Высота внутреннего шва прямошовной трубы, а также внутреннего валика сварного шва соединения секций ИТ не должна превышать допуска на уступ, установленного для каждого типа СУ в соответствующих ему частях комплекса стандартов.
7.1.5 На внутренней поверхности ИТ не должны скапливаться осадки в виде песка, пыли, металлической окалины и других загрязнений. Внутренняя поверхность ИТ должна быть чистой в течение всего времени измерений, все дефекты поверхности должны быть устранены на длине не менее 10D до СУ (или на всем участке между СУ и ближайшим до него МС, если длина этого участка не более 10/)) и не менее AD после СУ (после трубы Вентури - не менее Ad). Для обеспечения возможности очистки внутренней поверхности ИТ рекомендуется соединение участков ИТ выполнять разъемными. Разъемное соединение должно располагаться не ближе 2D до СУ.
Допускаемые значения Ra для каждого типа СУ приведены в ГОСТ 8.586.2 (подпункт 5.3.2.3), ГОСТ 8.586.3 (подпункты 5.1.6.4,5.2.6.4), ГОСТ 8.586.4 (пункт6.4.2). Шероховатость внутренней поверхности ИТ следует измерять приблизительно на тех же участках трубопровода, которые использовались для определения и проверки внутреннего диаметра ИТ. При определении Ra следует использовать прибор для измерения шероховатости поверхности с электронным усреднением, имеющий шаг отсечки не менее 0,75 мм и диапазон измерений, достаточный для измерения значений Ra внутренней поверхности ИТ. В качестве результата измерений Ra принимают среднее значение результатов не менее четырех измерений.
Шероховатость может изменяться со временем, что следует учитывать при выборе частоты чистки ИТ или проверки значений Ra.
Значение Ra допускается рассчитывать по формуле
Ra = Rш/π, (7.1)
где Rш - эквивалентная шероховатость согласно диаграмме Моуди [10].
Значение Rш рассчитывают, используя уравнение Коулбрука - Уайта, по значению измеренного коэффициента гидравлического трения по формуле
(7.2)
Коэффициент гидравлического трения в ИТ рассчитывают по формуле
(7.3)
где ∆рт - перепад давления в ИТ на длине прямолинейного участка lm до СУ.
Значение w рассчитывают по формуле
(7.4)
Допускается значения Rш определять по таблице Д.1 (приложение Д).
Дополнительная информация о шероховатости внутренней поверхности ИТ приведена в [11].
7.1.6 ИТ может быть оснащен дренажными и (или) продувочными отверстиями. Дренажные отверстия предназначены для удаления твердых отложений и накопившихся жидкостей, а продувочные - для удаления газовых пробок в жидкой среде. В процессе выполнения измерений не допускаются утечки среды через дренажные и продувочные отверстия.
Диаметр дренажных и продувочных отверстий должен быть не более 0,08D).
При применении для отбора статического давления отдельных отверстий дренажные и продувочные отверстия размещают на расстоянии более 0,5D) от отверстия для отбора давления. Расстояние определяют по прямой линии между центрами каждого из этих отверстий и центром отверстия для отбора давления, расположенного с той же стороны СУ. Плоскости, каждая из которых проходит через ось одного из указанных отверстий и ось трубопровода, должны находиться по отношению друг к другу под углом не менее 30°.
При применении кольцевых щелей для отбора статического давления, ограничение на расстояние между каждым из отверстий и кольцевой щелью не накладывается.
Допускается дренажные и (или) продувочные отверстия выполнять в корпусе камер усреднения. На рисунке 2 приведен вариант размещения дренажных или продувочных отверстий в корпусе камер усреднения
1 - отбор давления до СУ; 2 - направление потока; 3 - отбор давления после СУ; 4 - диафрагма; 5 - дренажные и (или) продувочные отверстия
Рисунок 2 - Размещение дренажных и продувочных отверстий в камере усреднения
7.1.7 При прохождении участка трубопровода между местом размещения ПТ и СУ среда охлаждается или нагревается, в зависимости от того, холоднее или теплее она окружающего воздуха. В результате температура среды в месте расположения ПТ может отличаться от температуры в месте расположения СУ. Другая составляющая неопределенности результата измерения температуры обусловлена наличием теплообмена корпуса ПТ со стенкой ИТ за счет теплопроводности и излучения.
Для уменьшения неопределенности результата измерения температуры ИТ теплоизолируют.
Если температуру измеряют до СУ, то теплоизолируют участок ИТ между сечениями трубопровода, расположенными на расстоянии 5D до места размещения ПТ и на расстоянии 5D после СУ.
Если температуру измеряют после СУ, то теплоизолируют участок ИТ между сечениями трубопровода, расположенными на расстоянии 5D)до СУ и на расстоянии 5D после ПТ.
Проектирование тепловой изоляции наружной поверхности ИТ следует выполнять по допускаемому изменению (снижению или повышению) температуры среды на участке ИТ, расположенном меж ду СУ и ПТ в соответствии с [12].
Допускаемое изменение температуры среды принимают равным ± 0,3 °С для газов и ± 1,5 °С для жидкостей.
Обоснование отсутствия теплоизоляции ИТ проводят проектные организации.
7.2.1 При входе в СУ поток должен быть стабилизированным. Поток считается стабилизированным, если длина прямолинейных участков ИТ соответствует требованиям раздела 6 соответствующей типу СУ части комплекса стандартов - ГОСТ 8.586.2, ГОСТ 8.586.3 или ГОСТ 8.586.4.
Длина прямолинейного участка после МС неопределенного типа может быть сокращена, если выполняются следующие условия:
- угол закрутки потока - менее 2° во всех точках поперечного сечения трубопровода;
- в каждой точке поперечного сечения ИТ, расположенного до СУ на длине 2D отношение местной осевой скорости потока к его максимальной осевой скорости в данном сечении отличается не более чем на ± 5 % от такого же отношения для стабилизированного турбулентного потока.
Измерение указанных величин проводят в соответствии с аттестованной методикой выполнения измерений.
7.2.2 Установка УПП или струевыпрямителя до СУ в регламентированном месте между МС и СУ позволяет использовать более короткие прямолинейные участки ИТ.
Описание конструкции ряда типов УПП и струевыпрямителей приведено в приложении Е. К эксплуатации допускаются УПП или струевыпрямители, которые прошли испытания в соответствии с приложением Ж. Устройства, прошедшие испытания с каким-либо конкретным типом СУ, указаны в относящейся к ним части комплекса стандартов.
В настоящем приложении рассматривают течение реальной несжимаемой жидкости через диафрагму, схем которого приведена на рисунке А.1.
Далее по тексту для обозначения величин, относящихся к сечениям 0, 1 и 2 (см. рисунок А.1), применяя индексы, соответствующие номеру сечения.
Рисунок А.1 - Схема течения несжимаемой жидкости через диафрагму
Записывают уравнение Бернулли для потока реальной несжимаемой жидкости для сечений 1 и 2 (см. рису нок А.1):
A.1)
где Ф1, Ф2 - коэффициенты Кориолиса, равные отношению действительной кинетической энергии потока к его средней кинетической энергии, рассчитываемые по формуле
ψ1, ψ2 - доли скоростного напора до и после СУ, учитывающие разность значений измеренного давления от давления в сечениях 1 и 2;
ξ - коэффициент сопротивления;
F- площадь поперечного сечения.
С помощью уравнения неразрывности
значения скорости потока , и через скорость в отверстии диафрагмы площадью сечения Fo рассчитывают по формулам:
(A.2)
(A.3)
где β2 - относительная площадь отверстия диафрагмы, рассчитываемая по формуле
β2 = F0F1 (A.4)
μ - коэффициент сужения потока, рассчитываемый по формуле
μ = F2/F1 (A.5)
Подставляют и , выраженные через скорость , в уравнение (А.1). Решение этого уравнения относительно скорости дает следующую зависимость для расчета массового расхода среды:
(A.6)
Умножают и делят правую часть уравнения на коэффициент скорости входа , тогда получим следующее уравнение:
(A.7)
где
(A.8)
Существующие теоретические методы расчета коэффициента истечения, как правило, не обеспечивают достаточную для практики точность. Поэтому значения коэффициентов истечения, стандартизованные в отечественных и зарубежных нормативных документах, являются результатом обработки высокоточных многочисленных экспериментальных исследований.
При выводе уравнения (А.7) было сделано допущение, что плотность среды при ее течении через СУ не изменяется. Это допущение справедливо для несжимаемых сред. Для газов такое допущение может привести к значительной неопределенности результатов измерений.
Процесс истечения газа через СУ можно считать адиабатическим (отвод или подвод тепла отсутствует). В этом случае состояние газа изменяется по адиабате:
(A.9)
Записывают уравнение сохранения энергии в дифференциальной форме:
(A.10)
где Ltp - удельная работа, затраченная на преодоление сил трения;
h - высота положения рассматриваемых сечений над горизонтальной плоскостью, относительно которой рассматривается его положение.
После интегрирования уравнение (А. 10) примет вид:
|
(A.11) |
Интеграл в уравнении (А.11) с учетом (А.9) рассчитывают по формуле
Принимают Lтр = 0, h1= h2 и учитывают уравнения неразрывности:
(A.12)
(A.13)
где μг - коэффициент сужения потока для газа.
Тогда получают следующее уравнение для расчета массового расхода газа:
(A.14)
Умножают и делят правую часть уравнения (А. 14) на коэффициент истечения, тогда окончательно получают следующее уравнение:
(A.15)
Где
(A.16)
Для сопел можно допустить, что Ф1 = Ф2 = μ = μГ = 1 и ψ1 = ψ2 = ξ = 0. При этом уравнение (А.16) примет следующий вид:
(A.17)
Уравнение (А. 16) применимо и для других типов СУ, но расчеты по нему возможны только при наличии информации о параметрах потока: Ф1, Ф2, μ, μг, ψ1, ψ2, ξ Вычисление данных величин для диафрагм является сложным, что делает уравнение (А.16) не приемлемым для практического использования. Поэтому для диафрагм значения коэффициента расширения, приведенные в отечественных и зарубежных нормативных документах, являются результатом экспериментальных исследований.
Б.1 При выборе типа СУ необходимо учитывать их качественные характеристики, приведенные в таблице Б.1.
Таблица Б.1 - Качественные характеристики СУ
|
Наименование типа СУ |
Характеристика СУ |
|
|
Достоинство |
Недостаток |
|
|
Диафрагма |
Проста в изготовлении и монтаже, может применяться в широком диапазоне чисел Re. Устанавливают на ИТ внутренним диаметром от 50 до 1000 мм. Неопределенность коэффициента истечения диафрагм меньше, чем у других СУ. Наличие небольшого содержания конденсата практически не оказывает влияния на коэффициент истечения |
В процессе эксплуатации неизбежно притупление входной кромки диафрагмы, что приводит к дополнительной прогрессирующей неопределенности коэффициента истечения, которая может быть существенной для диафрагм, устанавливаемых в трубопроводах диаметром менее 100 мм. Потери давления на диафрагмах выше, чем на других СУ |
|
Сопло ИСА1932 |
Обладает стабильными характеристиками при длительной эксплуатации, потери давления на нем меньше, чем на диафрагме. Могут иметь относительный диаметр отверстия до 0,8. Меньше чем диафрагма реагирует на турбулентные пульсации потока и обладает меньшей чувствительностью к шероховатости внутренних стенок ИТ. В ИТ внутренним диаметром менее 100 мм может обеспечивать меньшую неопределенность результата измерения расхода среды, чем диафрагма за счет отсутствия поправки на притупление входной кромки |
Является сложным в изготовлении. Применяют только на ИТ внутренним диаметром не более 500 мм. Отсутствуют экспериментальные данные по их исследованию при Re > 107. Неопределенность коэффициента истечения больше, чем у диафрагмы |
|
Эллипсное сопло |
Обладает стабильными характеристиками при длительной эксплуатации. Потери давления на нем меньше, чем на диаф- рагме. Может иметь относительный диаметр отверстия до 0,8 |
Является сложным в изготовлении. Применяют только на ИТ внутренним диаметром не более 630 мм. Отсутствуют экспериментальные данные по их исследованию при Re > 107. Неопределенность коэффициента истечения достигает 2 % |
|
Сопло Вентури |
Обладает стабильными характеристиками при длительной эксплуатации расходомера. Потери давления на нем значительно меньше, чем на диафрагме, сопле ИСА 1932 и эллипсном сопле. Коэффициент истечения не зависит от числа Re |
Является сложным в изготовлении. Имеет узкий диапазон применения по числам Re. Имеет большую неопределенность коэффициента истечения |
|
Труба Вентури |
Обладает стабильными характеристиками при длительной эксплуатации. Потери давления на ней значительно меньше, чем на диафрагме и сопле, а в некоторых случаях и сопле Вентури. Требуются короткие прямолинейные участки ИТ. В проточной части отсутствуют застойные зоны, где могут скапливаться осадки. Допускается к применению в трубопроводах внутренним диаметром до 1200 мм |
Является сложным в изготовлении и имеет большие размеры |
