Erfahrungen am EuroLoop mit der Nachkalibrierung von Großgaszählern

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1 Erfahrungen am EuroLoop mit der Nachkalibrierung von Großgaszählern Jos van der Grinten Chief Metrologist, NMi EuroLoop

2 Inhaltsverzeichnis Einführung Erfahrungen Druckabhängigkeit Master-Slave-Konfiguration Oberflächenrauheit Reinigen oder nicht... Justiermethode Venturirohren außer Bereich der ISO 5167 Luft oder Erdgas (Zusatz) Schlussfolgerungen und Empfehlungen 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

3 Einführung Wer will schon ein genaues Messgerät? 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

4 Einführung Hersteller: Alle unsere Zähler sind genau Eichpflichtigen Verkehr Geschäftlichen Verkehr Gesetzlich Verteilung Prozess EuroLoop:... kalibrierte Zähler sind genauer als andere 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

5 Einführung Terminologie Genauigkeit Abweichung ± Unsicherheit Referenzwert Messwert GUM Abweichung Unsicherheit (2s) (Guide to the expression of Uncertainty in Measurement, 1993) Unsicherheit der Bereich von Werten, die vernünftigerweise der Messgröße zugeordnet werden ein Maß für die Menge der fehlenden Informationen 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

6 Einführung Kalibrieranlage Gas NE Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

7 Einführung Eindrücke 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

8 Erfahrungen mit Nachkalibrierung Druckabhängigkeit Master-Slave-Konfiguration Oberflächenrauheit Reinigen oder nicht... Justiermethode Venturi außer Bereich der ISO Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

9 Deviation [%] Druckabhängigkeit USM (clean without corrections) bara as found 41 bara as found 31 bara uncorrected 41 bara Chord B failure bara initial 5 years ago Flow velocity [m/s] 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

10 Master-Slave-Konfiguration In Situ Vergleich zeigte 0,4% Differenz 10D 5D 10D 5D Slave Manufacturer A Master Manufacturer B In Wirklichkeit mittlere Verschiebung = 1%! Unbegrenzte Eichgültigkeitsdauer??? 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

11 Oberflächenrauheit ISO Meter body, materials, and construction Materials The meter body and the internal mechanism shall be manufactured from materials suited to the service conditions and resistant to attack by the fluid which the meter is to handle. Exterior surfaces of the meter shall be protected as necessary against corrosion. Internal surfaces of the meter shall be designed to resist changes to the internal cross-sectional area and the wall roughness to the extent required so that meter accuracy is not endangered. 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

12 Oberflächenrauheit Gefährdete Genauigkeit Durchmesser Strömungsprofil 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

13 Oberflächenrauheit $ CAPEX pay now OPEX pay later Kein Schicht, kein Schütz Kein Schicht, Schütz Kein Schicht, lager in N 2 Atmosphäre Schicht, z.b. Flowcoat Schicht, Nickel Rostfreier Stahl Duplex Stahl Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

14 Flow Weighted Mean Error [%] Oberflächenrauheit USM 3015 Westerbork USM 3015 Trend USM 3015 EuroLoop ± Mar/08 Sep/08 Mar/09 Sep/09 Mar/10 Sep/10 Mar/11 Sep/11 Mar/12 Sep/12 Mar/13 Date of calibration 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

15 Flow Weighted Mean Error [%] Oberflächenrauheit 0.70 USM 2064 Westerbork 0.60 USM 2064 Trend 0.50 USM 2064 EuroLoop ± %/year Feb/10 Aug/10 Feb/11 Aug/11 Feb/12 Aug/12 Feb/13 Date of calibration Nickel coated 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

16 Reinigen oder nicht ISO : Handling in the field F) do not clean the USM(P) unless applicable health and safety regulations require it record any cleaning Handling in the laboratory A) inspect the USM and record the situation photographically, if necessary; B) do not clean the USM; 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

17 Error [%] Reinigen oder nicht... 2 Maximum operational flow safe flow rates Dirt gets loose Flow [m 3 /h ] 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

18 Error [%] Reinigen oder nicht bar (abs) Fwd [Low to High] Test direction (Low to High) Flow [m 3 /h ] 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

19 Error [%] Reinigen oder nicht bar (abs) Fwd [Low to High] 50 bar (abs) Fwd [High to Low] Test direction (Low to High) % difference Test direction (High to Low) Flow [m 3 /h ] 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

