Федеральное агентство по
техническому регулированию и метрологии
Федеральное государственное
унитарное предприятие
«Всероссийский научно-исследовательский институт
метрологической службы»
(ФГУП «ВНИИМС»)
РЕКОМЕНДАЦИЯ
Государственная система
обеспечения единства измерений
РАСХОД И КОЛИЧЕСТВО ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
В ТРУБОПРОВОДАХ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА
Методика выполнения измерений
с помощью сужающих устройств
МИ 3152-2008
Москва 2009
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. РАЗРАБОТАНА
Федеральным государственным унитарным
предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической
службы» (ФГУП «ВНИИМС»)
ИСПОЛНИТЕЛИ Б.М. Беляев, И.М. Шенброт
РАЗРАБОТАНА Обществом с ограниченной ответственностью «Отраслевой
метрологический центр «Газметрология»» (ООО ОМЦ «Газметрология»)
ИСПОЛНИТЕЛИ А.А. Личко, С.Ф. Племенкова
РАЗРАБОТАНА Закрытым акционерным обществом «Институт энергоаудита
и учета энергоносителей» (ЗАО «ИЭАУЭ»)
ИСПОЛНИТЕЛИ Е.П. Пистун, Л.В. Лесовой
2. УТВЕРЖДЕНА ФГУП «ВНИИМС»
07 ноября 2008 г.
3. ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ФГУП «ВНИИМС»
07 ноября 2008 г.
4. ВЗАМЕН МИ 2588-2000
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения и назначение. 1
2
Нормативные ссылки. 2
3 Термины
и определения. 2
4
Условные обозначения, индексы и сокращения. 2
4.1 Условные обозначения. 2
4.2 Индексы условных обозначений
величин. 3
4.3 Сокращения. 3
5 Метод
измерений. 3
5.1 Принцип метода. 3
5.2 Формулы для расчета расхода
среды.. 3
5.3 Формулы для расчета количества
среды.. 3
6
Средства измерений и вспомогательные устройства. 3
6.1 Требования к составу средств
измерений и вспомогательных устройств. 3
6.2 Сужающие устройства. 4
6.3 Измерительный трубопровод и его
оснащение. 4
6.4 Средства измерений параметров
потока и среды.. 4
7
Условия измерений. 4
8 Подготовка
к выполнению измерений. 4
9
Расчет расхода и количества среды.. 4
9.1 Исходные данные. 4
9.2 Определение значений исходных
величин. 5
9.3 Обработка результатов измерений. 5
10
Требования безопасности и требования к квалификации операторов. 5
11 Оценка
неопределенности результатов измерений. 6
|
РЕКОМЕНДАЦИЯ
Государственная система
обеспечения единства измерений
Расход и количество
жидкостей и газов в трубопроводах большого диаметра.
Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств
|
МИ 3152-2008
|
1 Область применения и
назначение
Настоящая рекомендация,
разработана в дополнение
к ГОСТ 8.586.1,
ГОСТ 8.586.2,
ГОСТ 8.586.3
и ГОСТ 8.586.5,
устанавливает методику выполнения измерений расхода и количества жидкостей и
газов с помощью стандартной диафрагмы или сопла ИСА 1932 при соблюдении
следующих условий:
а) для измерения перепада давления на диафрагме
применяют угловой способ отбора давления;
б) относительный диаметр отверстия диафрагмы находится
в пределах от 0,1 до 0,75;
в) при применении диафрагмы внутренний диаметр
трубопровода более 1000 мм и не более 3000 мм;
г) режимы течения измеряемой среды в случае применения
диафрагмы характеризуются числами Рейнольдса, находящимися в пределах,
установленных ГОСТ
8.586.2;
д) относительный диаметр отверстия сопла ИСА 1932
находится в пределах от 0,3 до 0,8;
е) при применении сопла ИСА 1932 внутренний диаметр
трубопровода не менее 500 мм и не более 1000 мм;
ж) режимы течения измеряемой среды в случае применения
сопла ИСА 1932 характеризуются числами Рейнольдса, находящимися в пределах:
- свыше 107 до 5·107 включительно, если внутренний
диаметр трубопровода не менее 50 мм и не более 500 мм;
- от 7·104до 5·107 включительно при относительном
диаметре отверстия сопла ИСА 1932 не менее 0,30 и менее 0,44, если внутренний
диаметр трубопровода более 500 мм;
- от 2·104 до 5·107 включительно при относительном
диаметре отверстия сопла ИСА 1932 не менее 0,44 и не более 0,80, если
внутренний диаметр трубопровода более 500 мм.
