CC BY
126
The technique of an assessment of accuracy of measurement of speed and the direction of wind is considered by a bezzondovy meteocomplex
Key words: wind parameters, accuracy of measurements, bezzondovy meteocomplex.
Kalmykov Victor Mikhaylovich, head of department, [email protected], Russia, Tula, JSC "Central design bureau of apparatus engineering",
Ermilov Dmitry Vladimirovich, management engineer, [email protected], Russia, Tula, JSC "Central design bureau of apparatus engineering",
Solovyev Sergei Igorevich, candidate of tehnical sciences, docent, sergei59bk.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Belov Dmitry Borisovich, candidate of tehnical sciences, docent, imsbelovamail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 531.73
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПРИВЕДЕНИЯ ОБЪЕМА ГАЗА К СТАНДАРТНЫМ УСЛОВИЯМ
Д.И. Благовещенский, Д.Б. Белов, С.И. Соловьев
Проведен метрологический анализ долей вкладов неопределенностей измерения параметров, влияющих на общую неопределенность измерения объема газа, приведенного к стандартным условиям.
Ключевые слова: метрологический анализ, неопределенность измерения, объем газа, приведенный к стандартным условиям.
В практике газораспределения реальные условия измерения объемов газа, поставляемого конечным потребителям, всегда отличаются от нормальных (стандартных) условий. В настоящее время процесс приведения объемов газа к стандартным условиям выполняется в соответствии с ГОСТ Р 8.740-2011. Этот нормативный документ приводит методику определения неопределенности (погрешности) результата приведения объемов газа к стандартным условиям, основанную на полном учете неопределенностей (погрешностей) всех влияющих параметров.
Следует учитывать, что используемые для приведения объема газа к стандартным условиям параметры являются случайными величинами, полученными при измерениях объема, давления и температуры газа. Для анализа вкладов неопределенностей измерений параметров, влияющих на общую неопределенность измерения объема газа, приведенного к стандартным условиям, рассмотрим метод рТ-пересчета, который регламентирован ГОСТ Р 8.740-2011.
В случае применения данного метода объем газа, приведенный к стандартным условиям, рассчитывают по формулам
Vс = К(б) -V• Т (1)
К(б) = — ТсКп (2)
v 1 Рс
Р = Ри + Ра (3)
Подставив значение параметра К (б) из выражения (2) в (1), получим формулу для определения объема газа при стандартных условиях
к = Тс ■ Кп ^ • Р = Тс ■ Кп ^ •(Ри + Ра ) (4)
с Рс ■ Т Рс ■ (273,15 + О ' К)
где Vс - объем отпущенного или потребленного газа, приведенный к стандартным условиям, (м3); Тс - стандартная температура газа, Тс = 293,15 К; Рс - константа стандартного давления, Рс = 0,101325 МПа; Кп - коэффициент сжимаемости, рассчитывающийся в зависимости от измеренных значений давления, температуры и состава газа (ввиду малого диапазона изменяемости в расчетах принят за условно постоянную величину Кп = 1); V - объем газа, измеряемый счетчиком газа в реальных условиях эксплуатации трубопровода, м ; t - температура газа в трубопроводе, измеряемая датчиком температуры в реальных условиях эксплуатации трубопровода, °С; Р - абсолютное давление газа; Ри - избыточное давление газа, измеряемое датчиком давления в реальных условиях эксплуатации трубопровода; Ра -атмосферное давление, измеряемое датчиком барометрического давления в реальных условиях эксплуатации трубопровода.
Далее необходимо выявить закон распределения вероятности результата измерения объема газа Vс. Для этого предлагается использовать метод имитационного моделирования (метод Монте-Карло). Для этого оценим значения математических ожиданий и средних квадратических отклонений моделируемых параметров. Произведем моделирование ситуации поставок объемов газа при использовании на ГРС следующих измерительных приборов:
- счетчика газа (V) (модель ТЯ7 01000);
- датчика измерения давления в трубопроводе ( Ри ) в составе корректора объема газа ЕК-260;
- датчика измерения барометрического давления (Ра) в составе корректора объема газа ЕК-260;
- датчика измерения температуры (t) в составе корректора объема газа ЕК-260.
Сведем значения неопределенностей, оценок математических ожиданий и средних квадратических отклонений (СКО) упомянутых выше приборов в таблицу.
