NORMA DE METROLOGIE LEGALA NML 018-06 "Sisteme de masurare continua si dinamica a cantitatilor de fluide (de volum si de masa)"

Domeniu de aplicare

Prezenta norma de metrologie legala stabileste cerintele metrologice si tehnice si modalitatile specifice de atestare a legalitatii sistemelor de masurare cantitatilor de fluide (apa, abur, gaz natural) si energie termica conventionala, denumite in continuare "sisteme de masurare" sau "sisteme", utilizate in masurarile efectuate in cadrul unor tranzactii comerciale. In prezenta norma de metrologie legala termenul 'masa" si, respectiv, "kg' pot fi inlocuiti, dupa caz, cu 'volum" si simbolul "L'.

Pentru a putea fi introduse pe piata, puse in functiune sau utilizate, sistemele de masurare prevazute la punctul 1.1 si 1.2, trebuie sa indeplineasca atat cerintele metrologice si tehnice din prezenta norma, cat si cele aplicabile, prevazute in norma de metrologie legala NML 001-05 "Cerinte metrologice si tehnice comune mijloacelor de masurare supuse controlului metrologic legal". Aplicabilitatea cerintelor din normele mai sus mentionate rezulta din tabelele 6-11.

Fluidele supuse masurarilor cu sistemele mentionate mai sus sunt prezentate mai jos:

1.3.1 Gaze naturale avand urmatoarele caracteristici:

- presiune absoluta (0.00112) MPa

- temperatura: (-40 +100) ^oC

- densitate relativa in raport cu densitatea aerului in conditii de baza (p=101,325 kPa, t =15 ^oC): 0.55 0.80

1.3.2 Apa avand urmatoarele caracteristici:

- presiune absoluta: (P_s80) MPa

- temperatura: (0.01 350) ^oC

1.3.3 Aburi supraincalziti avand urmatoarele caracteristici:

- presiune absoluta: (0.001 P_s) MPa

- temperatura: (0.01 350) ^oC

si

- presiune absoluta: (0.001 P_L) MPa

- temperatura: (350 800) ^oC

1.4 Standarde si norme conexe.

In legatura cu prezenta norma sunt:

Normative de conditionare si calcul al debitului:

STAS 7347/1-83 Determinarea debitului fluidelor in sisteme de curgere sub presiune. Metoda micsorarii locale a sectiunii de curgere. Masurarea cu diafragme si ajutaje.

STAS 7347/2-90 Determinarea debitului fluidelor in sisteme de curgere sub presiune. Metoda micsorarii locale a sectiunii de curgere. Metoda de calcul. (echivalent ISO 5167/91)

SR EN ISO 5167-1/03 Masurarea debitului de fluid cu dispozitive de strangulare de presiune diferentiala. Diafragme, ajutaje si tuburi Venturi in conducte circulare pline.

(echivalent ISO 5167 cu amendamentul 98)

ISO 5167/91    Masurarea debitului de fluid cu dispozitive de strangulare de presiune diferentiala.

ISO5167/98    Masurarea debitului de fluid cu dispozitive de strangulare de presiune diferentiala.

ISO 5167/1-4/2003    Masurarea debitului de fluid cu dispozitive de strangulare de presiune diferentiala.

- Cerinte si principii generale

- Diafragme

- Ajutaje

- Tuburi Venturi

Normativul pentru determinarea proprietatilor apei si aburului:

IAPWS-IF97    Standard industrial pentru proprietati termodinamice si ecuatii suplimentare pentru alte proprietati ale apei si aburului, ed. W. Wagner si A. Kruse, Springer Verlag, Berlin- Heidelberg, 1998

Normative pentru calculul factorului de compresibilitate al gazului natural:

ISO 12213/1/2/3 Gaz natural. Calculul factorului de compresibilitate.

- Introducere si indrumari.

