|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ГОСТ 8.563.1-97 ГСОЕИ. 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 стандарт
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ГОСТ 8.563.1-97 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА И КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ДИАФРАГМЫ, СОПЛА ИСА 1932 И ТРУБЫ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ 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
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 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, 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 ПРИМЕНЕНИЯ1.1 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 ССЫЛКИВ 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 ОПРЕДЕЛЕНИЯТермины, используемые в стандарте, соответствуют [4] и ГОСТ 15528. 3.1 Измерения давления и перепада давления3.1.1 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. 3.2 Стандартные сужающие устройства3.2.1 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 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 потока3.3.1 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 3.3.3 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 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 шероховатостиПараметр 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 ОБОЗНАЧЕНИЯ4.1 Обозначения параметровОсновные условные обозначения параметров приведены в таблице 1 Таблица 1 - Условные обозначения параметров
Остальные обозначения указаны непосредственно в тексте. 4.2 Индексы обозначений параметровИндексы, 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 РАСХОДА5.1 Принцип методаРасход 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 истеченияВ 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 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 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 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 расходаПорядок 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 средыФизические 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 ИЗМЕРЕНИЙ6.1 Условия применения стандартных сужающих устройств6.1.1 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. Настоящий стандарт не учитывает прогрессирующие погрешности, вызванные изменением коэффициента истечения вследствие образования осадков на СУ и стенках ИТ. 6.2 Контролируемая среда6.2.1 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 среды6.3.1 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. 7 УСТАНОВКА СТАНДАРТНЫХ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ7.1 Общие требования7.1.1 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 трубопроводовТребования составлены на основе требований [1], [5] - [8] (см. также В.2). 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
Внимание! Это не полная версия документа. Полная версия доступна для скачивания.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Категории документа: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Спонсоры раздела:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Читайте также:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Copyright © 2009-2011 Bud Info. Все права защищены. Disclaimer
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||