Анотація до роботи:

Мощенко І. О. Оптико-тепловий метод вимірювання витрати природного газу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.15 – Метрологія та метрологічне забезпечення. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2005.

Дисертацію присвячено розробленню нового метода вимірювання витрати природного газу, який дозволяє визначати витрату газу в трубопроводах великих діаметрів з високою точністю.

Встановлено, що спільний аналіз оптичних та теплових процесів в трубопроводі надає можливість розроблення методу вимірювання витрати газу, який працює в широкому діапазоні діаметрів трубопроводів (до 1400 мм) з межами похибки на рівні ±0,4 %, та дозволяє зменшити складову похибки методу, що обумовлена взаємовпливом вимірювального перетворювача та вимірюваного середовища.

Досліджені оптичні властивості однокомпонентних та багатокомпонентних газових середовищ та обґрунтована можливість вимірювання витрати газу на основі їх аналізу. Отримані аналітичні закономірності залежності показника заломлення від параметрів стану газу в багатокомпонентних сумішах природних газів. Розраховані довжина хвилі джерела випромінювання, яка дозволяє для фіксованого діаметру трубопроводу мінімізувати складову загальної похибки, та максимально допустимий ступінь забруднення оптичної системи. Розраховані межи застосування моделі, які дозволяють знехтувати багатокомпонентністю газу без вагомого збільшення похибки методу. Теоретичні висновки підтверджені результатами експерименту.

Розроблено фізичну та математичну моделі системи “трубопровід – газове середовище” за наявності додаткового джерела нагрівання, які враховують характер розподілу швидкостей газового потоку. Здійснено дослідження температурного поля трубопроводу при наявності руху газового середовища. Встановлено, що існує єдиний максимальний екстремум залежності перепаду температури від відстані між досліджуваними перерізами трубопроводу (міжпроменевої відстані). Теоретичні висновки підтверджені результатами експерименту.

На основі сумісного аналізу оптичних та теплових явищ в газовому середовищі розроблений оптико-тепловий метод вимірювання витрати природного газу. Розроблено науково обґрунтовані основні вимоги до вибору довжини хвилі джерела випромінювання та міжпроменевої відстані, які дозволяють мінімізувати складову похибки методу. Досліджена метрологічна модель методу та оцінена його потенційно можлива точність.

1. Аналіз існуючих методів і засобів вимірювання витрати природних газів показав, що задача пошуку способів підвищення точності і розширення діапазону вимірюваних витрат є актуальною. Встановлено, що відомі пристрої вітчизняного виробництва не забезпечують вимірювання витрати газу з досить високою точністю (похибка не більш ±0,5 %), разом з тим працюючи в широкому діапазоні діаметрів трубопроводів (до 1400 мм).

2. Досліджено оптичні властивості однорідних і багатокомпонентних сумішей природних газів і обґрунтована можливість визначення витрати газу на основі їх аналізу. Встановлено аналітичні закономірності залежності показника заломлення від параметрів стану в багатокомпонентних сумішах природних газів.

3. Розроблено фізичну і математичну моделі системи “трубопровід – газове середовище” при наявності додаткового джерела нагрівання, які враховують характер розподілу швидкостей газового потоку. Здійснено дослідження температурного поля трубопроводу при наявності руху газового середовища.

4. Проведені дослідження дозволили встановити, що спільний аналіз оптичних і теплових явищ у трубопроводі надає можливість розроблення методу вимірювання витрати газу, який працює в широкому діапазоні діаметрів трубопроводів (до 1400 мм) з межами похибки на рівні ±0,4 %.

5. Розроблено науково обґрунтовані основні вимоги до вибору довжини хвилі джерела випромінювання та міжпроменевої відстані, які дозволяють мінімізувати похибку методу в широкому діапазоні діаметрів трубопроводів.

6. Досліджено метрологічну модель оптико-теплового методу та кількісно оцінено вплив складових похибок на межи загальної похибки методу.

Публікації автора:

1. Мощенко И.А., Егоров А.Б., Козлов В.Е., Лесик А.С. О возможностях использования термоанемометров в качестве образцовых средств измерения расходов жидкостей и газов // АСУ и приборы автоматики. – Харьков: ХНУРЭ, 2002, №121. – С. 43-47.

2. Мощенко И.А. Применение оптического интерферометра для бесконтактного измерения расхода природного газа // АСУ и приборы автоматики. – Харьков: ХНУРЭ, 2004, №126. С.52-56.

3. Мощенко І.О., Єгоров А.Б., Мартиненко Л.Г. А. с. України №73394. Пристрій для вимірювання витрати газу. МПК G01N21/45, публ. 15.07.2005. Бюл. №7.

4. Мощенко И.А., Егоров А.Б., Рак Н.С. Уточнение модели оптического метода измерения расхода газа для случая многокомпонентных газовых смесей // Радиотехника. – Харьков: ХНУРЭ, 2004, №139. – С. 157-162.

5. Мощенко И.А., Егоров А.Б. Исследование температурного поля в системе «трубопровод – газовая среда» при локальном нагреве участка трубопровода // Нефтяная и газовая промышленность. – К.: НАК Нафтогаз України, 2005, №4 (222). – С. 25-27.

6. Мощенко И.А. Повышение чувствительности оптического метода измерения расхода природного газа // Методи та прилади контролю якості. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2005, № 13. – С. 53-56.

7. Мощенко І.О., Єгоров А.Б. Розробка та дослідження оптико-теплового методу вимірювання витрати газу // Стандартизація, сертифікація, якість. – Харків, 2005, №3 (34). – С. 33-35.

8. Мощенко І.О., Лесик О.С. Проблемы создания образцового расходомера жидкостей и газов для больших диаметров трубопроводов. Сб. науч. трудов 6-го Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке», Харьков, 2002. - С. 233-234.

9. Артемов А. Ф., Жартовский Д. Н., Егоров А. Б., Мощенко И.А., Лесик А. С. Оценка точности измерения тепловыми расходомерами с учетом особенностей процесса теплообмена в первичном преобразователе. Сб. материалов XV Научно-технической конференции «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления», М.: МГИЭМ, 2003. - С. 112-114.

10. Мощенко И.А., Лесик А. С. Егоров А. Б. Исследование влияния изменения плотности измеряемой среды на погрешность измерения расхода газа. Сб. науч. трудов 8-ой Международной научной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации», Харьков, 2002. - С. 136-138.

11. Мощенко И.А., Егоров А.Б. Бесконтактный оптический преобразователь расхода промышленного природного газа. Сб. материалов Международной научной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации», Харьков-Туапсе, 2003. - С. 272-273.

12. Мощенко И.А., Егоров А.Б., Лысейко О.Ф. Моделирование тепловых процессов в системе «трубопровод – газовая среда» в рамках разработки оптико-теплового метода контроля газовых потоков. Сб. материалов 10-й Международной научной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации», Харьков-Туапсе, 2004. - С. 352-353.

13. Мощенко И.А., Егоров А.Б, Рак Н.С. Оптико-тепловой метод расходометрии природных газов. Сб. научных трудов 4 Международной научно-технической конференции «Метрология и измерительная техника», Харьков, 2004. - С. 189-191.

14. Руженцев И.В., Егоров А.Б. Мощенко И.А. Оптико-тепловой метод измерения расхода газа. Матеріали Всеукраїнської науково-технічної конференції “Вимірювання витрати та кількості газу (Витратометрія – 2005)”. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, Факел, 2005. - С. 27.

15. Мощенко И.А., Мнеян Н.Р. Повышение точности оптического метода контроля газовых потоков. Сб. науч. трудов IX Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке», Харьков, 2005. - С. 44.