- Calculul pe baza compozitiei molare. (echivalent AGA 8 detail)

- Calculul pe baza propritatilor fizice (echivalent SGERG88)

AGA 8 detail, gross 1 si 2: AGA Raport nr. 8/1985. Factorul de compresibilitate al gazului natural si al altor hidrocarburi asociate. (American Gas Association, 1985)

AGA NX19 A.G.A. Manual pentru determinarea factorilor de supercompresibilitate a gazului natural. Proiect de cercetare NX-19. Extinderea domeniului tabelelor de supercompresibilitate. (American Gas Association, 1962)

SGERG88 Calculul cu mare exactitate al factorului de compresibilitate pentru gaze naturale si amestecuri similare prin utilizarea unei ecuatii viriale trunchiate. (GERG Technical Monograph TM2 1988)

Normativul pentru determinarea puterii calorifice si a densitatii relative a gazului natural:

ISO 6976/95    Gaz natural. Calculul puterii calorifice, densitatii, densitatii relative, si indexului Wobbe din compozitie.

Terminologie

In prezenta norma de metrologie legala, termenii specifici au urmatoarele semnificatii:

2.1 sistem de masurare a cantitatilor de fluide si energie termica conventionala: ansamblu constituit din:

traductor de debit

- calculator de debit

- un traductor de temperatura: senzor Pt100, Pt500 cu sau fara adaptor (analogic sau digital)

- un traductor de presiune statica (absoluta sau relativa)

- unul doua sau trei traductoare de presiune diferentiala

- densimetru

- cromatograf de gaz

Primele trei componente sunt obligatorii celelalte pot fi prezente in functie de aplicatia data. In afara de aceste componente pot fi prezente dispozitive anexe pentru realizarea conditiilor de curgere.

calculator: parte a sistemului care primeste semnalele de iesire de la unul sau mai multe traductoare de masurare de debit si, de la mijloacele de masurare asociate si afiseaza rezultatele masurarii.

mijloc de masurare asociat: mijloc de masurare conectat la calculator pentru a masura anumite marimi caracteristice fluidelor, in vederea aplicarii unei corectii si/sau conversii.

2.4 dispozitiv de conversie: parte a sistemului de masurare care, tinand cont de caracteristicile fluidului (temperatura, presiune, densitate etc.) masurate cu ajutorul mijloacelor de masurare asociate sau stocate in memorie, converteste automat masa sau volumul fluidului masurat in conditii de masurare intr-un volum in conditii de baza.

Nota: dispozitivul de conversie include mijloacele de masurare asociate relevante.

conditii de baza: conditiile specificate la care este convertita cantitatea de fluid masurata in conditii de masurare.

indicatie directa: indicatie, in volum sau masa, corespunzatoare masurandului pe care sistemul este capabil, din punct de vedere fizic, sa-l masoare.

Nota: Indicatia directa poate fi convertita intr-o indicatie a unei alte marimi folosind un dispozitiv de conversie.

2.7 domeniu de debit: domeniul cuprins intre debitul minim (Q_min) si debitul maxim (Q_max).

2.8 marime de influenta: marime, alta decat masurandul, care influenteaza rezultatul unei masurari.

2.9 perturbatie: marime de influenta a carei valoare este cuprinsa intre limitele indicate in cerintele aplicabile dar se afla in afara conditiilor nominale de functionare specificate ale mijlocului de masurare.

2.10 conditii nominale de functionare: conditii de utilizare pentru care caracteristicile metrologice ale unui mijloc de masurare sunt presupuse ca se afla in limitele erorilor maxime tolerate declarate.

2.11 conditii de referinta: conditii de utilizare prescrise pentru incercarea functionarii unui mijloc de masurare pentru intercompararea rezultatelor masurarilor.

2.12 simboluri: semnificatia simbolurilor utilizate in prezenta norma este data in tabelul 12.

energie termica conventionala: diferenta de entalpie a agentului termic la temperatura din flux si temperatura de 0^oC.

Cerinte metrologice si tehnice comune tuturor sistemelor de masurare

3.1 Conditii nominale de functionare

Producatorul trebuie sa precizeze conditiile nominale de functionare ale sistemului de masurare si in special:

3.1.1 Domeniul de debit

3.1.1.1 Valoarea minima a raportului dintre limitele de variatie a debitului sistemului de masurare trebuie sa fie cel putin egala cu 5.

Q_max/Q_min ≥ 5

Totusi pentru fluid apa se poate admite raport minim Q_max/Q_min ≥ 3 pentru sisteme la care debitul este mentinut constant modificandu-se doar alti parametri (de exemplu temperatura).

