Приложение D (справочное). Измерительное оборудование

Приложение D
(справочное)

Измерительное оборудование

D.1 Оборудование для измерения напора

D.1.1 Общие положения

За выбор измерительного инструментария несет ответственность организация, выполняющая испытания. Все выбранные измерительные устройства должны соответствовать требованиям к погрешности, установленным в 4.3, и проходить калибровку с соблюдением интервалов, указанных в приложении С. Ниже перечислены приемлемые методы и инструменты для измерения количественных величин, связанных с испытаниями эксплуатационных характеристик.

D.1.2 Пружинные манометры

В этом приборе используется для определения значения давления механическое отклонение петли трубы, прямой или спиральной (манометр Бурдона с круговой шкалой) или деформацию мембраны, показывающую давление.

Если для измерения давления на входе или выходе используют этот тип прибора, то рекомендуется:

a) каждый прибор использовать на оптимальном диапазоне измерения (свыше 40% его шкалы);

b) интервал между двумя последовательными делениями шкалы должен быть в пределах 1,5 - 3,0 мм;

c) чтобы деления шкалы соответствовали не более 5% общего напора насоса.

Калибровку данного измерительного прибора необходимо проверять регулярно.

На рисунке D.1 показана установка для определения эталонной плоскости пружинного манометра.

Рисунок D.1 - Установка для определения эталонной плоскости пружинного манометра

D.1.3 Электронные датчики давления

Имеется большое число разнообразных абсолютных или дифференциальных преобразователей (датчиков) давления, основанных на разных вариантах исполнения и/или электрических свойствах. При их использовании достигается требуемая точность, повторяемость и надежность показаний. Преобразователь (датчик) используется в оптимальном диапазоне измерения, преобразователь с электронным оборудованием калибруют регулярно и сравнивают с устройством измерения давления более высокой точности и надежности.

D.2 Измерение частоты вращения

Частота вращения может быть измерена путем подсчета числа оборотов за установленный период времени. Обычно для этого используется тахометр прямых показаний, тахометрический генератор постоянного тока или переменного тока, оптический или магнитный счетчик или стробоскоп.

Для насосов, у которых прямое измерение частоты вращения технически невозможно (например, погружные насосы), обычно бывает достаточно проверить частоту и напряжение сети. Кроме того, частоту вращения можно вычислить, измерив вибрационную частоту.

Если насос приводится в действие электродвигателем переменного тока, то частоту вращения можно установить путем наблюдения за частотой энергетической сети или данными, которые предоставляет производитель электродвигателя.

D.3 Измерение подачи

D.3.1 Общие положения

Любая система измерения расхода жидкости в потоке может использоваться для измерения подачи насоса при условии:

a) что весь поток, проходящий через насос, также проходит через измерительный инструмент;

b) что инструмент соответствует требованиям таблиц 3 и 5 и приложения С.

Восходящий трубопровод расходомера должен быть прямым, должен иметь тот же диаметр, что и расходомер, а длину, равную минимум 10-кратному диаметру трубы. Для нисходящего трубопровода расходомера действуют те же требования, за исключением того, что достаточно иметь длину, равную пяти диаметрам трубы. Длина измеряется от фланца до фланца.

D.3.2 Измерение взвешиванием

Стандарт ISO 4185 содержит всю необходимую информацию для измерения подачи жидкости методом взвешивания.

Метод взвешивания, который дает только значение средней подачи жидкости за период времени, необходимого для заполнения взвешиваемого резервуара, может считаться самым точным методом измерения подачи. Эта процедура преимущественно используется для калибровки других расходомеров.

D.3.3 Метод измерения объема

ISO 8316 содержит всю необходимую информацию для измерения подачи жидкости методом измерения объема.

Объемный метод похож по точности измерения на метод взвешивания, определяет среднюю подачу за период времени, требующийся для заполнения емкости измерения.

D.3.4 Устройства с перепадом давления

Конструкция, установка и применение пластин с отверстием (диафрагм), сопел Вентури описаны в ISO 5167-1, а ISO 2186 приводит описание спецификаций трубопроводов подсоединения манометров к устройствам. Спецификации по диафрагмам даны в ISO 5167-2, по соплам и соплам Вентури - ISO 5167-3 по трубкам Пито - ISO 5167-4.

ВАЖНО! Следует обратить внимание на минимальные прямолинейные участки трубы, присоединенной выше по течению от приборов измерения перепада давления; подобное описание дано в ISO 5167-1 для различных конфигураций труб. Приборы измерения перепада давления необходимо устанавливать по течению ниже насоса (это не оговорено в справочных таблицах). Считается, что насос может нарушать положения данного международного стандарта, создавая отклонения в значениях потока при наличии изгиба 90° в одной плоскости за счет корпуса-улитки в последней ступени многоступенчатого насоса или в выходном патрубке насоса.