Расчет значений переменных для моделирования закона распределения вероятности методом Монте-Карло
№ п/п Переменная Неопределенность СКО Размерность
относительная абсолютная
1 V = 800 1,0 % 8 2,7 м3/час
2 ри = 0,25 0,4 % 0,0014053 0,00047 кгс/см2
3 ра = 0,101325 0,4 % 0,0004053 0,00014 кгс/см2
4 г = 10 0,1 % 0,01 0,0033 °С
Каждая переменная таблицы моделировалась в соответствии с нормальным законом распределения вероятности генератором случайных чисел. Было установлено, что с вероятностью 0,95 закон распределения вероятности результата измерения объема газа Ус соответствует нормальному. Описанная выше проверка соответствия вида закона распределения вероятности результата измерения объема газа Ус нормальному производилась 100 раз по специально разработанной программе, и отрицательный результат (отбрасывание гипотезы) появлялся заметно реже, чем в 5% случаев, т.е. в соответствии с принятым уровнем значимости а = 1 - 0,95 = 0,05. В силу ограниченности объема статьи данная проверка здесь не приводится.
Рассчитаем значение объема газа, отпущенного потребителю, и его неопределенность (погрешность). Используем для этого методику обработки результатов косвенных измерений.
Определим среднее значение объема Ус, подставив в формулу (4) значения результатов прямых измерений параметров V, ри, ра и г, которые использовались в качестве математических ожиданий при выявлении закона распределения вероятности, и значения постоянных величин Тс, рс, Кп. Значения всех этих величин приведены в расшифровке параметров, используемых в формуле (4):
= 293Л54.80°.(0,25 + 0,101325) = 1» ^ ^
с 0,101325 ■ (273,15 +10)
Для оценки среднего квадратического отклонения (далее СКО) Svc
необходимо рассчитать частные производные искомой величины объема Vc по всем переменным V, ри, ра, и г, а также оценить СКО этих переменных.
Для этого продифференцируем уравнение (4) по указанным выше переменным и подставим их значения и значения постоянных величин в полученные формулы. В каждой формуле переменной величиной является исследуемый параметр, а другие параметры считаются постоянными. В виду простоты вычислений ниже приводится только окончательный результат. Частные производные примут следующий вид:
Э^ = Тс • Кп ■ (Ри + Ра) = 293,15 • 1 • (0,25 + 0,101325) ЭУ рс • (273,15 + г) 0,101325 • (273,15 +10)
= 3,589763, (6)
ЭУС_ ЭУс
Тс • К п • V
ЭРи Эр а Рс • (273,15 + г)
293,15 -1 • 800
0,101325 • (273,15 +10)
8174,227-
м~
МПа
(7)
Э^с =_Тс • Кп • (Ри + Ра) V Эг Рс • (273,15 + г)2
293,15 • 1 • 800 • (0,25 + 0,101325)
= -10,14236
(8)
0,101325 • (273,15 +10)2 °С
Значения полученных частных производных, которые по физической сути являются весовыми коэффициентами неопределенностей (погрешностей) средств измерений, показывают их различное влияние на общую неопределенность (погрешность) измерений.
Формула для оценки СКО Яу будет иметь вид
% =
У ЭУ
• я
У
+
ЭУс
ЭРи
• я
Ри
+
' ^ • Яр!2 +
ЭР Ра
ига
ЭУс
Эг
с • Яг
= д/(3,589763 • 2,7)2 + (8174,227 • 0,00033)2 + (8174,227 • 0,00014)2 +
2
2
3
+ (-10,14236^ 0,0033)2 = 10,01407 »10 м3. (9)
Поскольку, как было указано выше, закон распределения вероятности результата измерения является нормальным, что дает возможность записать его с доверительной вероятностью Р = 0,9973 в принятой форме:
Ус - ■ Яус £ Ус £ Ус + кР • я
Ус
(10)
Для нормального закона распределения вероятности результата измерения относительная ширина доверительного интервала к Р будет равна
3, т.е. кР = 3 .
Подставив значения всех необходимых параметров в выражение (10), запишем доверительный интервал для искомой величины объема Ус:
2873-3• 10£Ус £2873 + 3• 10;
2
2
2
2843 м3 < Ус < 2903 м3. Максимальная неопределенность (погрешность) объема Ус в этом случае составит
тах = кр • $¥с = 3 ■ 0 = 30 м . Относительная погрешность (неопределенность) 8Ус от номинальной величины
30
^Ус тах ОУс =-=-
с V
2843
■100% = 1,06 %.
Для того, чтобы выявить возможность управления (уменьшения) данной погрешностью (неопределенностью), проведем исследование влияния погрешностей (неопределенностей) результатов измерений отдельных параметров на общую погрешность объема газа Ус.