Рекомендация разработана с целью расширения области
применения метода переменного перепада давления и предназначена для
специалистов, занимающихся проектированием, монтажом и эксплуатацией средств
измерений расхода и количества жидкостей и газов.
2 Нормативные ссылки
В настоящей рекомендации использовали
ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ
8.586.1-2005 (ИСО 5167-1:2003) Государственная система обеспечения единства
измерений. Измерение расхода в количества жидкостей и газов с помощью
стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие
требования
ГОСТ
8.586.2-2005 (ИСО 5167-2:2003) Государственная система обеспечения единства
измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью
стандартных сужающих устройств. Часть 2. Диафрагмы. Технические требования
ГОСТ
8.586.3-2005 (ИСО 5167-3:2003) Государственная система обеспечения единства
измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью
стандартных сужающих устройств. Часть 3. Сопла и сопла Вентури. Технические
требования
ГОСТ
8.586.5-2005 Государственная система обеспечения единства измерений.
Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих
устройств. Часть 5. Методика выполнения измерений
ГОСТ 2939-63 Газы. Условия для
определения объема
3 Термины и определения
В настоящей рекомендация применены
термины и определения в соответствии с ГОСТ
8.586.1.
4 Условные обозначения, индексы
и сокращения
4.1
Условные обозначения
В настоящей рекомендации применены
условные обозначения в соответствии с ГОСТ
8.586.1 и ГОСТ
8.586.5.
4.2 Индексы условных обозначений величин
В настоящей рекомендации применены
индексы условных обозначений величин в соответствии с ГОСТ
8.586.5.
4.3 Сокращения
В настоящей рекомендации применены
сокращения в соответствии с ГОСТ
8.586.5.
5 Метод измерений
5.1
Принцип метода
Принцип метода измерений расхода и
количества среды с помощью СУ изложен в ГОСТ
8.586.1.
5.2 Формулы для расчета расхода среды
Формулы для расчета расхода среды
приведены в ГОСТ
8.586.5 (подраздел 5.2).
Формулы, применяемые при расчете
коэффициентов, используемых в формулах ГОСТ
8.586.5 (подраздел 5.2), и их области применения указаны в таблице.
Таблица -
Формулы, применяемые при расчете расхода среды
Наименование рассчитываемого параметра
|
Обозначение
стандарта и номер формулы или пункта для следующих типов СУ:
|
Диафрагма
|
Сопло
ИСА 1932
|
Коэффициенты Кт
и Ксу
|
ГОСТ
8.586.1 [формулы (5.6), (5.7)]
|
Диаметр
отверстия СУ, d
|
ГОСТ
8.586.1 [формула (5.4)]
|
Внутренний
диаметр ИТ, D
|
ГОСТ
8.586.1 [формула (5.5)]
|
Относительный
диаметр отверстия СУ, β
|
ГОСТ
8.586.1 [формула (3.1)]
|
Коэффициент
скорости входа, Е
|
ГОСТ
8.586.1 [формула (3.6)]
|
Границы
применения
|
1,0
м < D ≤ 3,0 м;
|
0,5
м < D ≤ 1,0 м;
|
0,1
≤ β ≤ 0,75;
|
0,3
≤ β ≤ 0,8;
|
Re ≥ 5000 при β ≤ 0,56;
|
7·104
≤ Re ≤ 5·107 при β <
0,44;
|
Re ≥ 16000β2 при β > 0,56;
|
2·104
≤ Re ≤ 5·107 при β ≥
0,44.
|
Поправочный коэффициент
Кп
|
при
rк > 0,0004d Кп рассчитывают по ГОСТ
8.586.2 (подпункт 5.3.2.4); при rк
≤ 0,0004d значение Кп
принимают равным единице
|
Значение
Кп принимают равным единице
|
Коэффициент
расширения, ε
|
ГОСТ
8.586.2 [формула (5.7)] при Δр/р ≤ 0,25
|
ГОСТ
8.586.3 [формула (5.2)] при Δр/р ≤ 0,25
|
Число
Рейнольдса, Re
|
ГОСТ
8.586.5 [формулы (5.9) - (5.11)]
|
Коэффициент
истечения, С
|
ГОСТ
8.586.2 [формула (5.6)]
|
ГОСТ
8.586.3 [формула (5.1)]
|
Поправочный
коэффициент Кш
|
ГОСТ
8.586.2 [формула (5.11)]*
|
ГОСТ
8.586.3 [формула (5.3)]*
|
*) Если значение Кш, полученное
в результате расчета, больше 1,03, то принимается, что эквивалентная
шероховатость стенок ИТ превышает допускаемое значение.
