Межгосударственный стандарт ГОСТ 8.586.1-2005 (ИСО 5167-1:2003) "Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 октября 2006 г. N 237-ст)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 8.586.1-2005 (ИСО 5167-1:2003)
"Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 октября 2006 г. N 237-ст)

State system for ensuring the uniformity of measurements. Measurement of liquids and gases flow rate and quantity by means of orifice instruments. Part 1. Principle of the method of measurements and general requirements

Дата введения - 1 января 2007 г.

Введен впервые

Введение

Комплекс межгосударственных стандартов ГОСТ 8.586.1-2005 - ГОСТ 8.586.5-2005 под общим наименованием "Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств" (далее - комплекс стандартов) состоит из следующих частей:

- Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования;

- Часть 2. Диафрагмы. Технические требования;

- Часть 3. Сопла и сопла Вентури. Технические требования;

- Часть 4. Трубы Вентури. Технические требования;

- Часть 5. Методика выполнения измерений.

Комплекс стандартов распространяется на измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления при применении следующих типов сужающих устройств: диафрагмы, сопла ИСА 1932, эллипсного сопла*, сопла Вентури и трубы Вентури.

Комплекс стандартов устанавливает требования к геометрическим размерам и условиям применения сужающих устройств, используемых в трубопроводах круглого сечения, полностью заполненных однофазной (жидкой или газообразной) средой, скорость течения которой менее скорости звука в этой среде.

Части 1-4 комплекса стандартов являются модифицированными по отношению к международным стандартам [1] - [4].

В первой части приведены термины и определения, условные обозначения, принцип метода измерений, установлены общие требования к условиям измерений при применении всех типов сужающих устройств.

Вторая, третья и четвертая части устанавливают технические требования к конкретным типам сужающих устройств: вторая часть - к диафрагмам, третья - к соплам ИСА 1932, эллипсным соплам и соплам Вентури, четвертая - к трубам Вентури.

В пятой части приведена методика выполнения измерений с помощью указанных типов сужающих устройств.

В отличие от международного стандарта [1] в настоящий стандарт введены:

- дополнительные термины и определения;

- дополнительные требования, отражающие потребности национальной экономики государств, указанных в предисловии, и особенности изложения межгосударственных стандартов.

Введенные дополнительные требования, термины и определения выделены в стандарте путем заключения в рамки из тонких линий.

С целью облегчения практического применения настоящий стандарт дополнен приложениями А, Б, В, Г.

Раздел 8 международного стандарта [1] переработан с учетом требований [5] и перенесен в ГОСТ 8.586.5.

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам, использованным в настоящем стандарте в качестве нормативных ссылок, приведены в дополнительном приложении И.

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного межгосударственного стандарта приведено в дополнительном приложении К.

1 Область применения

В настоящем стандарте даны определения необходимых терминов и условные обозначения, изложен принцип метода измерений с помощью стандартных сужающих устройств и расчета расхода и количества жидкостей и газов, протекающих в полностью заполненных трубопроводах круглого сечения.

Стандарт устанавливает общие требования к сужающим устройствам и их установке, измерительным трубопроводам, условиям проведения измерений расхода и количества жидкостей и газов.

Стандарт распространяется на сужающие устройства, для которых были проведены экспериментальные исследования, число и качество которых обеспечивает их применение с прогнозируемой неопределенностью их характеристик без индивидуальной градуировки.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 8.417-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин

ГОСТ 8.566-99 Государственная система обеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения

ГАРАНТ:

Приказом Росстандарта от 29 ноября 2012 г. N 1450-ст взамен ГОСТ 8.566-99 введен в действие с 1 января 2014 г. ГОСТ 8.566-2011 "Государственная система обеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения"

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 8.586.4-2005 (ИСО 5167-4:2003) Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 4. Трубы 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 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 2939-63 Газы. Условия для определения объема

ГОСТ 15528-86 Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 15528 и [6], а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 Давление среды и перепад давления на сужающем устройстве

3.1.1 отверстие для отбора давления: Кольцевая щель (сплошная или прерывистая), выполненная в камере усреднения, или круглое отверстие, просверленное в стенке измерительного трубопровода или во фланце.

Примечание - Отверстия для отбора давления располагают на входе сужающего устройства (далее - до сужающего устройства) и на выходе или в горловине сужающего устройства (далее - после сужающего устройства).

3.1.2 давление среды: Абсолютное давление среды, измеренное до сужающего устройства в месте расположения отверстия для отбора давления. Примечание - Часть абсолютного давления среды, на которую оно превышает атмосферное давление, называют избыточным давлением среды.

3.1.3 статическое давление среды: Абсолютное давление движущейся среды, которое может быть измерено посредством подключения средства измерений к отверстию для отбора давления.

3.1.4 перепад давления на сужающем устройстве: Разность между значениями статического давления среды до и после сужающего устройства с учетом разности высоты положения отверстий для отбора давления до и после сужающего устройства.

3.1.5 отношение значений давления среды на сужающем устройстве: Отношение статического давления среды после сужающего устройства к ее статическому давлению до сужающего устройства.