3.1.2 Domeniile de masurare ale marimilor de intrare

3.1.2.1 p_lim1p_lim2    Domeniile de variatie ale valorilor presiunii absolute si ale

t_lim1 t_lim2    temperaturii pe care sunt definite functiile inscrise in memoria calculatorului de debit, respectandu-se erorile δ_c1, δ_c2 Domeniile de masurare pentru care eroarea limita a sistemului este mai mica decat eroarea declarata, pot fi identice sau incluse in domeniile de masurare mentionate mai sus.

Δp_min1 . Δp_max1 Domeniile de masurare ale traductoarelor (sau traductorului) de

Δp_min2 . Δp_max2    presiune diferentiala

Δp_min3 . Δp_max3   

3.1.2.3 Δp_com    Valoarea presiunii diferentiale, exprimata in procente, la care are loc comutarea intre traductoare.

3.1.2.4 p_min p_max Domeniul de masurare al traductorului de presiune statica, corespunzator semnalului de iesire.

3.1.2.4 t_min t_max Domeniul de masurare al traductorului de temperatura, corespunzator semnalului de iesire.

3.1.2.5 Δp_m . Δp_M    Domenii de masurare ale presiunii diferentiale, presiunii statice si

p_m . p_M    ale temperaturii pentru care eroarea limita a sistemului este mai mica

t_m . t_M    decat eroarea maxima tolerata. Aceste valori trebuie sa se incadreze in limitele de masurare ale traductoarelor si de asemenea:

t_M ≤ t_s(p_M) - pentru apa

t_m ≥ t_s(p_m) - pentru abur

Δp_M ≤ 100 kPa

3.1.3 Intervale de masurare ale marimilor de iesire

3.1.3.1 Q_minQ_max    Domenii de masurare ale debitului si puterii termice pentru care

p_minp_max    eroarea limita a sistemului este mai mica decat eroarea maxima tolerata declarata.

3.1.3.2 Pentru gaze naturale

Q_vmin = Q_v(Δp_m, p_m, t_M)

Q_vmax = Q_v(Δp_M, p_M, t_m)

3.1.3.3 Pentru apa

Q_{m min} = Q_m(Δp_m, p_m, t_s(p_m)) P_tmin = Q_m.h(p_m,t_m)

Q_{m max} = Q_m(Δp_M, p_M, t_m) P_tmax = Q_M.h(p_M,t_M)

3.1.3.4 Pentru aburi supraincalziti

Q_{m min} = Q_m(Δp_m, p_m, t_M) P_tmin = Q_m.h(p_m,t_m)

Q_{m max} = Q_m(Δp_M, p_M, t_s(p_M)) P_tmax = Q_M.h(p_M,t_M)

3.1.4 Valoarea nominala a tensiunii de alimentare in curent alternativ si/sau limitele tensiunii de alimentare in curent continuu (pentru fiecare parte componenta)

3.1.5 Conditiile de baza pentru valorile convertite. Numai pentru gaze naturale:

presiune absoluta p = 101,325 kPa

una din valorile temperaturii: t = 0 ^oC, t = 15 ^oC, t = 20 ^oC

3.1.6 Conditiile de mediu climatic si mecanic in care este destinat sa functioneze sistemul de masurare, conform cerintelor 2.1.3.1 si 2.1.3.2 din norma NML 001-05 "Cerinte metrologice si tehnice comune mijloacelor de masurare supuse controlului metrologic legal".

3.2 Clase de exactitate si erori maxime tolerate

3.2.1 Pentru debit, cantitate (masa sau volum) si energie termica conventionala, erorile relative de masurare trebuie sa fie mai mici decat erorile maxime tolerate din tabelul 1.

Tabelul 1. Erorile maxime tolerate ale sistemelor de masurare

3.2.2 Eroarea sistemului de masurare poate fi:

- determinata experimental prin comparare cu instalatii de masurare etalon pentru masa, volum sau energie termica conventionala.

- evaluata prin calculul incertitudinii de masurare a sistemului luand ca baza erorile de masurare ale componentelor in conditii nominale de functionare.

