ГОСТ 8.586.1-2005 «ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств

ГОСТ 8.586.1-2005 «ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования»
1. Область применения
  
  Комплекс стандартов распространяется на СУ, гидрогазодинамические и метрологи-ческие характеристики которых, а также условия их воспроизводимости были определены на основе результатов экспериментальных исследований, полученных на эталонных уста-новках с применением различных сред на трубопроводах с внутренним диаметром от 50 до 1200 мм. Ограничение диапазона внутренних диаметров ИТ, на которых допускается при-менение стандартных СУ, вызвано следующими причинами:
  - с уменьшением внутреннего диаметра ИТ возрастает сложность обеспечения до-пусков на изготовление и монтаж СУ, что приводит к плохой воспроизводимости коэффи-циента истечения СУ;
  - на ИТ с большим внутренним диаметром отсутствуют экспериментальные данные по определению метрологических характеристик СУ.
  Применение правил и требований стандарта в случае применения диафрагм, сопел ИСА 1932 или труб Вентури может обеспечить измерение расхода и количества веществ с относительной расширенной неопределенностью менее 1 %.
  
  Стандарт не обеспечивает измерение расхода и количества веществ с относительной расширенной неопределенностью менее значений, указанных в стандарте для коэффици-ентов истечения СУ.
  
  Рекомендуемая область применения СУ для измерений расхода и количества веществ в основных технологических процессах добычи и транспорта углеводородного сырья при-ведена в приложении А.
2. Нормативные ссылки
  
  В комментариях не нуждается.
3. Термины и определения

5.1.3.1 Давление среды и перепад давления на сужающем устройстве

5.1.3.1.1–5.1.3.1.3 В комментариях не нуждаются.

В случае применения СИ перепада давления показания СИ не корректи-руют на разность высот положения отверстий для отбора давления до и после СУ, так как

данные СИ измеряют перепад давления с учетом указанной разности высот положения от-верстий для отбора давления до и после СУ:

Δp = p1 – p2 – g (1h1 – 2h2), (5.1)

где h1, h2 – высота положения отверстий для подключения СИ давления до и после СУ над горизонтальной плоскостью, относительно которой рассматривается их положение;

p1, p2 – статическое давление среды до и после СУ в местах подключения СИ к отвер-стию для отбора давления.
– 5.1.3.1.7 В комментариях не нуждаются.

5.1.3.2 Сужающие устройства

5.1.3.2.1 – 5.1.3.2.11 В комментариях не нуждается.

Относительный диаметр отверстия СУ применяют для расчета коэффи-циента истечения. Если СУ и ИТ изготовлены из разных материалов, то относительный диаметр отверстия СУ зависит от температуры измеряемой среды и рассчитывается по фор-муле (3.1) ГОСТ 8.586.1. Если СУ и ИТ изготовлены из одинакового материала, то относи-тельный диаметр отверстия СУ может быть рассчитан по формуле

(5.2)
В комментариях не нуждается.
Изменение геометрических характеристик СУ и состояния его поверхно-сти представляет собой комплексный процесс, зависящий от физико-химических свойств среды, степени ее загрязнения, материала СУ, внутреннего диаметра ИТ, а также средней скорости потока, давления и температуры среды.

Межконтрольный интервал, в пределах которого соблюдаются требования ГОСТ 8.586.2 – ГОСТ 8.586.4 к геометрическим характеристикам СУ и состоянию его по-верхности, может быть установлен только на основании анализа результатов периодическо-го контроля с предварительно заданным межконтрольным периодом и последующей его корректировки.

Рекомендуется набор данных для установления межконтрольного интервала выпол-нять с периодичностью, приведенной в таблице 2.

Таблица 2 – Рекомендуемый предварительный межконтрольный интервал для СУ

Наименование контролируе-мой характеристики СУ

Межконтрольный интервал СУ в годах для измеряемых сред

чистые неагрессивные

загрязненные неагрессивные

агрессивные

Геометрические параметры

1 (2)

1 (1,5)

0,5 (0,5)

Окончание таблицы 2

Наименование контролируе-мой характеристики СУ	Межконтрольный интервал СУ в годах для измеряемых сред
	чистые неагрессивные	загрязненные неагрессивные	агрессивные
Состояние поверхности	0,5 (1)	0,25* (0,25)*	0,25 (0,25)
При наличии в среде маслянистых включений, парафина и других включений, способных откла-дываться на поверхности СУ, рекомендуется указанное значение уменьшить до 2 месяцев. *Значения указаны для сред слабой агрессивности. Для среднеагрессивных сред межконтрольный интервал СУ рекомендуется принять равным двум месяцам, для сильноагрессивных – 1 месяцу. Примечание – В скобках указаны межконтрольные интервалы СУ, предназначенных для выпол-нения измерений, на которые не распространяется сфера государственного регулирования обеспе-чения единства измерений.

