(ИСО 5167-3:2003)
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
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
State system for ensuring the uniformity of measurements. Measurement of liquids and gases flow rate and quantity by
means of orifice Instruments. Part 3. Nozzles and Venturi nozzles. Technical requirements
Дата введения в Украине 2010-04-01
Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования к геометрическим характеристикам и условиям применения сопел ИСА 1932, эллипсных сопел и сопел Вентури, устанавливаемых в трубопроводах круглого сечения для определения расхода и количества жидкостей и газов.
Стандарт распространяется на сопла ИСА 1932, эллипсные сопла и сопла Вентури. Требования настоящего стандарта применяют совместно с требованиями ГОСТ 8.568.1.
Стандарт не распространяется на сопла ИСА 1932, эллипсные сопла и сопла Вентури, установленные в трубопроводах внутренним диаметром менее 0,05 м или более 0,63 м, и при значениях числа Рейнольдса менее 10000.
Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 8.586.1—2005 (ИСО 5167-1:2003) Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования (ИСО 5167-1:2003 «Измерение расхода среды с помощью устройств переменного перепада давления, помещенных в заполненные трубопроводы круглого сечения. Часть 1. Общие принципы и требования», MOD}
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 17378—2001 (ИСО 3419:1981) Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Переходы. Конструкция (ИСО 3919:1981 «Фитинги из легированной и нелегированной стали, привариваемые встык», MOD)
ГОСТ 24856—81 (ИСО 6552:1980) Арматура трубопроводная промышленная. Термины иопределения (ИСО 6552:1980 «Конденсатоотводчики автоматические. Определение техническиъх терминов», MOD)
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов а информационной системе общего пользования — на официальном сайге Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, ипо соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
Издание официальноеТермины, определения, обозначения и сокращения
В настоящем стандарте применены термины, определения, обозначения и сокращения в соответствии с ГОСТ 8.586.1.
Принципы метода измерения и расчета
Принцип метода измерения
Метод измерения расхода среды, протекающей в ИТ, основан на создании с помощью сопла ИСА 1932, или эллипсного сопла, или сопла Вентури местного сужения потока, часть потенциальной энергии которого переходит в кинетическую энергию. Средняя скорость потока в месте его сужения повышается, а статическое давление становится менее статического давления до СУ Разность давления (перепад давления) тем больше, чем больше расход среды и, следовательно, она может служить мерой расхода.
Массовый расход среды в общем случае рассчитывают по формуле
дп,»(лс/2/4)КіиЄСЕ(2рДр)0А (4.1)
Вывод формулы (4.1) приведен в ГОСТ 8.586.1 (приложение А).
Примечание — В международном стандарте [3] поправочный коэффициент не используется, т. к этим стандартом не допускается превышение установленных им норм на предельные значения шероховатости внутренней стенки ИТ.
Связь массового расхода среды, объемного расхода среды при рабочих условиях и объемного расхода среды, приведенного к стандартным условиям, устанавливает формула
И-2)
Расчет расхода среды
Массовый расход среды рассчитывают по формуле (4.1) после определения параметров, которые либо измеряют непосредственно, либо вычисляют по результатам измерений других параметров.
Коэффициент истечения СУ и поправочный коэффициент, учитывающий шероховатость внутренней поверхности ИТ, зависят от числа Re, которое само зависит от значения расхода среды, поэтому уравнение для расчета расхода является неявным. В этом случае значение расхода может быть получено методом итераций. Порядок проведения итераций приведен в ГОСТ 8.586.1 (приложение В) и ГОСТ 8.586.5 (раздел 8).
Формулы для определения объемного расхода среды при рабочих условиях измерений и объемного расхода среды, приведенного к стандартным условиям, приведены в ГОСТ 8.586.5 (раздел 5).
Сопла и сопла Вентури
Сопло ИСА 1932
Общий вид
На рисунке 1 приведен разрез сопла ИСА 1932 в плоскости, проходящей через ось горловины. Обозначения элементов и геометрических параметров сопла ИСА 1932, приведенные на рисунке 1, применяют в настоящем разделе.
