einfluss von gasbegleitstoffen auf die mess- und regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar air...
TRANSCRIPT
![Page 1: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/1.jpg)
Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik
Dr. Klaus Steiner
![Page 2: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/2.jpg)
Gedankenexperiment zur Messung
• Aufgabe: Alle Anwesenden messen den Durchmesser des Balls mit einem Lineal. • Frage: Wie sieht das Ergebnis aus?
![Page 3: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/3.jpg)
Gedankenexperiment zur Messung
• Aufgabe: Alle Anwesenden messen den Durchmesser des Balls mit einem Lineal. • Frage: Wie sieht das Ergebnis aus? Die Messergebnisse streuen um einen
Mittelwert.
Häu
figke
it de
sM
esse
rgeb
niss
es
Messwert
Mittelwert
![Page 4: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/4.jpg)
Gedankenexperiment zur Messung
• Aufgabe: Alle Anwesenden messen den Durchmesser des Balls mit einem Lineal. • Die Messergebnisse sind normalverteilt. Der Mittelwert weicht vom „wahren“ Wert
ab, der praktisch durch das Prüfstandsnormal gegeben ist.
Häu
figke
it de
sM
esse
rgeb
niss
es
Mittelwert„wahrer“ Wert
Messwert
![Page 5: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/5.jpg)
Gedankenexperiment zur Messung
• Aufgabe: Alle Anwesenden messen den Durchmesser des Balls mit einem Lineal. • zufällige Messabweichung fz = Einzelwert - Mittelwert
systematische Messabweichung fs = „wahrer“ Wert - Mittelwert
Häu
figke
it de
sM
esse
rgeb
niss
es
Mittelwert
Einzelwert
„wahrer“ Wert
fzfs
Messwert
![Page 6: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/6.jpg)
Gedankenexperiment zur Messung
• Aufgabe: Alle Anwesenden messen den Durchmesser des Balls mit einem Lineal. • Die Standardabweichung s ist ein Maß für die Streuung der Einzelwerte.• 68, 95 bzw. 99 % der Messwerte liegen innerhalb von s, 2s bzw. 3s. • Messunsicherheit U: Messwert liegt mit 95 % Wahrscheinlichkeit innerhalb der
doppelten Standardabweichung 2s um den Mittelwert.
Häu
figke
it de
sM
esse
rgeb
niss
es
Mittelwert
Einzelwert
„wahrer“ Wert
Messwert
fs fz
2s2s
![Page 7: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/7.jpg)
Messabweichung und –unsicherheit von Gaszählern
• Blaue Kurve zeigt Messabweichungen während der Eichung/Kalibrierung • Rote Punkte zeigen Streuungen von Wiederholungsmessungen eines USZ • Messabweichung f ≈ (Mess-) Genauigkeit; Messunsicherheit U ≈ (Mess-) Präzision
genau &präzise
genau &unpräzise
ungenau &präzise
ungenau &unpräzise
±U1 ±U2
Mes
sabw
eich
ung
f [%
]
![Page 8: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/8.jpg)
Messabweichung und –unsicherheit im Eichschein
• Angaben zu Messabweichungen und Messunsicherheiten bei der Eichung des Gaszählers können dem Eichschein entnommen werden.
Quelle: PTB-Prüfregel Band 30
Messabweichung(früher Messfehler)
Messunsicherheit U
Hinweis zur doppeltenStandardabweichung
Prüfdurchfluss /Betriebsfluss
![Page 9: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/9.jpg)
Gasarteneinfluss
• Welchen Einfluss hat die Gasartenänderung auf die Mess- und Regeltechnik?
10
11
12
13
14
15
16
0 5 10 15 20 25 30
Hol
land
Wes
er/E
ms
H-Gas H-Gas + 10% H2 L-GasR
ussl
and
Nor
dsee
Dän
emar
kB
ioer
dgas
Bio
erdg
as/L
PG
Lybi
enLN
GN
iger
ia L
NG
Ägy
pten
LN
G
Rus
slan
dN
ords
eeD
änem
ark
Bio
erdg
asB
ioer
dgas
/LP
GLy
bien
LNG
Nig
eria
LN
GÄ
gypt
en L
NG
Bre
nnw
ert [
kWh/
m³]
Wob
be In
dex
[kW
h/m
³]
Quelle: Open Grid Europe, Erdgaswerte 2016; Gasqualitäten im veränderten Energiemarkt, DIV-Verlag, München, 2014; G 260
Bre
nnw
ertb
erei
ch
G260
Wob
be H
-Gas
Wob
be L
-Gas
![Page 10: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/10.jpg)
Volumetrische Metrologie H2-reicher Erdgase
• H2-induzierte systematische Messabweichungen von Erdgaszählern beivol. H2-Anteilen < 10% sind gering aber feststellbar.
Zähler 1: USZ
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Gesamt-Volumenstrom QB [m³/h]
Mes
sabw
eich
ung
F [%
]
Basis 30bar 0% H2 2,5% H2
5% H2 7,5% H2 10% H2
Zähler 2: TRZ
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Gesamt-Volumenstrom Q B [m³/h]M
essa
bwei
chun
g F
[%]
Basis 30bar 0% H2 2,5% H2
5% H2 7,5% H2 10% H2
Quelle: Dr. Klaus Steiner u.a.: gwf-Gas/Erdgas, 5(2013) 344-347
![Page 11: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/11.jpg)
Messabweichungen bei der Messung von CO2
• Deutliche druck- und gasartabhängige systematische Messabweichungen vonErdgaszählern bei der Messung von gasförmigem CO2.
Quelle: Dr. Klaus Steiner u.a.:gwf-Gas/Erdgas, 12(2012) 968-971
pigsarTM Measurement Standard SN 10508684 Turbine Meter
-2,5-2,0-1,5-1,0-0,50,00,51,01,52,02,5
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Flowrate [m³/h]
Erro
r[%
]
pigsar30.09.2011 25 bar
Terasen CO24.8 bar
Terasen CO216.5 bar
pigsar05.12.2011 25 bar
pigsarTM Measurement Standard SN 10508684 Turbine Meter
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
10.000 100.000 1.000.000 10.000.000Reynolds Number (Re)
Erro
r [%
]
pigsar30.09.2011 25 barTerasen CO24.8 bar
Terasen CO216.6 bar
pigsar05.12.2011 25 barAir Silvolde2007
PTB-2008-package
![Page 12: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/12.jpg)
Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers*
• Gasartenabhängige Durchflusskoeffizienten verursachen gasspezifische Leistungsdaten
* MitteldruckreglerQuelle: Dr. Harald Dornauf: Gasdruckegelung, Verlag Moderne Industrie, Landsberg, 1995
![Page 13: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/13.jpg)
Messunsicherheiten
• Messunsicherheiten werden durch instabile Störgrößen verursacht wie z.B.: Drall, Schwingungen, Wirbel, Schall, Druckentspannung, Rohrrauigkeit, Korrosion und gestörte Strömungen
Bildquelle: Wirbelstraße von ELSTER-Instromet, Strömungssimulation Dr. Schmücker, E.ON Ruhrgas
Gasgeschwindigkeitm/s
45 mm
10 mm
![Page 14: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/14.jpg)
Vorstörungen
• Vorstörungen vergrößern Messabweichungen und Messunsicherheiten• 8-Pfad USZ, Vermeidung von Bögen, Raumkrümmer, Hindernisse in
Rohrleitungen oder angepasste Einlauflängen begrenzen den Einfluss von Vorstörungen
Bildquelle: Honeywell Journal; Kundenmagazin 1/2017, S. 3-5
![Page 15: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/15.jpg)
Gasdruckregel- und Messanlagen
• Messabweichung und Messunsicherheiten in Gasdruckregel- und Messanlagen müssen mit den Rechenregeln der Fehlerfortpflanzung aus den Einzelbeiträgen berechnet werden*.
* z.B.: Dr. Klaus Steiner, Messunsicherheiten in Gasmessanlagen, gwf Gas + Energie, 7-8 (2017) 48-56
Vb
Tb pb
Gasbeschaffen-heitsmessung
nb
bnbn pT
pTK
VV
1
E = Vn · Hs
cpTfZZK
n
b ,,
Zustandsmengen-umwertung
Energiemenge
Druck- und/oderMengenregler
MID-Zähler
![Page 16: Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik€¦ · pigsar 05.12.2011 25 bar Air Silvolde 2007 PTB-2008-package. Durchflussdiagramme eines ELSTER Reglers* • Gasartenabhängige](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022042215/5ebd53d5704d56461a71730b/html5/thumbnails/16.jpg)
Einfluss von Gasbegleitstoffen auf die Mess- und Regeltechnik
16
Dr. Klaus Steiner
Erdgas & Verwandtes®
Neulingsiepen 4044795 Bochum0151 4070 3190