/-----------------------------------------------------------------------\

|     3.1.6 потеря давления среды: Часть статического  давления,  идущая|

|на преодоление сил гидравлического сопротивления при прохождении  среды|

|через сужающее устройство.                                             |

|     3.1.7 камера усреднения: Полость, предназначенная  для  усреднения|

|давления, сообщающаяся с одной стороны через кольцевую  щель  (сплошную|

|или прерывистую) с полостью трубопровода,  с  другой  -  через  круглое|

|отверстие со средством измерения  давления  или  перепада   давления на|

|сужающем устройстве.                                                   |

|     Примечание - Камеры усреднения могут быть кольцевыми  или  в  виде|

|коллектора, сообщающегося с отдельными отверстиями для отбора давления.|

\-----------------------------------------------------------------------/

3.2 Сужающие устройства

/-----------------------------------------------------------------------\

|     3.2.1 сужающее устройство: Техническое устройство, устанавливаемое|

|в измерительном  трубопроводе,  со  сквозным  отверстием  для  создания|

|перепада давления среды путем уменьшения площади  сечения  трубопровода|

|(сужения потока).                                                      |

|     3.2.2  стандартное  сужающее  устройство:   Сужающее   устройство,|

|геометрические   характеристики   и   условия       применения которого|

|регламентированы настоящим стандартом, ГОСТ 8.586.2 - ГОСТ 8.586.4.    |

\-----------------------------------------------------------------------/

3.2.3 отверстие стандартного сужающего устройства: Круглое отверстие сужающего устройства, соосное трубопроводу при установке сужающего устройства в трубопровод.

3.2.4 горловина: Часть отверстия стандартного сужающего устройства (сопла ИСА 1932, эллипсного сопла, сопла Вентури и трубы Вентури), имеющая минимальную площадь поперечного сечения.

3.2.5 диафрагма: Тип стандартного сужающего устройства, выполненного в виде тонкого диска с отверстием, имеющим со стороны входа потока острую прямоугольную кромку.

3.2.6 сопло: Тип стандартного сужающего устройства, имеющего плавно сужающуюся часть на входе, переходящую на выходе в горловину.

/-----------------------------------------------------------------------\

|     3.2.7 сопло ИСА 1932: Сопло, у которого плавно сужающаяся часть на|

|входе образована дугами двух радиусов, сопрягающимися по касательной.  |

|     3.2.8 эллипсное сопло: Сопло, у которого плавно  сужающаяся  часть|

|на входе имеет в радиальном сечении  профиль  в  виде  четвертой  части|

|эллипса.                                                               |

\-----------------------------------------------------------------------/

3.2.9 сопло Вентури: Сопло, которое состоит из входной части в виде сопла ИСА 1932, горловины и выходной части в виде расходящегося конуса (диффузора).

3.2.10 труба Вентури: Тип стандартного сужающего устройства, которое состоит из входного цилиндрического участка, сходящейся конической части (конфузора), горловины и расходящейся конической части (диффузора).

3.2.11 диаметр отверстия сужающего устройства: Диаметр части отверстия сужающего устройства, имеющей минимальную площадь поперечного сечения.

3.2.12 относительный диаметр отверстия сужающего устройства: Отношение диаметра отверстия сужающего устройства к внутреннему диаметру измерительного трубопровода перед сужающим устройством, рассчитываемое по формуле

. (3.1)

Примечание - Для трубы Вентури в качестве внутреннего диаметра измерительного трубопровода перед сужающим устройством принимают внутренний диаметр цилиндрической части входного участка.

/-----------------------------------------------------------------------\

|     3.2.13 радиус входной кромки диафрагмы:  Радиус  дуги  окружности,|

|вписанной в прямой угол  между  образующей  отверстия  диафрагмы  и  ее|

|входной плоскостью, являющейся огибающей профиля кромки.               |

|     3.2.14 межконтрольный интервал:  Промежуток  времени  между  двумя|

|очередными  актами  контроля  геометрических  характеристик   сужающего|

|устройства и состояния  его  поверхности  на  соответствие  требованиям|

|настоящего стандарта, ГОСТ 8.586.2 - ГОСТ 8.586.4.                     |

\-----------------------------------------------------------------------/

3.3 Параметры потока и среды

/-----------------------------------------------------------------------\

|     3.3.1  среда:  Движущаяся  по  измерительному  трубопроводу  среда|

|(жидкость или газ, в том числе сухой насыщенный  или  перегретый  пар),|

|расход и (или) количество которой подлежит определению.                |

|     3.3.2 рабочие условия: Давление и температура среды,  при  которых|

|выполняют измерение ее расхода и (или) количества.                     |

|     3.3.3 объемный расход среды: Объем  среды  при  рабочих  условиях,|

|протекающей через отверстие сужающего устройства в единицу времени.    |

\-----------------------------------------------------------------------/

3.3.4 массовый расход среды: Масса среды, протекающей через отверстие сужающего устройства в единицу времени.

3.3.5 объемный расход среды, приведенный к стандартным условиям: Объемный расход среды, приведенный к условиям по ГОСТ 2939 - абсолютное давление 0,101325 МПа, температура 20°С (далее - стандартные условия).

