RU2126140C1 - Method measuring flow rate of medium by flowmeters of alternating pressure differential with narrowing devices - Google Patents
Method measuring flow rate of medium by flowmeters of alternating pressure differential with narrowing devices Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126140C1 RU2126140C1 RU97112702A RU97112702A RU2126140C1 RU 2126140 C1 RU2126140 C1 RU 2126140C1 RU 97112702 A RU97112702 A RU 97112702A RU 97112702 A RU97112702 A RU 97112702A RU 2126140 C1 RU2126140 C1 RU 2126140C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow rate
- medium
- diameter
- narrowing
- measurement
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерения расхода и количества жидкости, газа и пара приборами, широко применяемыми в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. The invention relates to the field of measuring the flow rate and quantity of liquid, gas and steam by devices widely used in various industries and national economy.
Известно применение расходомеров переменного перепада давления (РПП) с сужающими устройствами (СУ). Эти приборы являются основными приборами промышленного контроля и учета вещества и энергоносителей. Популярность этого метода - результат проектного метода создания расходомеров, связанного с определением основных параметров по согласованным на международном уровне правилам расчета без проведения каких-либо экспериментальных работ [1, 2]. It is known the use of flow meters of variable differential pressure (RPP) with narrowing devices (SU). These devices are the main devices for industrial control and metering of substances and energy carriers. The popularity of this method is the result of a design method for creating flowmeters associated with the determination of the main parameters according to internationally agreed calculation rules without any experimental work [1, 2].
Стандартизованными методами решаются две задачи:
- проектирование РПП или задача синтеза (прямая задача [2]) - определение диаметра трубопровода в зоне первичного преобразователя (ПП), расчет внутреннего диаметра СУ (d20), определение верхних пределов измерения дифманометра (ДМ) (Δpн) и расходомера (qmн), которые выбираются из ряда чисел, находящихся в нормальных рядах соответственно R5 и R10 по ГОСТ 18140-84, расчета относительной погрешности измерения расхода при верхнем пределе измерения (δqн) или при расходе, соответствующем 2/3 шкалы (δqср), величины потерь давления в СУ (Pпд) и расчет необходимой длины прямолинейных участков до (L1) и после (Lп) при проектировании первичного преобразователя;
- расчет текущего массового (qm) или объемного (qo) расходов по оперативной информации о перепаде давления на СУ (Δp), абсолютном давлении на входе в СУ (Pа), температуре измеряемой среды (T) и ее составе (yi - мольные доли компонентов измеряемой среды), а также относительной погрешности определения расхода (δq), - задача анализа (обратная задача [2]).Standardized methods solve two problems:
- RPP design or synthesis task (direct task [2]) - determination of the diameter of the pipeline in the zone of the primary transducer (PP), calculation of the internal diameter of the control system (d 20 ), determination of the upper limits of measurement of the differential pressure gauge (DM) (Δp n ) and flow meter (q mn ), which are selected from a number of numbers in the normal series, respectively, R5 and R10 according to GOST 18140-84, the calculation of the relative error of the flow measurement at the upper limit of measurement (δq n ) or at a flow rate corresponding to 2/3 of the scale (δq cf ), amount of pressure losses in the SU (P nq) and the calculation requires second rectilinear portions to length (L 1) and after (L n) in the design of the primary device;
- calculation of the current mass (q m) or volume (q o) for operational information expense of pressure drop at the SU (Δp), the absolute pressure at the inlet of the SU (P a), the temperature of the medium (T) and its composition (y i are the molar fractions of the components of the medium being measured), as well as the relative error in determining the flow rate (δq), is the analysis problem (inverse problem [2]).
