Уравнение измерений Государственного первичного специального эталона единицы объемного расхода природного газа при давлении до 10 МПа

В Российской Федерации создан опытный образец Государственного первичного специального эталона единицы объемного расхода природного газа при давлении до 10 МПа на основе трубопоршневой установки (поршневого прувера) с четырьмя параллельно подключенными цилиндрами, имеющими внутренний диаметр 500 мм. В конструкции эталона реализуется одновременный активный привод четырех поршней в цилиндрах посредством штоков, соединенных с общим штоком гидравлической системы.
В ходе описанного в статье исследования составлено уравнение измерений, включающее 23 влияющих параметра. Уравнение определяет величину объемного расхода через калибруемый эталон сравнения в составе Государственного первичного специального эталона с учетом (а) объемного расхода газа, воспроизводимого трубопоршневой установкой; (б) изменения объемного расхода в результате изменения количества газа в присоединенном («мертвом») объеме за время измерений; (в) объемного расхода перетечек газа между камерами цилиндров через уплотнения поршней. На основе уравнения измерений проведена оценка расширенной неопределенности (k = 2) воспроизведения объемного расхода газа и определен процентный вклад отдельных входных параметров в бюджете неопределенности измерений при различных режимах.
По результатам проведенных расчетов подтверждены показатели точности измерений Государственного первичного специального эталона, заявленные в техническом задании на его создание.

1. Горчев А. И., Исаев И. А., Яковлев А. Б. Первичные эталоны единиц расхода природного газа высокого давления // Газовая промышленность. 2018. № 10 (775). С. 110–116.

2. Концепция создания в Российской Федерации государственного первичного специального эталона единиц расхода природного газа высокого давления / М. Р. Канцеров [и др.] // Газовая промышленность. 2019. № 2 (786). С. 34–40.

3. Перспективы развития Уральского регионального метрологического центра / И. А. Прудников [и др.] // Газовая промышленность. 2019. № 2 (786). С. 42–51.

4. Горчев А. И., Исаев И. А., Яковлев А. Б. Эталонные испытательные центры расхода природного газа высокого давления // Газовая промышленность. 2019. № 8 (788). С. 110–116.

5. Горчев А. И., Мингалеев А. В., Яковлев А. Б. Анализ схем передачи единиц объемного расхода природного газа высокого давления // Газовая промышленность. 2021. № 3 (813). С. 114–123.

6. Создание Государственного первичного специального эталона расхода природного газа высокого давления с последующей интеграцией в Уральский региональный метрологический центр ООО «Газпром Трансгаз Екатеринбург» / Д. В. Сверчков [и др.] // Газовая промышленность. 2023. № 1 (844). С. 142–152.

7. Pigsar - the extended test facility and new German National primary standard for high pressure natural gas / B. Mickan [et al.] // FLOMEKO 2003 : Proceedings of the 11th International Conference on Flow Measurement FLOMEKO 2003, Groningen, Netherlands, 12–14 May 2003. https://www.measurementlibrary.com/docs_library/events/isffm2002/Docs/053.pdf (Accessed: 16.04.2025).

8. van der Beek M. P., van den Brink R. Gas oil piston prover, primary reference values for gas-volume // Flow Measurement and Instrumentation. 2015. Vol. 44. P. 27–33. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2014.11.012

9. Highest precision for gas meter calibration worldwide: the high pressure gas calibration facility pigsarTM with optimized uncertainty / B. Mickan [et al.] // 7th International Symposium of Fluid Flow Measurement, Anchorage, USA, August 12–14 2009. URL: https://www.measurementlibrary.com/docs_library/events/isffm2009/Docs/16.pdf (Accessed: 16.04.2025).

10. Johnson A., Kegel T. Uncertainty and traceability for the CEESI Iowa natural gas facility // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 2004. Vol. 109, № 3. P. 345–369. https://doi.org/10.6028/jres.109.026

11. von der Heyde M., Schmitz G., Mickan B. Modeling of the German National Standard for high pressure natural gas flow metering in modelica // Proceedings of the 11th International Modelica Conference, Versailles, France, 21–23 September 2015. URL: https://ep.liu.se/ecp/118/071/ecp15118663.pdf (Accessed: 16.04.2025).

12. van der Grinten J., Vieth D., Mickan B. The New Closed Loop pigsar calibration facility and its design uncertainty // KÖTTER Consulting Engineers GmbH & Co. KG, 09 Workshop Gasmengenmessung, Gasanlagen, Gastechnik, 2018. URL: https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_1/1.4_gase/Grinten-Vieth-Mickan_FullPaper_Koetter-2018_v6b.pdf (Accessed: 16.04.2025).