Преобразуем формулу (9), по которой оценивается значение СКО результата косвенного измерения Бу , поделив на нее обе части данного
уравнения. В итоге получим
1 =
п
I
I=1
Э/ %
Эй Бу
(11)
с J
Под знаком радикала находится сумма относительных частных
дисперсий
Эй Бус
, формирующих значение СКО Бу , которое в от-
носительном своем значении становится единицей. Таким образом, правая часть уравнения (11) является балансом частных дисперсий. Анализируя значение этих частных дисперсий, можно выявить измеряемые напрямую параметры газа, неопределенности (погрешности) которых вносят наибольший вклад в формирование погрешности учетного показателя объема
Ус.
Проведем необходимые расчеты по анализу неопределенности (погрешности) измерения этого параметра.
Рассчитаем значения частных дисперсий, характеризующих баланс погрешности измерения объема газа Ус. Для этого используем найденные ранее значения частных производных по всем переменным (см. формулы (6) - (8)), значения оценок средних квадратических отклонений этих переменных (см. таблицу) и значение оценки СКО объема Ус (см. формулу (9)):
Г \2
/ ■
ЭУ Бу
с
2 7
3,589763- — I = 0,9164 = 91,64%: 10 1
2
2
(
V S Г / лллл.„л2
Э/ S ph
9p и SVC J
= f 8174,227 • 0,0°°33 j = 0,0742 = 7,42%
S p Г f 0,00014
^а SVC j
Э/ Si
Э^ SV
с j
8174,227 ^-I = 0,0122 = 1,22%;
10 J
0 003333 ^ 2 36,04905 • ' ^ J = 0,00001» 0 = 0%
Нетрудно заметить выполнение равенства (11): 1 = 0,9164 + 0,0742 + 0,0122 + 0.
Как видно из результатов расчета, наибольший вклад в общую неопределенность измерения объема Vc вносит погрешность (неопределенность) измерения объема газа V в реальных условиях эксплуатации (91,64 %).
Такое высокое значение частной погрешности (неопределенности) определяется, прежде всего, наибольшей по сравнению с другими относительной погрешностью (неопределенностью) счетчика газа TRZ G1000. Величина этой погрешности (неопределенности) составляет ± 1%, что превосходит аналогичные погрешности (неопределенности) остальных средств измерений в 2,5 и 10 раз. Такое значение относительной погрешности (неопределенности) измерения объема V при больших его величинах приводит к большому значению СКО Sv , которое существенно превосходит значения СКО остальных параметров.
Список литературы
1. ГОСТ Р 8.740-2011. Расход и количество газа. Методика измерений с помощью турбинных, ротационных и вихревых расходомеров и счетчиков.
Благовещенский Дмитрий Иванович, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Белов Дмитрий Борисович, канд. техн. наук, доц., imshelovamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Соловьев Сергей Игоревич, канд. техн. наук, доц., sergei59hk.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
METROLOGICAL APPROACH TO ASSESSMENT OF UNCERTAINTY OF REDUCTION OF VOLUME OF GAS TO STANDARD CONDITIONS
D.I. Blagoveschenskiy, D.B. Belov, S.I. Solovyev
406
2
The metrological analysis of shares of deposits of uncertainty of measurement of the parameters influencing the general uncertainty of measurement of volume of the gas given to standard conditions is carried out.
Key words: the metrological analysis, uncertainty of measurement, the gas volume specified to standard conditions.
Blagoveschenskiy Dmitry Ivanovich, candidate of tehnical science, docent, imsbe-lov@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Belov Dmitry Borisovich, candidate of tehnical science, docent, imsbelov@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Solovyev Sergei Igorevich, candidate of tehnical science, docent, sergei59@bk. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 006.322
НОВАЯ СТРУКТУРА И ТЕРМИНЫ ИСО 9001:2015
М.С. Молчанова
Рассмотрены изменения, внесенные в новую версию стандарта ИСО 9001:2015 по сравнению с версией ИСО 9001:2008, новая структура, отличия в терминологии.
Ключевые слова: система менеджмента качества, понятия и принципы менеджмента качества, процессный подход, термины и определения.
Как и все международные стандарты, ИСО 9001 проходит периодическую проверку на соответствие существующим потребностям различных заинтересованных сторон - государственных структур, предприятий, органов управления, бизнеса. Результатом таких проверок является пересмотр положений действующего стандарта и выход новой версии.
В 2015 году вышла новая версия стандарта менеджмента качества ISO 9001:2015, который находился в разработке с июня 2012 года (ранее были версии 1987, 1994, 2000 и 2008 гг.).
Самым большим отличием является отход от стандарта как свода правил до стандарта системы менеджмента бизнеса в целом.
В ИСО 9001:2015 основное внимание сосредоточено на аспектах лидерства организации, знаниях организации, планировании и обеспечении процессов, оценке эффективности, совершенствовании, на управлении рисками, и особый акцент делается на достижении удовлетворенности и создании ценности от продуктов/услуг организации для всех заинтересованных сторон.