В основе метода лежит уравнение течения (уравнение чувствительности ПП) измеряемой среды, которое отражает совместное проявление двух процессов: сохранения энергии потока при его перемещении через ПП и условия неразрывности потока. При проектировании уравнение течения имеет вид [1, 2]
qmн= 0,25πα(β,D,Re)ε(β,χ,Δp/Pa)β2D2(2Δpнρ)
где гидродинамические характеристики: α - коэффициент расхода СУ и ε - поправочный множитель на расширение измеряемой среды определены эмпирическими уравнениями, согласованными на международном уровне [2], число Рейнольдса
Re = (4/π)qm/(Dμ). (2)
Измеряемая среда отражается через плотность ρ = ρ(Pa,T,yi), коэффициент динамической вязкости μ = μ(Pa,T,yi) и показатель изоинтропы (адиабаты) χ = χ(Pа,T,yi) в рабочих условиях. Внутренний диаметр трубопровода (D), внутренний диаметр СУ (d) и относительный диаметр β = d/D зависят от температуры и материала трубопровода и СУ.The method is based on the flow equation (the PP sensitivity equation) of the medium being measured, which reflects the joint manifestation of two processes: conservation of the flow energy when it moves through the PP and the flow continuity conditions. During design, the flow equation has the form [1, 2]
MH q = 0,25πα (β, D, Re ) ε (β, χ, Δp / P a) β 2 D 2 (2Δp n ρ)
where the hydrodynamic characteristics: α is the CS flow coefficient and ε is the correction factor for the expansion of the medium being measured are determined by empirical equations that are internationally agreed [2], the Reynolds number
Re = (4 / π) q m / (Dμ). (2)
Measured reflected by density ρ = ρ (P a, T , y i), the dynamic viscosity μ = μ (P a, T , y i) and component izointropy (adiabatic) χ = χ (P a, T, y i ) under operating conditions. The inner diameter of the pipeline (D), the inner diameter of the SU (d) and the relative diameter β = d / D depend on the temperature and material of the pipeline and SU.
Из известных способов определения расхода наиболее близким является способ определения расхода измеряемой среды расходомерами переменного перепада давления с сужающими устройствами [3], включающий операции по определению внутреннего диаметра сужающего устройства и верхнего предела измерения дифманометра. При этом предел измерения дифманометра Δpн согласно ГОСТ 18140-72 должен выбираться из ряда 1; 1,6; 2,5... 1600; 2500 кг/м2 и далее из ряда 0,4; 0,63; . . . 6,3, 10 кг/см2 так, чтобы получить относительную площадь сужающего устройства (m), соответствующую верхнему пределу измерения расходомера (qmн).Of the known methods for determining the flow rate, the closest is the method of determining the flow rate of the medium being measured by flow meters of variable differential pressure with narrowing devices [3], including operations to determine the internal diameter of the narrowing device and the upper limit of measurement of the differential pressure gauge. The measurement limit of the differential pressure gauge Δp n according to GOST 18140-72 should be selected from row 1; 1.6; 2.5 ... 1600; 2500 kg / m 2 and further from the range of 0.4; 0.63; . . . 6.3, 10 kg / cm 2 so as to obtain the relative area of the constricting device (m), corresponding to the upper limit of measurement of the flow meter (q mn ).
Основным недостатком этого способа определения расхода измеряемой среды расходомерами переменного перепада давления с сужающими устройствами является низкая точность измерения. Наибольшую долю погрешности ПП в зоне оптимальных относительных площадей составляет погрешность аппроксимации экспериментальных данных формулой Штольца (для стандартных диафрагм δC = 0,6%), используемой при поиске зоны максимальной точности гидродинамических характеристик сужающего устройства по моделям, принятым в [1, 2]. The main disadvantage of this method of determining the flow rate of the medium being measured by flow meters of variable differential pressure with narrowing devices is the low accuracy of the measurement. The largest fraction of the PP error in the zone of optimal relative areas is the error of approximation of the experimental data by the Stolz formula (for standard diaphragms δC = 0.6%) used to search for the zone of maximum accuracy of the hydrodynamic characteristics of the constricting device according to the models adopted in [1, 2].
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение точности определения расхода измеряемой среды. The problem to which this invention is directed, is to increase the accuracy of determining the flow rate of the measured medium.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения расхода измеряемой среды расходомерами переменного перепада давления с сужающими устройствами путем определения внутреннего диаметра сужающего устройства и верхнего предела измерения дифманометра, фиксируют значение относительного диаметра сужающего устройства, определяют внутренний диаметр сужающего устройства при заданном диаметре трубопровода, экспериментально определяют гидродинамические характеристики модели сужающего устройства с фиксированным значением относительного диаметра, а верхний предел измерения дифманометра определяют по полученным экспериментально гидродинамическим характеристикам и внутреннему диаметру сужающего устройства при фиксированных значениях верхнего предела измерения расходомера и состава измеряемой среды. The specified technical result is achieved by the fact that in the method for determining the flow rate of the medium to be measured by flow meters of variable differential pressure with narrowing devices by determining the internal diameter of the narrowing device and the upper limit of measurement of the differential pressure gauge, the value of the relative diameter of the narrowing device is fixed, the internal diameter of the narrowing device is determined for a given diameter of the pipe, experimentally determine the hydrodynamic characteristics of a model of a narrowing device with a fixed the value of the relative diameter, and the upper limit of the measurement of the differential pressure gauge is determined by the experimentally obtained hydrodynamic characteristics and the inner diameter of the narrowing device at fixed values of the upper limit of measurement of the flow meter and the composition of the medium being measured.