20 Reinigen oder nicht... 5 Der Unterschied: 288 g Ablagerugen 0.5% Änderung Zählerleistung Vorher Danach 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

21 error [%] Justiermethode Meter X Lab A 35 barg As Found Lab A 35 barg polyn. powers -2, -1, 1, 2 Lab B 35 barg As Found Lab B 35 barg polyn. powers -2, -1, 1, Flow [m³/h] 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

22 error [%] Justiermethode Meter X 0.5% % Factor Lab A 35 barg As Found Lab A 35 barg polyn. powers -2, -1, 1, 2 Lab B 35 barg As Found Lab B 35 barg polyn. powers -2, -1, 1, Flow [m³/h] 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

23 Kalibrierpunkte Verhältnis zwei Durchflüsse 2½ 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

24 Kalibrierpunkte 2 G-series Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

25 Kalibrierpunkte 3 OIML R (2006), N 1 Q M log Q max min N ist die Anzahl der Prüfpunkte M ist die Anzahl der Prüfpunkte pro Dekade Eichung: M 3 und N 6 i 1 Q N 1 min Qi Qmax i 1.. N Q, max Durchfluss innerhalb 5% Q i 100 OIML R137-1 (2006) N 6 11 M 5 Q max Q min m³/h 100 m³/h Point No. Q i /Q max Q [m³/h] 1 1.0E E E E E E E E E E E Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

26 Venturi außer Bereich der ISO 5167 Anwendung Dampf, Heißes Wasser Industrielle Gasen Außer Normbereich C d = C d (Re) C d 1 4 q m 2 d p Kalibrierung mit Erdgas Gleichen Re Bereich Unsicherheit kleiner 1 water Nat. Gas Operating conditions Operating temperature t [ C] Operating pressure p [bar] Back pressure p b [bar] Vapour pressure p v [bar] Density [kg/m³] Viscosity h [cp] Viscosity h [Pa s] 9.16E E-05 Kinematic viscosity n [m/s²] 1.23E E-07 Thermal Conductivity [mw/m/k] Speed of sound c [m/s] Isentropic expansion coefficient k [-] Molar mass M [kg/kmol] Specific gas constant R a [J kg -1 K -1 ] Flow meter 20 inch Min. velocity v min [m/s] Max. velocity v max [m/s] Inner inlet diameter d [mm] RE scaling Re d min 2.00E E+06 Re d max 2.39E E+07 Mass flow rate Q [ton/h] Mass flow rate Q [ton/h] Volume flow rate Q [m 3 /h] Volume flow rate Q [m 3 /h] Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

27 Venturi außer Bereich der ISO Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

28 Venturi außer Bereich der ISO Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

29 e [%] Luft oder Erdgas 0.80 Turbine meter Q [m³/h] Atmospheric Air Nat. Gas 9 bar(a) Nat. Gas 61 bar(a) 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

30 e [%] Luft oder Erdgas Turbine meter Atmospheric Air Nat. Gas 9 bar(a) Nat. Gas 61 bar(a) E E E E E+08 Re [-] 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

31 Schlussfolgerungen Empfehlungen Terminologie Abweichung ist vorhandenen Informationen Unsicherheit ist fehlende Informationen Erfahrungen mit Nachkalibrierung Kalibrier immer mit Betriebsdruck: -0,01% / bar Master-Slave-Konfiguration ist keine Garantie daß signifikante Fehler entdeckt werden Korrosionsschütz Zählerstabilität Zähler nicht reinigen Große Abweichungen möglich nach Polynomjustierung Wahl der Kalibrierpunkte in eine logarithmische Reihe 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

32 Schlussfolgerungen Empfehlungen Venturi kalibrieren wenn Anwendung außer Bereich der Norm Re > Abweichungen bis 12% Kleinere Unsicherheiten gewünscht sind Kompensieren für den Unterschied zwischen A-A und B-B Anschlüsse: 2% in untern Re Bereich Luft oder Erdgas Unterschiede zwischen Luft und Erdgas: 0,4% 1,2% Druckabhängigkeit bei Erdgaskalibrierung 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

33 Zukunftsausblick Trocken Kalibrierung Teil der Akkreditierung Erdgas, Luft, Stickstoff CMC = 0.12% bar Nachkalibrierverfahren für verschmutze Zähler Fernbeglaubigung Verfügbar für Kunden vertraut mit den Systemen im Zeugenraum 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März

34 Danke! EuroLoop: Calibration is our passion! 8. Workshop Gasmengenmessung - Gasanlagen - Gastechnik, März