3.3.6 число Рейнольдса: Отношение силы инерции к силе вязкости потока, рассчитываемое по формуле

. (3.2)

3.3.7 показатель адиабаты (изоэнтропии) газа: Отношение относительного изменения давления к соответствующему относительному изменению плотности газа в процессе изменения его состояния без теплообмена с окружающей средой, рассчитываемое по формуле

. (3.3) Примечание - Значение показателя адиабаты зависит от типа газа, его температуры и давления. Показатель адиабаты используют в формулах для расчета коэффициента расширения.

3.3.8 коэффициент Джоуля-Томсона: Отношение изменения температуры среды к соответствующему изменению ее давления при постоянной энтальпии, рассчитываемое по формуле

или . (3.4)

3.3.9 коэффициент истечения: Отношение действительного значения расхода жидкости к его теоретическому значению, вычисляемое по формуле

. (3.5)

Значение коэффициента скорости входа Е определяют по формуле

. (3.6)

Примечание - Произведение называется "коэффициентом расхода".

3.3.10 коэффициент расширения: Поправочный коэффициент, учитывающий уменьшение плотности газа, обусловленное уменьшением его статического давления после сужающего устройства или в его горловине.

Примечание - Коэффициент расширения равен единице, если измеряемая среда - жидкость, и меньше единицы, если измеряемая среда - газ.

3.4 Измерительный трубопровод

3.4.1 измерительный трубопровод: Участок трубопровода, границы и геометрические характеристики которого, а также размещение на нем сужающего устройства, местных сопротивлений, средств измерений нормируются настоящим стандартом, ГОСТ 8.586.2 - ГОСТ 8.586.5.

3.4.2 среднеарифметическое отклонение профиля шероховатости: Среднеарифметическое из абсолютных значений отклонения профиля от средней линии в пределах базовой длины (см. также ГОСТ 2789 и [7]).

Примечания

1 Средняя линия - линия, для которой сумма квадратов расстояний от нее до поверхности выступов и впадин шероховатости минимальна.

2 Среднеарифметическое отклонение профиля шероховатости измеряют профилографами или профилометрами.

3.4.3 эквивалентная шероховатость: Шероховатость, равная равномерной песочной шероховатости, по значению которой вычисляют такой же коэффициент гидравлического сопротивления, как и для фактической шероховатости. Примечание - Значение эквивалентной шероховатости может быть определено экспериментально, взято из справочных таблиц или вычислено по приближенной формуле . (3.7)

3.4.4 местное сопротивление: Трубопроводная арматура или другой элемент трубопровода, изменяющий кинематическую структуру потока (задвижка, кран, колено, диффузор и т.д.).

3.4.5 уступ: Смещение внутренних поверхностей двух секций измерительного трубопровода в месте их стыка, обусловленное смещением осей этих секций и (или) различием значений их внутреннего диаметра.

3.4.6 высота уступа: Максимальное смещение образующих внутренних поверхностей двух секций измерительного трубопровода, расположенных в одной осевой плоскости.

3.4.7 устройство подготовки потока: Техническое устройство, позволяющее устранить закрутку потока и уменьшить деформацию эпюры скоростей потока.

/-----------------------------------------------------------------------\

|     3.4.8  струевыпрямитель:  Техническое  устройство  для  выполнения|

|одной из функций устройства подготовки  потока  -  устранения  закрутки|

|потока.                                                                |

|                                                                       |

|               3.5 Неопределенность результата измерений               |

|                                                                       |

|     3.5.1  неопределенность:   Параметр,   связанный   с   результатом|

|измерений и характеризующий  рассеяние значений, которые могли бы  быть|

|обоснованно приписаны измеряемой величине.                             |

|     3.5.2 стандартная  неопределенность:  Неопределенность  результата|

|измерения, выраженная как стандартное отклонение.                      |

|     3.5.3  относительная   стандартная   неопределенность:   Отношение|

|стандартной неопределенности к  значению  оценки  измеряемой  величины,|

|выраженное в процентах.                                                |

|     3.5.4   суммарная   стандартная   неопределенность:    Стандартная|

|неопределенность результата  измерения,  когда  результат   получают из|

|значений ряда других величин, равная положительному  квадратному  корню|

|суммы членов, причем члены являются дисперсиями или  ковариациями  этих|

|других  величин,  взвешенных  в  соответствии  с  тем,  как   результат|

|измерения изменяется в зависимости от изменения этих величин.          |

|     3.5.5  относительная   суммарная   стандартная   неопределенность:|

|Отношение суммарной стандартной неопределенности результата измерения к|

|значению оценки измеряемой величины, выраженное в процентах.           |

|     3.5.6   расширенная   неопределенность:   Величина,   определяющая|

|интервал  вокруг  результата  измерения,  в  пределах   которого, можно|

|ожидать, находится большая  часть  распределения  значений,   которые с|

|достаточным основанием могут быть приписаны измеряемой величине.       |

|     3.5.7  относительная   расширенная   неопределенность:   Отношение|

|расширенной неопределенности к  значению  оценки  измеряемой  величины,|

|выраженное в процентах.                                                |

\-----------------------------------------------------------------------/

4 Обозначения и сокращения

4.1 Условные обозначения

Условные обозначения величин приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Условные обозначения величин

