Сертификация: тел. +7 (495) 175-92-77
Стр. 1
 

64 страницы

548.00 ₽

Купить официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Распространяется на измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления с использованием стандартных сужающих устройств (СУ) в качестве первичных измерительных преобразователей.

Стандарт распространяется на измерение расхода и количества текучих сред:

- стационарных или медленно изменяющихся во времени;

- скорость которых в отверстии СУ меньше скорости распространения звука в них;

- находящихся в одной фазе;

- турбулентных потоков при числах Рейнольдса от 3,2х10 в ст. 3 до 10 в ст. 8

Отменён
Действие завершено 01.01.2007

Оглавление

1 Область применения 2 Нормативные ссылки 3 Термины и определения    3.1 Измерения давления и перепада давления    3.2 Стандартные сужающие устройства    3.3 Параметры потока    3.4 Параметры шероховатости 4 Обозначения    4.1 Обозначения параметров    4.2 Индексы обозначений параметров 5 Метод определения расхода    5.1 Принцип метода    5.2 Расчет коэффициента истечения    5.3 Порядок определения массового расхода    5.4 Определение физических свойств контролируемой среды 6 Общие требования к условиям измерений    6.1 Условия применения стандартных сужающих устройств    6.2 Контролируемая среда    6.3 Условия течения контролируемой среды 7 Установка стандартных сужающих устройств    7.1 Общие требования    7.2 Длины прямых участков измерительных трубопроводов    7.3 Струевыпрямители    7.4 Общие требования к параметрам потока перед стандартным сужающим устройством    7.5 Параметры измерительного трубопровода и монтаж стандартных сужающих устройств    7.6 Дополнительные требования к установке классических труб Вентури 8 Диафрагмы    8.1 Конструкция диафрагмы    8.2 Отверстие для отбора давления    8.3 Коэффициенты истечения диафрагм и расширения газа    8.4 Потеря давления 9 Сопла ИСА 1932    9.1 Общий вид    9.2 Профильная часть сопла    9.3 Выходная поверхность сопла    9.4 Толщина стенки сопла    9.5 Отверсия для отбора давления    9.6 Коэффициенты истечения сопел ИСА 1932 и расширения газа    9.7 Погрешности    9.8 Потеря давления 10 Трубы Вентури    10.1 Классические трубы Вентури    10.2 Сопла Вентури Приложение А Таблицы коэффициентов истечения и расширения Приложение Б Эквивалентная шероховатость трубопроводов Приложение В Дополнительные сведения Приложение Д Библиография

Показать даты введения Admin

ГОСТ 8.563.1-97

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА И КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
МЕТОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

ДИАФРАГМЫ, СОПЛА ИСА 1932 И ТРУБЫ
ВЕНТУРИ, УСТАНОВЛЕННЫЕ
В ЗАПОЛНЕННЫХ ТРУБОПРОВОДАХ
КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Минск

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Фирмой «Газприборавтоматика» РАО «Газпром», Всероссийским научно-исследовательским институтом расходометрии (ВНИИР) Госстандарта России, Научно-производственным объединением «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева») Госстандарта России

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 11-97 от 25 апреля 1997 г.)

За принятие проголосовали

Наименование государства

Наименование национального органа по стандартизации

Азербайджанская Республика

Азгосстандарт

Республика Армения

Армгосстандарт

Республика Белоруссия

Госстандарт Белоруссии

Грузия

Грузстандарт

Республика Казахстан

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизская Республика

Киргизстандарт

Республика Молдова

Молдовастандарт

Российская Федерация

Госстандарт России

Республика Таджикистан

Таджикгосстандарт

Туркменистан

Главная государственная инспекция Туркменистана

Республика Узбекистан

Узгосстандарт

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 11 декабря 1997 г. № 410 межгосударственный стандарт ГОСТ 8.563.1-97 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1999 г.

4 ВЗАМЕН ГОСТ 23720-79, ГОСТ 26969-86, РД 50-213-80, МИ 2204-92, МИ 2346-95

СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 3

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 3

4 ОБОЗНАЧЕНИЯ 5

5 МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА 6

6 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ ИЗМЕРЕНИЙ 9

7 УСТАНОВКА СТАНДАРТНЫХ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ 10

8 ДИАФРАГМЫ 19

9 СОПЛА ИСА 1932 28

10 ТРУБЫ ВЕНТУРИ 32

ПРИЛОЖЕНИЕ A 42

ТАБЛИЦЫ КОЭФФИЦИЕНТОВ ИСТЕЧЕНИЯ И РАСШИРЕНИЯ 42

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 54

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ШЕРОХОВАТОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ 54

ПРИЛОЖЕНИЕ В 54

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ 54

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 64

БИБЛИОГРАФИЯ 64


МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Государственная система обеспечения единства измерений.

Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления

ДИАФРАГМЫ, СОПЛА ИСА 1932 И ТРУБЫ ВЕНТУРИ,
УСТАНОВЛЕННЫЕ В ЗАПОЛНЕННЫХ ТРУБОПРОВОДАХ
КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ

Технические условия

State system for ensuring the uniformity of measurements.

Measurement of liquids and gases flow rate and quantity by differential pressure method.

