ГОСТ 8.439-81

Группа Т86

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР


Государственная система обеспечения единства измерений

РАСХОД ВОДЫ В НАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ

Методика выполнения измерений методом площадь - скорость

State System for Ensuring the Uniformity of Measurements.
Water flow rate in closed conduits. Technique of Measuring by
Velocity - area Method

Дата введения 1983-01-01

РАЗРАБОТАН Министерством энергетики и электрификации СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

М.В. Печенкин, канд. техн. наук (руководитель темы); М.Г. Селянинов

ВНЕСЕН Министерством энергетики и электрификации СССР

Член Коллегии Ф.В. Сапожков

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 сентября 1981 г. N 4342.

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 12, 1982 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

Настоящий стандарт устанавливает методику выполнения измерений объемного расхода воды в напорных трубопроводах методом площадь - скорость при помощи трубок Пито и гидрометрических вертушек и нормы точности измерений при практически стационарном и равномерном поле скоростей воды, состав и свойство которой не препятствуют применению указанных средств измерений, а температура и плотность по сечению трубопровода за время измерений практически не изменяются.

Стандарт полностью соответствует международным стандартам ИСО 3966-77 и ИСО 3354-75.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Расход воды определяют по значению местных скоростей в сечении потока и площади этого сечения. Измеряют размер трубопровода, местные скорости в заданном числе точек измерительного поперечного сечения потока (далее - сечения) и по этим данным - объемный расход воды.

1.2. Требуемый режим потока обеспечивают выбором измерительного сечения на прямолинейном участке трубопровода.

1.3. Соответствие режима потока требованиям настоящего стандарта, необходимость применения устройств для выравнивания потока или введения поправок в результаты измерений, а также время измерений местной скорости оценивают по результатам контрольных измерений (см. п.4.4).

1.4. Скорость потока измеряют следующими способами:

последовательным измерением местных скоростей. При этом одно средство измерений устанавливают поочередно в каждую точку измерений;

параллельным (одновременным) измерением местных скоростей в заданных точках сечения. Для этого используют стационарную батарею гидрометрических вертушек;

интеграционным (непосредственным) измерением средних скоростей на окружностях круглого сечения трубопровода или на вертикалях либо горизонталях прямоугольного сечения трубопровода. Для этого используют вращающуюся перекладину или скользящую штангу с гидрометрическими вертушками.

1.5. Число точек измерений в поперечном сечении потока устанавливают исходя из требуемой точности определения расхода (см. п.1.7), а их положение в поперечном сечении трубопровода зависит от метода вычисления средней скорости (см. п.1.6).

1.6. Среднюю скорость потока вычисляют одним из следующих методов:

графическим интегрированием поля скоростей, включающим построение профиля местных скоростей в поперечном сечении, измерение и суммирование площадей под этой кривой;

численным интегрированием поля скоростей, отличающимся от графического только тем, что профиль скоростей задают аналитическим выражением, а интегрирование выполняют аналитически;

арифметическим, основанным на предположении, что средняя скорость равна среднему взвешенному значению местных скоростей, измеренных в точках поперечного сечения потока с приблизительно равными коэффициентами расхода.

1.7. Погрешность определения расхода не должна превышать ±2% при 95%-ной доверительной вероятности при условии коррекции систематических погрешностей.

1.8. Пояснения терминов, используемых в настоящем стандарте, приведены в справочном приложении 1.

2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

2.1. При измерениях местных скоростей, размеров трубопровода и температуры воды должны быть применены средства измерений, указанные ниже:

гидрометрические вертушки типов ГР-21 и ГР-55 по ГОСТ 15126-80, установленные на штанге типа ГР-56. Максимальная относительная погрешность индивидуальной градуировки в рабочем диапазоне скоростей ±1% при 95%-ной доверительной вероятности;

механические секундомеры 2-го класса точности по ГОСТ 5072-79;

хронографы типа ГР-30;

дифференциальные трубки Пито (см. справочное приложение 2);

дифференциальные манометры классов 0,4-0,6 по ГОСТ 18140-77 и жидкостные микроманометры классов 0,4 и 0,6 по ГОСТ 11161-71. Максимальная относительная погрешность дифференциального манометра в рабочем диапазоне измерений - 1%;

штангенциркуль по ГОСТ 166-80;

микрометрический нутромер по ГОСТ 10-75;

металлическая рулетка по ГОСТ 7502-80;

ртутный термометр типа ТМ-10 по ГОСТ 112-78.

2.2. Для установки средств измерений в сечении трубопровода применяют следующие вспомогательные устройства:

устройство ввода и фиксации средств измерений;

стационарную батарею;

вращающуюся перекладину и скользящую штангу;

устройство для выравнивания потока (струевыпрямители, сетки, решетки).

Схемы вспомогательных устройств и требования, предъявляемые к ним, приведены в справочном приложении 3.

2.3. Средства измерений и вспомогательные устройства применяют при следующих условиях.

2.3.1. Трубки Пито и гидрометрические вертушки применяют при отсутствии в жидкости взвеси, препятствующей их нормальной работе.

2.3.2. Поток в сечении должен быть стационарным, параллельноструйным и симметричным относительно оси трубопровода. Форма распределения скоростей в сечении не должна изменяться при постоянном расходе и при его изменении в рабочем диапазоне.

Отклонение от параллельноструйности - не более 5°, уровень турбулентности - не более 10% (см. п.4.4).

2.3.3. Трубки Пито применяют при числах Рейнольдса, больших 200, рассчитанных по диаметру отверстия полного давления.