Дополнительный результат достигается в частном случае обеспечения максимального диапазона измерения при минимальных потерях давления тем, что оптимальное значение относительного диаметра сужающего устройства фиксируют равным 0,449. An additional result is achieved in the particular case of ensuring the maximum measurement range with minimal pressure loss in that the optimal value of the relative diameter of the constricting device is fixed equal to 0.449.
Дополнительный результат достигается в частном случае обеспечения наибольшей эффективности диагностирования метрологических отказов первичного преобразователя при минимальных потерях давления тем, что оптимальное значение относительного диаметра сужающего устройства фиксируют равным 0,58. An additional result is achieved in the particular case of ensuring the greatest efficiency in diagnosing metrological failures of the primary transducer with minimal pressure loss in that the optimal value of the relative diameter of the constricting device is fixed equal to 0.58.
Способ определения расхода измеряемой среды с повышенной точностью расходомерами переменного перепада давления с сужающими устройствами осуществляется следующим образом. A method for determining the flow rate of a measured medium with increased accuracy by flow meters of variable differential pressure with constricting devices is as follows.
Фиксируются значения верхнего предела измерения (qmн) расходомера, состав измеряемой среды (yi - мольные доли компонентов измеряемой среды), внутренний диаметр трубопровода (D) в зоне ПП. Указанные данные обычно входят в число заданных данных при проектировании расходомера.The values of the upper measurement limit (q mn ) of the flow meter, the composition of the medium to be measured (y i are the molar fractions of the components of the medium to be measured), and the internal diameter of the pipeline (D) in the PP zone are recorded. The indicated data is usually included in the given data when designing the flowmeter.
Далее фиксируется относительный диаметр (β). В общем случае численным значением β может быть любое число, записанное с точностью до пяти значащих цифр, которое удовлетворяет всем ограничениям, имеющим место в [1, 2]. В частном случае, когда поставлена задача обеспечения максимального диапазона измерения при минимальных потерях давления, значение β выбирается β = β1опт= 0,449 (при этом границей Remin = 5000 является β = 0,45). В другом частном случае, когда поставлена задача обеспечения наибольшей эффективности диагностирования метрологических отказов ПП при минимальных потерях давления значение β выбирается β = β2опт= 0,58.
По заданному диаметру трубопровода и фиксированному значению относительного диаметра сужающего устройства определяют внутренний диаметр сужающего устройства d20.Next, the relative diameter (β) is fixed. In the general case, the numerical value of β can be any number written up to five significant digits, which satisfies all the restrictions that take place in [1, 2]. In the particular case, when the task is to ensure the maximum measurement range with minimal pressure loss, the value of β is selected β = β 1opt = 0.449 (the boundary of Re min = 5000 is β = 0.45). In another particular case, when the task was set to ensure the highest efficiency in diagnosing metrological failures of PP with minimal pressure loss, the value β is selected β = β 2opt = 0.58.
From a given diameter of the pipeline and a fixed value of the relative diameter of the constricting device, the inner diameter of the constricting device d 20 is determined.
Чтобы избежать погрешность измерения, обусловленной формулой Штольца [1, 2], гидродинамические характеристики, а именно коэффициент расхода (α) и поправочный множитель на расширение измеряемой среды (ε) определяют при фиксированном значение β экспериментально, используя известные стенды РосТест. In order to avoid the measurement error due to the Stolz formula [1, 2], the hydrodynamic characteristics, namely the flow coefficient (α) and the correction factor for the expansion of the measured medium (ε), are determined experimentally at a fixed value of β using the well-known RosTest stands.
Стенды РосТест - С.Петербург имеют следующие характеристики. The stands of RosTest - S. Petersburg have the following characteristics.