Часть сопла, расположенная в трубе, является круглой. Сопло состоит из сужающейся секции с закругленным профилем и цилиндрической горловины.
Профиль сопла
Профиль сопла (см. рисунок 1) образован:
входной торцевой плоскостью А, перпендикулярной к осевой линии сопла;
плоскостью сужающейся части сопла, образующей которой является линия, состоящая из дуг окружностей В и С;
внутренней цилиндрической поверхностью горловины Е;
внутренней поверхностью кольцевого выступа F, предохраняющего выходную кромку G от повреждения.
Входная торцевая плоскость А ограничена окружностями диаметром 1,5d и диаметром D.
При d = 2D/3 радиальная ширина входной торцевой плоскости А равна нулю.
При d > 2 D/з сопло не имеет плоской части в пределах окружности диаметром D. В данном случае сопло изготовляют, как если бы D был больше чем 1,5d, а затем отсекают часть сопла таким образом, чтобы плоская торцевая часть сопла имела внутренний диаметр, равный D (см. 5.1.2.7 и рисунок 15).
Н
0,604 1d
d > 2D/3
б
d <. 2DI3
а
s>
ї — отсекаемая часть сопла
Рисунок 1 — Сопло ИСА 1932
Дуга окружности В касается плоскости А при d s 2D/3. Радиус R, равен (0,2 ± 0,02)d при p < 0,5 и (0,2 ±0,006)dпри p >0,5. Центр окружности находится на расстоянии 0,2d от входного торца и на расстоянии 0,75d от оси сопла.
Дуга окружности С касается дуги окружности В и горловины Е. Ее радиус R2 равен (1/3 ± 0,033)d при р < 0,5 и (1/3 + 0,01 )d для р £0,5. Центр окружности расположен на расстоянии 5d/6 от оси сопла и на расстоянии an = 0,3041d от входного торца А.
Горловина Е имеет диаметр d и длину bn- 0,3d.
Значение d рассчитывают в соответствии с ГОСТ 8.586.1 [формула (5.4)]. За значение диаметра d^ принимают среднее значение результатов измерений диаметра не менее чем в четырех направлениях, расположенных под равными (визуально контролируемыми) углами друг к Другу. При этом относительная неопределенность результата измерения диаметра, обусловленная измерительным инструментом, не должна превышать 0,02 %.
Горловина должна быть цилиндрической. Значение любого диаметра в любом поперечном сечении горловины сопла не должно отличаться от среднего значения диаметра более чем на 0,05 %.
Кольцевой выступ F имеет диаметр сп, равный 1,06d и глубину не более 0,03d.
Отношение (с„ — d)/2 к глубине расточки выходного торца должно быть не более 1,2.
Кромка G сопла не должна иметь фаски и повреждений типа заусенцев, вмятин, забоин, царапин и т. л.
Полная длина сопла I (см. рисунок 1), исключая глубину F, в зависимости от 0 равна: 0,6041 dпри 0,3 <р <2/3;
Q4041+ ,^-—,--0,5225 d при 2/3 <Ц <0,8.
I V ₽ ₽ )
Профиль сужающейся части сопла проверяют шаблоном.
Значения любых двух диаметров сужающейся части сопла, измеренные в одной плоскости, перпендикулярной к оси сопла, не должны отличаться друг от друга более чем на 0,1 % их среднего значения.
Внутренняя поверхность сопла должна быть отполирована до значения < 10“* с/.
Толщина и профиль внешней части сопла
Толщина /-/стенки сопла (см. рисунок 1) не должна превышать 0.1D.
Кроме условия, указанного в 5.1.3.1, профиль и чистоту обработки поверхности внешней части сопла не регламентируют (см. 5.1.1).
Материал и изготовление
Сопло ИСА 1932 может быть изготовлено из любого материала (см. ГОСТ 8.586.1 (пункт 6.1.2)] и любым способом при условии, что оно соответствует установленным техническим требованиям.
