Федеральное агентство по
техническому регулированию и метрологии
Федеральное государственное
унитарное предприятие
«Всероссийский научно-исследовательский институт
метрологической службы»
(ФГУП «ВНИИМС»)
РЕКОМЕНДАЦИЯ
Государственная система обеспечения единства измерений
РАСХОД И КОЛИЧЕСТВО ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
В ТРУБОПРОВОДАХ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА
Методика выполнения измерений
с помощью сужающих устройств
МИ 3152-2008
Москва 2009
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. РАЗРАБОТАНА Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы» (ФГУП «ВНИИМС»)
ИСПОЛНИТЕЛИ Б.М. Беляев, И.М. Шенброт
РАЗРАБОТАНА Обществом с ограниченной ответственностью «Отраслевой метрологический центр «Газметрология»» (ООО ОМЦ «Газметрология»)
ИСПОЛНИТЕЛИ А.А. Личко, С.Ф. Племенкова
РАЗРАБОТАНА Закрытым акционерным обществом «Институт энергоаудита и учета энергоносителей» (ЗАО «ИЭАУЭ»)
ИСПОЛНИТЕЛИ Е.П. Пистун, Л.В. Лесовой
2. УТВЕРЖДЕНА ФГУП «ВНИИМС» 07 ноября 2008 г.
3. ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ФГУП «ВНИИМС» 07 ноября 2008 г.
4. ВЗАМЕН МИ 2588-2000
СОДЕРЖАНИЕ
РЕКОМЕНДАЦИЯ
|
Государственная система
обеспечения единства измерений |
МИ 3152-2008 |
1 Область применения и назначение
Настоящая рекомендация, разработана в дополнение к ГОСТ 8.586.1, ГОСТ 8.586.2, ГОСТ 8.586.3 и ГОСТ 8.586.5, устанавливает методику выполнения измерений расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартной диафрагмы или сопла ИСА 1932 при соблюдении следующих условий:
а) для измерения перепада давления на диафрагме применяют угловой способ отбора давления;
б) относительный диаметр отверстия диафрагмы находится в пределах от 0,1 до 0,75;
в) при применении диафрагмы внутренний диаметр трубопровода более 1000 мм и не более 3000 мм;
г) режимы течения измеряемой среды в случае применения диафрагмы характеризуются числами Рейнольдса, находящимися в пределах, установленных ГОСТ 8.586.2;
д) относительный диаметр отверстия сопла ИСА 1932 находится в пределах от 0,3 до 0,8;
е) при применении сопла ИСА 1932 внутренний диаметр трубопровода не менее 500 мм и не более 1000 мм;
ж) режимы течения измеряемой среды в случае применения сопла ИСА 1932 характеризуются числами Рейнольдса, находящимися в пределах:
- свыше 107 до 5·107 включительно, если внутренний диаметр трубопровода не менее 50 мм и не более 500 мм;
- от 7·104до 5·107 включительно при относительном диаметре отверстия сопла ИСА 1932 не менее 0,30 и менее 0,44, если внутренний диаметр трубопровода более 500 мм;
- от 2·104 до 5·107 включительно при относительном диаметре отверстия сопла ИСА 1932 не менее 0,44 и не более 0,80, если внутренний диаметр трубопровода более 500 мм.
Рекомендация разработана с целью расширения области применения метода переменного перепада давления и предназначена для специалистов, занимающихся проектированием, монтажом и эксплуатацией средств измерений расхода и количества жидкостей и газов.
2 Нормативные ссылки
В настоящей рекомендации использовали ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.586.1-2005 (ИСО 5167-1:2003) Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода в количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования
ГОСТ 8.586.2-2005 (ИСО 5167-2:2003) Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 2. Диафрагмы. Технические требования
ГОСТ 8.586.3-2005 (ИСО 5167-3:2003) 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
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 2939-63 Газы. Условия для определения объема
3 Термины и определения
В настоящей рекомендация применены термины и определения в соответствии с ГОСТ 8.586.1.
4 Условные обозначения, индексы и сокращения
4.1 Условные обозначения
В настоящей рекомендации применены условные обозначения в соответствии с ГОСТ 8.586.1 и ГОСТ 8.586.5.
4.2 Индексы условных обозначений величин
В настоящей рекомендации применены индексы условных обозначений величин в соответствии с ГОСТ 8.586.5.
4.3 Сокращения
В настоящей рекомендации применены сокращения в соответствии с ГОСТ 8.586.5.
5 Метод измерений
5.1 Принцип метода
Принцип метода измерений расхода и количества среды с помощью СУ изложен в ГОСТ 8.586.1.
5.2 Формулы для расчета расхода среды
Формулы для расчета расхода среды приведены в ГОСТ 8.586.5 (подраздел 5.2).
Формулы, применяемые при расчете коэффициентов, используемых в формулах ГОСТ 8.586.5 (подраздел 5.2), и их области применения указаны в таблице.