|
5.3 Формулы для расчета количества среды
Формулы для расчета количества среды
(массы, объема при рабочих или стандартных условиях по ГОСТ 2939) приведены в ГОСТ
8.586.5 (подраздел 5.3).
6 Средства измерений и
вспомогательные устройства
6.1
Требования к составу средств измерений и вспомогательных устройств
Измерения расхода и количества жидкостей
и газов выполняют с помощью технических средств, в состав которых входят
основные узлы, перечисленные в ГОСТ
8.586.5 (раздел 1).
6.2 Сужающие устройства
6.2.1 Конструкция диафрагм должна соответствовать
требованиям ГОСТ 8.586.2
(подраздел 5.1), сопел ИСА 1932 - ГОСТ 8.586.3
(пункты 5.1.1, 5.1.2 и 5.1.3).
6.2.2 Конструкция камер отбора давления и выполнение
отверстий для отбора давлений должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.586.2
(подраздел 5.2) для диафрагм и ГОСТ 8.586.3
(пункт 5.1.5) для сопел ИСА 1932.
6.2.3 Измерение диаметра отверстия диафрагмы выполняют в
соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.2
(пункт 5.1.8), горловины сопла ИСА 1932 - в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.3
(подпункт 5.1.2.5).
6.2.4 Диафрагму устанавливают в трубопровод в соответствии
с требованиями ГОСТ 8.586.2
(раздел 6), сопло ИСА 1932 - в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.3
(раздел 6).
6.3 Измерительный трубопровод и его оснащение
6.3.1 Общие требования к геометрическим характеристикам,
расположению, состоянию внутренней поверхности ИТ и его оснащению приведены в ГОСТ 8.586.1
(раздел 7).
6.3.2 Требования к округлости и цилиндричности ИТ приведены
в ГОСТ 8.586.2
(подраздел 6.4), при применении сопла ИСА 1932 - в ГОСТ 8.586.3
(подраздел 6.4).
6.3.3 Измерение внутреннего диаметра ИТ в случае применения
диафрагмы выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.2
(пункт 6.4.2), при применении сопла ИСА 1932 - ГОСТ 8.586.3
(пункт 6.4.2).
6.4 Средства измерений параметров потока и среды
6.4.1 Характеристики СИ параметров потока и среды должны
соответствовать требованиям ГОСТ 8.586.5
(подразделы 4.3 - 4.7; раздел 6).
6.4.2 Монтаж и эксплуатация СИ параметров потока и среды,
вспомогательных устройств должны выполняться в соответствии с требованиями
технической документации по их эксплуатации и ГОСТ 8.586.5
(раздел 6).
7 Условия измерений
Условия измерений должны соответствовать
требованиям ГОСТ
8.586.1 (раздел 6) и ГОСТ
8.586.5 (раздел 4).
8 Подготовка к выполнению
измерений
Перечень работ и процедур, проводимых при
подготовке к выполнению измерений, приведен в ГОСТ
8.586.5 (раздел 7).