Среда - вода. Минимальный объемный расход (qо)min = 0,03 м3/ч; максимальный объемный расход (qо)1max = 70 м3/ч (относительная погрешность по расходу 0,3%) и (qо)2max = 600 м3/ч (относительная погрешность по расходу 0,2%). Максимальное давление 0,6 МПа.Wednesday is water. The minimum volumetric flow rate (q about ) min = 0.03 m 3 / h; the maximum volumetric flow rate (q о ) 1max = 70 m 3 / h (relative error in the flow rate of 0.3%) and (q о ) 2max = 600 m 3 / h (relative error in the flow rate of 0.2%). The maximum pressure is 0.6 MPa.
Среда - воздух. Минимальный объемный расход (qо)min = 1,6 м3/ч н.у.; максимальный расход (qо)1max = 40 м3/ч н.у. и qо)2max = 1000 м3/ч н.у. (относительная погрешность 0,5%). Абсолютное давление 1 МПа и температура -50 - +50oC. Эти стенды являются наиболее точными в России.Wednesday is air. Minimum volumetric flow rate (q о ) min = 1.6 m 3 / h n.u .; maximum flow rate (q о ) 1max = 40 m 3 / h n.o. and q o ) 2max = 1000 m 3 / h n.o. (relative error 0.5%). Absolute pressure of 1 MPa and temperature -50 - +50 o C. These stands are the most accurate in Russia.
Используя указанные стенды, можно в 2-3 раза увеличить точность расчета коэффициента расхода при любом относительном диаметре СУ и довести относительную погрешность ПП до (0,2-0,3)%, отказавшись от аппроксимации Штольца. Using the indicated stands, it is possible to increase the accuracy of calculating the flow coefficient for any relative diameter of the control system by a factor of 2–3 and increase the relative error of the PP to (0.2–0.3)% by abandoning the Stolz approximation.
Верхний предел измерения дифманометра определяют по уравнениям (1) и (2) по полученным экспериментально гидродинамическим характеристикам и внутреннему диаметру сужающего устройства при фиксированных значениях верхнего предела измерения расходомера и составе измеряемой среды. The upper limit of the measurement of the differential pressure gauge is determined by equations (1) and (2) from the experimentally obtained hydrodynamic characteristics and the inner diameter of the narrowing device at fixed values of the upper limit of measurement of the flow meter and the composition of the medium being measured.
При этом верхний предел измерения дифманометра не соответствует указанному выше ряду значений согласно ГОСТ 18140-72. Moreover, the upper measurement limit of the differential pressure gauge does not correspond to the above series of values according to GOST 18140-72.
В настоящее время на рынке приборов появились дифманометры и манометры абсолютного давления, верхние пределы измерения которых фиксируются не числом из нормального ряда, а задаются диапазоном, в пределах которого верхний предел измерения может иметь любое (целое или дробное) число, на которое можно настроить дифманометр или манометр. At present, differential pressure gauges and pressure gauges have appeared on the market of instruments, the upper limits of measurement of which are not fixed by a number from the normal series, but are specified by the range within which the upper limit of measurement can have any (integer or fractional) number to which the differential pressure gauge or pressure gauge.
В частности для дифманометров фирмы FOXBORO типа 143DP указанные диапазоны имеют следующие размеры: 3,2 - 64; 32 - 640; 320 - 6400 mbar. При этом относительная погрешность при настройке на любое числовое значение из указанного диапазона не превышает 0,1%, а нормируемый диапазон выходного сигнала соответствует 4-20 mA. In particular, for FOXBORO type 143DP differential pressure gauges, the indicated ranges have the following sizes: 3.2 - 64; 32 - 640; 320 - 6400 mbar. Moreover, the relative error when setting to any numerical value from the specified range does not exceed 0.1%, and the normalized range of the output signal corresponds to 4-20 mA.
Таким образом, значение верхнего предела измерения дифманометра, определенного согласно настоящему способу, устанавливается путем настройки вышеуказанного дифманометра. Thus, the value of the upper limit of measurement of the differential pressure gauge determined according to the present method is set by adjusting the above differential pressure gauge.
Использование для определения расхода дифманометров повышенной точности и уменьшение погрешности измерения путем определения гидродинамических характеристик экспериментальным путем при фиксированном относительном диаметре позволяет повысить точность определения расхода до (0,2-0,3)%. The use of improved accuracy for measuring pressure gauges and reducing the measurement error by determining the hydrodynamic characteristics experimentally at a fixed relative diameter makes it possible to increase the accuracy of determining the flow rate to (0.2-0.3)%.
