VDI 2048 Blatt 3-2012 Uncertainties of measurement during acceptance tests on energy-conversion and power plants - Examples especially preparation of acceptance tests of a gas and .pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMessunsicherheiten bei Abnahmemessungenan energie- und kraftwerkstechnischen AnlagenBeispiele, insbesondere Vorbereitung derAbnahme einer Kombi-AnlageUncertainties of measurement during acceptancetests on energy-conversion and power plantsExamples, especially preparation of

2、 acceptance of agas and steam power plantVDI 2048Blatt 3 / Part 3Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch EnergietechnikVDI/VDE-Handbuch Prozessmesstechnik und StrukturanalyseVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights r

3、eserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2012Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 17.020, 27.010 Mai 2012 May 2012VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt (GEU)Fac

4、hbereich Energiewandlung und -anwendungInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Formelzeichen und Indizes . . . . . . . . . . 33 Beispiele zu Kovarianzen . . . . . . . .

5、. . . 63.1 Thermoelemente mit gemeinsamer Referenzmessstelle . . . . . . . . . . . . . 63.2 Messung von Massenflssen mittels baugleicher genormter Drosselgerte . . . . 74 Automatisches Erstellen partieller Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.1 Regeln fr das Erstellen partieller Abl

6、eitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 114.2 Programmbausteine . . . . . . . . . . . . . 115 Hilfsgren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Ungleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.1 Feste obere Schranke . . . . . . . . . . . . 156.2 Feste untere Schranke . . . . . . . . . . . .

7、167 Einflsse auf die Unsicherheit der Ergebnisgren. . . . . . . . . . . . . . . . . 167.1 Nebenbedingungen . . . . . . . . . . . . . 167.2 Erfasste Messgren . . . . . . . . . . . . 188 Erweiterte Analyse der groben Fehler. . . . . 199 Beispiel Vorbereitung der Abnahme einer Kombi-Anlage . . . . . .

8、. . . . . . . . . . . . 219.1 Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . 219.2 Tabelle der Messgren . . . . . . . . . . . 249.3 Ablauf der Auswertung . . . . . . . . . . . 409.4 Eingabedaten . . . . . . . . . . . . . . . . 569.5 Auswertung der rohen Daten . . . . . . . . 599.6 Auswertung der ausge

9、glichenen Daten . . . 609.7 Einfluss der Nebenbedingungen auf die Verringerung der Unsicherheit der Garantiegren . . . . . . . . . . . . . . . 629.8 Einfluss der erfassten Messgren auf die Unsicherheit der Garantiegre Netto-Wrmeverbrauch . . . . . . . . . . . 63Schrifttum. . . . . . . . . . . . . .

10、. . . . . . . . 66Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Symbols and indices. . . . . . . . . . . . . . 33 Examples of covariances . . . . . . . . . . . 63.1 Therm

11、oelements with common reference measuring point. . . . . . . . . . . . . . . 63.2 Measurement of mass flows using standardized choke units of identical design. 74 Automatic generation of partial deviations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.1 Rules for generating partial deviations . . . 11

12、4.2 Program modules . . . . . . . . . . . . . . 115 Auxiliary variables . . . . . . . . . . . . . . . 146 Inequalities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.1 Fixed upper bound . . . . . . . . . . . . . 156.2 Fixed lower bound . . . . . . . . . . . . . 167 Influences on the uncertainty of the ou

13、tput variables . . . . . . . . . . . . . . . . 167.1 Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . 167.2 Measured variables intercepted. . . . . . . 188 Extended analysis of the gross errors . . . . 199 Example preparation of the acceptance of a gas and steam power plant . . . . . . . . 219.1 Task .

14、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219.2 Table of measured variables . . . . . . . . 249.3 Evaluation procedure . . . . . . . . . . . . 409.4 Inuput data . . . . . . . . . . . . . . . . . 569.5 Evaluation of the raw data . . . . . . . . . 599.6 Evaluation of the corected data . . . . . . . 609

15、.7 Influence of the constraints on the reduction of the uncertainty of the guaranteed variables . . . . . . . . . . . . 629.8 Influence of the measured variables on the uncertainty of the variable guaranteed net heat consumption . . . . . . . . . . . . 63Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . .

16、. . . . 66Frhere Ausgabe: 12.08 Entwurf, deutsch Former edition: 12/08Draft, in German onlyThe German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0

17、686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 2 VDI 2048 Blatt 3 / Part 3VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle R

18、echte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), d

19、ie in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erstellung dieser Richt-linie mitgewirkt haben, sei auf diesem Wege gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2048.EinleitungIn der Richtlinie VDI 2

20、048 Blatt 1 wird ein Verfah-ren vorgestellt, das gegenber den bisher angewende-ten Verfahren entscheidende Vorteile aufweist. Damit ist es mglich, Abnahmemessungen einer mathematisch fundier-ten Qualittskontrolle zu unterziehen, die Wahrscheinlichkeit der Erfllung zugesicher-ter Eigenschaften zu erm

21、itteln und bei Nutzung des Verfahrens im Anlagenbetrieb mit der geringstmglichen Unsicherheit ber den wahren Zustand der Anlage informiert zu sein.Die vorgestellte Methodik ist nicht nur auf Kraft-werksprozesse, sondern auf alle quasistationren Flieprozesse anwendbar.Anmerkung: Diese Methodik kann z

22、. B. auch zur Auswertung von redundanten Messungen in Rohrnetzen verwendet werden 5.Die vorliegende Richtlinie liefert praxisorientierte Beispiele fr die Ermittlung von Kovarianzen, gibt Hilfen bei der Programmierung und stellt die Anwen-dung des Verfahrens anhand eines praktischen Bei-spiels dar. A

23、m Beispiel Vorbereitung der Abnahme einer Kombi-Anlage wird ausgehend von den Ausle-gungsdaten einer geplanten Anlage und den Anforde-rungen des Kunden die Planung einer Abnahmemes-sung gezeigt. Dieses Vorgehen bedingt die Notwen-digkeit, die Anzahl, Przision und Position der Mess-stellen bereits im

24、 Angebotsstadium zu fixieren. Dies liefert auch eine nutzbare Grundlage fr die Installa-tion von Systemen zur Prozessgteberwachung im Anlagenbetrieb.Das Beispiel Vorbereitung der Abnahme einer Kombi-Anlage ist auf beiliegendem Datentrger in ablauffhiger Form enthalten, sodass auch ein prakti-Prelimi

25、nary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation,

26、either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of

27、all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/2048.IntroductionThe guideline VDI 2048 Part 1 presents a method with a few essential advantages over the methods used up to now. This makes it possible to subject acceptance measurements to mathemati-call

28、y well-founded quality control, determine the likelihood that guaranteed proper-ties will be fulfilled and to be informed of the true state of a plant with the lowest possible uncertainty when the method is used in plant operation.The method presented cannot only be applied to power station processe

29、s but can be used for all quasi-stationary flow processes.Note: This method can for example also be used to evaluate redun-dant measurements in pipeline networks 5.The present guideline gives practice-oriented in-stances of the calculation of covariances, provides as-sistance in programming and illu

30、strates the applica-tion of the method by way of a practical example. Us-ing the preparation of the acceptance of a gas and steam power plant as an example and on the basis of the design data of a planned plant and the require-ments of the customers, the guideline shows how an acceptance measurement

31、 is planned. This procedure requires the number, precision and position of the measuring points to be fixed early on in the bidding phase. It also provides a viable basis for the installa-tion of systems for monitoring process quality during plant operation.The example of the preparation of the acce

32、ptance of a gas and steam power plant is included in runnable form on the enclosed data carrier, thus also allowing B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure

33、 e.V., Dsseldorf 2012 VDI 2048 Blatt 3 / Part 3 3 scher Einblick durch eigene Durchrechnungen, z. B. mit vernderten Daten, insbesondere mit vernderten Unsicherheiten, gewonnen werden kann.Informationen ber Software nach VDI 2048 knnen bei der VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt, Post-fach 10 11 39,

34、40002 Dsseldorf (geuvdi.de) ange-fordert werden.1 AnwendungsbereichDas in dieser Richtlinie dargelegte Verfahren ist an-wendbar auf quasistationre Flieprozesse, insbeson-dere bei Anlagen der Energie- und Kraftwerkstechnik, und bezieht sich auf die Planung von Abnahmemes-sungen auf der Basis der Rich

35、tlinie VDI 2048 Blatt 1.2 Formelzeichen und IndizesFormelzeichenIn dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet:Formel-zeichenBenennungA Flchea zufllige Einflsse und/oder unbe-kannte systematische Abweichun-gen, Intervalluntergrenze, AnteilC Durchflusskoeffizientc Ge