9 Расчет расхода и количества
среды
9.1
Исходные данные
Для расчета расхода и количества среды
необходимы следующие исходные данные:
а) тип среды;
б) параметры и характеристики СУ и ИТ:
- тип СУ и способ отбора перепада
давления (для диафрагм);
- диаметр отверстия СУ при температуре 20
ºС;
- материал, из которого изготовлено СУ,
или температурный коэффициент линейного расширения материала СУ;
- при применении диафрагм начальный
радиус входной кромки диафрагмы и время эксплуатации диафрагмы с момента
определения значения начального радиуса входной кромки диафрагмы или
межконтрольный интервал СУ;
- внутренний диаметр ИТ при температуре
20 ºС;
- материал, из которого изготовлен
прямолинейный участок ИТ непосредственно перед СУ, или температурный
коэффициент линейного расширения материала ИТ;
- среднеарифметическое отклонение профиля
шероховатости или эквивалентная шероховатость внутренней поверхности ИТ;
в) физико-химические параметры среды:
- для смеси газов (в т.ч. природного
газа) - полный ее состав или (для природного газа) - молярные доли диоксида
углерода и азота в газе и его плотность при стандартных условиях;
- плотность среды в рабочих условиях (при
наличии плотномера);
г) при измерении расхода и количества
среды с помощью вычислительных устройств:
- перепад давления на СУ;
- температура среды;
- абсолютное давление среды или
избыточное давление среды и атмосферной давление;
д) при измерении количества среды по
средним параметрам потока и среды за интервал времени измерений:
- среднее значение квадратного корня
перепада давления;
- среднее значение абсолютного давления
или квадратного корня абсолютного давления;
- среднее значение избыточного давления и
атмосферное давление при определении абсолютного давления с помощью СИ
избыточного и атмосферного давления;
- среднее значение температуры среды.
9.2 Определение значений исходных величин
9.2.1 Значения параметров и характеристик СУ и ИТ, необходимых
для выполнения расчета расхода среды, определяют в соответствии с сертификатами
или с актами измерений геометрических параметров СУ и ИТ.
9.2.2 Значения физико-химических параметров среды,
необходимых для выполнения расчета расхода среды, а также значения параметров
потока измеряют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.1
(подраздел 5.4) и ГОСТ 8.586.5
(раздел 6).
9.3 Обработка результатов измерений
9.3.1 Порядок обработки результатов измерений приведен в ГОСТ 8.586.5
(раздел 8).
Расчет расхода и количества среды выполняют с учетом
установленных в настоящей рекомендации границ применения формул для расчета
коэффициентов (см. таблицу), используемых в формулах ГОСТ
8.586.5 (подраздел 5.2).
9.3.2 Алгоритм расчета расхода среды приведен в ГОСТ 8.586.5
(пункт 8.1.2).
9.3.3 Расчет количества среды с помощью вычислительных
устройств выполняют в соответствии с ГОСТ 8.586.5
(подраздел 8.2).
9.3.4 Расчет количества среды по результатам
планиметрирования диаграмм выполняют в соответствии с ГОСТ 8.586.5
(подраздел 8.3).
10 Требования безопасности и
требования к квалификации операторов
10.1 К проведению монтажа и выполнению измерений
допускаются лица, изучившие эксплуатационную документацию на СИ и
вспомогательное оборудование, прошедшие инструктаж по технике безопасности,
получившие допуск к самостоятельной работе, обладающие наличием знаний
стандартов и правил, мер техники безопасности.
10.2 Перед монтажом СИ и вспомогательного оборудования
необходимо обратить внимание на их соответствие эксплуатационной документации,
наличие и целостность маркировок взрывозащиты (при необходимости), наличие и
целостность крепежных элементов, оболочек (корпусов).
При подготовке и проведении работ на измерительном
оборудовании должны соблюдаться установленные правила и действующие технические
инструкции, распространяющиеся на данный вид оборудования.
Инструкции по эксплуатации оборудования и СИ должны
быть доступны обслуживающему персоналу.
Монтаж СИ необходимо производить в строгом
соответствии с их схемой внешних соединений. Запрещается вносить какие-либо
изменения в электрическую схему внешних соединений, а также использовать любые
запасные части, не предусмотренные эксплуатационной документацией и без
согласования с изготовителем СИ.
Необходимо использовать подъемные механизмы и
оборудование, соответствующие поднимаемому весу.
10.3 В процессе эксплуатации, не реже одного раза в месяц,
СИ и вспомогательное оборудование должны осматриваться квалифицированным
персоналом. При этом необходимо обращать внимание на целостность оболочек
(корпусов) СИ, наличие крепежных элементов, пломб и предупредительных надписей.
11 Оценка неопределенности
результатов измерений
Оценку неопределенности результатов измерений расхода
и количества среды выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ
8.586.5 (раздел 10). При этом относительную расширенную неопределенность
коэффициента истечения сопел ИСА 1932 при условии, что неопределенности β
и Re равны нулю, рассчитывают по формулам
- = 0,8 - для β ≤
0,6;
- = (2β - 0,4) -
для β ≥ 0,6.
Если 107 < Re ≤
5·107, то к данным значениям добавляют арифметически
неопределенность 0,2 %.