Источники информации
1. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами. РД50-213-80 М.: Изд-во стандартов. - 319 с.Sources of information
1. Rules for measuring the flow of gases and liquids with standard constricting devices. RD50-213-80 M .: Publishing house of standards. - 319 p.
2. ISO 5167-1: 1991(E). Measurement of fluid by means of pressure differential device. - Part 1: Orifice plates, nozzle and Venturi tubes inserted in circular cross-section conduit runninq full. - Switserland. ISO. 1991. - 61 p. 2. ISO 5167-1: 1991 (E). Measurement of fluid by means of pressure differential device. - Part 1: Orifice plates, nozzle and Venturi tubes inserted in circular cross-section conduit runninq full. - Switserland. ISO 1991. - 61 p.
3. П. П.Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Л.: Машиностроение. 1975 - с. 62. 3. P.P. Kremlevsky. Flow meters and quantity counters. Directory. L .: Mechanical engineering. 1975 - p. 62.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97112702A RU2126140C1 (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Method measuring flow rate of medium by flowmeters of alternating pressure differential with narrowing devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97112702A RU2126140C1 (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Method measuring flow rate of medium by flowmeters of alternating pressure differential with narrowing devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2126140C1 true RU2126140C1 (en) | 1999-02-10 |
| RU97112702A RU97112702A (en) | 1999-05-27 |
Family
ID=20195659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97112702A RU2126140C1 (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Method measuring flow rate of medium by flowmeters of alternating pressure differential with narrowing devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2126140C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490688C2 (en) * | 2010-05-26 | 2013-08-20 | Закрытое акционерное общество "Завод "СиН-газ" | Automatic control method and system of regulating valve |
-
1997
- 1997-07-24 RU RU97112702A patent/RU2126140C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кремлевский П.П. Раходомеры и счетчики количества. - Л.: Машиностроение, 1975, с.62. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами. РД50-213-80.-М.: Изд-во стандартов, с.319. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490688C2 (en) * | 2010-05-26 | 2013-08-20 | Закрытое акционерное общество "Завод "СиН-газ" | Automatic control method and system of regulating valve |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107976223B (en) | A kind of high-precision leakage amount detector | |
| Papaioannou et al. | Volumetric properties of binary mixtures. 1. 2-Propanone+ 2, 2, 4-trimethylpentane and n-heptane+ ethanol mixtures | |
| Liptak | Flow measurement | |
| CN210741584U (en) | Wet gas flow metering device | |
| RU2348918C2 (en) | Density gauge for liquid or gaseous mediums | |
| RU2126140C1 (en) | Method measuring flow rate of medium by flowmeters of alternating pressure differential with narrowing devices | |
| RU2359247C1 (en) | Density metre-flow metre for liquid and gaseous media | |
| Chun et al. | Water flow meter calibration with a master meter method | |
| Hongguang et al. | Study on the oil quantities calculation method of coriolis mass flow meter in oil dynamic measurement | |
| RU72763U1 (en) | DENSITY-FLOW METER OF LIQUID OR GAS MEDIA | |
| Kinghorn | Challenging areas in flow measurement | |
| RU2632999C2 (en) | Device for measuring parameters of liquid media in pipeline | |
| RU73485U1 (en) | DENSITY-FLOW METER FLUID | |
| CN204514400U (en) | A kind of compact gas-liquid stratified flow measurement mechanism | |
| CN204202658U (en) | One possesses caliber high-precision flowmeter | |
| RU2783916C1 (en) | Method and device for measuring flow and quantity of liquids and gases using reducing devices | |
| RU2108547C1 (en) | Flowmeter | |
| RU2636139C2 (en) | Variable level flowmeter | |
| Thorn et al. | Flow measurement | |
| RU67263U1 (en) | DENSITY OF LIQUID OR GAS MEDIA | |
| RU2259543C2 (en) | Method for applying grid to flow meters | |
| SU775621A1 (en) | Rate-of-flow meter | |
| RU11342U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE DENSITY OF LIQUID AND GAS-LIQUID FLOWS | |
| Wójcik et al. | Automation of direct measurement and control of volumetric flow | |
| RU2641505C1 (en) | Information and measuring system for measurement of flow and quantity of gas |