Необходимо иметь в виду, что диаметр трубы и число Рейнольдса должны находиться в пределах, оговоренных в ISO 5167-1 для каждого типа прибора (устройства).

Приборы измерения потока не должны быть подвержены влиянию кавитации или дегазирования, которые могут возникнуть, например, в регулирующем клапане. Наличие воздуха можно обычно обнаружить при работе воздушных клапанов на измерительных устройствах.

Необходимо иметь возможность проверять приборы измерения перепадов давления путем сравнения их показаний с показаниями жидкостного или грузопоршневого манометра, или другими калибровочными стандартными методами измерения давления. Если соблюдены все требования стандартов, то коэффициенты подачи, приведенные в стандартах, могут использоваться без калибрования (эталонирования и поверки).

D.3.5 Тонкостенные водосливы

Спецификации для сборки, установки и использования прямолинейных или треугольных тонкостенных водосливов даны в стандарте ISO 1438, в ISO 3846 содержится описание устройств для измерения уровня.

ВАЖНО! Необходимо обратить особое внимание на высокую чувствительность этих устройств к состоянию потока выше по течению и, таким образом, к необходимости строгого выполнения требований, предъявляемых к подводящему каналу.

Для использования настоящего стандарта наименьшее деление шкалы всех приборов, используемых для измерения напора на водосливе, не должно превышать 1,5% измеряемой скорости потока (подачи).

D.3.6 Методы измерения скорости на участке

Эти методы описываются в ISO 748, ISO 2537, ISO 3354 и ISO 3966, которые связаны с измерениями подачи в закрытых трубопроводах, используя счетчики потока и статические трубки Пито соответственно. Эти стандарты вводят все необходимые спецификации по условиям применения, но выбору и эксплуатации этих устройств, по условиям измерения местных скоростей и по расчету подачи с использованием распределения скорости.

Сложность этих методов не оправдывает их применения для испытаний по классам 2 и 3, но иногда они являются единственными способами при испытании насосов с большими подачами при испытании по классу 1. За исключением очень длинных трубопроводов, предпочтительно располагать измерительную секцию (сечение) вверх по течению от насоса, чтобы избежать слишком большой турбулентности или завихрения потока.

D.3.7 Электромагнитный способ

Требования к электромагнитному измерителю скорости пока определяются ISO 6817, ISO 9104 и ISO 9213. Электромагнитные расходомеры используются для измерения объемной подачи электропроводящих жидкостей с/без твердых включений. В отличие от многих других методов измерений данное устройство не имеет движущихся частей, поэтому может выдерживать практически любое давление без утечки и перекачивать практическую жидкость с соответствующей футеровкой. Также среди его плюсов - отсутствие потери давления при прохождении через расходомер по сравнению с прохождением через трубу того же диаметра и той же длины.

Для максимальной точности измерений расходомер следует устанавливать в трубопроводную систему таким образом, чтобы обеспечить постоянный полный поток жидкости. Частично заполненная труба даст неточные показания.

Электромагнитный расходомер не отличает пузырьковое состояние газа в жидкой фазе от перекачиваемой жидкости, поэтому пузырьки газа создадут значительные погрешности. Следует удалить пузырьки газа для обеспечения высокой точности измерения подачи.

Такой тип расходомеров может иметь точность от 0,25 до 1,0% для подачи со скоростью более 0,5 м/с. При более низких скоростях возникает ошибка измерения, но показания могут быть воспроизведены.

D.3.8 Ультразвуковой метод

Требования к ультразвуковому измерителю скорости потока определяются ISO 6416. Ультразвуковые расходомеры очень чувствительны к перераспределению скорости и должны быть калиброваны при фактических условиях их работы.

D.3.9 Методы индикаторов и другие методы

Методы, используемые для измерения скорости потока в трубах, рассматриваются в ISO 2975 (все части): метод растворения (впрыскивания на постоянной скорости) и метод транзитного времени. Каждый метод использует или радиоактивные, или химические индикаторы.

Некоторые аппараты (приборы), такие как вертушки, счетчики переменной скорости, также могут использоваться, но необходимо убедиться в том, что они калиброваны заранее одним из методов, приведенных в настоящем приложении. При постоянной установке на месте испытаний необходимо предусмотреть возможность их периодической поверки и калибровки.

Измеритель потока (расходомер) и связанную с ним измерительную систему калибруют совместно. Калибровку обычно проводят в рабочих условиях (давление, температура, качество воды) перед проведением испытаний; необходимо обратить внимание на то, чтобы при испытании расходомер не подвергался влиянию кавитации.

Если сравнивать с методами определения скорости на отрезке (участке), то методы индикаторов распространяются только для испытаний по классу 1.

ВАЖНО! Методы индикаторов применяются только специалистами, при этом следует иметь в виду, что использование радиоактивных индикаторов относится к группе определенных ограничений.

D.4 Измерение мощности

D.4.1 Общие положения

Мощность насоса можно измерить при помощи динамометра, счетчиков крутящего момента, калиброванных приводов и ваттметров или других устройств, для которых может быть доказано соответствие требованиям таблицы 5 и приложения С.

Если подводимая к электродвигателю мощность идет через промежуточную шестеренную передачу (редуктор) или частота вращения и крутящий момент, измеренные счетчиком, установленным между редуктором и электродвигателем, используются для определения мощности насоса, то в договоре необходимо оговорить, каким образом должны быть рассчитаны потери в редукторе.

См. ISO 5198 по методам, описанным в разделах D.4.2 - D.4.5.

D.4.2 Измерение крутящего момента

Крутящий момент измеряют соответствующим динамометром или моментомером, отвечающим требованиям 4.3. Следует обнулить показания для ненагруженного динамометра при работе на испытательной скорости.

Измерение крутящего момента и частоты вращения должно быть практически одновременным.

D.4.3 Измерение электрической мощности

Если входная электрическая мощность, подводимая к насосному агрегату, используется для определения мощности насоса, КПД электродвигателя должен быть известен с достаточной точностью. КПД должен рассчитываться в соответствии с рекомендациями IEC 60034-2-1, IEC 60034-2-2 или IEEE 112 метод В и указываться производителем электродвигателя или быть рассчитан по результатам отдельного испытания двигателя. КПД не учитывает потери кабеля или потери от упорного подшипника помимо тех, которые возникают вследствие осевой силы привода.

При испытаниях некалиброванного привода возможно точное измерение лишь полного КПД насоса. Если есть предварительная договоренность между заказчиком и производителем, можно использовать для испытаний некалиброванный привод и использовать гарантированный КПД двигателя для оценки КПД насоса.

Мощность, потребляемую трехфазным электродвигателем переменного тока, следует измерять методом двойного или тройного ваттметра или методом многофазного ваттметра. Это достигается использованием однофазных ваттметров, измеряющих одновременно две или три фазы, или установкой ватт-час-метров. При использовании электродвигателя постоянного тока можно применять ваттметр или амперметр и вольтметр. Тип и класс точности приборов для измерения электрической мощности должны соответствовать IEC 60051-2, IEC 60051-3, IEC 60051-5 и IEC 60051-7, а также требованиям 4.3.

D.4.4 Особые случаи

D.4.4.1 Насосы с труднодоступными выходными концами

При использовании электронасосов (например, погружного насоса или моноблочного насоса или отдельно насоса и электродвигателя с гарантированным КПД) мощность агрегата, если это доступно, следует измерять на клеммах электродвигателя. При использовании погружного насоса измерение эффективно на входящих концах кабеля, потери кабеля необходимо принимать в расчет и оговаривать в договоре. Полученный КПД должен складываться для агрегата в целом, исключая потери кабеля и стартера.

D.4.4.2 Скважинные насосы

В скважинных насосах необходимо принимать в расчет мощность, затрачиваемую в упорном подшипнике, а также подшипниках вертикальной трансмиссии.

Поскольку в большинстве случаев скважинные насосы испытывают не с полным числом ступеней (за исключением тех случаев, когда испытания проводят на месте его дальнейшей эксплуатации), то потери мощности в упорных подшипниках и подшипниках вертикальной трансмиссии должны быть определены и подтверждены изготовителем (поставщиком).

D.4.4.3 Насосные агрегаты с общим осевым подшипником (отличающиеся от моноблочных насосов)

Для таких насосов в случае, когда необходимо определить мощность и КПД раздельно электродвигателя и насоса, необходимо учесть влияние осевой силы и, возможно, массу ротора насоса при определении потерь в упорном подшипнике.

D.4.5 Определение общего КПД насосного агрегата

Для определения КПД насосного агрегата следует измерить только входную и выходную мощности при условии, что привод работает в условиях, оговоренных контрактом. При таком испытании не устанавливается распределение потерь между приводом и насосом, а также не выделяются потери, связанные с промежуточными звеньями типа шестеренчатого редуктора или преобразователя частоты вращения.