presure- Volume-Temperature-time Vietnam Metrology Institute VMI (Viện Đo lƣờng Việt Nam) Bureau International des Poids et Mesures BIPM (Viện Cân đo Quốc tế) Pcf Áp suất Bình chuẩn khí thời điểm ban đầu, Pa; Pcs Áp suất Bình chuẩn khí thời điểm sau, Pa; Tcf Nhiệt độ Bình chuẩn khí thời điểm ban đầu, K; Tcs Nhiệt độ Bình chuẩn khí thời điểm sau, K  Khối lƣợng riêng chất khí bình chứa, kg/m3; ΔmI Thay đổi khối lƣợng khí ống nối, kg/m3 ui Độ không đảm bảo đo xác định đại lƣợng i ci Hệ số nhạy đại lƣợng i mT Thay đổi khối lƣợng khí có bình, kg VI Thể tích ống nối, dm3; Mc Giá trị thị cân điện tử cân bình, kg; M sc Giá trị thị cân cân tổ hợp cân chuẩn, kg Vextra Thể tích ống phụ kèm, dm3 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thiết bị đo dùng để xác định thể tích ống nối .45 Bảng 2: Kết đo thể tích ống nối 46 Bảng 3:Thiết bị đo xác định thể tích bình chuẩn khí 47 Bảng 4: Kết cân bình đầy 52 Bảng 5: Kết cân bình rỗng 52 Bảng 6: Kết tính toán thể tích thể tích bình chuẩn khí 53 Bảng7: Tổng hợp kết hiệu chuẩn áp suất 55 Bảng : Tổng hợp độ không đảm bảo đo nhiệt độ bình chứa 57 Bảng 9: Tổng hợp dộ không đảm bảo đo thời gian nạp 59 Bảng 10: tổng hợp kết đánh giá độ không đảm bảo đo Hệ số nén (Z) .60 Bảng 11: Tổng hợp kết đánh giá độ không đảm bảo đo khối lượng riêng trước nạp khí 60 Bảng 12: Tổng hợp kết đánh giá độ không đảm bảo đo khối lượng riêng sau nạp khí 61 Bảng 13: Độ không đảm bảo đo tổng hợp thể tích ống nối 61 Bảng 14: Độ thay đổi khối lượng khí ống nối 63 Bảng 15: Độ không đảm bảo đo thiết bị chuẩn 63 Bảng 16: Độ không đảm bảo đo khối lượng khí 64 Bảng 17: Đánh giá độ không đảm bảo đo thể tích bình chuẩn khí theo phương pháp cân khí 64 Bảng 18: Tổng hợp kết đo đánh giá độ không đảm bảo đo lưu lượng hệ thống PVTt 66 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Một số dạng lưu lượng kế đo khí kiểu chênh áp Hình 2: Sơ đồ lưu lượng kế loại chênh áp không đổi Hình 3: Cấu tạo lưu lượng kế kiểu chênh áp không đổi Hình 4: Sơ đồ lưu lượng kế loại quay Hình 5:Ví dụ lưu lượng kế siêu âm Hình 6: Hiệu chuẩn lưu lượng kế hệ thống PVTt Hình 7: Sơ đồ hệ thống chuẩn lưu lượng khí kiểu PVTt .9 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý phép thay đổi khối lượng khí .9 Hình 9: Sơ đồ bình chứa hệ thống PVTt 12 Hình 10: Bên hệ thống PVTt VMI 12 Hình 11: Bộ vòi phun gắn với hệ thống PVTT 13 Hình 12: Bể nước hệ thống PVTt VMI 14 Hình 13: Van chuyển dòng VMI 15 Hình 14: Sơ đồ dẫn xuất chuẩn quốc gia 17 Hình 15: Chuỗi phép đo biểu thức sử dụng cho hệ PVTt .21 Hình 16: Số liệu ghi đầu đo tín hiệu van chuyển dòng ống nối sử dụng để hiệu chỉnh thời gian nạp cải thiện việc loại trừ khối lượng ban đầu kết thúc độ không đảm bảo đo ống