Le calcul des débitmètres différentiels à pression variable revient à déterminer le diamètre du trou et autres dimensions de la buse ou du diaphragme, le coefficient de débit, la plage de mesure dynamique déterminée par les nombres de Reynolds, la perte de charge et la perte de charge sur l'orifice, la correction facteur d'expansion, ainsi que l'erreur de mesure du débit de gaz. Pour le calcul, les débits maximum (limite), moyen et minimum, les plages de changements de pression et de température du gaz, le diamètre interne et le matériau du pipeline de mesure, la composition du gaz ou sa densité dans des conditions normales, la perte de charge admissible ou la chute de pression maximale. correspondant au débit maximal doit être précisé ainsi que la pression barométrique moyenne au lieu d'installation du débitmètre-débitmètre à pression différentielle.

Méthode de calcul. Avant de commencer le calcul, nous sélectionnons les types et les classes de précision du manomètre différentiel-débitmètre, du manomètre et du thermomètre. Le calcul s'effectue comme suit.

1. Déterminer le coefficient auxiliaire arrondi à trois chiffres significatifs AVEC en y remplaçant la valeur du débit maximum (limite) Qn. pr, température et pression, densité du gaz dans des conditions normales ρ n, coefficient de compressibilité Z et diamètre du pipeline de mesure D:

Avec la valeur trouvée de C, deux types de calculs sont possibles : basés sur une chute de pression donnée ou basés sur des pertes de charge données. Si la chute de pression limite Δ est réglée r pr, puis selon le nomogramme Fig. 8.11 déterminer le rétrécissement relatif préliminaire m (module) du dispositif de rétrécissement à l'aide du coefficient trouvé AVEC et une chute de pression maximale donnée à travers le dispositif de restriction Δ r pr, . Valeur de module préliminaire trouvée m remplacer dans la formule par définition ta et calculer le coefficient de débit préliminaire α .

2. Nous calculons le coefficient auxiliaire avec une précision de quatre chiffres significatifs mα

Où ε - facteur de correction de la dilatation du gaz pour la perte de charge limite supérieure du manomètre différentiel Δ r pr , ; Δ r pr, - chute de pression limite supérieure à travers le dispositif de restriction, kgf/m 2.

3. Déterminez la valeur raffinée du module m avec une précision de quatre chiffres significatifs à l'aide de la formule

m = mα/α.

4. Selon la valeur du module spécifiée m on trouve la nouvelle valeur du facteur de correction d'expansion et on calcule la différence entre

valeur initialement calculée ε et clarifié. Si cette différence ne dépasse pas 0,0005, alors les valeurs calculées m Et ε sont considérées comme définitives.

5. Déterminez le diamètre d trous d'ouverture avec le finalement sélectionné m

6. Valeurs trouvées des coefficients de débit α , facteur de correction de l'expansion ε , diamètre d ouvertures d'ouverture, ainsi que Δ r pr, page 1, T1, pH Et Z nous l'utilisons pour déterminer la consommation de gaz et vérifier le calcul de la consommation maximale de gaz Qn. pr. Valeur reçue Qn. pr. ne doit pas différer de la valeur spécifiée de plus de 0,2 %. Si la valeur trouvée du débit de gaz maximum diffère de la valeur spécifiée de plus de 0,2 %, le calcul est répété jusqu'à ce que l'erreur requise dans le calcul du débit de gaz maximum et des paramètres du diaphragme soit obtenue.

7. Déterminer les nouvelles valeurs de module mises à jour m, diamètre d ouvertures de membrane, ainsi que coefficient de débit α et recalculer. Si la valeur calculée ajustée de la consommation maximale de gaz ne diffère pas de la valeur spécifiée de plus de 0,2 %, alors les valeurs ajustées m, d Et α , sont consignés dans la feuille de calcul du dispositif de restriction.

8. Calculez les nombres de Reynolds minimum et maximum et comparez le nombre de Reynolds minimum avec les valeurs limites

9. Déterminer l'épaisseur du diaphragme E, largeur de la partie cylindrique du diaphragme e c, largeur de la fente annulaire Avec, ainsi que les dimensions des chambres annulaires un Et b.

10. Sélectionnez les longueurs des sections droites des canalisations de mesure avant et après le diaphragme.

11. Calculer l'erreur de mesure du débit

Les données obtenues sont enregistrées dans la feuille de calcul du dispositif de restriction et constituent la base de sa fabrication et de son installation.