Параметры потока и среды

Адекватным математическим выражением терминов, «массовый расход среды» и

«объемный расход среды» в случае применения СУ является произведение средней расхо-дной скорости среды на площадь отверстия СУ:

(5.3)

(5.4)

где Δm, ΔV – приращение массы и объема среды, протекающей через сечение потока, со-ответственно, за интервал времени Δ;

s – область сечения отверстия СУ;

r,  – цилиндрические координаты точек области s.
Измерительный трубопровод

5.1.3.4.1 – 5.1.3.4.4 В комментариях не нуждаются.

Смещение внутренних поверхностей двух секций ИТ в месте их соединения может быть обусловлено не только смещением осей этих секций и (или) различием значений их внутренних диаметров, но отклонением от круглости секций ИТ.
– 5.1.3.4.8 В комментариях не нуждаются.

5.1.3.5 Неопределенность результата измерений

Количественными мерами понятия «неопределенность результата измерений» явля-ются: стандартная неопределенность, относительная стандартная неопределенность, сум-марная стандартная неопределенность, относительная суммарная стандартная неопреде-ленность, расширенная неопределенность, относительная расширенная неопределенность.

Для количественного выражения неопределенности результата измерения расхода и количества среды следует применять относительную расширенную неопределенность ре-зультата измерений величины при 95%-ном уровне доверия.

Обозначения и сокращения

В комментариях не нуждается.
Метод определения расхода среды
1. Принцип метода
  1. Измерение с помощью СУ является косвенным измерением, при котором ис-комое значение величины находят путем измерений других величин, связанных с измеряе-мой величиной известной зависимостью.
    
    Примечание – Измерения расхода и количества веществ в случае применения СУ выполня-ют методомпеременногоперепададавления, реализуемымспомощьюкомплексасредствизмерительной техники и вспомогательного устройствa, поэтому термин «расходомер с СУ», часто используемый на практике, является недопустимым.
    
    Коэффициент истечения является основным гидрогазодинамическим парамет-ром СУ.
    
    Для стандартизованных СУ зависимости для расчета коэффициента истечения, при-веденные в нормативных документах, основаны на обработке результатов экспериментальных исследований.
    
    Коэффициент истечения является отношением действительного значения расхода жидкости к его теоретическому значению. При проведении экспериментальных исследова-ний коэффициент истечения СУ определяют по значению расхода, измеренному с помощью рабочего эталона, и измеренным значениям плотности среды, перепада давления на СУ, вну-тренних диаметров ИТ и отверстия СУ:
    
    (5.5)
    
    где qмэ – значение расхода, измеренное с помощью рабочего эталона.
    
    При этом дополнительно измеряют вязкость среды и рассчитывают число Re:
    
    (5.6)
    
    Экспериментальные исследования были проведены для каждого типа СУ при различ-ных значениях , D и чисел Re. При этом СУ устанавливались на значительном расстоянии от МС на участках труб, где движение является установившимся и равномерным.
    
    Установившиеся равномерные потоки в ИТ характеризуются строго определенным распределением скоростей, которые зависят только от числа Re и степени шероховатости
    
    стенок ИТ. В связи с этим при проведении экспериментальных исследований фиксируют ше-роховатость стенок трубопровода.
    
    На рисунке 1 показаны типичные зависимости коэффициента истечения от числа Re для сопел и диафрагм для двух значений .
    
    C
    
    1,0
    
    0,8
    
     = 0,7
    
    0,6
    
    0,4
    
    0,2
    
     = 0,4
    
    Ламинарный режим течения
    
    Развитый турбулентный режим течения
    
    0 102 103 104 105 106 107 Re
    
    Рисунок 1 – Зависимость коэффициента истечения от числа Re для диафрагмы (----); сопла ИСА 1932 ( – ); эллипсного сопла (-· -· -)
    
    Из графиков рисунка 1 видно, что коэффициент истечения СУ существенно изменяет-ся в области малых чисел Re при ламинарном режиме течения. В области больших чисел Re при развитом турбулентном режиме течения коэффициент истечения почти не меняется. Об-ласть постоянства коэффициента истечения от числа Re зависит от типа СУ и . У большин-ства типов СУ с уменьшением  расширяется область постоянства числа Re.
    
    СУ применяются в области чисел Re, где коэффициент истечения изменяется незна-чительно, так как в области существенного изменения коэффициента истечения требуется высокая точность измерения вязкости среды.
    
    В связи с этим в комплексе стандартов для каждого типа СУ приводится область чисел Re, при которых допускается применение СУ.
    
