РД 50-411-83
РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Расход жидкостей и газов.
Методика выполнения измерений с помощью специальных сужающих устройств
Дата введения 1984-07-01
РАЗРАБОТАНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам
ИСПОЛНИТЕЛИ:
П.А.Гаршин, А.А.Личко (руководители темы), В.Н.Королев, С.А.Красавина
ВНЕСЕНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам
Член Госстандарта Исаев Л.К.
УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 июня 1983 г. N 2586
ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ
Настоящие методические указания устанавливают основы измерения расхода жидкостей и газов методом переменного перепада давления, создаваемого специальными сужающими устройствами, и регламентируют требования к расходомерным устройствам при их разработке, проектировании, монтаже, эксплуатации и поверке.
Положения настоящих методических указаний распространяются на расходомерные устройства как отечественного производства, так и импортные и обеспечивают возможность применения специальных сужающих устройств без их индивидуальной градуировки.
Условные обозначения
|
|
|
Величина | Условное обозначение | Единица измерения |
Расход |
| |
Наибольший измеряемый расход |
| |
Наименьший измеряемый расход |
| |
Средний измеряемый расход |
| |
Объемный расход | м /с | |
Массовый расход | кг/с | |
Объемный расход газа, приведенный к нормальному состоянию | м /с | |
Верхний предел измерения дифманометра: |
|
|
общее обозначение |
| |
для объемного расхода, приведенного к нормальному состоянию | м /с | |
для объемного расхода | м /с | |
для массового расхода | кг/с | |
Абсолютное давление среды перед сужающим устройством | Па | |
Барометрическое давление | Па | |
Избыточное давление | Па | |
Давление насыщенных паров | Па | |
Нормальное давление | Па | |
Перепад давления среды при течении через сужающее устройство | Па | |
Наибольший перепад давления в сужающем устройстве, соответствующий | Па | |
Перепад давления в сужающем устройстве, соответствующий | Па | |
Номинальный перепад давления дифманометра | Па | |
Предельный номинальный перепад давления дифманометра | Па | |
Разность высот столбов уравновешивающей жидкости -образного дифманометра или отсчет по шкале чашечного дифманометра при температуре прибора | мм | |
Потеря давления в сужающем устройстве при расходе, равном | Па | |
Потеря давления в сужающем устройстве при расходе, равном | Па | |
Относительная потеря давления в сужающем устройстве |
| |
Температура измеряемой среды | или | °С или К |
Нормальная температура ( 20 ° С, 293,15 К) | ; | °С, К |
Коэффициент сжимаемости газа |
| |
Плотность измеряемой среды в рабочих условиях | кг/м | |
Плотность примеси в измеряемой среде | кг/м | |
Плотность вещества над уравновешивающей жидкостью при давлении и 20 ° | кг/м | |
Плотность уравновешивающей жидкости при давлении и 20 ° С | кг/м | |
То же, при атмосферном давлении и 20 °C | кг/м | |
Плотность сухого газа в нормальном состоянии | кг/м | |
Плотность разделительной жидкости при давлении и температуре разделительных сосудов | кг/м | |
Плотность измеряемой среды при давлении и температуре разделительных сосудов | кг/м | |
Плотность уравновешивающей жидкости при давлении и температуре | кг/м | |
Плотность вещества над уравновешивающей жидкостью при давлении и температуре | кг/м | |
Внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при температуре | или | м или мм |
То же, при 20 °С | или | м или мм |
Диаметр отверстия сужающего устройства при температуре | или | м или мм |
То же, при 20 °С | или | м или мм |
Относительная площадь сужающего устройства |
| |
Площадь отверстия сужающего устройства | м | |
Площадь сечения трубопровода | м | |
Площадь сечения разделительного сосуда | м | |
Местное ускорение свободного падения | м/с | |
Число Рейнольдса, отнесенное к диаметру |
| |
Нижнее граничное число Рейнольдса |
| |
Верхнее граничное число Рейнольдса |
| |
Коэффициент расхода |
| |
Поправочный множитель на расширение измеряемой среды |
| |
Показатель адиабаты |
| |
Динамическая вязкость измеряемой среды | Па·с | |
Кинематическая вязкость измеряемой среды | м /с | |
Объемное относительное содержание примесей в измеряемой среде |
| |
Объем жидкости, перетекающей из разделительного (или уравнительного) сосуда в дифманометр при измерении перепада: |
|
|
от 0 до | м | |
от 0 до | м | |
Поправочный множитель на тепловое расширение материала: |
|
|
сужающего устройства |
| |
трубопровода |
| |
Средняя квадратическая относительная погрешность | % |
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. К специальным сужающим устройствам (ССУ) относятся диафрагмы с коническим входом, цилиндрические сопла, сопла "четверть круга", двойные диафрагмы, сегментные диафрагмы, износоустойчивые диафрагмы и стандартные диафрагмы для трубопроводов с внутренним диаметром менее 50 мм, удовлетворяющие требованиям настоящих методических указаний.