Orifice plates, nozzles ISA 1932 and Vеnturi tubes inserted in circular cross-section filled conduits.

Specifications

Дата введения 1999-01-01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Настоящий стандарт распространяется на измерение расхода и количества жидкостей и газов (далее - среда) методом переменного перепада давления с использованием стандартных сужающих устройств (далее - СУ) в качестве первичных измерительных преобразователей.

1.2 Стандарт распространяется на измерение расхода и количества текучих сред:

- стационарных или медленно изменяющихся во времени;

- скорость которых в отверстии СУ меньше скорости распространения звука в них;

- находящихся в одной фазе;

- турбулентных потоков при числах Рейнольдса от 3,2×103 до 108.

1.3 Стандарт устанавливает требования к геометрическим размерам и условиям применения СУ (диафрагм, сопел ИСА 1932, труб Вентури), установленных в трубопроводах круглого сечения, полностью заполненных средой.

1.4 Стандарт устанавливает требования к параметрам и условиям применения СУ, для которых коэффициенты истечения были определены экспериментально.

1.5 Стандарт соответствует международным стандартам [1], [2], [3], [4].

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.563.2-97 ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств

ГОСТ 2939-63 Газы. Условия для определения объема

ГОСТ 14249-89 (СТ СЭВ 1040-88, СТ СЭВ 1041-88) Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность

ГОСТ 15528-86 Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения

ГОСТ 24856-81 (СТ СЭВ 1572-79, ИСО 6552-80) Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения

ГОСТ 30319.0-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения

ГОСТ 30319.1-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки

ГОСТ 30319.2-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости

ГОСТ 30319.3-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств по уравнению состояния

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термины, используемые в стандарте, соответствуют [4] и ГОСТ 15528.

3.1 Измерения давления и перепада давления

3.1.1 Отверстие для отбора давления - круглое отверстие в стенке измерительного трубопровода (далее - ИТ) или корпуса камеры СУ, служащее для передачи давления к средству измерений. Отверстие для отбора давления располагают на входе СУ (далее - перед СУ) и на выходе СУ (далее - за СУ).

3.1.2 Давление среды в ИТ - давление, измеренное в месте расположения отверстия для отбора давления перед СУ.

3.1.3 Перепад давления на СУ - разность между статическими давлениями среды, измеренными через отверстия для отбора давления перед и за СУ, если они расположены на одной высоте. Если отверстия для отбора давления расположены на разных высотах, то учитывают и статическое давление, обусловленное разностью высот расположения этих отверстий.

3.2 Стандартные сужающие устройства

3.2.1 Отверстие или горловина СУ - круглое отверстие в СУ, имеющее минимальное поперечное сечение, соосное ИТ.

3.2.2 Стандартная диафрагма (далее - диафрагма) - диск с круглым отверстием, имеющий острую прямоугольную входную кромку.

3.2.3 Сопло ИСА 1932 - СУ с круглым отверстием, имеющее на входе плавно сужающийся участок с профилем, образованным двумя сопрягающимися дугами, переходящий в цилиндрический участок на выходе, называемый «горловиной».

3.2.4 Расходомерная труба Вентури (далее - труба Вентури) - СУ с круглым отверстием, имеющее на входе конический сужающийся участок, переходящий в цилиндрический участок, соединенный на выходе с расширяющейся конической частью, называемой «диффузором».

Сопло Вентури -труба Вентури с сужающимся входным участком в виде сопла ИСА 1932.

3.2.5 Относительный диаметр отверстия СУ - отношение диаметра отверстия (или горловины) СУ к внутреннему диаметру ИТ перед СУ при рабочей температуре среды

b = d/D (3.1)1)

1) Перечень и пояснения условных обозначений параметров, используемых в разделе 3, приведены в разделе 4 настоящего стандарта.

Относительный диаметр отверстия (или горловины) трубы Вентури - отношение диаметра горловины к диаметру входного цилиндрического участка в сечении, проходящем через оси отверстий для отбора давления перед СУ.

Относительная площадь СУ - относительный диаметр отверстия СУ, возведенный в квадрат.

3.3 Параметры потока

3.3.1 Расход среды (далее - расход) - количество среды, протекающей через отверстие или горловину СУ в единицу времени.

Массовый расход выражают массой среды в единицу времени, объемный расход при рабочих условиях измерений - действительным объемом среды в единицу времени, стандартный объемный расход - приведенным к стандартным условиям в соответствии с требованиями ГОСТ 2939 объемом среды в единицу времени.

3.3.2 Число Рейнольдса характеризует отношение силы инерции к силе вязкости потока

(3.2)

3.3.3 Показатель изоэнтропии (адиабаты) является термодинамической характеристикой потока сжимаемых сред, отображающей термодинамический процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой. Показатель изоэнтропии равен отношению относительного изменения давления к соответствующему относительному изменению плотности при обратимом адиабатическом (изоэнтропическом) процессе.

Для газов и паров вместо показателя изоэнтропии могут быть использованы значения отношений удельных теплоемкостей при постоянных давлении и объеме в случае, если отсутствуют официальные данные о значениях k .