    Для измерения расхода вязких сред, течение которых характеризуется малыми числами Re, применяют специальные СУ, имеющие постоянный коэффициент истечения в этой об-ласти чисел Re. Конструкция таких СУ в комплексе стандартов не рассматривается.
    
    Для геометрически подобных СУ и при гидродинамическом подобии потоков среды значения С одинаковы. СУ могут обладать геометрическим подобием только в определен-ных пределах. Поэтому при стандартизации СУ проводят дополнительные исследования по определению допусков на их геометрические характеристики. Изготовление СУ с учетом этих допусков обеспечивает воспроизводимость значений коэффициентов истечения в установ-
    
    ленных пределах. Таким образом, если СУ изготовлено в соответствии с требованиями стан-дарта, это значит, что оно геометрически подобно тем СУ, для которых уже были установлены экспериментально коэффициенты истечения. Следовательно, такое СУ в области допустимых чисел Re и D может применяться без индивидуальной градуировки. Необходимость индивиду-альной градуировки может быть вызвана только следующими причинами:
    - СУ изготовлено или установлено с нарушением требований стандарта;
    - СУ эксплуатируется вне допустимой области чисел Re и D;
    - необходимо снизить погрешность коэффициента истечения.
      
      Ограничение области допустимых значений , которые находятся, в лучшем случае, в пределах от 0,1 до 0,8 вызвано следующими причинами:
    - СУ с  > 0,8 обладают большой чувствительностью к распределению скоростей потока и, следовательно, требуют больших длин прямолинейных участков ИТ, коэффициент истече-ния существенно зависит от числа Re и имеет плохую воспроизводимость;
    - СУ с  < 0,1 имеют большие гидравлические потери и трудны в изготовлении для ИТ с малым внутренним диаметром.
  2. – 5.1.5.1.5 В комментариях не нуждаются.

Выбор сужающего устройства

При выборе типа СУ для измерений расхода и количества веществ в основных техноло-гических процессах добычи и транспорта углеводородного сырья следует учитывать сведения, приведенные в приложении А.
Основной принцип расчета расхода среды

Вычисление расхода среды выполняется по формулам, которые являются неявными уравнениями и поэтому требуют проведения итераций. В соответствии с ГОСТ 8.586.1 (при-ложение В.2) итерации рекомендуется проводить по числу Re или расходу среды. Проведе-ние итераций по числу Re рекомендовано ИСО 5167-1:2003 [2] и позволяет уменьшить коли-чество вычислений при проведении итераций и, независимо от единиц измерений расхода, использовать общее для всех случаев уравнение, представленное в безразмерной форме в ГОСТ 8.586.1 [формула (В.1)]. Однако критерий сходимости итерационного процесса по числу Re в ГОСТ 8.586.1, ввиду сложности установления его оптимального значения, вы-бран с запасом, что приводит в некоторых случаях к увеличению числа итераций. Поэтому в ГОСТ 8.586.5 (раздел 8) для решения уравнения расхода предложен альтернативный метод расчета, который основан на проведении итераций по расходу.

Оба метода имеют погрешность, не превышающую  0,001 %. Выбор метода расчета определяется только удобством программирования.
Определение физических свойств, давления и температуры среды, перепада давления на сужающем устройстве
1. Определение физических свойств среды
  
  Методическая погрешность расчета плотности среды при рабочих и стандартных усло-виях, коэффициента сжимаемости, показателя адиабаты и динамической вязкости зависит от выбранного метода расчета и параметров среды, для которых выполняется расчет. Напри-мер, методическая погрешность коэффициента сжимаемости зависит от плотности газа при стандартных условиях, давления, температуры и содержания сероводорода. В связи с этим рекомендуется применять тот метод, который для условий измерений имеет наименьшую по-грешность.
  
  При существенной нестабильности компонентного состава и низкой частоте его изме-рений возникает дополнительная погрешность определения плотности газа при стандартных условиях и коэффициента сжимаемости газа, что приводит к дополнительной погрешности измерения расхода и количества газа.
  
  Дополнительная погрешность измерения расхода, обусловленная нестабильностью компонентного состава, может быть снижена путем увеличения частоты измерений компо-нентного состава и (или) плотности.
  
  Рекомендуется частоту измерений состава и плотности газа при стандартных условиях устанавливать исходя из допускаемой погрешности (неопределенности) результатов опреде-лений плотности газа при стандартных условиях и возможных изменений ее значения за за-данный период времени (например, сутки, месяц).
  
  Число измерений за заданный период времени рассчитывают по формуле (6.6) ГОСТ 8.586.5.
  
