ГОСТ 31369-2021 (ISO 6976:2016) Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава (с Поправками)

     11.3 Исходные данные для аналитического метода

11.3.1 Компонентный состав и связанные с ним неопределенности

Для оценки вклада неопределенности измеренных значений молярной доли компонентов в суммарную неопределенность показателей качества газа обычно делают следующие допущения:

a) что известен полный компонентный состав (как требуется в разделе 1) и для каждого компонента определено значение молярной доли и связанная с ним оценка неопределенности, и либо

b) что полное описание корреляций между известными значениями молярной доли компонентов доступно в виде ковариационной матрицы, т.е. как матрицы коэффициентов корреляции нормализованных значений молярной доли, либо

c) что не существует корреляций между значениями молярной доли компонентов, т.е. что все значения молярной доли компонентов являются взаимно независимыми.

Наиболее полная и точная оценка неопределенности получается при применении допущений a) и b) по формулам в соответствии с приложением В, но во многих случаях полная матрица коэффициентов корреляции для значений молярной доли недоступна. В таком случае приемлемо применение допущений a) и c), но не без последствий для конечного результата.

Для случая определения метана "по разности" полную матрицу коэффициентов корреляции значений молярной доли вычисляют по формулам:

- для корреляций метана со всеми остальными компонентами);

(для диагональных элементов матрицы);

(для остальных элементов матрицы).

Для случая, когда компонентный состав определен методом нормализации и известны ненормализованные значения молярной доли компонентов и их неопределенности, полную матрицу коэффициентов корреляции значений молярной доли вычисляют по формуле

,

,                                      (24)

где - ненормализованные значения молярной доли;

- неопределенность ненормализованных значений молярной доли;

- нормализованные значения молярной доли;

- неопределенность нормализованных значений молярной доли.

В этих случаях применение допущений a) и b) для оценки неопределенности является оптимальным.

В то же время при отсутствии достаточной информации для получения полной матрицы коэффициентов корреляции значений молярной доли, для оценки неопределенности наиболее приемлемым будет применение допущений a) и c). В этом случае коэффициенты корреляции должны учитываться как элементы единичной матрицы, т.е. матрицы, в которой все элементы на диагонали имеют значение единицы, а все элементы вне диагонали - нули.

Примечание - В зависимости от способа, которым обычно определяют состав газовой смеси, допущение c) не может быть строго достоверным. Составы и всегда коррелируются в значительной степени, поскольку (в дополнение к корреляциям при предварительной нормализации) обработка данных путем нормализации, необходимая для определения значений молярной доли по исходным данным, будет вводить корреляцию. Следовательно, допущение, что являются элементами единичной матрицы, как правило, не выполняется. В то же время для типичного анализа природного газа (включающего неопределенности) считается "безопасным" вычислять неопределенность каждого вычисленного показателя при допущении наличия единичной матрицы (т.е. будет обычно завышаться неопределенность каждого показателя, хотя до конца этого гарантировать нельзя).

Если состав газа известен в единицах объемной доли (), их сначала необходимо преобразовать в значения молярной доли для всех -компонентов по формуле

.                                                             (25)

Необходимо отметить, что такие вычисленные значения молярной доли компонентов будут иметь неопределенность больше, чем неопределенность для исходный измеренных значений объемной доли компонентов.

Примечание - Увеличение неопределенности значения молярной доли, пересчитанного из измеренного значения объемной доли компонента, обусловлено появлением составляющей неопределенности значения коэффициента сжимаемости, которое численно составляет тысячные доли процента, что является незначимым и не требует учета при вычислении неопределенности ФХП.

Стратегии, применяемые при нормализации, могут значительно отличаться. Пользователям данного стандарта следует знать, что различные подходы могут привести к различной степени неправильности допущения единичной матрицы для . Выбор процедур нормализации следует проводить в соответствии с рекомендациями ГОСТ 31371.1 и ГОСТ 31371.2.

Данные, приведенные в примере 3 приложения D, наглядно показывают различия, которые могут возникнуть при использовании полной и единичной матриц для коэффициентов корреляции .