3.3 Efecte admise ale perturbatiilor

3.3.1 Producatorul trebuie sa precizeze conditiile de mediu electromagnetic in care este destinat sa functioneze sistemul, conform cerintei 2.1.3.3 din norma NML 001-05 "Cerinte metrologice si tehnice comune mijloacelor de masurare supuse controlului metrologic legal".

3.3.2 Efectul unei perturbatii electromagnetice corespunzatoare clasei de mediu electromagnetic specificate de producator, conform cerintei 3.3.1 din prezenta norma, trebuie sa fie astfel incat:

- variatia rezultatului masurarii nu depaseste valoarea variatiei critice definite la punctul 3.3.3, sau

- indicatia rezultatului masurarii prezinta o variatie momentana ce nu poate fi interpretata, memorata sau transmisa ca rezultat al masurarii.

- variatia rezultatului masurarii este mai mare decat valoarea variatiei critice, caz in care sistemul de masurare trebuie sa permita contorizarea cantitatilor si/sau a energiei termice intr-un registru pentru conditii de alarma.

3.3.3 Valoarea variatiei critice este a cincea parte din eroarea maxima tolerata;

3.4 Durabilitate

3.4.1 Un sistem de masurare care face obiectul prezentei norme trebuie sa fie proiectat si realizat astfel incat dupa efectuarea incercarii de durabilitate corespunzatoare perioadei de timp estimate si specificate de producator, variatia erorilor componentelor, comparativ cu rezultatul initial al masurarii, sa nu depaseasca valoarea de ½ din eroarea maxima tolerata pentru fiecare componenta.

3.5 Adecvare

3.5.1 Sistemul de masurare trebuie sa afiseze alarmele corespunzatoare depasirii limitelor tehnologice programate si a limitelor de algoritm. In cazul depasirii limitelor de algoritm contorizarea cantitatilor de fluid si energie termica conventionala nu trebuie sa fie posibila sau eventual posibila numai in registre separate de alarma.

3.6 Cerinte privind intreruperea alimentarii cu energie electrica

Un sistem de masurare trebuie sa fie echipat cu o sursa de alimentare cu energie electrica de urgenta care recupereaza toate functiile de masurare in timpul defectarii dispozitivului principal de furnizare a energiei electrice, sau sa fie echipat cu mijloace de salvare si afisare a datelor existente.

3.7 Unitati de masura

3.7.1 Cantitatea masurata trebuie sa fie afisata in litri (l sau L), metri cubi (m³), grame (g), kilograme (kg) sau tone (t).

3.7.2 Energia termica masurata trebuie sa fie afisata in jouli (J), kilojouli (kJ), megajouli (MJ), gigajouli (GJ) sau kilowattore (kWh).

3.8 Cerinte privind punerea in functiune

3.8.1 Calculatorul de debit si traductoarele asociate trebuie sa prezinte compatibilitate in transmiterea datelor. In cazul in care un calculator de debit gestioneaza doua sau mai multe sisteme de masurare, componentele fiecarui sistem trebuie identificate atat "hard" cat si "soft".

Sistemele de masurare pentru apa pot sa nu fie echipate cu traductor de presiune daca aceasta este mai mica de 20 bar.

3.8.2 Toate componentele sistemului care au functii de masurare asociate cu marimile de iesire trebuie sa aiba aprobare de model pentru utilizarea ca parti componente ale sistemului.

3.8.3 Fabricantul sistemului trebuie sa declare valorile urmatoarelor erori maxime tolerate: δ_c1, δ_c2, δ_p, δ_Δp, δ_t, δ_ρ.

Valorile erorilor δ_c1, δ_c2, trebuie sa apartina urmatorului sir de valori:

0.001% , 0.005%, 0.01 %, 0.05% , 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.5%, 1%

3.8.4 Fabricantul sistemului trebuie sa declare valorile tuturor limitelor domeniilor de masurare prezentate la pct. 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3.

3.8.5. Egalitatile si inegalitatile de la pct. 3.1.2.5 trebuiesc respectate.

3.8.6 Domeniile de debit si putere termica conventionala declarate trebuie sa fie identice sau incluse in domeniile de masurare definite la pct. 3.1.3.

3.8.7 Calculatorul de debit nu trebuie sa inregistreze cantitate de fluid si energie termica conventionala atunci cand nu exista debit de fluid prin sistem.