36、schwindigkeitCov(Xi, Xk)= i,kKovarianzD Durchmesserd relative Dichte, DurchmesserE, E Erwartungswert, Vektor der Erwartungswertee Einheitsvektor e MessabweichungF Funktionalmatrix der Neben-bedingungenf, f Nebenbedingungen, Vektor der NebenbedingungenG, G Zufallsvariable Ergebnis, Vektor der Zufalls

37、variableng, g Ergebniswert, Vektor der Ergebniswerteh Ergebniswert, spezifische Enthalpiehn spezifische Enthalpie, bezogen auf das Volumen im Normzustandhv spezifische Enthalpie, bezogen auf das Volumen im BezugszustandHim molarer HeizwertHiv volumenbezogener Heizwertpractical insights via calculati

38、ons of ones own, for example with altered data and in particular with al-tered uncertainties.For information on software in accordance with VDI 2048, please contact VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt, Postfach 10 11 39, 40002 Dsseldorf (geuvdi.de).1 ScopeThe method described in this guideline can b

39、e applied to quasi-stationary flow processes, in particular in plants of energy and power station technology, and refers to the planning of acceptance measurements on the basis of the guideline VDI 2048 Part 1.2 Symbols and indicesSymbolsThe following symbols are used throughout this guideline:Symbo

40、l Term A areaa random influences and/or unknown systematic deviations, lower limit of interval, proportionC flow coefficientc speedCov(Xi, Xk)= i,kcovarianceD diameterd relative density, diameterE, E expected value, vector of the ex-pected valuese unit vectore deviation in measurementF derivative ma

41、trix of the constraints f, f constrains, vector of the constraintsG, G random variable result, vector of the random variableg, g output value, vector of the output valuesh output value, specific enthalpyhn specific enthalpy with reference to the volume in the standard statehv specific enthalpy with

42、reference to the volume in the reference stateHim molar calorific valueHiv volume-specific calorific valueB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V.,

43、 Dsseldorf 2012 4 VDI 2048 Blatt 3 / Part 3Formel-zeichenBenennungTotalenthalpieflussk relative KostenM Molmassem MasseMassenflussn Anzahl der Messgrennp p-Quantil der NormalverteilungP LeistungP, p Wahrscheinlichkeitsfunktion, Wahrscheinlichkeitsfunktionswertp Druckps SttigungsdampfdruckR molare Ga

44、skonstante R = 8,314510 kJ/(kmol K)Wrmeflussqm Massenflussr Restglied bei Approximation, Tafelabweichungr empirischer Korrelationskoeffizients spezifische EntropieSX empirische Kovarianzmatrix der Zufallsvariablen X= SX,ii empirische VarianzsX,ik empirische Kovarianzempirische Kovarianz des Wrmeverb

45、rauchsT Temperatur, Messdauer t Zeit, CelsiustemperaturV Volumenauf Normzustand bezogener Volumenflussauf Bezugszustand bezogener VolumenflussVX KonfidenzintervallVar(Xi) = 2i Varianzv spezifisches Volumenw WrmeverbrauchX, X Zufallsvariable, Vektor der Zufallsvariablenx, x Messwert, Vektor der Messw

46、erte x Dampfgehalt, Wassergehalt der Luft, Molanteil bzw. Molenbruch (Stoff-mengenanteil nach DIN 1310)Y ZufallsvariableZ MessgreHmQsXi2sw2VnVvSymbol Term total enthalpy flowk relative costsM molar massm massmass flown number of measured variablesnp p-quantil of the normal distributionP powerP, p pr

47、obability function, probability function valuep pressureps saturation vapour pressureR molar gas constant R = 8,314510 kJ/(kmol K)heat flowqm mass flowr remainder in approximation, table deviationr empirical correlation coefficients specific entropySX empirical covariance matrix of the random variab

48、le X= SX,ii empirical variancesX,ik empirical covarianceempirical variance of the heat consumptionT temperature, duration of measurementt time, temperature in CelsiusV volumespecific volume flow with reference to the standard statespecific volume flow with reference to the reference stateVX confiden

49、ce intervalVar(Xi) = 2i variancev specific volumew heat consumptionX, X random variable, vector of the ran-dom variablesx, x measured value, vector of the meas-ured valuesx vapour content, water content of the air, mole fraction (substance amount fraction according to DIN 1310)Y random variableZ measured variableHmQsXi2sw2VnVvB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stan