Обозначение	Наименование величины	Единица величины
С	Коэффициент истечения	1
	Удельная теплоемкость при постоянном давлении
d	Диаметр отверстия сужающего устройства при рабочей температуре среды	м
	Диаметр отверстия сужающего устройства при температуре 20°С	м
D	Внутренний диаметр измерительного трубопровода или входной части трубы Вентури при рабочей температуре среды	м
	Внутренний диаметр измерительного трубопровода или входной части трубы Вентури при температуре 20°С	м
	Наружный диаметр преобразователя температуры, термометра или их защитной гильзы (при ее наличии)	м
Е	Коэффициент скорости входа	1
Н	Энтальпия	Дж/моль
К	Коэффициент сжимаемости	1
	Поправочный коэффициент, учитывающий притупление входной кромки диафрагмы	1
	Коэффициент, учитывающий изменение диаметра отверстия сужающего устройства, вызванное отклонением температуры среды от 20°С	1
	Коэффициент, учитывающий изменение диаметра трубопровода, вызванное отклонением температуры среды от 20°С	1
	Поправочный коэффициент, учитывающий шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода	1
	Длина	м
L	Относительная длина, L = l/D	1
М	Молярная масса	кг/моль
p	Давление среды	Па
	Атмосферное давление	Па
	Избыточное давление среды	Па
	Объемный расход среды при рабочих условиях
	Массовый расход среды	кг/с
	Объемный расход среды, приведенный к стандартным условиям
	Радиус входной кромки диафрагмы	м
	Начальный радиус входной кромки диафрагмы	м
Ra	Среднеарифметическое отклонение профиля шероховатости	м
	Эквивалентная шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода	м
R	Универсальная газовая постоянная R = 8,31451
Re	Число Рейнольдса	1
t	Температура среды	°С
T	Абсолютная (термодинамическая) температура среды: Т = 273,15 + t	К
	Стандартная неопределенность результата измерений величины y	Зависит от единицы величины
	Относительная стандартная неопределенность результата измерений величины у	%
	Расширенная неопределенность величины у	Зависит от единицы величины
	Относительная расширенная неопределенность величины у	%
w	Продольная составляющая локальной скорости среды в измерительном трубопроводе	м/с
у	Любой контролируемый параметр	Зависит от единицы величины
Z	Фактор сжимаемости	1
	Температурный коэффициент линейного расширения материала
	Относительный диаметр отверстия сужающего устройства	1
	Перепад давления на сужающем устройстве	Па
	Потеря давления в устройстве подготовки потока, или в струевыпрямителе, или в сужающем устройстве	Па
	Коэффициент расширения	1
	Показатель адиабаты	1
	Коэффициент гидравлического трения	1
	Динамическая вязкость среды
	Коэффициент Джоуля-Томсона	К/Па
	Кинематическая вязкость среды:
	Плотность среды
	Доля скоростного напора	1
	Коэффициент Кориолиса	1
	Коэффициент гидравлического сопротивления	1
Примечание - Остальные обозначения указаны непосредственно в тексте.

4.2 Индексы условных обозначений величин

/-----------------------------------------------------------------------\

|     Индексы в условных обозначениях величин обозначают следующее:     |

|     в - верхний предел измерений;                                     |

|     н - нижний предел измерений;                                      |

|     с - стандартные условия;                                          |

|     max - максимальное значение величины;                             |

|     min - минимальное значение величины.                              |

|     Знак "-" (черта над  обозначением  величины)  -  среднее  значение|

|величины или  значение  величины,  рассчитанное  по  средним  значениям|

|величин.                                                               |

|                                                                       |

|                            4.3 Сокращения                             |

|                                                                       |

|     В настоящем стандарте применены следующие сокращения:             |

|     ИТ - измерительный трубопровод;                                   |

|     СУ - сужающее устройство;                                         |

|     МС - местное сопротивление;                                       |

|     УПП - устройство подготовки потока;                               |

|     ПТ - измерительный преобразователь температуры или термометр;     |

|     СИ - средства измерений.                                          |

\-----------------------------------------------------------------------/

4.4 Единицы величин В настоящем стандарте применены единицы Международной системы единиц (международное сокращенное наименование - SI). Наряду с единицами Международной системы единиц по ГОСТ 8.417 допускается применять другие единицы, нашедшие широкое применение на практике, их сочетания с единицами SI, а также десятичные кратные и дольные единицы SI.

5 Метод определения расхода среды

5.1 Принцип метода

5.1.1 Расход среды определяют методом переменного перепада давления.

Метод основан на создании в ИТ с помощью СУ местного сужения потока, часть потенциальной энергии которого переходит в кинетическую энергию, средняя скорость потока в месте его сужения повышается, а статическое давление становится меньше статического давления до СУ. Разность давления (перепад давления) тем больше, чем больше расход среды, и, следовательно, она может служить мерой расхода.

Массовый расход среды при этом рассчитывают по формуле

(5.1)

Вывод формулы (5.1) приведен в приложении А.

5.1.2 Коэффициент истечения СУ зависит от шероховатости внутренних стенок ИТ. Влияние шероховатости ИТ, выходящей за границы, установленные международными стандартами [2] и [3], учитывают с помощью поправочного коэффициента .