  Если необходимая частота измерений параметра не может быть обеспечена путем кос-венного отбора проб и ее анализа в химико-аналитических лабораториях, то узел измерений следует оснастить потоковым СИ.
2. Определение давления среды и перепада давления на сужающем устройстве
  1. В комментариях не нуждается.
  2. Отбор статического давления среды до и после СУ для измерения перепада давления предпочтительно осуществлять с помощью нескольких взаимно соединенных отвер-стий либо с помощью кольцевой щели (сплошной или прерывистой), выполненной в камере усреднения.
    
    Применение нескольких взаимно соединенных отверстий либо кольцевой щели (сплошной или прерывистой), выполненной в камере усреднения для отбора статического давления среды до и после СУ, для измерения перепада давления обеспечивает:
    - уменьшение влияния на коэффициент истечения эксцентриситета установки СУ и искажений кинематической структуры потока;
      
      Примечание – Установлено, что для  = 0,77 при эксцентриситете 2 % усреднение давления через четыре отверстия, расположенных равномерно по периметру стенки трубопровода, приводит к снижению эффекта эксцентриситета от 1,2 % до 0,35 %.
    - надежность передачи давления от СУ к СИ давления и перепада давлений за счет уменьшения вероятности полного засорения системы отбора давления среды.
    Применение одного и того же отверстия для подключения СИ давления и перепада дав-ления не рекомендуется в случае применения дифманометров типов, например, ДСС, ДСП, ДМ и т.д., у которых существенно изменяется объем камер при изменении перепада давления. При подключении СИ давления к плюсовой импульсной линии данных дифманометров ре-комендуется проверить, что такое подсоединение СИ не приводит к каким-либо искажениям результатов измерений.
3. Определение температуры среды

Температуру среды измеряют с целью расчета температурного коэффициента линей-ного расширения материала СУ и ИТ, а также в случае отсутствия прямых методов измерений для расчета плотности и вязкости среды и, дополнительно, для расчета коэффициента сжи-маемости и показателя адиабаты в случае измерения расхода и количества газа.

Если скорость газа в трубопроводе превышает 50 м/с, то при измерении температуры газа может возникать дополнительная составляющая неопределенности измерений, обуслов-ленная нагревом чувствительного элемента термометра или его гильзы (при ее наличии) за счет торможения газа.

Отклонение показаний ПТ от температуры газа, обусловленное нагревом чувствитель-ного элемента термометра или его гильзы (при ее наличии) за счет торможения газа, может быть рассчитано по формулам

(5.7)

или

(5.8)

где Кф – поправочный коэффициент, который при практических расчетах может быть при-нят для дозвуковых потоков газа равным 0,8;

М – число Маха.

Рассмотрим пример: примем скорость газа равной 50 м/с, а теплоемкость газа – 2500 Дж/(кг·К), тогда ΔТ = 0,5·0,8·502/2500 = 0,4 К.

5.1.5.5 Расчет диаметра отверстия сужающего устройства и измерительного трубопровода в рабочих условиях

Составляющая неопределенности расхода, обусловленная неопределенностью измере-ния внутреннего диаметра отверстия или горловины СУ, может быть вычислена по формуле

(5.9)

Расчеты по формуле (5.9) показывают, что при неопределенности измерений вну-треннего диаметра СУ, равной 1 %, составляющая неопределенности расхода, обусловленная неопределенностью измерения внутреннего диаметра отверстия диафрагмы, равна 2,9 % для

 = 0,75 и 2,0 % для  = 0,2.

Таким образом, неопределенность измерения внутреннего диаметра отверстия или горловины СУ существенно сказывается на неопределенности определения расхода.

В связи с этим в стандарте установлены высокие требования к точности измерений внутреннего диаметра СУ.

Абсолютная погрешность СИ не должна превышать величины ±0,0002d. Например, если внутренний диаметр СУ 50 мм, то абсолютная погрешность измерительного инструмен-та должна быть не хуже (0,0002·50 мм = 0,01 мм).

Допуск при изготовлении и контроле внутреннего диаметра СУ может быть рассчитан по формуле

(5.10)

Составляющая неопределенности расхода, обусловленная неопределенностью изме-рений внутреннего диаметра ИТ, может быть вычислена по формуле

(5.11)

Расчеты по формуле (5.11) показывают, что положительная ошибка в измерении диа-метра трубопровода, равная 1 %, приводит к отрицательной ошибке измерения расхода 1 % для  = 0,75 и 0,4 % для  = 0,2. Таким образом, с увеличением значения  увеличивается влия-ние неопределенности измерения внутреннего диаметра ИТ на точность измерений расхода.

Абсолютная погрешность СИ не должна превышать величины 0,001D. Например, если внутренний диаметр трубопровода 100 мм, то абсолютная погрешность измерительного инструмента должна быть не хуже (0,001·100 мм = 0,1 мм).

Допуск при контроле внутреннего диаметра ИТ может быть рассчитан по формуле

ΔD = 0,002D. (5.12)

Для быстросменных сужающих устройств (БСУ), у которых патрубки и корпус изготов-лены из разных материалов, для расчета D применяют коэффициент линейного расширения материала его патрубков.

Общие требования к условиям измерений
1. Требования к сужающему устройству
  1. В случае применения диафрагм, если внутренний диаметр ИТ менее 50 мм, то руководствуются РД 50-411-83 [3], если внутренний диаметр ИТ свыше 1000 мм и не более 3000 мм, то применяют МИ 3152-2008 [4].
    
    В случае применения сопла ИСА 1932 при условии, что внутренний диаметр трубо-провода более 500 и не более 1000 мм или режимы течения измеряемой среды характеризуют-ся числами Re, находящимися в пределах свыше 107 до 5·107 включительно, руководствуются МИ 3152-2008 [4].
    
    В остальных случаях, если характеристики СУ или условия их применения выходят за пределы, указанные в соответствующей части комплекса стандартов РД 50-411-83 [3] и МИ 3152-2008 [4], следует экспериментально определить коэффициенты истечения данного СУ при фактических условиях эксплуатации.
  2. В случае применения диафрагмы для расчета ее минимальной допускаемой толщины необходима информация о модуле упругости и пределе текучести материала диаф-рагмы.

В стандарте при расчете толщины диафрагмы коэффициент запаса принят равным трем. В связи с этим допускается, в случае отсутствия данных о значениях модуля упругости и предела текучести материала диафрагмы при рабочей температуре, использовать при расчетах значения параметров, указанных для 20 °С, если температура среды не превышает 300 °С.

Требования к свойствам среды

В комментариях не нуждается.
Требования к параметрам потока

5.1.6.3.1 – 5.1.6.3.4 В комментариях не нуждаются.

5.1.6.3.5 Скорость звука в газе возрастает с ростом температуры и давления, поэтому проверка требования настоящего пункта может быть выполнена путем сравнения скорости газа со скоростью звука в газе, рассчитанной при минимальных рабочих температуре и давле-нии газа.

Требования к измерительному трубопроводу и его оснащению
1. Общие положения
  1. Технические условия на промышленные трубопроводы обеспечивают изготов-ление труб, отклонение от цилиндричности и эллипсность (округлость) которых не влияют на коэффициент истечения СУ в случае их размещения на расстоянии более 2D от СУ. Поэтому допуски на цилиндричность и эллипсность в комплексе стандартов установлены только для участка длиной 2D, расположенного непосредственно перед СУ.
  2. В комментариях не нуждается.
  3. Для проверки прямолинейности ИТ достаточно визуального контроля. При сомнении или разногласии заинтересованных сторон проверка требования к прямолиней-ности ИТ может быть выполнена на основе измерений.
    
    На рисунке 2 приведены схемы измерения прямолинейности секций ИТ и прямоли-нейности ИТ в местах соединения его секций.
    
    В соответствии со схемами, приведенными на рисунке 2, прямолинейность ИТ про-веряется путем проверки условий
    
    (5.13)
    
    или
    
    (5.14)
    
    l 1
    
    а 2
    
    h1 h2
    
    l
    
    б
    
    h1 h3 h4
    
    2
    
    1
    
    1 – линейка;
    
    h2 2 – секция ИТ;
    
    а – измерение прямолинейности ИТ; б – измерение прямолинейности ИТ в местах соединения секций ИТ
    
    Рисунок 2 – Схемы измерения прямолинейности секций ИТ и прямолинейности ИТ в местах соединения его секций
    
    > 0,5D
    
    60
    
    Отверстие для отбора давления
    
    -наличие швов не допускается
    
    -допускается наличие продольного зачищенного шва
    
    Рисунок 3 – Положение продольного шва относительно отдельного отверстия для отбора давления
  4. На рисунке 3 приведены зоны расположения продольного шва ИТ относитель-но отдельного отверстия для отбора давления.
    
    В случаях применения прямошовной трубы или сварной конструкции ИТ, или привар-ки фланцев встык трубопровода, как показано на рисунке 4, необходимо на участке 2D перед СУ шов зачистить.
    
    A A
    
    1 2 1 2
    
    Вид А Вид А
    
    Шов зачистить Шов зачистить
    
    1 – ИТ; 2 – Фланец
    
    Рисунок 4 – Приварка фланцев встык трубопровода
    
    Кроме того, следует выполнить измерение внутреннего диаметра трубопровода в се-чении расположения шва и убедиться, что его значение не отличается более чем на 0,3 %
    
    от значения D, рассчитанного в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.1 – ГОСТ 8.586.4 (пункт 6.4.2).
    
    В случае применения сварной конструкции ИТ и трехрадиусного способа отбора дав-ления поперечный зачищенный шов должен находиться на расстоянии не менее 0,06D до от-верстия для отбора давления и не менее 0,03D после него.
    
    Отверстия для отбора давления при угловом и фланцевом способах отбора давления располагаются в застойной зоне, поэтому для этих способов отбора давления расположение поперечного зачищенного шва относительно отверстий для отбора не нормируется.
    
    За пределами участка 2D высота внутреннего шва прямошовной трубы, а также вну-треннего валика сварного шва соединения секций ИТ не должна превышать допуска на уступ, установленного для каждого типа СУ [см. ГОСТ 8.586.2 – ГОСТ 8.586.4 (пункт 6.4.3)].
  5. Отложения и накипь на внутренней поверхности ИТ приводят к увеличению шероховатости стенок ИТ и уменьшению его внутреннего диаметра.
    
    Влияние отложений на внутренней поверхности ИТ на коэффициент истечения диаф-рагм показано на рисунках 5 и 6, которые приведены в соответствии с ISO/TR 12767:2007 [5].
    
    На рисунке 5 показаны результаты моделирования загрязнения ИТ перед диафрагмой путем укладки перед ней различного количества (n) стержней длиной 0,5D и диаметром 0,016D. На рисунке 6 показан результат исследований влияния однородных отложений (высотой h) на нижней полости трубопровода до и после диафрагмы.
    
    Из графиков рисунка 5 видно, что отложения перед диафрагмой приводят к росту ко-эффициента истечения. Причем с увеличением относительного диаметра СУ возрастает влия-ние отложений. Если отложения достигают отверстия диафрагмы (см. рисунок 6), то коэффи-циент истечения начинает уменьшаться с ростом высоты отложений.
    
    Результаты исследований, приведенные в работе [6], показали, что тонкие жидкие масляные пленки на внутренней поверхности ИТ приводят к росту шероховатости и, следо-
    
    / , % 2,0
    
    1,5
    
    1,0
    
    0,5
    
    0
    
    = 0,7
    
    = 0,2
    
    20 40 60 n
    
    0,5D
    
    0,016D
    
    Рисунок 5 – Результаты моделирования загрязнения измерительного трубопровода
    
    / , %
    
    20
    
    10
    
    0
    
    = 0,7
    
    d
    
    -20
    
    h
    
    -30 D
    
    -40
    
    -50
    
    0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
    
    2h/(D–d )
    
    Рисунок 6 – Результаты исследований влияния однородных отложений
    
    вательно, к увеличению значения коэффициента истечения диафрагм. Однако очень тонкие масляные пленки на внутренней поверхности ИТ, толщина которых находится в пределах наибольшей высоты профиля неровностей поверхности ИТ, могут приводить к уменьшению их шероховатости.
    
    В связи с этим, необходимо поддерживать чистоту внутренних поверхностей ИТ путем их периодической чистки. Регламент работ по очистке поверхностей должен разрабатываться с учетом опыта эксплуатации узла измерений.
    
    Коэффициент истечения СУ зависит от шероховатости внутренней поверхности ИТ, характеризуемой относительной эквивалентной шероховатостью Rш/D.
    
    Рост Rш/D приводит к увеличению коэффициента истечения СУ, причем, чем больше 
    
    и Re, тем больше изменяется величина С.
    
    Учет влияния шероховатости внутренней поверхности ИТ на величину коэффициента истечения осуществляется путем применения поправочного коэффициента, для определе-ния которого необходима информация о величине эквивалентной шероховатости внутренней стенки ИТ Rш. Физический смысл величины Rш и ее влияние на характеристики потока при-ведены в справочнике [7].
    
    Методы определения Rш приведены в приложении Б.
  6. В комментариях не нуждается.
  7. На рисунке 7 показан качественный характер изменения температуры среды (газа и жидкости) в зависимости от температуры окружающего воздуха.
    
    d
    
    D
    
    Среда – газ
    
    t
    
    t >t
    
    t < t
    
    Среда – жидкость
    
    t
    
    t >t
    
    t <t
    
    Рисунок 7 – Характер изменения температуры среды в зависимости от температуры окружающего воздуха
    
    Кривые изменения температуры среды показывают, что на прямых участках ИТ темпе-ратура среды возрастает, если температура окружающего воздуха более температуры среды и наоборот, в результате чего температура среды в месте расположения ПТ может отличаться от температуры в месте расположения СУ.
    
    Эффект изменения температуры вдоль ИТ за счет разницы температуры измеряемой среды и окружающего воздуха возрастает при малых скоростях среды, наличия конденсата на поверхности ИТ, а также воздействия ветра.
    
