ГОСТ 8.439-81 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Расход воды в напорных трубопроводах. Методика выполнения измерений методом площадь-скорость (с Поправкой)

ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Справочное

     

ВЛИЯНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ НА ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ МЕСТНОЙ СКОРОСТИ ТРУБКАМИ ПИТО И ГИДРОМЕТРИЧЕСКИМИ ВЕРТУШКАМИ

Наиболее наглядно влияние турбулентности проявляется в пульсации мениска дифференциального манометра и неравномерности вращения ротора гидрометрической вертушки. С увеличением степени демпфирования манометра и времени измерений импульсов с гидрометрической вертушки погрешность измерений местной скорости уменьшается.

Вторая причина, приводящая к завышению показаний, - нелинейность статической характеристики трубки Пито и динамической характеристики гидрометрической вертушки.

Под статической нелинейностью понимают зависимость чувствительности средства измерений от значения измеряемого параметра, значения и знака его приращения.

Под динамической нелинейностью понимают зависимость быстродействия средства измерения от значения измеряемого параметра, значения и знака его приращения.

Квадратичный характер статических характеристик трубки Пито обусловливает более высокую чувствительность для положительных приращений скорости, чем для отрицательных.

Положительная погрешность зависит от частоты пульсации скорости и имеет место только в полосе пропускания средств измерений. Чем больше уровень турбулентности в этой полосе частот, тем больше погрешность измерений.

Таким образом, нелинейность статической характеристики приводит к зависимости чувствительности от знака приращения скорости потока и, следовательно, к преобразованию части энергии пульсационной составляющей в среднее значение дифференциального давления. Эта часть тем больше, чем выше степень нелинейности в области рабочей точки, выше амплитуда пульсаций потока и инерционность измерительной системы.

Для уменьшения погрешности следует снижать уровень турбулентности потока в месте установки средства измерений или смещать спектр частот в область более высоких частот при помощи решеток, струевыпрямителей и других устройств, установленных перед средством измерений.

Статическая характеристика гидрометрической вертушки практически линейна в рабочем диапазоне скоростей, при этом ее динамическая характеристика нелинейна. Эта нелинейность проявляется в зависимости быстрого действия ротора от знака приращения и значения скорости потока. При отработке положительных приращений скорости быстрота действия сказывается выше, чем в случае отрицательных приращений, что приводит к появлению положительной погрешности.

Положительная погрешность зависит от частоты пульсации скорости, имеет максимум и появляется только в полосе пропускания гидрометрической вертушки.

Таким образом, нелинейность динамической характеристики приводит к зависимости быстродействия вертушки от знака приращения скорости потока, причем чем выше скорость потока, тем выше быстродействие для положительных приращений скорости и ниже для отрицательных. В результате часть энергии пульсационной составляющей скорости потока преобразуется в среднюю скорость вращения ротора вертушки. Однако это имеет место только в полосе пропускания вертушки.

Положительная погрешность гидрометрических вертушек в турбулентном потоке может быть уменьшена за счет:

применения малоинерционных (малогабаритных) вертушек;

использования вертушек с наименьшим отношением постоянных времени торможения и разгона;

установки перед вертушками решеток и других устройств, сдвигающих спектр турбулентности в область более высоких частот.

Динамическая нелинейность и закрученность потока приводят к возникновению положительной погрешности гидрометрической вертушки, а поперечные пульсации скорости - к отрицательной. Взаимная компенсация этих погрешностей возможна.

Экспериментальные исследования показывают, что при определении расхода турбулентных потоков в трубопроводах при помощи гидрометрических вертушек преобладающими являются случайные погрешности. Основной метод уменьшения случайных погрешностей - сглаживание результата измерений, причем недостаточное сглаживание по времени может быть компенсировано сглаживанием по пространству (площади поперечного сечения трубопровода). Например, погрешность измерений местной скорости может быть ±2%, а погрешность определения расхода - ±1%.

Электронный текст документа

подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:

официальное издание

М.: Издательство стандартов, 1982

Редакция документа с учетом
изменений и дополнений подготовлена
АО "Кодекс"