5.1.3 Коэффициент истечения диафрагмы зависит от радиуса входной кромки ее отверстия. Влияние радиуса входной кромки диафрагмы, превышающего границу, установленную международным стандартом [2], учитывают с помощью поправочного коэффициента .

5.1.4 Массовый расход среды в общем случае с учетом поправочных коэффициентов и рассчитывают по формуле . (5.2) Примечание - В отличие от международных стандартов [2] и [3] введение поправочных коэффициентов и в ГОСТ 8.586.2 и ГОСТ 8.586.3 позволяет расширить возможность измерения расхода жидкостей и газов при применении стандартных СУ.

5.1.5 Связь массового расхода среды, объемного расхода среды при рабочих условиях и объемного расхода среды, приведенного к стандартным условиям, устанавливает следующая формула . (5.3)

5.2 Выбор сужающего устройства

Тип СУ выбирают, используя рекомендации, приведенные в приложении Б. Основные принципы расчета внутреннего диаметра ИТ и СУ, относительного диаметра СУ, а также перепада давления на СУ приведены в приложении В.

5.3 Основной принцип расчета расхода среды

Расчет массового расхода среды выполняют в соответствии с формулой (5.2) при известных значениях ее составляющих, часть из которых получают путем непосредственных измерений, другую часть - расчетным путем.

Уравнение расхода среды является неявным, т.к. коэффициент С (для СУ кроме сопел Вентури) и поправочный коэффициент (для СУ кроме труб Вентури) зависят от числа Re, которое, в свою очередь, зависит от значения расхода среды. Такое уравнение решается итерационным методом. Руководство по выбору процедуры итераций и начальных приближений приведено в приложении В и ГОСТ 8.586.5 (раздел 8).

5.4 Определение физических свойств, давления и температуры среды, перепада давления на сужающем устройстве

/-----------------------------------------------------------------------\

|              5.4.1 Определение физических свойств среды               |

|                                                                       |

|     5.4.1.1 При измерении расхода  и  количества  жидкости  необходимо|

|знать значения ее плотности и вязкости.                                |

|     При измерении расхода и количества газа определяют его  плотность,|

|вязкость  и  показатель  адиабаты,  а  в  случае  измерений   расхода и|

|количества газа, приведенных к стандартным  условиям,   дополнительно -|

|плотность при стандартных условиях.                                    |

|     Физические свойства  среды  могут  быть  определены  путем  прямых|

|измерений или косвенным  методом  на  основе  данных,   аттестованных в|

|качестве стандартных  справочных  данных  категорий  СТД  или   СД (см.|

|ГОСТ 8.566).                                                           |

|     5.4.1.2 Плотность среды,  показатель  адиабаты  и  вязкость  среды|

|определяют для условий (температуры и давления) в плоскости  отверстий,|

|предназначенных для измерения статического давления до СУ.             |

|     Требования к методам определения и средствам определения плотности|

|среды приведены в ГОСТ 8.586.5 (пункт 6.4.1).                          |

|     При отсутствии справочных данных о значениях  показателя  адиабаты|

|или  методов  его  расчета  вместо  показателя  адиабаты     может быть|

|использовано значение отношения удельной  теплоемкости  при  постоянном|

|давлении к удельной теплоемкости при постоянном объеме.                |

|     Вязкость среды может быть непосредственно измерена или  рассчитана|

|с помощью  эмпирических  или  теоретических  уравнений  или  определена|

|графоаналитическим методом.                                            |

|     Требования  к  методам  определения  и  СИ  плотности     газа при|

|стандартных условиях приведены в ГОСТ 8.586.5 (пункт 6.4.2).           |

\-----------------------------------------------------------------------/

5.4.2 Определение давления среды и перепада давления на сужающем устройстве

5.4.2.1 Давление среды, а также перепад давления на сужающем устройстве измеряют методами и СИ, соответствующими требованиям ГОСТ 8.586.5.

5.4.2.2 Отбор статического давления выполняют с помощью либо отдельных отверстий в стенках ИТ или фланцах, либо нескольких взаимно соединенных отверстий, либо с помощью кольцевой щели (сплошной или прерывистой), выполненной в камере усреднения [см. ГОСТ 8.586.2 (подраздел 5.2); ГОСТ 8.586.3 (пункты 5.1.5 и 5.3.3); ГОСТ 8.586.4 (подраздел 5.4)].

При применении нескольких взаимно соединенных отверстий для отбора статического давления до СУ, после СУ или в горловине СУ их рекомендуется соединять по схеме (на примере стандартной диафрагмы), представленной на рисунке 1.

При измерении расхода газа давление среды рекомендуется измерять через отдельное отверстие в ИТ или в камере усреднения давления до СУ при ее наличии.

Допускается применение одного и того же отверстия для отбора статистического давления с целью измерения перепада давления на СУ и измерения давления среды

Требования к СИ давления среды и перепада давления и их монтажу приведены в ГОСТ 8.586.5 (подраздел 6.2).

5.4.3 Определение температуры среды

Для расчета физических свойств среды необходима информация о ее температуре до СУ в сечении ИТ, предназначенном для отбора статического давления. Для исключения влияния ПТ или его защитной гильзы (при ее наличии) на распределение скоростей потока в этом сечении его размещают до или после СУ на некотором расстоянии от СУ.