3.8.8 Calculatorul de debit nu trebuie sa inregistreze cantitate de fluid si energie termica conventionala atunci cand:

p ≥ p_s - pentru aburi supraincalziti

p ≤ p_s - pentru apa

3.8.9 Configuratia fiecarui sistem trebuie sa fie in conformitate cu configuratia modelului aprobat.

3.8.10 Fiecare sistem trebuie insotit de o fisa tehnica care trebuie sa contina cel putin urmatoarele informatii:

- tipul si numarul de serie ale fiecarei componente a sistemului;

- factori de corectie/calibrare obtinuti la verificarea componentelor si setati in calculatorul de debit (se noteaza valorile obtinute la verificare inainte si dupa calibrare).

- configurarea calculatorului de debit (conditii de baza, compozitie gaz, normativ factor de compresibilitate gaz, limite intrari analogice sau digitale, adrese traductoare, numar de sisteme gestionate, tip senzor de temperatura.

3.9 Cerinte privind algoritmii de calcul

3.9.1 Pentru calculul densitatii, entalpiei si curbei de saturatie a apei si aburului se vor utiliza algoritmii de calcul definiti in normativul IAPWS IF-97.

3.9.2 Pentru calculul densitatii gazului natural se va utiliza unul din normativele de compresibilitate mentionate la pct. 1.4

3.9.3 Pentru calculul puterii calorifice a gazului natural se va utiliza normativul ISO 6976/95.

4. Cerinte metrologice si tehnice specifice sistemelor de masurare echipate cu traductor primar tip diafragma.

4.1 Diafragma de masurare trebuie sa aiba aprobare de model pentru utilizarea ca parte componenta a sistemului. Diafragma si tronsonul de masurare trebuie sa corespunda prescriptiilor SR EN ISO 5167/03.

4.2 Valoarea presiunii diferentiale nu trebuie sa depaseasca 100 kPa.

4. 3 Descriere si formule

Curgerea fluidului prin elementul de strangulare creaza o diferenta de presiune Δp iar debitul masic este dat de formula:

Q_m = α ε₁ π d²/4 (2 Δp ρ₁)^0.5 = C(1- β⁴) ^-0.5 ε₁ π d²/4 (2 Δp ρ₁)^0.5 (1)

coeficientul de descarcare C se determina prin calcule iterative cu formula lui Stolz (ISO 5167/91, la calculatoarele de debit fabricate anterior anului 1998) si/sau Reader Harris/Gallagher (ISO 5167/98 si ISO 5167/2003).

Debitul volumic este dat de formula

Q_v = Q_m/ ρ₁ (2)

Puterea termica conventionala (pentru apa sau abur) este data de formula

P_t = Q_m h (3)

Calculul densitatii ρ₁ si entalpiei h se va efectua conform IAPWS IF-97.

Cantitatea (masa sau volumul) si energia termica conventionala se calculeaza prin integrarea in timp a debitelor si respectiv a puterii termice conventionale.

Pentru gaze naturale densitatea este calculata cu unul din normativele pentru factorul de compresibilitate prezentate la pct 1.4. Puterea calorifica poate fi pentru calculatorul de debit fie o valoare de intrare (setata sau data de un cromatograf extern sistemului) sau o valoare calculata pe baza compozitiei complete a gazului utilizand calculele conform normativului ISO 6976/95.

Debitul volumic pentru conditiile de baza este calculat cu formula:

Q_vb = Q_v ρ₁/ρ_b = Q_m/ρ_b (4)

Formula practica de calcul a incertitudinii asupra debitului masic, δQ_m este:

δQ_m/Q_m = [(δC/C)² + (δ ε₁/ε₁)² +(2 β⁴/(1- β⁴))²(δD/D)² + (2/(1- β⁴))²(δd/d)² + 1/4(δΔp/p)²

(6)

unde formulele de calcul pentru incertitudinile coeficientului de descarcare C si coeficientului de detenta ε₁ sunt date in standardul SR EN ISO 5167-1/03 sau ISO 5167/2/2003.

Marimile de iesire principale sunt:

volum - pentru gaze si apa

masa sau masa si energie termica - pentru apa si abur

5 Cerinte metrologice si tehnice specifice subansamblurilor sistemului de masurare care fac obiectul unor evaluari separate

In completarea cerintelor metrologice si tehnice aplicabile, prevazute la capitolele 3 si 4 partilor componente care sunt incercate sau verificate separat li se aplica urmatoarele cerinte:

5.1 Cerinte specifice traductorului de debit

Tabelul 2- Erorile relative maxime tolerate ale traductorului de debit

5.2 Cerinte specifice calculatorului

5.2.1 Erorile maxime tolerate pozitive sau negative pentru indicatiile cantitatilor de fluid, aplicabile calculelor, sunt egale cu o cincime din eroarea maxima tolerata din tabelul 1.

5.2.2 Eroarea maxima tolerata, pozitiva sau negativa, pentru calculul fiecarei marimi caracteristice fluidului, este egala cu doua cincimi din valorile corespunzatoare prevazute la paragrafele 5.3.1, 5.3.2, si 5.3.3, de mai jos.

5.3 Cerinte specifice mijloacelor de masurare asociate

Cerinte specifice traductoarelor de temperatura

Traductoarele de temperatura trebuie sa aiba o exactitate cel putin la fel de buna ca valorile prevazute in tabelul 3, care se aplica temperaturii afisate de catre calculatorul de debit.

Tabelul 3- Erorile maxime tolerate pentru masurarea temperaturii

Cerinte specifice traductoarelor de presiune

Traductoarele de presiune trebuie sa aiba o exactitate cel putin la fel de buna ca valorile prevazute in tabelul 4, care se aplica presiunii afisate de catre calculatorul de debit.

Tabelul 4- Erorile relative maxime tolerate pentru masurarea presiunii

Cerinte specifice traductoarelor de densitate

Traductoarele de densitate trebuie sa aiba o exactitate cel putin la fel de buna ca valorile prevazute in tabelul 5, care se aplica valorii densitatii afisate de catre calculatorul de debit.

Tabelul 5- Erorile maxime tolerate pentru masurarea densitatii

6. Atestarea legalitatii

6.1 Atestarea legalitatii sistemelor de masurare, respectiv subansamblurilor componente ale sistemelor de masurare se realizeaza numai dupa demonstrarea conformitatii acestora cu cerintele metrologice si tehnice prevazute in tabelele 6 - 11.

6.2 Atestarea legalitatii se realizeaza prin aplicarea marcajelor metrologice si eliberarea unor documente specifice (certificate de aprobare de model, buletine de verificare).

Tabelul 6 - Cerinte metrologice si tehnice aplicabile sistemelor de masurare

La sistemele cu traductor primar tip diafragma de masurare se va estima incertitudinea globala la aprobarea de model si la verificarea initiala. La verificarile periodice se va efectua verificarea componentelor, eroarea fiecarei componente trebuie sa fie in limitele erorilor maxime tolerate specificate in certificatul aprobarii de model ale sistemului de masurare.

Evaluarile se efectueaza numai la subansamblurile echipate cu dispozitive electrice sau electronice;

Tabelul 7 - Cerinte metrologice si tehnice aplicabile traductoarelor de debit din componenta sistemelor de masurare

Evaluarile se efectueaza numai la traductoarele de debit echipate cu dispozitive electrice sau electronice;

Tabelul 8 - Cerinte metrologice si tehnice aplicabile calculatoarelor

din componenta sistemelor de masurare

Tabelul 9 - Cerinte metrologice si tehnice aplicabile traductoarelor de temperatura

din componenta sistemelor de masurare

Evaluarile se efectueaza numai la traductoarele echipate cu dispozitive electrice sau electronice;

Tabelul 10 - Cerinte metrologice si tehnice aplicabile traductoarelor de presiune

din componenta sistemelor de masurare

Evaluarile se efectueaza numai la traductoarele echipate cu dispozitive electrice sau electronice;

Tabelul 11 - Cerinte metrologice si tehnice aplicabile traductoarelor de densitate din componenta sistemelor de masurare

Evaluarile se efectueaza numai la traductoarele echipate cu dispozitive electrice sau electronice;

Tabelul 12. Simboluri utilizate in textul normei