3.3.4 Коэффициент истечения - отношение действительного значения расхода жидкости к его теоретическому значению. Экспериментально коэффициент истечения определяют на несжимаемой среде по измеренным значениям qm,, r, Dр, d и D из уравнения

(3.3)

В общем случае коэффициент истечения зависят от типа СУ (потери энергии на нем), места расположения отверстий для отбора давления, от относительного диаметра отверстия СУ, числа Рейнольдса, неравномерности распределения скоростей по сечению (вызванной местными сопротивлениями и шероховатостью трубопровода), остроты входной кромки (у диафрагм) и т.д.

Для геометрически подобных СУ и при гидродинамическом подобии потоков среды значения C одинаковы.

Геометрическое подобие различных СУ характеризуют равенством отношений одних и тех же геометрических размеров СУ к диаметру ИТ.

Гидродинамическое подобие потоков (независимо от рода среды) характеризуют равенством чисел Рейнольдса.

Приведенные в разделах 8, 9 и 10 уравнения для определения коэффициентов истечения представляют собой уравнения аппроксимации экспериментальных данных. Значения С, рассчитанные по уравнениям аппроксимации для СУ различных типов, приведены в приложении А (таблицы А.1, А.13).

3.3.5 Формула (3.3) дает различные значения коэффициентов истечения для несжимаемых и сжимаемых сред.

Коэффициент, учитывающий изоэнтропическое расширение газа за СУ, называют коэффициентом расширения. Экспериментально коэффициент расширения определяют на сжимаемой среде по измеренным значениям q , r, Dр, d и D, а также по известному значению С из уравнения

(3.4)

Коэффициент расширения зависит от отношения перепада давления к давлению на входе в СУ, показателя изоэнтропии, типа СУ и относительного диаметра отверстия СУ.

Коэффициент расширения равен единице для несжимаемой среды и меньше единицы для сжимаемой среды.

Приведенные в разделах 8, 9 и 10 уравнения, по которым определяют коэффициенты расширения, представляют собой для диафрагм результат аппроксимации экспериментальных данных, а для сопел - результат решения уравнения, выведенного из общего уравнения энергии потока в случае изоэнтропийного процесса.

Рассчитанные по этим уравнениям значения e, приведены в приложении А (таблицы А.14, А.15).

3.4 Параметры шероховатости

Параметр шероховатости Ra - среднее арифметическое из абсолютных значений расстояний между любой точкой профиля и средней линией в пределах базовой длины. Средняя линия - линия, проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально.

Значения этого параметра могут быть измерены с помощью выпускаемой промышленностью аппаратуры (например, профилометров или образцов шероховатости).

Шероховатость трубопровода при определении ее влияния на коэффициент истечения СУ оценивают по эквивалентной шероховатости Rш. Значения эквивалентной шероховатости определяют из табличных данных (приложение Б, таблица Б.1) или экспериментально (приложение В).

4 ОБОЗНАЧЕНИЯ

4.1 Обозначения параметров

Основные условные обозначения параметров приведены в таблице 1

Таблица 1 - Условные обозначения параметров

Условное обозначение

Наименование параметра

Размерность:

M - масса;

L - длина;

T - время;

q - температура

Единица физической величины

С

Коэффициент истечения

Безразмерная величина

-

С-

Коэффициент истечения, рассчитанный при числе Рейнольдса, стремящемся к бесконечности

Безразмерная величина

-

d

Диаметр отверстия или горловины СУ при рабочей температуре среды

L

м

d20

Диаметр отверстия или горловины СУ при температуре 20 °С

L

м

D

Внутренний диаметр ИТ на входе в СУ или входного цилиндрического участка классической трубы Вентури при рабочей температуре среды

L

м

D20

Внутренний диаметр ИТ на входе в СУ или входного цилиндрического участка трубы Вентури при температуре 20 °С

L

м

Е

Коэффициент скорости входа

Безразмерная величина

-

Kп

Поправочный коэффициент на притупление входной кромки отверстия диафрагмы

Безразмерная величина

-

Kш

Поправочный коэффициент на шероховатость внутренней поверхности ИТ

Безразмерная величина

-

KRe

Поправочный коэффициент на число Рейнольдса

Безразмерная величина

-

l

Абсолютная длина

L

м

L

Относительная длина L = 1/D

Безразмерная величина

-

p

Абсолютное давление среды перед СУ

ML-1Т-2

Па

qт

Массовый расход

MT-1

кг/с

q0

Объемный расход при рабочих условиях

L3T-1

м3

qc

Объемный расход, приведенный к стандартным условиям

L3T-1

м3

rк

Радиус закругления входной кромки диафрагмы

L

м

Rа

Абсолютная шероховатость

L

м

Rш

Эквивалентная шероховатость

L

м

Re

Число Рейнольдса, определенное относительно диаметра ИТ

Безразмерная величина

-

t

Температура среды

q

°C

Т

Термодинамическая температура среды

q

К

и

Скорость среды

LT-1

м/с

a

Коэффициент расхода

Безразмерная величина

-

b

Относительный диаметр отверстия СУ

Безразмерная величина

-

d

Относительная погрешность результата измерений

%

%

Dp

Перепад давления на СУ

ML-1 Т-2

Па

g

Температурный коэффициент линейного расширения

q-1

°С-1

e

Коэффициент расширения

Безразмерная величина

-

r

Плотность среды

ML-3

кг/м3

Dw

Потеря давления

ML-1T-2

Па

k

Показатель изоэнтропии (адиабаты)

Безразмерная величина

-

m

Динамическая вязкость среды

ML-1T-1

Па·с

Остальные обозначения указаны непосредственно в тексте.

4.2 Индексы обозначений параметров

Индексы, соответствующие обозначениям параметров, относят к величинам, характеризующим эти параметры.

Следующие индексы относят к обозначениям:

в - верхнего предела измерений или (и) изменения контролируемого параметра;

н - нижнего предела измерений или (и) изменения контролируемого параметра;

с - стандартных условий;

« - » (черта над обозначением параметра) - среднего значения параметра.

5 МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА

5.1 Принцип метода

Расход среды определяют методом переменного перепада давления. Принцип метода состоит в том, что в ИТ, по которому протекает среда, устанавливают СУ, создающее местное сужение потока. Вследствие перехода части потенциальной энергии потока в кинетическую средняя скорость потока в суженном сечении повышается, в результате чего - статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед СУ. Разность этих давлений тем больше, чем больше расход протекающей среды, и, следовательно, она может служить мерой расхода.

Из закона сохранения энергии для стационарного потока следует

Использование в решении этого уравнения условия неразрывности потока несжимаемой среды

приводит к теоретическому уравнению расхода несжимаемой среды

где uD - скорость течения потока в ИТ;

ud - скорость течения потока в отверстии СУ;

p1 - давление на входе в СУ;

p2 - давление на выходе из СУ;

r - плотность несжимаемой жидкости;

Е - коэффициент скорости входа

(5.1)

- перепад давления на СУ.

Действительный массовый расход получается меньше рассчитанного по теоретическому уравнению расхода, что корректируется коэффициентом истечения С и дополнительно коэффициентом расширения e для сжимаемых сред. Тогда уравнение расхода принимает вид

(5.2)

Значения С и e определены в результате экспериментальных исследований, проведенных на гидравлически гладких трубопроводах при равномерном распределении скоростей потока по сечению трубопровода и развитом турбулентном режиме течения этого потока. При исследованиях применяли диафрагмы с острой входной кромкой.

Наличие местных гидравлических сопротивлений (трубопроводной арматуры, отводов и т.д.) и применение шероховатых трубопроводов приводит к искажению распределения скорости по их сечению.

Для выравнивания распределения скоростей по сечению ИТ, неравномерность которого обусловлена наличием местных сопротивлений, применяют прямые участки трубопроводов определенной длины. Влияние шероховатости невозможно исключить подобным конструктивным путем. Поэтому влияние шероховатости ИТ на значение коэффициента истечения корректируют с помощью поправочного коэффициента на шероховатость внутренней поверхности ИТ Kш.

Влияние на коэффициент истечения притупления входной кромки отверстия диафрагмы, обусловленного ее износом, корректируют с помощью поправочного коэффициента на притупление входной кромки отверстия диафрагмы Kп.

Таким образом, уравнение массового расхода в общем случае примет вид

qm = CEKшKп e ( p d2 / 4) (2 r D р)1/2 = a Кш Kп e ( p / 4) (2r D р1/2 , (5.3)

где

a = ЕС.

Международный стандарт [1] не рассматривает случаи влияния на коэффициент истечения шероховатости внутренней поверхности ИТ и степени притупления входной кромки диафрагмы.

Введение коэффициентов, учитывающих влияние шероховатости внутренней поверхности ИТ и степени притупления входной кромки диафрагмы, расширяет область применения СУ.

Значение объемного расхода, приведенного к стандартным условиям, может быть определено из уравнения

qс = qт / r. (5.4)

Значение объемного расхода в рабочих условиях может быть определено из уравнения

q0 = qm / r (5.5)

5.2 Расчет коэффициента истечения

В общем случае коэффициент истечения представляют уравнением

где СRe, В и п - параметры, зависящие от типа СУ, причем

CRе = В/С-

Поправочный коэффициент на число Рейнольдса представляет собой уравнение

(5.6)

тогда

С=С- КRe. (5.7)

Коэффициенты С, В и СRe зависят только от параметров СУ.

Из уравнений (3.2), (5.3) и (5.6) видно, что С и KRе зависят от числа Рейнольдса, число Рейнольдса зависит от значения расхода, а значение расхода, в свою очередь, зависит от С и КRe.

Решение уравнений расхода для СУ, значение коэффициента истечения которых зависит от числа Рейнольдса, может быть найдено методом последовательных приближений. Такой метод рекомендует [1].

Алгоритм определения расхода можно упростить без изменения погрешности определения С, если уравнение (5.6) представить в виде

(5.8)

где Re- - число Рейнольдса, найденное для расхода, определенного при С = С-;

а и b - постоянные коэффициенты, зависящие от типа СУ (разделы 8 - 10).

Значения коэффициентов a и b получают из уравнения

(5.9)

Уравнение (5.9) - результат линейной аппроксимации от КRe для СУ каждого типа. В связи с тем, что изменение значения КRe лежит в небольших пределах (менее ±4 %), а значения КRe и п близки к единице, аппроксимация является достаточно точной и не влияет на погрешность определения коэффициента истечения.

5.3 Порядок определения массового расхода

Порядок определения массового расхода сводится к следующей процедуре:

- определяют b по уравнению (3.1);

- определяют С- (см. разделы 8-10);

- при выполнении условия (8.6) для диафрагм и условия (9.4) для сопел ИСА 1932 и сопел Вентури коэффициент шероховатости Кш принимают равным единице; при невыполнении указанных условий определяют приближенное значение коэффициента шероховатости Кш, принимая в уравнении (В.27) АRe = 0,5 (см. уравнение В.3);

- вычисляют массовый расход при С = С-, т.е. qm- по уравнению

qm- = CEKшKп e ( p d2 / 4) (2 r D р)1/2 (5.10)

- рассчитывают Re при массовом расходе qm-, т.е. по уравнению

(5.11)

- определяют КRe по уравнению (5.8);

- определяют число Рейнольдса по уравнению

Re=Re-KRe; (5.12)

- при выполнении условия (8.6) для диафрагм, условия (9.4) для сопел ИСА 1932 и сопел Вентури (Kш = 1) определяют действительное значение массового расхода по уравнению

qm = qm- KRe; (5.13)

- при невыполнении условия (8.6) для диафрагм, условия (9.4) для сопел ИСА 1932 и сопел Вентури рассчитывают по условию В.3.2 действительное значение коэффициента шероховатости с учетом зависимости от Re; в этом случае действительное значение массового расхода определяют по уравнению

(5.14)

5.4 Определение физических свойств контролируемой среды

Физические свойства среды могут быть определены путем непосредственных измерений (ГОСТ 8.563.2) или косвенным путем по нормативным документам, утвержденным Госстандартом России (ГОСТ 30319.0 - ГОСТ 30319.3 и др.) или Государственной службой стандартных справочных данных (ГСССД).

6 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ ИЗМЕРЕНИЙ

6.1 Условия применения стандартных сужающих устройств

6.1.1 СУ должно быть изготовлено, установлено и применено в соответствии с настоящим стандартом.

Если СУ изготовляют и применяют с нарушениями требований настоящего стандарта, следует выполнить индивидуальную калибровку этого СУ в условиях, соответствующих условиям его эксплуатации.

6.1.2 Соответствие геометрических параметров СУ требованиям стандарта проверяют периодически через установленные интервалы времени. При выборе межповерочного интервала руководствуются условиями эксплуатации, а при наличии статистических данных - надежностью работы в условиях эксплуатации.

Настоящий стандарт не учитывает прогрессирующие погрешности, вызванные изменением коэффициента истечения вследствие образования осадков на СУ и стенках ИТ.

6.1.3 СУ изготовляют из коррозионно-эрозионно-стойкого по отношению к среде материала, температурный коэффициент линейного расширения которого известен в рабочем диапазоне температур.

6.2 Контролируемая среда

6.2.1 Среда может быть сжимаемой (газ, пар) или несжимаемой (жидкость).

6.2.2 Среда должна быть однофазной и однородной по физическим свойствам. Коллоидные растворы с высокой степенью дисперсности (например, молоко) допускается считать однофазными.

6.3 Условия течения контролируемой среды

6.3.1 Условия течения среды должны соответствовать требованиям 1.2. Измерения пульсирующих, переменных и нестационарных потоков рассмотрены в приложении Д ГОСТ 8.563.2.

6.3.2 Фазовое состояние потока не должно изменяться при его течении через СУ. Для уменьшения вероятности изменения фазового состояния среды при протекании ее через СУ увеличивают относительный диаметр отверстия СУ b с целью уменьшить перепад давления на СУ.

6.3.3 Для сжимаемой среды отношение перепада давления к абсолютному давлению должно быть не более 0,25.

7 УСТАНОВКА СТАНДАРТНЫХ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

7.1 Общие требования

7.1.1 Применяемый метод измерений предусматривает протекание контролируемой среды только по трубопроводам круглого сечения.

7.1.2 Конструкция и способ монтажа СУ должны обеспечивать его периодический осмотр.

7.1.3 Условия течения потока непосредственно перед СУ должны соответствовать требованиям 7.4. Такие условия могут быть реализованы, если при установке СУ выполнены требования раздела 7.

7.1.4 Местные сопротивления (МС), установленные в ИТ, искажают кинематическую структуру потока. Поэтому СУ устанавливают между двумя прямыми участками ИТ постоянного сечения необходимой длины, не содержащими МС и ответвления (независимо от того, подводят или отводят поток через эти ответвления в процессе измерения).

Необходимые минимальные длины прямых участков ИТ зависят от вида МС, их размещения на ИТ, типа СУ и относительного диаметра его отверстия (формула 7.2).

7.1.5 Допускается применение сварных труб при условии, что внутренний сварной шов параллелен оси трубы. Шов не должен располагаться в секторе с углом ±30° поперечного сечения трубы от оси отдельного отверстия для отбора давления.

Наличие выступающей части шва на длине 2D от места отбора давления на внутренней поверхности ИТ не допускается.