Требования к СИ температуры и размещению ПТ на ИТ с учетом обеспечения малой разности температуры в сечении для отбора давления и сечении, выбранном для ее измерения, приведены в ГОСТ 8.586.5 (подраздел 6.3).

5.5 Расчет диаметра отверстия сужающего устройства и измерительного трубопровода в рабочих условиях Значения диаметров d и D рассчитывают по формулам: ; (5.4) ; (5.5) ; (5.6) , (5.7) где - температурный коэффициент линейного расширения материала СУ; - температурный коэффициент линейного расширения материала ИТ. Значения температурного коэффициента линейного расширения для различных материалов рассчитывают по формуле (Г.1), приведенной в приложении Г.

6 Общие требования к условиям измерений

6.1 Требования к сужающему устройству

6.1.1 СУ должно быть изготовлено, установлено и применено в соответствии с требованиями соответствующей ему части комплекса стандартов.

Если характеристики СУ или условия их применения выходят за пределы, указанные в соответствующей ему части комплекса стандартов, то следует экспериментально определить коэффициент истечения данного СУ при фактических условиях его эксплуатации.

6.1.2 СУ должно быть изготовлено из коррозионно-эрозионно-стойкого по отношению к среде материала, температурный коэффициент линейного расширения которого известен в диапазоне изменения температуры среды.

6.2 Требования к свойствам среды

6.2.1 Среда может быть либо сжимаемой (газ, в том числе сухой насыщенный и перегретый пар), либо несжимаемой (жидкость).

6.2.2 Среда должна быть однофазной и однородной по физическим свойствам. Коллоидные растворы с высокой степенью дисперсности (например, молоко) допускается считать однофазными.

Примечания 1 Среда считается однородной, если ее свойства (состав, плотность, давление и др.) изменяются в пространстве непрерывно. 2 Среда считается однофазной, если все ее составляющие части принадлежат к одному и тому же жидкому или газообразному состоянию.

6.3 Требования к параметрам потока

6.3.1 Расход среды должен быть постоянным или медленно изменяющимся во времени.

Допускаются пульсации потока, если выполняется условие [8] и [9]:

, (6.1)

где n - число измерений перепада давления за интервал времени, принятый для оценки пульсаций потока;

i - номер измерения;

- значение перепада давления на СУ при i-м измерении;

- среднее значение перепада давления на СУ.

Проверку данного условия выполняют в соответствии с ГОСТ 8.586.5 (приложение Ж). Если условие (6.1) не выполняется, то при необходимости, определяемой заинтересованными сторонами, вводят соответствующие поправки к показаниям расходомера или рассчитывают оценку дополнительной составляющей неопределенности результата измерений количества среды, обусловленной наличием пульсаций потока, в соответствии с ГОСТ 8.586.5 (приложение Ж). Примечание - Основные положения измерения количества среды нестационарных потоков приведены в ГОСТ 8.586.5 (приложение Ж).

6.3.2 При течении среды через СУ ее фазовое состояние не должно изменяться.

6.3.2.1 При измерении расхода жидкости минимальное статическое давление среды в отверстии СУ должно быть больше давления насыщенного пара среды.

При наличии опасности изменения фазового состояния следует увеличить диаметр отверстия СУ и (или) рабочее давление.

6.3.2.2 При измерении расхода газа его температура в отверстии СУ должна быть выше температуры точки росы по влаге и температуры конденсации газа.

Температуру газа в отверстии СУ по температуре газа Т, измеренной в ИТ, рассчитывают по формуле . (6.2) При наличии опасности нарушения данного условия следует повысить температуру газа и (или) понизить его давление.

6.3.3 Если среда является газом, то отношение перепада давления на СУ к давлению среды должно быть не более 0,25.

6.3.4 Значения чисел Re должны находиться в диапазоне, установленном в ГОСТ 8.586.2 (пункт 5.3.1), ГОСТ 8.586.3 (подпункты 5.1.6.1, 5.2.6.1, 5.3.4.1), ГОСТ 8.586.4 (пункты 5.5.2, 5.5.3, 5.5.4), для соответствующего типа СУ.

6.3.5 Скорость среды должна быть меньше скорости звука в этой среде.

7 Требования к измерительному трубопроводу и его оснащению

7.1 Общие положения

7.1.1 ИТ должен быть круглого сечения по всей длине прямолинейных участков. Выполнение данного требования контролируют визуально, за исключением участков в непосредственной близости от СУ (длиной 2 x D), где такая оценка может быть дана только по результатам измерений геометрических характеристик сечения трубопровода, выполненных в соответствии с требованиями, зависящими от типа СУ.

7.1.2 ИТ может быть расположен горизонтально, вертикально и наклонно. При этом ИТ должен быть полностью заполнен средой.

7.1.3 СУ должно быть установлено между двумя прямолинейными участками ИТ, минимальная длина которых для каждого типа СУ приведена в соответствующих частях комплекса стандартов.

Участки ИТ, расположенные непосредственно до и после СУ, считают прямолинейными, если отклонение линии, образуемой наружной поверхностью трубопровода и любым продольным сечением, от прямой линии на любом отрезке участка ИТ не превышает 0,4% длины отрезка.

Участок ИТ между двумя МС до СУ считают прямолинейным, если отклонение от прямолинейности визуально не обнаруживается.

При применении составной конструкции ИТ, уступ на стыке его секций не должен превышать установленных пределов, зависящих от типа СУ и расстояния от уступа до СУ.

7.1.4 Если для изготовления ИТ использованы прямошовные трубы и для отбора статического давления применяют одно отдельное отверстие, то шов трубы на участке длиной не менее 0,5D, расположенном непосредственно перед отверстием для отбора давления, не должен располагаться в секторе поперечного сечения ИТ с углом ° от оси данного отверстия. Если для отбора статического давления используют кольцевую щель или несколько взаимно соединенных отверстий, то шов может быть расположен в любом секторе.

При применении труб со спиральным сварным швом должна быть обеспечена гладкая внутренняя поверхность ИТ на длине 10D до СУ (или на всем участке между СУ и ближайшим до него МС, если длина этого участка не более 10D) и не менее 4 x D после СУ (после трубы Вентури - не менее 4d), путем ее механической обработки (внутренний валик должен быть сточен).

Высота внутреннего шва прямошовной трубы, а также внутреннего валика сварного шва соединения секций ИТ не должна превышать допуска на уступ, установленного для каждого типа СУ в соответствующих ему частях комплекса стандартов.

7.1.5 На внутренней поверхности ИТ не должны скапливаться осадки в виде песка, пыли, металлической окалины и других загрязнений. Внутренняя поверхность ИТ должна быть чистой в течение всего времени измерений, все дефекты поверхности должны быть устранены на длине не менее 10D до СУ (или на всем участке между СУ и ближайшим до него МС, если длина этого участка не более 10D) и не менее 4D после СУ (после трубы Вентури - не менее 4d). Для обеспечения возможности очистки внутренней поверхности ИТ рекомендуется соединение участков ИТ выполнять разъемными. Разъемное соединение должно располагаться не ближе 2D до СУ.

Допускаемые значения Ra для каждого типа СУ приведены в ГОСТ 8.586.2 (подпункт 5.3.2.3), ГОСТ 8.586.3 (подпункты 5.1.6.4, 5.2.6.4), ГОСТ 8.586.4 (пункт 6.4.2). Шероховатость внутренней поверхности ИТ следует измерять приблизительно на тех же участках трубопровода, которые использовались для определения и проверки внутреннего диаметра ИТ. При определении Ra следует использовать прибор для измерения шероховатости поверхности с электронным усреднением, имеющий шаг отсечки не менее 0,75 мм и диапазон измерений, достаточный для измерения значений Ra внутренней поверхности ИТ. В качестве результата измерений Ra принимают среднее значение результатов не менее четырех измерений.

Шероховатость может изменяться со временем, что следует учитывать при выборе частоты чистки ИТ или проверки значений Ra.

Значение Ra допускается рассчитывать по формуле

, (7.1)

где - эквивалентная шероховатость согласно диаграмме Моуди [10].

Значение рассчитывают, используя уравнение Коулбрука-Уайта, по значению измеренного коэффициента гидравлического трения по формуле . (7.2) Коэффициент гидравлического трения в ИТ рассчитывают по формуле , (7.3) где - перепад давления в ИТ на длине прямолинейного участка до СУ. Значение рассчитывают по формуле . (7.4)

Допускается значения определять по таблице Д.1 (приложение Д).

Дополнительная информация о шероховатости внутренней поверхности ИТ приведена в [11].

7.1.6 ИТ может быть оснащен дренажными и (или) продувочными отверстиями. Дренажные отверстия предназначены для удаления твердых отложений и накопившихся жидкостей, а продувочные - для удаления газовых пробок в жидкой среде. В процессе выполнения измерений не допускаются утечки среды через дренажные и продувочные отверстия.

Диаметр дренажных и продувочных отверстий должен быть не более 0,08D.

При применении для отбора статического давления отдельных отверстий дренажные и продувочные отверстия размещают на расстоянии более 0,5D от отверстия для отбора давления. Расстояние определяют по прямой линии между центрами каждого из этих отверстий и центром отверстия для отбора давления, расположенного с той же стороны СУ. Плоскости, каждая из которых проходит через ось одного из указанных отверстий и ось трубопровода, должны находиться по отношению друг к другу под углом не менее 30°.

При применении кольцевых щелей для отбора статического давления, ограничение на расстояние между каждым из отверстий и кольцевой щелью не накладывается.

Допускается дренажные и (или) продувочные отверстия выполнять в корпусе камер усреднения. На рисунке 2 приведен вариант размещения дренажных или продувочных отверстий в корпусе камер усреднения.

7.1.7 При прохождении участка трубопровода между местом размещения ПТ и СУ среда охлаждается или нагревается, в зависимости от того, холоднее или теплее она окружающего воздуха. В результате температура среды в месте расположения ПТ может отличаться от температуры в месте расположения СУ. Другая составляющая неопределенности результата измерения температуры обусловлена наличием теплообмена корпуса ПТ со стенкой ИТ за счет теплопроводности и излучения.

Для уменьшения неопределенности результата измерения температуры ИТ теплоизолируют.

Если температуру измеряют до СУ, то теплоизолируют участок ИТ между сечениями трубопровода, расположенными на расстоянии 5D до места размещения ПТ и на расстоянии 5D после СУ.    Если температуру измеряют после СУ, то теплоизолируют участок ИТ между сечениями трубопровода, расположенными на расстоянии 5D до СУ и на расстоянии 5D после ПТ.    Проектирование тепловой изоляции наружной поверхности ИТ следует выполнять по допускаемому изменению (снижению или повышению) температуры среды на участке ИТ, расположенном между СУ и ПТ в соответствии с [12].    Допускаемое изменение температуры среды принимают равным °С для газов и °С для жидкостей.    Обоснование отсутствия теплоизоляции ИТ проводят проектные организации.

7.2 Минимальная длина прямолинейных участков измерительного трубопровода

7.2.1 При входе в СУ поток должен быть стабилизированным. Поток считается стабилизированным, если длина прямолинейных участков ИТ соответствует требованиям раздела 6 соответствующей типу СУ части комплекса стандартов - ГОСТ 8.586.2, ГОСТ 8.586.3 или ГОСТ 8.586.4.

Длина прямолинейного участка после МС неопределенного типа может быть сокращена, если выполняются следующие условия:

- угол закрутки потока - менее 2° во всех точках поперечного сечения трубопровода;

- в каждой точке поперечного сечения ИТ, расположенного до СУ на длине 2D, отношение местной осевой скорости потока к его максимальной осевой скорости в данном сечении отличается не более чем на % от такого же отношения для стабилизированного турбулентного потока.

Измерение указанных величин проводят в соответствии с аттестованной методикой выполнения измерений.

7.2.2 Установка УПП или струевыпрямителя до СУ в регламентированном месте между МС и СУ позволяет использовать более короткие прямолинейные участки ИТ.

Описание конструкции ряда типов УПП и струевыпрямителей приведено в приложении Е.

К эксплуатации допускаются УПП или струевыпрямители, которые прошли испытания в соответствии с приложением Ж. Устройства, прошедшие испытания с каким-либо конкретным типом СУ, указаны в относящейся к ним части комплекса стандартов.

______________________________

* В международном стандарте [3] эллипсные сопла названы соплами большого радиуса.

Библиография

[1]	Международный стандарт ИСО 5167-1:2003 (International Standard ISO 5167-1:2003)	Измерение расхода среды с помощью устройств переменного перепада давления, помещенных в заполненные трубопроводы круглого сечения. Часть 1. Общие принципы и требования (Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 1: General principles and requirements)
[2]	Международный стандарт ИСО 5167-2:2003 (International Standard ISO 5167-2:2003)	Измерение расхода среды с помощью устройств переменного перепада давления, помещенных в заполненные трубопроводы круглого сечения. Часть 2. Диафрагмы (Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 2: Orifice plates)
[3]	Международный стандарт ИСО 5167-3:2003 (International Standard ISO 5167-3:2003)	Измерение расхода среды с помощью устройств переменного перепада давления, помещенных в заполненные трубопроводы круглого сечения. Часть 3. Сопла и сопла Вентури (Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles)
[4]	Международный стандарт ИСО 5167-4:2003 (International Standard ISO 5167-4:2003)	Измерение расхода среды с помощью устройств переменного перепада давления, помещенных в заполненные трубопроводы круглого сечения. Часть 4. Трубы Вентури (Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 4: Venturi tubes)
[5]	Международный стандарт ИСО 5168: 2005 (International Standard ISO 5168:2005)	Измерение потока жидкости и газа. Процедуры оценки неопредепенностей. (Measurement of fluid flow - Procedures for the evaluation of uncertainties)
[6]	Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99	Метрология. Основные термины и определения
[7]	Международный стандарт ИСО 4288:1996 (International Standard ISO 4288:1996)	Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Определение и параметры структуры (Geometrical Product Specification (GPS) - Surface texture: Profile method - Rules and procedures for the assessment of surface texture)
[8]	Отчет ИСО 3313:1998 (ISO/TR 3313:1998)	Измерение потока текучей среды в закрытых каналах. Руководящие указания по воздействию пульсаций потока на приборы, измеряющие расход (Measurement of fluid flow in closed conduits - Guidelines on the effects of flow pulsations on flow-measurement instruments)
[9]	Studzinski, W. and Bowen, J. White Paper on Dynamic Effects on Orifice Measurement, Washington D.C., American Petroleum Institute, 1997
[10]	Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Перевод с немецкого. Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука" - М., 1969
[11]	Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/Под ред. М.О. Штейнберга. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.
[12]	СНиП 41-03-2003	Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов
[13]	Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981. - 391 с.
[14]	ГОСТ 8.563.1-97 ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Технические условия
[15]	Studzinski, W., Karnik, U., Lanasa, P., Morrow, Т., Goodson, D., Husain, Z. and Gallagher, J. White paper on Orifice Meter Installation Configurations with and without Flow Conditiners, Washington D.C., American Petroleum Institute, 1997
[16]	Shen, J.J.S. Characterization of Swirling Flow and its Effects on Orifice Metering. SPE 22865, Richardson, Texas: Society of Petroleum Engineers, 1991