Отверстия для отбора давления
До сопла ИСА 1932 отбор статического давления выполняют с помощью либо отдельных отверстий в стенках ИТ или фланцах, либо нескольких взаимно соединенных отверстий, либо с помощью кольцевой щели (сплошной или прерывистой), выполненной в камере усреднения. В месте выхода во внутреннюю полость ИТ отверстие должно касаться поверхности А, как приведено на рисунке 1.
Если используются одиночные отверстия (см. рисунок 1), то осевые линии отверстий должны пересекаться с осью трубы под углом, как можно более близким к 90*.
Значение диаметра 8, (см. рисунок 1а) отдельного отверстия или ширины кольцевых щелей а (см. рисунок 1 а) определяют из условий:
0,0050^(аили 8j) < 0.03D при 0,65;
0,01D і (а или 5i) £ 0.02D при р > 0,65.
Независимо от значения р 3, и а должны удовлетворять следующим условиям:
1 мм <. (а или 6,) £ 10 мм — для чистых жидкостей;
1 мм < а £ 10 мм — для паров, в случае применения кольцевых камер усреднения;
4 мм £ 31 s 10 мм — для паров и для сжиженных газов, в случае применения отдельного отверстия.
При выборе значения 3, или а из указанных диапазонов учитывают необходимость исключения случайного засорения отверстия или щели.
Если отверстия для отбора давления выполнены в виде прерывистой щели, то камера усреднения должна соединяться с внутренней полостью ИТ нв менее чем четырьмя отверстиями, оси которых находятся под равными углами друг к другу, а площадь каждого отверстия — не менее 12 мм2.
Внутренний диаметр корпуса камеры усреднения Ьк(см. рисунок 1) и ее длина с до сопла ИСА 1932 должны удовлетворять условию:
100с(й,-Р) 0,1
D2 0,1 +2J3P4'
При этом внутренний диаметр корпуса камеры ^должен находиться в пределах от D до 1.04D, а длина корпуса кольцевой камеры с (см. рисунок 1) должна быть не более 0.65D.
Толщина /стенки корпуса камеры (см. рисунок 1) должна быть не менее 2а. Площадь сечения камеры gh должна быть не менее половины общей площади щели, соединяющей эту камеру с внутренней полостью ИТ.
Все поверхности корпуса камеры, находящиеся в контакте со средой, должны быть чистыми.
Отверстия для отбора давления и передачи его на соответствующие СИ выполняют в стенке корпуса камеры. Отверстие должно иметь круглое сечение диаметром в пределах от 4 до 10 мм.
После сопла ИСА 1932 отверстия для отбора статического давления выполняют в соответствии с требованиями 5.1.5.1.
Камера усреднения, расположенная после сопла, может быть несимметрична камере усреднения до сопла, но должна соответствовать требованиям 5.1.5.1.
Допускается для отбора статического давления после сопла ИСА 1932 применять отдельные отверстия, оси которых расположены на расстоянии і от поверхности А:
/20,15 D —для ₽ <0,67;
/2 0.20 D —для р> 0,67.
При измерении расстояния / учитывают толщину прокладок и(или) уплотнительного материала.
Оси отверстия для отбора давления и ИТ должны пересекаться под прямым углом в пределах ±3°.
Кромки отверстия в месте выхода в ИТ должны быть заподлицо с внутренней поверхностью ИТ и насколько возможно острыми. Для ликвидации заусенцев на кромке отверстия допускается ее притупление радиусом не более одной десятой диаметра отверстия.
Не допускаются неровности на поверхности и кромках отверстий, а также на поверхности ИТ вблизи отверстий. Соответствие отверстий для отбора давлений установленным требованиям проверяют визуально.
Диаметр отверстий для отбора давления должен быть не более 0,13D и не более 13 мм. При выборе диаметра отверстия необходимо исключить возможность его случайного засорения. Отверстия, расположенные до и после сопла, должны иметь одинаковый диаметр с допускаемым отклонением не более 0,1 мм.
Одиночное отверстие должно быть круглым и цилиндрическим на глубине не менее 2,5 диаметров этого отверстия. Глубину отверстия измеряют от внутренней стенки ИТ.
Оси отверстий для отбора давления до и после сопла могут быть расположены в различных осевых плоскостях, проходящих через ось ИТ.
