МИ 2553-99 (с изм. 1) ГСИ. Энергия тепловая и теплоноситель в системах теплоснабжения. Методика оценивания погрешности измерений. Основные положения

Госстандарт России
Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС)
Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ им. Д.И. Менделеева)


РЕКОМЕНДАЦИЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

ЭНЕРГИЯ ТЕПЛОВАЯ И ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ. МЕТОДИКА ОЦЕНИВАНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

МИ 2553 - 99 (с Изменением № 1)

Введена в действие с 01.09.99 г.


РАЗРАБОТАНА Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологической службы (ВНИИМС) и Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ им. Д.И. Менделеева)
ИСПОЛНИТЕЛИ Беляев Б.М., канд. техн. наук;
Лисенков А.И., канд. техн. наук, (руководитель темы);
Мишустин В.И., канд. техн. наук;
Кудряшова Ж.Ф., канд. техн. наук;
Новицкий П.В., доктор техн. наук.
УТВЕРЖДЕНА ВНИИМС 1999 г.
ВНИИМ им. Д.И. Менделеева 1999 г.


Настоящая рекомендация устанавливает основные положения методики оценивания погрешности измерений тепловой энергии и массы теплоносителя в системах теплоснабжения.
Рекомендация является основополагающим документом при разработке методик оценивания погрешности измерений тепловой энергии и массы теплоносителя в методиках выполнения измерений (далее -МВИ) на узлах учета, средств измерений (далее - СИ) тепловой энергии и массы теплоносителя.
Рекомендация также может использоваться и непосредственно при оценивании погрешности измерений тепловой энергии и массы теплоносителя.

1. Общие положения

1.1. Оценивание погрешности измерений тепловой энергии и массы теплоносителя осуществляют для систем теплоснабжения, которые могут содержать один или несколько единичных трубопроводов и (или) теплообменных контуров*). Уравнения измерений тепловой энергии и массы теплоносителя для единичных трубопроводов и теплообменных контуров, соответствующие рекомендациям МИ 2412-97 и МИ 2451-98, приведены в разделе 2. В случае если системы теплоснабжения содержат несколько трубопроводов и (или) теплообменных контуров, уравнения измерений должны быть представлены по каждому трубопроводу и (или) отдельному теплообменному контуру.
____________
*) Под теплообменным контуром в настоящей рекомендации понимается теплопотребляющая установка (система) или источник тепловой энергии или их часть, имеющие один подающий и один обратный трубопровод. В открытых теплообменных контурах осуществляется отбор теплоносителя (горячее водоснабжение, подпитка, утечки теплоносителя), в закрытых теплообменных контурах отсутствует отбор теплоносителя.

1.2. При оценивании погрешности измерений принимают во внимание только систематические погрешности, поскольку при измерении тепловой энергии и массы теплоносителя нарастающим итогом (интегрированием, суммированием) случайные погрешности измерений незначительны (они взаимокомпенсируются).
1.3. Погрешность, обусловленную вычислением тепловой энергии и (или) массы теплоносителя, учитывают в том случае, если она является существенной (п. 3.11).
1.4. Погрешность измерений оценивают для статического режима измерений при различных сочетаниях постоянных значений параметров теплоносителя, входящих в уравнения измерений. Интеграл произведения массы теплоносителя на энтальпию теплоносителя заменяют на произведение массы теплоносителя на энтальпию теплоносителя, пренебрегая погрешностями от такой замены. В случае, если погрешность этой замены существенна, ее необходимо учесть в конкретной методике оценивания погрешностей.
1.5. Составляющие погрешности измерений, обуславливающие полные (суммарные) погрешности измерений тепловой энергии и массы теплоносителя, должны быть представлены для конкретных условий измерений, например, для нормальных или реальных условий применения средств измерений, с помощью которых осуществляют измерение тепловой энергии и массы теплоносителя.
1.6. Оценивание составляющих погрешности средств измерений тепловой энергии и массы теплоносителя в реальных условиях (с учетом влияния влияющих величин) проводят в соответствии с методическими указаниями РД 50-453-84.
1.7. Формулы для оценки погрешности измерений представлены в виде алгебраической суммы составляющих этой погрешности с сохранением арифметических знаков (+,-), соответствующих уравнениям измерений. Такое представление формул погрешности измерений позволяет использовать их при различных способах суммирования составляющих погрешностей. При оценивании наибольшей погрешности измерений с доверительной вероятностью, близкой к единице, суммирование составляющих осуществляют по формуле (3.23), а с доверительной вероятностью, близкой к 0,95, по формуле (3.24).
1.8. Доверительную вероятность наибольшей погрешности измерений в общем случае устанавливают близкой к 0,95. В отдельных случаях, по согласованию заинтересованных сторон, доверительную вероятность наибольшей погрешности измерений устанавливают близкой к единице, например, когда число составляющих погрешностей не более трех, а также на узлах учета источников и крупных потребителей тепловой энергии и теплоносителя, при оценке погрешности конкретных экземпляров средств измерений, имеющих индивидуальные метрологические характеристики, и др.