1.2. Приведенные в методических указаниях положения справедливы при соблюдении следующих условий измерения:
характер движения потока в прямых участках трубопроводов до и после сужающего устройства должен быть стационарным (ГОСТ 23868-79);
измеряемое вещество должно заполнять все поперечное сечение трубопровода перед сужающим устройством и за ним;
измеряемая среда должна удовлетворять требованиям, приведенным в табл.1.
Таблица 1
Допустимое объемное относительное содержание примесей в измеряемой среде
|
|
|
Измеряемая среда | Примесь | |
Газ | Жидкость |
|
| Твердое тело | |
| Газ | |
Жидкость | Твердое тело | , но не более 0,0015 |
во внутренней полости прямых участков трубопроводов до и после сужающего устройства не скапливаются осадки в виде пыли и песка, металлических предметов и других видов загрязнений;
на поверхностях сужающего устройства не образуются отложения, изменяющие его конструктивные параметры и геометрию.
1.3. Построение монтажно-коммутационных схем приборов измерения параметров измеряемой среды, а также монтаж и подключение дифманометров к соединительным линиям для измерения перепада давлений на сужающем устройстве выполняются в соответствии с РД 50-213-80* "Правила измерения расхода газа и жидкостей стандартными сужающими устройствами".
Таблица 2
|
|
|
|
ССУ | |||
Диафрагмы с коническим входом | 12,5-100,0 | 0,01-0,25 | 6,0-50,0 |
Цилиндрические сопла | 25,0-100,0 | 0,01-0,49 | 2,5-70,0 |
Сопла "четверть круга" | 25,0-100,0 | 0,05-0,49 | 6,0-70,0 |
Двойные диафрагмы | 40,0-100,0 | 0,10-0,50 | 12,7-70,5 |
Сегментные диафрагмы | 50,0-1000,0 | 0,10-0,50 |
|
Износоустойчивые диафрагмы | 30,0-1000,0 | 0,05-0,64 | 16,0-800,0 |
Стандартные диафрагмы для трубопроводов с внутренним диаметром менее 50 мм | 14,0-50,0 | 0,05-0,64 | 7,0-40,0 |
1.5. В случае измерения расхода газа отношение перепада давлений к абсолютному давлению на входе сужающего устройства должно быть:
для цилиндрических сопел
для остальных сужающих устройств
1.6. В случае измерения расхода жидкости отношение перепада давлений к абсолютному давлению на входе сужающего устройства должно быть:
для цилиндрических сопел
для остальных сужающих устройств
где
,02.
1.7. При выполнении расчетов, связанных с определением расхода вещества, следует использовать официальные данные, утвержденные Госстандартом и Государственной службой стандартных справочных данных (ГСССД), а также данные лабораторных анализов, выполненных в соответствии с действующими стандартами.
2. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ РАСХОДА
2.1. В трубопроводе, по которому протекает вещество, устанавливают устройство, создающее местное сужение потока. Вследствие перехода части потенциальной энергии давления в кинетическую средняя скорость потока в суженном сечении повышается, в результате чего статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений тем больше, чем больше расход протекающего вещества, и, следовательно, может служить мерой расхода.
2.2. Массовый и объемный расходы газов и жидкостей в общем виде вычисляют по формулам:
Объемный расход сухого газа, приведенный к нормальным условиям, определяют по формулам:
или
2.3. Известный при рабочих условиях расход пересчитывают в расход при нормальных условиях по выражениям:
или
3. КОЭФФИЦИЕНТ РАСХОДА
Таблица 3
|
|
|
|
ССУ | |||
Диафрагмы с коническим входом | 0,01 | 40 | 20000 |
| 0,04 | 40 | 40000 |
| 0,09 | 60 | 50000 |
| 0,16 | 120 | 50000 |
| 0,25 | 260 | 50000 |
Цилиндрические сопла | 0,01 | 500 | 8000 |
| 0,05 | 1100 | 30000 |
| 0,10 | 1600 | 40000 |
| 0,15 | 2000 | 60000 |
| 0,25 | 2500 | 100000 |
| 0,35 | 3000 | 150000 |
| 0,49 | 5500 | 200000 |
Сопла "четверть круга" | 0,05 | 2000 | 35000 |
| 0,10 | 2000 | 45000 |
| 0,20 | 2300 | 80000 |
| 0,30 | 3500 | 100000 |
| 0,40 | 4000 | 120000 |
| 0,49 | 5000 | 200000 |
Двойные диафрагмы | 0,10 | 2500 | 150000 |
| 0,20 | 3500 | 200000 |
| 0,30 | 5000 | 250000 |
| 0,40 | 7300 | 300000 |
| 0,50 | 10000 | 350000 |
| 0,60 | 15000 | 400000 |
Износоустойчивые диафрагмы | 0,05 | 20000 | 10 |
| 0,10 | 20000 | 10 |
| 0,20 | 60000 | 10 |
| 0,30 | 100000 | 10 |
| 0,40 | 160000 | 10 |
| 0,50 | 200000 | 10 |
| 0,60 | 280000 | 10 |
| 0,70 | 300000 | 10 |
Сегментные диафрагмы | 0,10 | 5000 | 10 |
| 0,15 | 7500 | 10 |
| 0,20 | 10000 | 10 |
| 0,25 | 15000 | 10 |
| 0,30 | 20000 | 10 |
| 0,35 | 25000 | 10 |
| 0,40 | 30000 | 10 |
| 0,45 | 35000 | 10 |
| 0,50 | 40000 | 10 |
Стандартные диафрагмы для трубопроводов с внутренним диаметром менее 50 мм | 0,05 | 22000 | 10 |
| 0,10 | 30000 | 10 |
| 0,15 | 41000 | 10 |
| 0,20 | 56000 | 10 |
| 0,25 | 72000 | 10 |
| 0,30 | 90000 | 10 |
| 0,35 | 110000 | 10 |
| 0,40 | 135000 | 10 |
| 0,45 | 158000 | 10 |
| 0,50 | 184000 | 10 |
| 0,55 | 211000 | 10 |
| 0,60 | 240000 | 10 |
| 0,65 | 270000 | 10 |
| 0,70 | 300000 | 10 |
для стандартных диафрагм, применяемых в трубопроводах с внутренним диаметром менее 50 мм
________________
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКОВ ИЗМЕРЯЕМОЙ СРЕДЫ
4.1. Определение абсолютного давления.
Барометрическое давление измеряют в месте расположения расходомера. Барометрическое давление может быть принято постоянным, если отклонения значений абсолютного давления, вызванные изменением барометрического давления, не превышают 0,5%.
4.1.2. Допускается непосредственно измерять абсолютное давление среды измерительными преобразователями абсолютного давления.
4.1.3. Допускается подключение манометра к "плюсовой" импульсной линии дифманометра, если это не влияет на процесс измерения.
4.2. Определение перепада давлений в сужающем устройстве.
4.2.1. Перепад давлений измеряют как разность между статическими давлениями, взятыми непосредственно у передней и задней торцовых плоскостей сужающего устройства в углах, образуемых последними со стенкой трубопровода.
4.2.2. Перепад давлений в сужающем устройстве определяют по формулам:
для поплавковых дифманометров
для кольцевых, сильфонных и мембранных дифманометров
для лабораторных (U-образных или чашечных) дифманометров
Если площадь разделительных сосудов удовлетворяет условию
то влиянием разделительных сосудов на измеряемый перепад давлений пренебрегают.
4.3. Определение температуры потока.
4.4. Определение плотности среды.
4.4.1. Плотность жидкостей и газов следует определять в зависимости от давления и температуры согласно требованиям, изложенным в разд.6 РД 50-213-80.
4.5. Определение поправочного множителя на расширение измеряемой среды.
для диафрагм с коническим входом
для сопел "четверть круга"
для цилиндрических сопел
для сегментных диафрагм
для стандартных диафрагм, устанавливаемых в трубопроводах с внутренним диаметром менее 50 мм
4.5.4. Значение показателя адиабаты измеряемой среды определяют в зависимости от давления и температуры согласно рекомендациям разд.6 РД 50-213-80.
4.6. Определение коэффициента сжимаемости газов и их смесей.
5. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА
5.1. Предельную относительную погрешность измерения расхода при доверительной вероятности, равной 0,95, определяют по формуле
________________
Составляющей погрешностью или совокупностью составляющих погрешностей, равных или менее 30% результирующей погрешности, пренебрегают.
5.2. Среднюю квадратическую относительную погрешность измерения массового и объемного расходов определяют по формуле
Тип специального сужающего устройства
|
|
|
|
| |
Диафрагмы с коническим входом |
| 1,0 |
Сопла "четверть круга" |
| 1,0 |
Цилиндрические сопла |
| 1,0 |
Двойные диафрагмы |
| 0,5 |
Сегментные диафрагмы |
| 0,6+1,5 |
Износоустойчивые диафрагмы |
| 0,2 при 0,4 0,8 -0,1 при 0,4 |
Стандартные диафрагмы для трубопроводов с внутренним диаметром менее 50 мм |
| при 0,36; при 0,36. |
5.2.2. Среднюю квадратическую погрешность поправочного множителя на расширение измеряемой среды вычисляют по формуле
для цилиндрических сопел
где
для диафрагм с коническим входом
для сопел "четверть круга"
для сегментных диафрагм
для стандартных диафрагм, устанавливаемых в трубопроводах с внутренним диаметром менее 50 мм
5.2.3. Среднюю квадратическую погрешность измерений перепадов давлений следует определять по формуле
или
Для регистрирующих дифманометров
В этом случае погрешность
При измерении плотности газа пикнометрическим методом
При вычислении плотности по известному компонентному составу смеси газов
При определении плотности по табличным данным
.
5.2.6. Среднюю квадратическую относительную погрешность измерения абсолютного давления определяют по формулам:
для показывающих манометров
для регистрирующих манометров
Погрешность измерения барометрического давления
Погрешность измерения избыточного давления для показывающего манометра
или
для регистрирующего манометра
5.2.7. Среднюю квадратическую относительную погрешность измерения температуры определяют по формулам:
для показывающего термометра
или
для регистрирующего термометра
5.2.8. Средние квадратические погрешности коэффициентов сжимаемости газов и их смесей определяют согласно рекомендациям РД 50-213-80.
6. ТРЕБОВАНИЯ К СПЕЦИАЛЬНЫМ СУЖАЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ
6.1. Общие требования.
6.1.3. На кромках отверстия специальных сужающих устройств при визуальном обследовании не должно быть заметно заусенцев, выбоин и т.п.
Входные кромки отверстия специальных сужающих устройств должны быть острыми.
6.1.4. Проточную часть специальных сужающих устройств необходимо изготовлять способом, обеспечивающим числовые значения параметров шероховатости по ГОСТ 2789-73, приведенные в табл.4.
Таблица 4
Шероховатость поверхности проточной части специальных сужающих устройств
|
|
мкм | |
10 | От 0,25 до 0,13 |
15 | От 0,38 до 0,20 |
20 | От 0,50 до 0,27 |
25 | От 0,63 до 0,34 |
32 | От 0,80 до 0,43 |
40 | От 1,00 до 0,54 |
50 и более | От 1,25 до 0,63 |
Для сопел диаметр определяют в начале и в конце цилиндрической части отверстия.
6.1.8. Перепад давления в специальных сужающих устройствах измеряют через отдельные цилиндрические отверстия (рис.1, а, б) или через две кольцевые камеры, каждая из которых соединяется с внутренней полостью трубопровода кольцевой щелью (рис.1, в) или группой равномерно распределенных по окружности отверстий (рис.1, г). При применении отдельных отверстий наилучшие результаты обеспечивает установка специального сужающего устройства в обойму.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.