Стандартизация сужающих устройств

Стандартными (или нормализованными) называются сужающие устройства, не требующие индивидуальной градуировки. Уравнения расхода для таких сужающих устройств выводятся расчетным путем, без дополнительных экспериментов и исследований. Коэффициент расхода для несжимаемой жидкости, а также коэффициент расхода для сжимаемой жидкости и поправочный множитель на расширение измеряемой среды в случае применения стандартных сужающих устройств выбирается по таблицам и номограммам, приведенным в соответствующих нормативных документах.

Документы, регламентирующие применение стандартных сужающих устройств:

· ГОСТ 8.563.3 «Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления» [1];

· ПР 50.2.022 «Правила по метрологии. Порядок осуществления государственного метрологического контроля и надзора за применением и состоянием измерительных комплексов с сужающими устройствами» [2].

Стандартные сужающие устройства применяются в трубопроводах внутренним диаметром не менее 50 мм.

Стандартная диафрагма является одним из самых простых и самых распространенных типов сужающих устройств. Стандартная диафрагма может применяться без градуировки в трубопроводах наружным диаметром 50 мм (наружный диаметр, измеренный при нормальной температуре трубопровода) при одновременном соблюдении условия 0,05 0,07 (). Стандартная диафрагма схематически показана на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Стандартная диафрагма с коническим расширением к выходу потока

Стандартная диафрагма представляет собой тонкий диск, имеющий круглое отверстие диаметром (измеряется при нормальной температуре). Центр отверстия совпадает с центром трубы. Отверстие диафрагмы цилиндрической формы со стороны входа потока имеет прямоугольную кромку. Длина цилиндрического отверстия должна находиться в пределах 0,005 0,02 , а при >0,5 длина должна равняться примерно 3. При толщине диафрагмы > цилиндрическое отверстие должно выполняться с коническим расширением к выходу потока (рис. 1.4). Угол наклона, образующий конус к оси диафрагмы, должен лежать в пределах от 30 до 45⁰. В тех случаях, когда толщина , можно изготовлять диафрагму и без конического расширения со стороны выхода потока, что имеет место для больших диаметров трубопроводов мм и при небольших давлениях среды.

Толщина стандартной диафрагмы не должна превышать . В большинстве случаев при применении диафрагмы нецелесообразно иметь толщину ее менее 2,5 - 3 мм и более 10 - 15 мм. Наименьшая необходимая толщина диска при перепаде давления 1600 Па должна определяться расчетным путем, исходя из условий механической прочности диафрагмы.

Шероховатость поверхностей диафрагмы должна соответствовать классам чистоты, указанным на рис. 1.4. На входной и выходной кромках отверстия диафрагмы не должно быть зазубрин, заусенцев и т.п. Особое внимание при изготовлении диафрагмы должно быть обращено на обработку входной кромки: она должна быть острой и не должна иметь закруглений, царапин и т.п. Точность выполнения входной кромки диафрагмы должна увеличиваться с уменьшением диаметра отверстия. У диафрагм, диаметр отверстия которых не превышает 125 мм, острота кромки должна быть такой, чтобы падающий на нее луч света не давал отражения. Если диаметр отверстия больше 125 мм, то луч света может отражаться, но кромка не должна иметь видимого невооруженным глазом притупления.

Отбор давлений и можно осуществлять при помощи отдельных цилиндрических отверстий в обойме или кольцевых камер, каждая из которых соединяется с внутренней полостью трубопровода группой равномерно расположенных по окружности прямоугольных отверстий.

При установке стандартных сужающих устройств необходимо соблюдать ряд условий [1,2], несоблюдение которых может привести к недопустимым погрешностям измерений. При выборе места установки сужающего устройства необходимо, чтобы участки трубопровода до и после устройства были прямыми и цилиндрическими. Длина этих участков должна быть такой, чтобы различные искажения потока, происходящие от его прохождения через элементы с высоким гидродинамическим сопротивлением, могли сгладиться. Более значимы искажения потока перед сужающим устройством, менее – за сужающим устройством.

Необходимые наименьшие длины прямых участков трубопроводов до и после сужающего устройства приведены в документе [1].

Как было показано, зависимость между расходом и перепадом давлений квадратичная. Для получения равномерной линейной шкалы в измерительный канал включают специальные устройства, извлекающие квадратный корень. Это является одним из недостатков метода переменного перепада.

Другим недостатком является суженный рекомендуемый диапазон измерения. Для измерения расхода 0 - 30% от максимального применять метод не имеет смысла, так как точность в этом диапазоне не гарантируется.

[1] Эталонные платинородий-платиновые термоэлектрические преобразователи служат для воспроизведения точек Международной практической температурной шкалы в температурном диапазоне от 630,74 до 1064,43⁰С.

Поиск по сайту: