3.4. Выбор сужающего устройства и дифманометра

3.4.1. Выбор сужающего устройства

К стандартным сужающим устройствам относятся дисковые диафрагмы, сопла и трубы Вентури. Стандартные сужающие устройства удовлетворяют требованиям РД 50-213-80 по измерению расхода газа, жидкости и пара. Для них справедливы табличные значения модуля m, коэффициента расхода  и граничного числа Рейнольдса Re_гр.

При выборе СУ учитываются соотношения: внутреннего диаметра трубопровода и проходного сечения диафрагмы.

Это соотношение называется модулем .

Число m (модуль) лежит в пределах:

• диафрагмы m = 0,05  0,7;

• сопла m = 0,05  0,65;

• сопла Вентури m = 0,05  0,6.

Требования к сужающим устройствам:

• допускаемое смещение оси отверстия СУ относительно оси трубопровода не должно превышать 0,5 - 1 мм;

• со стороны входного потока отверстие должно иметь цилиндрическую форму; длина цилиндрической части 0,005 – 0,2 D;

• отверстие СУ должно быть выполнено с точностью до 0,001 размера;

• для изготовления проточной части СУ применяются материалы устойчивые к коррозии.

При выборе СУ необходимо руководствоваться следующими соображениями:

• потеря давления в СУ увеличивается в следующей последовательности: труба Вентури, длинное сопло Вентури, короткое сопло Вентури, сопло, диафрагма.

при одних и тех же m и ΔP и прочих равных условиях сопло позволяет измерять больший расход, чем диафрагма, обеспечивает большую точность (при малых m).

Устройство диафрагмы с угловым отбором давления (верхняя часть рисунка) и кольцевыми камерами (нижняя часть рисунка) показано на рисунке 3.5.

Рис.3.5. Основные геометрические размеры стандартной диафрагмы

1 – измерительный трубопровод; 2 – диск диафрагмы; 3 – корпус кольцевой камеры

Стандартная диафрагма представляет собой тонкий диск с концентрическим цилиндрическим отверстием, переходящим в коническое. Угол между цилиндрической и конической частью отверстия должен быть в пределах 35-45°. Толщина диска диафрагмы Е не должна превышать 0,05 D_20. Длина цилиндрической части отверстия должна находиться в пределах 0,005 D₂₀  е  0,02 D₂₀. Диафрагма устанавливается между кольцевыми камерами, через которые измеряется перепад давления.

Диафрагмы изготавливаются из стали 12Х18Н10Т, 12Х17 и из стали 20. Из этих же сталей изготавливаются корпуса камер.

Стандартные сопла рекомендуется применять при измерении расхода газов и перегретого пара при диаметрах трубопроводов до 200 мм при модулях в пределах m = 0,05  0,6.

Устройство сопла с угловым отбором давления (верхняя часть рисунка) и кольцевыми камерами (нижняя часть рисунка) показано на рисунке 3.6.

Рис.3.6. Основные геометрические размеры стандартного сопла

1 – измерительный трубопровод; 2 – сопло; 3 – корпус кольцевой камеры

Оно представляет собой сужение, выполненное в виде насадки с плавно закругленным профилем со стороны входа струи, переходящим в короткую цилиндрическую часть. Сопла изготавливают из тех же материалов, что и диафрагмы, и устанавливают в кольцевых камерах.

Стандартные трубы Вентури устанавливаются на трубопроводах диаметром от 50 до 1400 мм при модулях m = 0,1  0,6. Трубы Вентури применяются в тех случаях, когда требуется повышенная точность измерения, а величина остаточной потери давления имеет решающее значение. Измерение перепада давления осуществляется не менее чем шестью отверстиями через кольцевые камеры. Отверстия для отбора перепада давления располагаются на расстоянии D₂₀/2 и d₂₀/2 от начала и конца входного конуса. Схема устройства трубы Вентури показана на рисунке 3.7.

Рис.3.7. Труба Вентури

Она состоит из входного конуса, цилиндрической средней части и выходного конуса. Трубы Вентури бывают длинными и короткими. Труба Вентури называется длинной, если наибольший диаметр выходного конуса равен диаметру трубопровода, и короткой, если этот диаметр меньше диаметра трубопровода.

3.4.2. Выбор дифманометра

Максимальное рабочее давление в трубопроводе перед СУ не должно быть больше максимального рабочего давления, на которое рассчитан дифманометр.

Выбор промышленного дифманометра–расходомера производится исходя из технических характеристик прибора и условий измерения.

Предельный номинальный перепад давления ΔP_Н дифманометра выбирается из нормального ряда чисел исходя из того, что при заданном расходе среды, чем больше перепад, тем меньше относительная площадь (модуль) сужающего устройства.

Уменьшение модуля повышает точность измерения, сохраняет необходимые длины прямых участков, понижает влияние отклонения действительного диаметра трубопровода от расчетного. Однако возрастает потеря давления Р_П в сужающем устройстве.

Поэтому, если задана допустимая потеря давления, то перепад ΔP_Н выбирается с учетом этой величины.

Если потеря давления не задана, то перепад ΔP_Н принимается таким, чтобы величина модуля (m) была близка к 0,2.

Предельный расход Q_ПР дифманометра выбирается из РПЧ в зависимости от заданного максимального расхода Q_max так, чтобы предельный расход имел ближайшее значение по отношению к максимальному, так как шкалы вторичного прибора градуируются в единицах расхода (кг/ч, т/ч, м³/ч) с конечным значением из ряда: (1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8) 10ⁿ, где n- любое целое положительное или отрицательное число или нуль.

Дифманометры-расходомеры изготавливаются на верхние пределы перепада давления P_max, соответствующего ряду чисел:

0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25 кПа и

0,04; 0,063; 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16 МПа.

В практике измерения расходов наибольшее применение имеют дифманометры типа ДМ и типа "Сапфир 22М ДД" с электрическим выходным сигналом и дифманометры типа ДМ-П с пневматическим выходным сигналом.

На рисункеах 3.8 и 3.9 представлены схемы дифманометров типа «Сапфир», применяемые для измерения расхода сред.

Дифманометр представляет собой бесшкальный прибор со стандартизованным выходным электрическим сигналом 0-5 мА, 0-20 мА и 4-20 мА при напряжении питания 36 В постоянным током от блока питания типа 22 БН-36 или от блока питания постоянным током БИК-1.

Классы точности дифманометров типа "Сапфир 22М ДД" 0,25; 0,5.

Технические и метрологические характеристики преобразователей разности давления «Сапфир-22М-ДД» представлены в таблице В.1 приложения В.

Рис.3.8. Схема преобразователей Сапфир-22М-ДИ моделей 2110, 2120, 2130, 2140, Сапфир-22М-ДВ моделей 2210, 2220, 2230, 2240, Сапфир-22М-ДИВ моделей 2310, 2320, 2330, 2340, Сапфир-22М-ДД моделей 2410, 2420, 2434, 2440, 2444, 2446, 2401, 2436, 2430

Рис. 3.9. Схема преобразователей Сапфир-22М-ДД моделей 2450, 2460