    При прохождении газа через СУ его температура сначала уменьшается за счет увеличе-ния скорости потока и уменьшения статического давления, достигая минимального значения в области наибольшего сужения струи потока, и затем возрастает. На расстоянии, превышаю-щем 5D после СУ, температура среды практически стабилизируется. В связи с этим располо-жение ПТ после СУ на расстоянии ближе 5D от него не допускается.
    
    ПТ независимо от принципа действия показывает только температуру чувствитель-ного элемента. При этом необходимо учитывать, что из-за наличия теплообмена излучением
    
    между термоприемником и ИТ, отводом или подводом тепла по термоприемнику вследствие теплопроводности, торможения потока газа и других причин собственная температура чув-ствительного элемента может отличаться от температуры среды.
    
    Методическая неопределенность измерений температуры жидкости при прочих рав-ных условиях существенно меньше методической неопределенности измерений температуры газа.
    
    Следует иметь в виду, что методическая неопределенность измерений температуры га-зовой среды будет тем меньше, чем больше скорость потока, разность температуры стенки ИТ и среды и меньше диаметр термоприемника.
    
    Расчеты показывают, что увеличение скорости газового потока в 2 раза может приво-дить к снижению методической погрешности измерений температуры более чем в 10 раз.
    
    При выборе способа установки ПТ следует учитывать, что коэффициент теплоотдачи больше при поперечном обтекании термоприемника, чем при наклонном и продольном, сле-довательно, радиальная установки ПТ является предпочтительной.
    
    На увеличение методической неопределенности измерений температуры оказывает влияние выступающая часть ПТ. Для уменьшения данной составляющей методической по-грешности рекомендуется выступающую часть ПТ покрыть теплоизолирующим материалом.
    
    При наличии разности температуры воздуха и среды корпуса камер усреднения имеют температуру, отличную от температуры среды. Вследствие этого распределение температуры в радиальном направлении по СУ будет неравномерным из-за отвода или подвода тепла и, следовательно, средняя температура СУ будет отличаться от температуры среды. Для исклю-чения разности температуры СУ и среды рекомендуется совместно с участками ИТ теплоизо-лировать корпуса камер усреднения.
2. Минимальная длина прямолинейных участков измерительного трубопровода
  1. Коэффициент истечения СУ зависит от распределения скоростей потока из-меряемой среды в ИТ. Степень влияния распределения скоростей потока в трубопроводе на коэффициент истечения зависит от относительного диаметра  и типа СУ. Для всех типов СУ с увеличением  возрастает чувствительность их коэффициента истечения к распределению скоростей потока.
    
    Знак дополнительной погрешности коэффициента истечения зависит от вида искаже-ния, а также, в случае применения отдельных отверстий для отбора давлений, их положения.
    
    При наличии закрутки потока или осесимметричного искажения профиля скорости потока, при котором увеличено значение скорости среды на оси ИТ относительно стаби-лизированного течения, коэффициент истечения СУ, как правило, возрастает. При наличии
    
    асимметрии или осесимметричного искажения профиля скорости потока, при котором уменьшено значение скорости среды на оси ИТ относительно стабилизированного тече-ния, коэффициент истечения СУ уменьшается. Если поток среды характеризуется наличием асимметрии и закрутки, то знак дополнительной погрешности зависит от типа СУ и степени закрутки. Так, дополнительная погрешность коэффициента истечения диафрагм, установ-ленных после МС, образованных группой колен, между которыми отсутствуют участки ИТ, является положительной, а у размещенных после МС, образованных группой колен, между которыми участки ИТ имеются, отрицательной. Кроме того, необходимо учитывать, что про-филь скорости потока на участке его стабилизации может принимать различные формы, сле-довательно, знак дополнительной погрешности может меняться в зависимости от расстояния МС от СУ. Примером данного положения является зависимость коэффициента истечения диафрагм от длины прямолинейного участка ИТ в случае установки их после диффузора или конфузора. На рисунке 8 приведены относительные отклонения коэффициента истечения от стандартизованных значений для диафрагм, установленных после конфузора, а на рисун-ке 9 – после диффузора. Конусность МС составляла 0,57, отношение наибольшего внутрен-него диаметра к наименьшему внутреннему диаметру у конфузора было равно 2, у диффу-зора – 2,14.
    
    10
    
    100 (C – Cc)/Cc, %
    
    5
    
    0
    
    -5
    
    -10
    
    2= 0,1
    
    0,3
    
    0,5
    
    0,7
    
    0 10 20 30 40 50 60
    
    l/D
    
    Рисунок 8 – Относительные отклонения коэффициента истечения от стандартизованных значений для диафрагм, установленных после конфузора
    
    Из стандартизованных типов СУ трубы Вентури испытывает наименьшее влияние распределения скоростей потока на коэффициент истечения. Имеются экспериментальные
    
    1
    
    100 (C – Cc)/Cc, %
    
    0
    
    2= 0,1
    
    -1
    
    -2
    
    -3
    
    0 10 20 30
    
    l/D
    
    Рисунок 9 – Относительные отклонения коэффициента истечения от стандартизованных значений для диафрагм, установленных после диффузора
    
    данные, указывающие на незначительную разницу в чувствительности сопел и диафрагм к распределению скоростей потока.
    