nối .28 Hình 17: Biểu diễn tính tương đồng áp suất ống nối .33 Hình 18:Sơ đồ nguyên lý xác định thể tích bình chứa 36 Hình 19: Thiết bị đo đại lượng môi trường Vaisala BTU301 44 Hình 20 Ống đong chia độ pipet thủy tinh 46 Hình 21.Sơ đồ nguyên lý xác định thể tích bình chứa 47 Hình 22: Thiết bị đo áp suất bình chuẩn khí .53 Hình 23: Sự cân nhiệt độ áp suất sau bình chuẩn khí nạp với lưu lượng 25 L/min .54 Hình 24: Phân bố nhiệt độ đo bể nước khuấy 56 Hình 25: Phân bố nhiệt độ đo bể nước có khuấy 57 Hình 26: áp suất ống nối thời điềm trước sau lúc nạp 62 Hình 27: So sánh kết hiệu chuẩn vòi phun đường kính 4.48 so với với KRISS 68 Hình 28: So sánh kết hiệu chuẩn vòi phun đường kính 3.165 với KRISS 68 Hình 29: So sánh kết hiệu chuẩn vòi phun đường kính 1.117 với KRISS 68 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Tên đề tài:“ Nghiên cứu phân tích yếu tố ảnh hƣởng độ không đảm bảo đo chế tạo chuẩn lƣu lƣợng khí kiểu PVTt” - Mã đề tài: - Chuyên ngành: Cơ khí xác quang học - Cán hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn VănVinh - Đơn vị: Viện Cơ khí, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Hiện ngành công nghiệp khí đất nƣớc ta bắt đầu hoạt động, mỏ khí Tiền Hải - Thái Bình có số thiết bị đo khí kiểu chắn tiêu chuẩn Liên Xô chế tạo sau đƣợc Viện Đo lƣờng Việt Nam thiết kế chế tạo Đƣờng ống dẫn khí Bạch Hổ - Dinh Cố sản lƣợng 1500 triệu m3/năm, có lƣu lƣợng khí dạng chắn tiêu chuẩn đƣợc sử dụng cho đƣờng ống 250-400 mm, cấp xác 1, lƣu lƣợng từ 10.000 đến 100.000 m3/h Tại lĩnh vực khác nhƣ y tế, khai thác mỏ môi trƣờng bắt đầu có nhu cầu đo khí với lƣu lƣợng từ - 100 m3/h Các dự án khí Nam Côn Sơn đƣờng ống dẫn khí Phú Mỹ - T.P Hồ Chí Minh, hệ thống vận chuyển khí miền Bắc, Nhà máy điện Cà Mau, Nhà máy đạm Cà Mau, tổ hợp điện đạm Thái Bình, hệ thống vận chuyển khí miền Bắc vận hành tiếp tục mở rộng nhu cầu đo lƣờng khí trở nên vô cấp thiết, nhu cầu hiệu chuẩn lƣu lƣợng kế đo khí, đồng hồ đo khí cấp xác từ 0.5 – lớn Ở Việt nam năm gần việc khai thác sử dụng khí tự nhiên phát triển với tốc độ cao (trên 50% năm), nhu cầu đo lƣờng khí lớn, việc nghiên cứu xây dựng hệ thống chuẩn đầu lƣu lƣợng khí thách thức Viện Đo lƣờng Việt nam Để đáp ứng đƣợc nhu cầu trên, đặc biệt đo khí lƣu lƣợng lớn cần phải xây dựng hệ thống đo lƣờng khí xuất phát từ hệ thống chuẩn đầu, lƣu lƣợng kế chuẩn lƣu lƣợng kế công tác Do cần thiết phải xây dựng hệ thống chuẩn đầu lưu lượng khí Viện Đo lƣờng Việc xây dựng hệ thống chuẩn đầu lƣu lƣợng khí Viện Đo lƣờng điều kiện cần để thực đƣợc việc dẫn suất chuẩn lƣu lƣợng khí từ chuẩn đầu Với hệ thống chuẩn đầu này, tiến hành chuyền dẫn xuất chuẩn cho lƣu lƣợng kế khí chuẩn có độ không đảm bảo đo u