7.1.6 Значение внутреннего диаметра ИТ следует выбирать из диапазонов допустимых значений, приведенных для СУ каждого типа в 8.3.1; 9.6.1; 10.1.1.1-10.1.1.3 и 10.2.4.1.

7.1.7 На внутренней поверхности ИТ не должны скапливаться осадки в виде пыли, песка, металлических предметов и другие загрязнения на длине не менее 10D до СУ и не менее 4D за ним.

7.1.8 В ИТ с газовой средой предусматривают дренажные и (или) продувочные отверстия для удаления твердых осадков и жидкостей. В процессе измерения расхода не допускаются утечки среды через эти отверстия.

Диаметр дренажных и продувочных отверстий должен быть не более 0,08D, а расстояние, измеренное по прямой линии от центра одного из этих отверстий до центра отверстия для отбора давления, расположенного с той же стороны СУ, должно быть более 0,5D. Кроме того, угол между радиальными плоскостями трубы, проходящими через соответствующие оси дренажных или продувочных отверстий и через ось отверстия для отбора давления, должен быть не менее 30°.

7.1.9 Прямые участки ИТ должны иметь термоизоляцию.

При измерении температуры перед СУ допускается термоизолировать только участок ИТ от места размещения чувствительного элемента термометра до СУ.

При измерении температуры за СУ термоизолируют прямые участки ИТ перед и за СУ. Участок ИТ перед СУ термоизолируют для диафрагм и сопел на длине 5D, а для труб Вентури - 0,5D. Участок ИТ за СУ термоизолируют от места размещения чувствительного элемента термометра до СУ.

Допускается не термоизолировать ИТ, если разность температур среды перед и за СУ не превышает 1/3 погрешности измерения температуры.

Устанавливать чувствительный элемент термометра или его гильзу при отсутствии термоизоляции ИТ следует на участке между точками измерения разности температур при одновременном соблюдении требований 6.3 ГОСТ 8.563.2.

7.2 Длины прямых участков измерительных трубопроводов

Требования составлены на основе требований [1], [5] - [8] (см. также В.2).

7.2.1 Наименьшие длины Lk1 прямых участков ИТ между СУ (кроме труб Вентури) и любыми ближайшими к нему МС должны быть рассчитаны по уравнению

Lk1 = l / D=ak + bk, (7.1)

где аk, bk, ck - постоянные коэффициенты, зависящие от типа МС, значения которых приведены в таблице 2;

l, D - абсолютная длина и внутренний диаметр рассчитываемого участка ИТ.

Таблица 2 - Наименьшие относительные длины Lк1 прямых участков между СУ (кроме труб Вентури) и местными сопротивлениями

Местное сопротивление

Коэффициенты уравнения (7.1)

Наименьшая относительная длина прямого участка при b, равном

aк

bк

cк

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,75

Для МС, расположенных перед СУ

1 Задвижка, равнопроходный шаровой кран

11,5

82,0

6,7

12

12

12

13

15

19

24

2 Пробковый кран

14,5

30,5

2,0

16

18

20

23

26

30

32

3 Запорный клапан, вентиль

17,5

64,5

4,1

18

18

19

22

26

33

38

4 Затвор (заслонка)

21,0

38,5

1,4

25

29

32

36

40

45

47

5 Конфузор

5,0

114

6,8

5

5

6

6

9

16

22

6 Симметричное резкое сужение

30,0

0,0

0,0

30

30

30

30

30

30

30

7 Диффузор

16,0

185

7,2

16

16

17

18

21

31

40

8 Симметричное резкое расширение

47,5

54,5

1,8

51

54

58

64

70

77

80

9 Одиночное колено, тройник с заглушкой

10,0

113

5,2

10

11

11

14

18

28

36

10 Группа колен в одной плоскости, разветвляющиеся потоки

13,5

82,5

3,7

14

15

17

20

26

36

42

11 Группа колен в разных плоскостях, смешивающиеся потоки

33,5

115

4,0

34

35

37

41

49

62

70

12 Местное сопротивление неопределенного типа

54,5

65,0

1,6

60

64

70

76

84

92

96

13 Гильза термометра, плотномера или карман диаметром:

£ 0,03D

£0,13D

5,0

20,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

20

5

20

5

20

5

20

5

20

5

20

5

20

14 Струевыпрямитель

22,0

0,0

0,0

22

22

22

22

22

22

22

Для МС, расположенных за СУ

15 Любое местное сопротивление

0,00

8,55

0,55

4

5

6

6

7

7

8

Примечания

1 Значения наименьших длин прямых участков приведены для контроля их расчета по уравнению (7.1). Согласно 7.2.2 эти значения следует округлять в большую сторону до получения целого числа.

2 Характеристики МС приведены в приложении В.

3 Значения длин прямых участков в пунктах 1, 2, 3, 4 таблицы 2 приведены для полностью открытой запорной арматуры.

4 Длины прямых участков измеряют от торцов диафрагмы до внешней границы установки МС (см. В.2).

5 Термометры и плотномеры диаметром менее 0,13D устанавливают за СУ на расстоянии 5D - 15D. Любые термометры перед СУ устанавливают на расстоянии не далее первого МС.