Абсолютную погрешность дифференциального манометра принимают постоянной в рабочем диапазоне давлений. При этом относительная погрешность будет увеличиваться с уменьшением измеряемого давления, а рабочим диапазоном дифференциального манометра следует считать верхний участок его шкалы, в пределах которого относительная погрешность не превышает значения, указанного в п.2.1.

Относительную погрешность градуировки гидрометрической вертушки принимают постоянной в диапазоне измеряемых скоростей.

Гидрометрическую вертушку применяют только в диапазоне скоростей, в котором она отградуирована. Допускается экстраполировать градуировочную кривую за пределы рабочего диапазона в область больших скоростей. В область малых скоростей экстраполяция не допускается.

2.3.4. Если загрузка измерительного сечения средствами измерений и их держателями не превышает 2% площади поперечного сечения трубопровода, погрешности от загрузки сечения и градиента скорости не учитывают. При загрузке сечения на 2-6% необходима коррекция результатов измерений (см. разд. 6). При загрузке сечения более чем на 6% измерения не проводят.

2.3.5. Средства измерений не допускается применять при высоком уровне турбулентности потока, так как показания трубки Пито и гидрометрической вертушки будут заниженными при поперечных пульсациях скорости и завышенными - при продольных. Степень завышения будет зависеть от амплитуды и частоты пульсаций потока и инерционности измерительного устройства (см. справочное приложение 6).

Для повышения точности отсчитывания при низкочастотных пульсациях следует применять дифференциальный манометр с демпфирующим устройством (см. справочное приложение 3) или при использовании гидрометрической вертушки увеличивать продолжительность измерения.

2.4. Допускается применять другие средства измерений, удовлетворяющие по точности требованиям настоящего стандарта.

3. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. При измерениях должны быть соблюдены следующие условия.

3.1.1. Выбор измерительного сечения

3.1.1.1. Измерительное сечение выбирают на прямых участках трубопровода, где измеряемые скорости находятся в пределах рабочего диапазона средств измерений.

Длина прямого участка трубопровода перед измерительным сечением должна быть возможно большей, т. е. измерительное сечение необходимо располагать как можно дальше от любых местных сопротивлений, способных вызвать асимметрию, закрученность и повышенную турбулентность потока.

Длина прямого участка вверх по потоку должна быть не менее 20 диаметров трубопровода круглого сечения или 80 гидравлических радиусов трубопровода любой формы сечения. Длина прямого участка между измерительным сечением и местным сопротивлением, расположенным ниже по потоку, должна быть не менее 5 диаметров трубопровода круглого сечения или 20 гидравлических радиусов трубопровода любой формы сечения.

3.1.1.2. В измерительном сечении режим потока должен соответствовать требованиям п.2.3.2, что устанавливают при контрольных измерениях (см. п. 4.4). Если контрольные измерения показывают, что поток недостаточно равномерный, то применяют устройства для его выравнивания (см. справочное приложение 3).

3.1.2. Положение и число точек измерений в сечении

3.1.2.1. Расстояние между средством измерений и стенкой трубопровода любой формы сечения должно быть не менее диаметра головки трубки Пито и 0,75 диаметра ротора гидрометрической вертушки. Расстояние между осями гидрометрических вертушек должно быть не менее +0,03 м, где - диаметр ротора гидрометрической вертушки, м.

Положение средства измерений должно определяться расстоянием от стенки или контрольной точки по линии его перемещения с погрешностью не более ±0,001 и или ±0,02 для гидрометрических вертушек и ±0,005 или ±0,05 для трубок Пито, где - размер трубопровода в направлении перемещения средства измерений, м; - расстояние от точки измерения до ближайшей стенки трубопровода, м. Если измерения выполняют при помощи стационарной батареи, то следует руководствоваться правилами п.4.2.

2.

3.1.2.2. В круглом измерительном сечении минимальное число точек измерений должно быть 12. Точки располагают на пересечении двух взаимно перпендикулярных диаметрах с тремя концентрическими окружностями так, чтобы на каждом радиусе было не менее трех точек измерений, не считая контрольной, расположенной в центре трубопровода.

3.1.2.3. В прямоугольном измерительном сечении минимальное число точек измерений должно быть 25. Если используют арифметический способ вычислений средней скорости, то положение точек измерений определяют пересечением не менее пяти прямых, параллельных каждой из стенок трубопровода (см. п.5.4.1.2).

4. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. При подготовке к измерениям следует провести внешний осмотр гидрометрической вертушки, трубки Пито и дифференциального манометра и проверить их исправность.

4.1.1. При внешнем осмотре гидрометрической вертушки должно быть установлено соответствие ее следующим требованиям:

ротор должен свободно вращаться в подшипниках, деформация его должна отсутствовать;

вертушка должна выдавать четкие импульсы, а вторичное измерительное устройство должно осуществлять их надежную регистрацию;

трение в подшипниках должно контролироваться наблюдением за остановкой раскрученного ротора. При этом остановка не должна быть резкой;

форма ротора должна соответствовать гипсовой форме или металлическому шаблону.

4.1.2. При внешнем осмотре трубки Пито и дифференциального манометра должно быть проверено соответствие их следующим требованиям:

отверстия трубки не должны быть засорены, трубки полного и статического давления не должны сообщаться, носок трубки не должен быть поврежден, головка трубки должна быть перпендикулярна к держателю, соединительная линия к дифференциальному манометру должна быть минимальной длины, соединительные линии должны быть абсолютно герметичны и в них не должно быть пузырьков воздуха, демпфирование манометра должно быть линейным (см. справочное приложение 3).

Соединительные линии должны соответствовать Правилам 28-64 и требованиям международного стандарта ИСО 2186-73. Средства измерений контролируют до и после каждого цикла измерений.