    В ГОСТ 8.586.1 (пункт 7.2.1) приведены требования, предъявляемые к параметрам потока перед СУ, обеспечивающие воспроизводимость стандартизованных значений коэф-фициентов истечения в реальных условиях эксплуатации СУ. Проверка этих требований не требуется, если МС (колена, запорная арматура, переходники и т.п.) на ИТ размещены в соот-ветствии с требованиями стандарта. Сущность этих требований состоит в том, что искажения распределения скоростей потока, вызванные МС, могут быть устранены путем применения после МС прямых участков ИТ, длина которых достаточна для формирования эпюры скоро-стей, соответствующей требованиям ГОСТ 8.586.1 (пункт 7.2.1).
    
    Участки ИТ, к длине которых в комплексе стандартов установлены требования, по-казаны на рисунке 10.
    
    Направление потока
    
    L2 L1 L3
    
    МСгк
    
    МС3 МС2 МС1 СУ МС
    
    Lгк
    
    МСГК – МС, состоящее из группы колен
    
    Примечание – МС3 учитывают только в случае, когда оно является комбинацией колен или рас-стояние между МС2 и МС3 менее 5D и МС3 требует длину прямолинейного участка ИТ большую, чем МС2.
    
    Рисунок 10 – Схема размещения МС на ИТ
    
    Минимальную необходимую длину прямолинейного участка ИТ между МС1 и СУ L1 выбирают для каждого типа СУ на основе требований соответствующей части комплекса стандартов в зависимости от вида МС1 и относительного диаметра отверстия СУ.
    
    Длину прямолинейного участка ИТ между МС1 и МС2 L2 выбирают для каждого типа СУ, руководствуясь следующими требованиями:
    
    а) если расстояние между МС3 и МС2 не менее 5D, то длину L2 определяют в зависимо-сти от типа МС2;
    
    б) если расстояние между МС3 и МС2 менее 5D и МС3 требует меньший прямолиней-ный участок, чем МС2, то длину L2 выбирают в зависимости от типа МС2;
    
    в) если расстояние между МС3 и МС2 менее 5D и МС3 требует больший прямолиней-ный участок, чем МС2, то длину L2 выбирают в зависимости от типа МС3.
    
    Примечания
    1. Если между коленами или между группами колен, или между коленом и группой колен имеется МС, отличное от колена, то данные колена не объединяют в одно МС.
    2. Если МС1 и МС3 являются коленами или комбинацией колен, или «МС неопределенного вида», состоящего из комбинации колен, и выполняется условие перечисления в), то независимо от расстояния между МС1 и МС3 их не объединяют в одно МС.
    Необходимую длину прямолинейного участка ИТ после СУ L3 выбирают в зависимо-сти от типа и относительного диаметра отверстия СУ, кроме труб Вентури, необходимая дли-на прямолинейного участка ИТ после которых одинакова для всех .
    
    Потоки среды после МС, состоящих из комбинации колен, имеют сложную, устой-чивую к возмущениям вихревую структуру. Искажения потока, вызванные этими МС, рас-пространяются на значительные расстояния вдоль ИТ и могут сохраняться, проходя через другие типы МС. В связи с этим любое МС, состоящее из комбинации колен, должно быть помещено от СУ на регламентированном в соответствующей части стандарта расстоянии LГК, независимо от числа и типа МС, находящихся между комбинацией колен и СУ.
    
    Примечание – Данное требование также распространяется на размещение «МС неоп-ределенного вида», состоящих из комбинации колен.
    
    Чувствительность СУ к искажению структуры потока обычно снижается с уменьше-нием относительного диаметра отверстия СУ и практически не зависит от числа Re. Однако при наличии закрутки потока влияние искажений может возрастать с ростом числа Re, при этом чувствительность, например, диафрагм к закрутке потока уменьшается с увеличением
    
     от 0,6 до 0,67 [8].
    
    Угол закрутки потока  в точке сечения ИТ определяется по формуле
    
    (5.15)
    
    где wT – тангенциальная (окружная) составляющая вектора скорости потока;
    
    w – осевая составляющая вектора скорости потока.
    
    Измерение длины прямолинейных участков ИТ и МС рекомендуется выполнять с по-мощью рулеток измерительных металлических класса II по ГОСТ 7502.
  2. В комментариях не нуждается.