Наименьшие длины прямых участков ИТ между трубой Вентури и МС должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 3.

Таблица 3 - Наименьшие относительные длины прямых участков ИТ между классической трубой Вентури и ближайшим перед ней МС

Местное сопротивление

Минимально допустимая длина при dL = 0,5

Наименьшая длина, при которой dL =0

При b, равном

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

Задвижка, равнопроходный шаровой кран

0,5

0,5

1,5

1,5

1,5

1,5

2,5

2,5

3,5

3,5

1,5

2,5

2,5

3,5

3,5

4,5

4,5

4,5

5,5

5,5

Конфузор

-

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

0,5

1,5

2,5

4,5

5,5

6,5

8,5

9,5

10,5

11,5

Диффузор

0,5

0,5

0,5

1,0

1,5

1,5

1,5

2,5

3,5

4,5

1,5

1,5

1,5

2,5

2,5

3,5

3,5

4,5

5,5

6,5

Одиночное колено

-

-

-

0,5

0,5

0,5

1,0

1,5

2,0

3,0

0,5

0,5

0,5

1,0

1,5

2,5

3,0

4,0

4,0

4,5

Группа колен в одной плоскости

0,5

0,5

0,5

0,5

1,5

1,5

2,5

2,5

2,5

3,5

1,5

1,5

1,5

1,5

2,5

2,5

3,5

4,5

4,5

4,5

Группа колен в разных плоскостях

0,5

0,5

0,5

0,5

8,5

12,5

17,5

23,5

27,5

29,9

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Примечание - Длину прямого участка следует измерять от плоскости, проходящей через ось отверстия для отбора давления перед классической трубой Вентури.

Для промежуточных значений относительного диаметра трубы Вентури, не указанных в таблице 3, наименьшие длины прямых участков ИТ выбирают путем линейной интерполяции табличных данных.

Наименьшая длина прямого участка ИТ между трубой Вентури и МС, не указанным в таблице 3, может быть определена по уравнению (7.1) и по таблице 2.

Для прямых участков за трубой Вентури установка деталей арматуры и других МС не отражается на точности измерений, если они расположены на расстоянии не менее d от плоскости отверстия для отбора давления за трубой Вентури.

7.2.2 Длины прямых участков ИТ, определенные по 7.2.1, являются наименьшими. Полученные по уравнению (7.1) значения длин округляют в большую сторону до целого числа, а при использовании таблицы 3 - до значения, составляющего половину значения диаметра ИТ.

7.2.3 При длинах прямых участков ИТ, рассчитанных с учетом требований 7.2.1 и 7.2.2, погрешность коэффициента истечения соответствует приведенной в разделах 8-10.

7.2.4 Если длины прямых участков ИТ перед СУ меньше длин, определенных в соответствии с требованиями 7.2.1 и 7.2.2, то учитывают дополнительную погрешность коэффициента истечения dL, которую арифметически суммируют с основной погрешностью коэффициента истечения.

Дополнительную погрешность dL, обусловленную сокращением длины прямого участка ИТ между СУ и ближайшим перед ним МС, определяют для всех СУ (кроме трубы Вентури) по уравнению

dL = [0,8 + 19,2 (L1 / Lk1)4]-1, (7.2)

где L1 - действительное значение длины прямого участка;

Lk1 - значение длины прямого участка, рассчитанное по уравнению (7.1).

Некоторые значения dL в зависимости от сокращения длины прямого участка приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Дополнительная погрешность dL, обусловленная сокращением длин прямых участков при применении СУ (кроме труб Вентури)

Lk1/L1

dL

Lk1/L1

dL

Lk1/L1

dL

1,0

0,0

1,8

0,4

2,6

0,8

1,2

0,1

2,0

0,5

2,8

0,9

1,4

0,2

2,2

0,6

3,0

1,0

1,6

0,3

2,4

0,7



При этом не допускают сокращение длин прямых участков ИТ перед СУ до длин менее 5D (кроме длин между СУ и гильзой термометра диаметром менее 0,03D) и длин, приводящих к дополнительной погрешности более 1 %, а для вновь создаваемых и реконструируемых измерительных комплексов (далее - ИК) - 0,5 %.

Сокращение длин прямых участков за СУ допускают до половины значений, рассчитанных по уравнению (7.1) и округленных в большую сторону до значений, составляющих половину значения диаметра ИТ. При этом дополнительная погрешность коэффициента истечения составляет 0,5 %.

Значение погрешности dL округляют до десятых долей процента.

Сокращенная длина прямых участков при применении труб Вентури для местных сопротивлений, приведенных в таблице 3, не должна быть менее длин, приведенных в верхних строках этой таблицы. При этом независимо от сокращенной длины прямого участка дополнительную погрешность принимают равной 0,5 %.

Если чувствительный элемент термометра или его гильза, имеющие диаметр менее 0,03D расположены на расстоянии менее 5D, но не менее 3D (являющемся наименьшим допустимым расстоянием) перед СУ, то в этом случае учитывают дополнительную погрешность 0,5 %.