2. Уравнения измерений

2.1 Уравнения измерений тепловой энергии Q в теплообменном контуре имеют следующий вид:
а) в открытом теплообменном контуре - при неравенстве массовых расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах (с учетом тепловой энергии холодной воды) в зависимости от измеренных параметров теплоносителя и алгоритмов обработки их значений
; (2.1)
; (2.2)
; (2.3)
; (2.4)
; (2.5)
б) в закрытом теплообменном контуре - при равенстве массовых расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах (m1 = m2 = m) в зависимости от метода измерений

; (2.6)
, (2.7)
где Q - выражена в МДж;
m1 и m2 - массовый расход теплоносителя, соответственно, в подающем и обратном трубопроводах, т/ч;
mгв и mп - массовый расход теплоносителя, соответственно, в трубопроводе горячего водоснабжения и трубопроводе подпитки, т/ч;
h1 и h2 - энтальпия*) теплоносителя, соответственно, в подающем и обратном трубопроводах, кДж/кг;
m и q - массовый и объемный расходы в подающем и обратном трубопроводах, т/ч и м3/ч;
- тепловой коэффициент по европейскому стандарту EN 1434;
t1 и t2 - значения температур в подающем и обратном трубопроводах;
0 и 1 - моменты времени, соответствующие началу ( 0) и окончанию ( 1) интервала времени измерения тепловой энергии, ч.
______________
*) В настоящей рекомендации принята энтальпия по ГОСТ 98-86, МИ 2412-97 и МИ 2451-98, которая приведена на 1 кг массы теплоносителя.

2.2. Уравнение измерений тепловой энергии, содержащейся в теплоносителе, для любого трубопровода или однотрубной системы с учетом тепловой энергии холодной воды Qхв, имеет вид:
, (2.8)
где m и h - массовый расход и энтальпия теплоносителя в трубопроводе (т/ч, кДж/кг).
2.3. Уравнение измерений массы теплоносителя M, при использовании расходомера для любого трубопровода, имеет вид
, (2.9)
2.4. Уравнения измерений массы теплоносителя M, отобранного из теплообменного контура или введенного в теплообменный контур, в зависимости от алгоритмов измерений имеют вид

; (2.10)
. (2.11)
2.5. Уравнения определения тепловой энергии, произведенной источником, Qн (т.е. при исключении из тепловой энергии, указанной в формулах (2.1) ... (2.5), (2.8), тепловой энергии Qхв, содержащейся в холодной воде), представляют в виде
, (2.12)
где Q - тепловая энергия в теплообменном контуре или единичном трубопроводе, определенная по формулам (2.1)...(2.5), (2.8);
mхв - массовый расход холодной воды (при отсутствии утечек теплоносителя может быть равным массовому расходу теплоносителя (т1 - m2) или (т1 + m2) или (тгв + mп) поступающего или отбираемого из теплообменного контура, либо массовому расходу в отдельном трубопроводе), т/ч;
hхв - энтальпия холодной воды, кДж/кг.

3. Оценки погрешности измерений

3.1. Относительную погрешность измерений тепловой энергии открытом теллообменном контре за определенный интервал времени ( 1 - 0) оценивают в процентах по формулам:
а) при измерении тепловой энергии по формулам (2.1)...(2.3):
в общем случае (когда используют только относительные погрешности измерений энтальпий и масс теплоносителя)
; (3.1)
в случае использования относительных погрешностей измерений энтальпий и масс теплоносителя, а также относительной погрешности измерений разности энтальпий теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах
; (3.2)
в случае использования относительных погрешностей измерений энтальпий и масс теплоносителя, а также относительных погрешностей измерений разности энтальпий теплоносителя и разности расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах
, (3.3)
б) при измерении тепловой энергии по формуле (2.4);
в общем случае (когда используют только относительные погрешности измерений энтальпий и масс теплоносителя)
; (3.4)
в случае использования относительных погрешностей измерений энтальпий и масс теплоносителя, а также относительной погрешности измерений разности энтальпий теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах
, (3.5)
в) при измерении тепловой энергии по формуле (2.5):
в общем случае (когда используют только относительные погрешности измерений энтальпий и масс теплоносителя)
; (3.6)
в случае использования относительных погрешностей измерений энтальпий и масс теплоносителя, а также относительной погрешности измерений разности энтальпий теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах
, (3.7)
где: ; ; ; ; ;
и относительная погрешность измерений энтальпии теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, %;
, , и относительная погрешность измерений массового расхода или массы теплоносителя в подающем, обратном, горячего водоснабжения и подпиточном трубопроводах, %;
М1, М2, Mгв, и Мп - соответственно масса теплоносителя в подающем, обратном, горячего водоснабжения и подпиточном трубопроводах.
При оценке относительной погрешности измерений тепловой энергии по формулам (3.4)...(3.7) с учетом погрешности, обусловленной утечками теплоносителя, составляющую погрешности оценивают в процентах по формуле
(3.8)
где , в числителе всегда берется со знаком минус (-);
Мy - масса утечек теплоносителя, т.
Для водяных систем теплоснабжения допускается коэффициенты , , l, определять как отношение соответствующих расходов теплоносителя m1, m2, m3, mгв, mп, mу.
3.2. Относительную погрешность измерений тепловой энергии в закрытом теплообменном контуре оценивают в процентах по формулам
а) при измерении тепловой энергии по формуле (2.6);
в общем случае
; (3.9)
в случае использования относительной погрешности измерений разности энтальпий теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах
, (3.10)
б) при измерении тепловой энергии по формуле (2.7):
в общем случае (когда измеряют объем теплоносителя и его температуры в подающем и обратном трубопроводах)
, (3.11)
в случае измерения объема теплоносителя и разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах
, (3.12)
где и - относительная погрешность измерений массы и объема теплоносителя, %;
- относительная погрешность определения тепловою коэффициента Кt, %;
и - относительная погрешность измерений температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, %;
...