Таблица - Формулы, применяемые при расчете расхода среды
|
Обозначение стандарта и номер формулы или пункта для следующих типов СУ: |
||
|
Диафрагма |
Сопло ИСА 1932 |
|
|
Коэффициенты Кт и Ксу |
ГОСТ 8.586.1 [формулы (5.6), (5.7)] |
|
|
Диаметр отверстия СУ, d |
ГОСТ 8.586.1 [формула (5.4)] |
|
|
Внутренний диаметр ИТ, D |
ГОСТ 8.586.1 [формула (5.5)] |
|
|
Относительный диаметр отверстия СУ, β |
ГОСТ 8.586.1 [формула (3.1)] |
|
|
Коэффициент скорости входа, Е |
ГОСТ 8.586.1 [формула (3.6)] |
|
|
Границы применения |
1,0 м < D ≤ 3,0 м; |
0,5 м < D ≤ 1,0 м; |
|
0,1 ≤ β ≤ 0,75; |
0,3 ≤ β ≤ 0,8; |
|
|
Re ≥ 5000 при β ≤ 0,56; |
7·104 ≤ Re ≤ 5·107 при β < 0,44; |
|
|
Re ≥ 16000β2 при β > 0,56; |
2·104 ≤ Re ≤ 5·107 при β ≥ 0,44. |
|
|
Поправочный коэффициент Кп |
при rк > 0,0004d Кп рассчитывают по ГОСТ 8.586.2 (подпункт 5.3.2.4); при rк ≤ 0,0004d значение Кп принимают равным единице |
Значение Кп принимают равным единице |
|
Коэффициент расширения, ε |
ГОСТ 8.586.2 [формула (5.7)] при Δр/р ≤ 0,25 |
ГОСТ 8.586.3 [формула (5.2)] при Δр/р ≤ 0,25 |
|
Число Рейнольдса, Re |
ГОСТ 8.586.5 [формулы (5.9) - (5.11)] |
|
|
Коэффициент истечения, С |
ГОСТ 8.586.2 [формула (5.6)] |
ГОСТ 8.586.3 [формула (5.1)] |
|
Поправочный коэффициент Кш |
ГОСТ 8.586.2 [формула (5.11)]* |
ГОСТ 8.586.3 [формула (5.3)]* |
|
*) Если значение Кш, полученное в результате расчета, больше 1,03, то принимается, что эквивалентная шероховатость стенок ИТ превышает допускаемое значение. |
||
5.3 Формулы для расчета количества среды
Формулы для расчета количества среды (массы, объема при рабочих или стандартных условиях по ГОСТ 2939) приведены в ГОСТ 8.586.5 (подраздел 5.3).
6 Средства измерений и вспомогательные устройства
6.1 Требования к составу средств измерений и вспомогательных устройств
Измерения расхода и количества жидкостей и газов выполняют с помощью технических средств, в состав которых входят основные узлы, перечисленные в ГОСТ 8.586.5 (раздел 1).
6.2 Сужающие устройства
6.2.1 Конструкция диафрагм должна соответствовать требованиям ГОСТ 8.586.2 (подраздел 5.1), сопел ИСА 1932 - ГОСТ 8.586.3 (пункты 5.1.1, 5.1.2 и 5.1.3).
6.2.2 Конструкция камер отбора давления и выполнение отверстий для отбора давлений должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.586.2 (подраздел 5.2) для диафрагм и ГОСТ 8.586.3 (пункт 5.1.5) для сопел ИСА 1932.
6.2.3 Измерение диаметра отверстия диафрагмы выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.2 (пункт 5.1.8), горловины сопла ИСА 1932 - в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.3 (подпункт 5.1.2.5).
6.2.4 Диафрагму устанавливают в трубопровод в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.2 (раздел 6), сопло ИСА 1932 - в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.3 (раздел 6).
6.3 Измерительный трубопровод и его оснащение
6.3.1 Общие требования к геометрическим характеристикам, расположению, состоянию внутренней поверхности ИТ и его оснащению приведены в ГОСТ 8.586.1 (раздел 7).
6.3.2 Требования к округлости и цилиндричности ИТ приведены в ГОСТ 8.586.2 (подраздел 6.4), при применении сопла ИСА 1932 - в ГОСТ 8.586.3 (подраздел 6.4).
6.3.3 Измерение внутреннего диаметра ИТ в случае применения диафрагмы выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.2 (пункт 6.4.2), при применении сопла ИСА 1932 - ГОСТ 8.586.3 (пункт 6.4.2).
6.4 Средства измерений параметров потока и среды
6.4.1 Характеристики СИ параметров потока и среды должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.586.5 (подразделы 4.3 - 4.7; раздел 6).
6.4.2 Монтаж и эксплуатация СИ параметров потока и среды, вспомогательных устройств должны выполняться в соответствии с требованиями технической документации по их эксплуатации и ГОСТ 8.586.5 (раздел 6).
7 Условия измерений
Условия измерений должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.586.1 (раздел 6) и ГОСТ 8.586.5 (раздел 4).
8 Подготовка к выполнению измерений
Перечень работ и процедур, проводимых при подготовке к выполнению измерений, приведен в ГОСТ 8.586.5 (раздел 7).