При одновременном сокращении длин прямых участков, расположенных перед и за СУ, дополнительные погрешности арифметически суммируют с основной погрешностью коэффициента истечения. Сумма дополнительных погрешностей не должна превышать 1 %, а для вновь создаваемых и реконструируемых ИК - 0,5 %.

7.2.5 Применение сокращенных длин прямых участков, не удовлетворяющих условиям 7.2.4, 7.2.8, возможно до получения результатов исследований с целью определить возникающую дополнительную погрешность или уточненное значение коэффициента истечения по методике, согласованной с заинтересованными сторонами.

7.2.6 В процессе измерений расхода запорная арматура должна быть полностью открытой. Запорную арматуру, используемую для регулирования расхода, рекомендуют располагать за СУ.

7.2.7 При однократном изменении направления потока МС (например, тройник или колено) в случае измерений перепада давления на СУ через отдельные отверстия оси отверстий располагают перпендикулярно к плоскости расположения осей колена или тройника.

Если отверстие для отбора давления расположено в плоскости, не перпендикулярной к плоскости расположения оси колена, являющегося первым МС перед СУ, то это колено оказывает на коэффициент истечения действие, аналогичное действию группы колен в разных плоскостях, и при определении дополнительной погрешности следует пользоваться коэффициентами аk,, bk,, сk для групп колен в разных плоскостях.

Если отбор давления проводят с помощью кольцевой камеры, то ее отверстия могут находиться в любой плоскости по отношению к плоскости расположения осей колен.

7.2.8 Значения длин прямых участков ИТ по 7.2.1 и 7.2.2 получены экспериментальным путем для установившегося равномерного потока перед рассматриваемым МС. На практике такие условия реализуют путем обеспечения необходимой длины прямого участка ИТ между МС, расположенными перед СУ.

При установке перед СУ последовательно нескольких МС длины прямых участков между ними определяют исходя из условий:

а) длину прямого участка между СУ и ближайшим перед ним МС определяют по 7.2.1-7.2.4;

б) между двумя ближайшими к СУ МС должен быть прямой участок ИТ длиной Lk2, равной половине или более половины значения, определяемого по уравнению (7.1), а для труб Вентури - по таблице 3, для второго МС при b = 0,7 независимо от фактического значения b. Для диафрагм, сопел ИСА 1932 и сопел Вентури эту длину прямого участка определяют по уравнению

. (7.3)

Значения длин прямых участков, рассчитанные по уравнению (7.3), приведены в таблице 5.

Таблица 5- Наименьшая относительная длина прямого участка Lк2 между местными сопротивлениями, установленными перед СУ

Второе местное сопротивление

Lк2

Второе местное сопротивление

Lк2

1 Задвижка, равнопроходный шаровой кран

10

7 Диффузор

16

2 Пробковый кран

15

8 Симметричное резкое расширение

39

3 Запорный клапан, вентиль

17

9 Одиночное колено, тройник с заглушкой

14

4 Затвор (заслонка)

23

10 Группа колен в одной плоскости, разветвляющийся поток

18

5 Конфузор

8

6 Симметричное резкое сужение

15

11 Группа колен в разных плоскостях, смешивающиеся потоки

31

12 Местное сопротивление неопределенного типа

46

Это правило не относится к случаям, когда ближайшим МС перед СУ является большая емкость (симметричное резкое сужение) или струевыпрямитель, а также к МС, расположенным на расстоянии более 100D перед СУ. МС, установленные перед большой емкостью (В.2.7) или на расстоянии более 100D перед СУ, не учитывают. При применении струевыпрямителя должны быть удовлетворены требования 7.3.1.

Допускается сокращение расстояния между МС, исключая совмещение колен (В.2), за счет соответствующего увеличения длины ИТ между СУ и ближайшим перед ним МС.

При расчете длин прямых участков протяженность МС не входит в общую длину прямого участка.

7.2.9 В связи с возможностью сокращения длин прямых участков перед СУ (7.2.4) и, в частности, сокращения длины второго участка между ближайшими к СУ местными сопротивлениями за счет увеличения на то же значение длины первого участка, длины обоих участков могут быть реально сокращенными, т.е.

L1р< Lк1 и L2р< Lк2,

где L и L - реальные длины первого и второго участков;

Lк1 и Lк2 - расчетные длины тех же участков.

В этом случае для определения дополнительной погрешности к коэффициенту истечения действительную сокращенную длину первого участка рассчитывают по уравнению

L1= L1р + L2р - Lк2. (7.4)

Дополнительную погрешность, обусловленную сокращением длин прямых участков dL, в данном случае определяют по уравнению (7.2) с использованием найденного по уравнению (7.4) значения L1.

При этом дополнительная погрешность не должна превышать 1 %, а для вновь создаваемых и реконструируемых-ИК - 0,5 %.

7.3 Струевыпрямители

При установке СУ за МС с суммарной длиной прямых участков более 44D рекомендуется применять струевыпрямители. Описание и конструкции струевыпрямителей рекомендуемых типов приведены в 7.3.2 и на рисунках 1 и 2.

При необходимости использования СУ с большим относительным диаметром отверстия СУ установка струевыпрямителей позволяет в ряде случаев сократить длины прямых участков ИТ без увеличения погрешности определения коэффициента истечения.