9 Расчет расхода и количества среды
9.1 Исходные данные
Для расчета расхода и количества среды необходимы следующие исходные данные:
а) тип среды;
б) параметры и характеристики СУ и ИТ:
- тип СУ и способ отбора перепада давления (для диафрагм);
- диаметр отверстия СУ при температуре 20 ºС;
- материал, из которого изготовлено СУ, или температурный коэффициент линейного расширения материала СУ;
- при применении диафрагм начальный радиус входной кромки диафрагмы и время эксплуатации диафрагмы с момента определения значения начального радиуса входной кромки диафрагмы или межконтрольный интервал СУ;
- внутренний диаметр ИТ при температуре 20 ºС;
- материал, из которого изготовлен прямолинейный участок ИТ непосредственно перед СУ, или температурный коэффициент линейного расширения материала ИТ;
- среднеарифметическое отклонение профиля шероховатости или эквивалентная шероховатость внутренней поверхности ИТ;
в) физико-химические параметры среды:
- для смеси газов (в т.ч. природного газа) - полный ее состав или (для природного газа) - молярные доли диоксида углерода и азота в газе и его плотность при стандартных условиях;
- плотность среды в рабочих условиях (при наличии плотномера);
г) при измерении расхода и количества среды с помощью вычислительных устройств:
- перепад давления на СУ;
- температура среды;
- абсолютное давление среды или избыточное давление среды и атмосферной давление;
д) при измерении количества среды по средним параметрам потока и среды за интервал времени измерений:
- среднее значение квадратного корня перепада давления;
- среднее значение абсолютного давления или квадратного корня абсолютного давления;
- среднее значение избыточного давления и атмосферное давление при определении абсолютного давления с помощью СИ избыточного и атмосферного давления;
- среднее значение температуры среды.
9.2 Определение значений исходных величин
9.2.1 Значения параметров и характеристик СУ и ИТ, необходимых для выполнения расчета расхода среды, определяют в соответствии с сертификатами или с актами измерений геометрических параметров СУ и ИТ.
9.2.2 Значения физико-химических параметров среды, необходимых для выполнения расчета расхода среды, а также значения параметров потока измеряют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.1 (подраздел 5.4) и ГОСТ 8.586.5 (раздел 6).
9.3 Обработка результатов измерений
9.3.1 Порядок обработки результатов измерений приведен в ГОСТ 8.586.5 (раздел 8).
Расчет расхода и количества среды выполняют с учетом установленных в настоящей рекомендации границ применения формул для расчета коэффициентов (см. таблицу), используемых в формулах ГОСТ 8.586.5 (подраздел 5.2).
9.3.2 Алгоритм расчета расхода среды приведен в ГОСТ 8.586.5 (пункт 8.1.2).
9.3.3 Расчет количества среды с помощью вычислительных устройств выполняют в соответствии с ГОСТ 8.586.5 (подраздел 8.2).
9.3.4 Расчет количества среды по результатам планиметрирования диаграмм выполняют в соответствии с ГОСТ 8.586.5 (подраздел 8.3).
10 Требования безопасности и требования к квалификации операторов
10.1 К проведению монтажа и выполнению измерений допускаются лица, изучившие эксплуатационную документацию на СИ и вспомогательное оборудование, прошедшие инструктаж по технике безопасности, получившие допуск к самостоятельной работе, обладающие наличием знаний стандартов и правил, мер техники безопасности.
10.2 Перед монтажом СИ и вспомогательного оборудования необходимо обратить внимание на их соответствие эксплуатационной документации, наличие и целостность маркировок взрывозащиты (при необходимости), наличие и целостность крепежных элементов, оболочек (корпусов).
При подготовке и проведении работ на измерительном оборудовании должны соблюдаться установленные правила и действующие технические инструкции, распространяющиеся на данный вид оборудования.
Инструкции по эксплуатации оборудования и СИ должны быть доступны обслуживающему персоналу.
Монтаж СИ необходимо производить в строгом соответствии с их схемой внешних соединений. Запрещается вносить какие-либо изменения в электрическую схему внешних соединений, а также использовать любые запасные части, не предусмотренные эксплуатационной документацией и без согласования с изготовителем СИ.
Необходимо использовать подъемные механизмы и оборудование, соответствующие поднимаемому весу.
10.3 В процессе эксплуатации, не реже одного раза в месяц, СИ и вспомогательное оборудование должны осматриваться квалифицированным персоналом. При этом необходимо обращать внимание на целостность оболочек (корпусов) СИ, наличие крепежных элементов, пломб и предупредительных надписей.
11 Оценка неопределенности результатов измерений
Оценку неопределенности результатов измерений расхода и количества среды выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.586.5 (раздел 10). При этом относительную расширенную неопределенность коэффициента истечения сопел ИСА 1932 при условии, что неопределенности β и Re равны нулю, рассчитывают по формулам
- 
= 0,8 - для β ≤
0,6;
- = (2β - 0,4) -
для β ≥ 0,6.
Если 107 < Re ≤ 5·107, то к данным значениям добавляют арифметически неопределенность 0,2 %.