Exemple 9.3.3. Considérons le calcul de l'ouverture avec les données initiales suivantes. Le milieu mesuré est du gaz d'hydrocarbure naturel ayant une densité dans des conditions normales ρ n=0,727kg/m3. Le débit de gaz mesuré (limite) le plus élevé, ramené aux conditions normales, Q n.d.= 100 000 m 3 /h, moyenne Q n.sr.=60 000 m 3 /h, minimum, Qn. min=30 000 m 3 /h. Température du gaz avant le dispositif de restriction T1=278 K. Pression de gaz excessive devant le dispositif de restriction r 1 isb= 1,2 MPa = 12 kgf/cm2. Chute de pression maximale à travers le dispositif de restriction (diaphragme) Δ p pr=2500 kgf/m2 =0,25 kgf/cm2. Pression barométrique moyenne rb=0,1 MPa = 1 kgf/cm2. Diamètre intérieur du pipeline devant le diaphragme D= 400 mm. Viscosité du gaz dans les conditions de fonctionnement μ =1,13·10 -6 kgf·s/m2.

Devant le diaphragme se trouvent des résistances locales sous la forme d'un collecteur d'admission avec deux coudes situés dans des plans différents et d'une vanne d'arrêt d'admission. 3a, le manchon du thermomètre et la vanne de sortie sont installés avec un diaphragme. Erreur tolérée due à la non-prise en compte des longueurs des sections droites avant et après le diaphragme δ α L ne doit pas dépasser 0,3%. La sélection de pression à partir du diaphragme est angulaire. À l'intérieur d'une section droite du pipeline de mesure à une distance je=2 m il y a une saillie à la jonction des tuyaux d'une hauteur h=1mm. Excentricité de l'axe du trou du diaphragme et de la canalisation de mesure e=2mm.

Erreurs données δ pp Et δ pc les planimètres proportionnels et radiculaires sont les mêmes et ne dépassent pas 0,5 % d'erreurs absolues au cours des diagrammes du manomètre différentiel, du manomètre et du thermomètre Δ τ Δр, Δ τ Δр, Δ τ r et Δ τT ne dépassez pas 2 minutes.

Procédure de calcul

1. Comme dispositif de constriction, nous sélectionnons un diaphragme (Fig. 9.10, a) en acier inoxydable X17. Un manomètre différentiel à soufflet de type DSS-734 de classe de précision 1,5 avec une chute de pression maximale Δ a été choisi comme appareil de mesure secondaire. r pr= 2500 kgf/m2, ayant un enregistrement de pression supplémentaire de classe de précision 1.0 avec pression maximale r pr= 25 kgf/cm2. Pour enregistrer la température du gaz, un thermomètre manomètre à enregistrement automatique du type TZh, classe de précision 1,0, avec une limite de mesure de -50 à 50 °C a été sélectionné.

2. Déterminez la pression absolue du gaz devant le dispositif de restriction à l'aide de la formule :

page 1 = p 1g+pb= 1,2+0,1 = 1,3 MPa = 13 kgf/cm 2

3. Quand ρ n=0,727 kg/m 3 le coefficient de compressibilité du gaz naturel sera de 0,974.

4. Déterminer le coefficient auxiliaire AVEC selon la formule :

5. Avec un coefficient connu AVEC=11,530 et chute de pression maximale Δ r pr= 2500 kgf/m 2 selon un fragment du nomogramme, Fig. 9.11, déterminer la valeur numérique du module de membrane m et perte de pression irréversible à travers la membrane rp.

Pour obtenir la valeur du module t et de la perte de charge rp mettre sur l'axe des abscisses du nomogramme AVEC=11,530 et restituer la perpendiculaire à l'intersection au point A avec la courbe 1, correspondant à la perte de charge maximale Δ r pr=2500 kgf/m2. La droite inclinée 2 passant par le point A correspond à la valeur du module de membrane souhaité m=0,356. En traçant une droite horizontale depuis le point A jusqu'à son intersection avec l'axe des ordonnées, on obtient la valeur de la perte de charge irréversible rp sur le diaphragme, égal à 0,16 kgf/cm 2.

6. Calculez le nombre de Reynolds minimum Rémin, correspondant au débit minimum de gaz Qn. min=30 000 m 3 /h, soit

Rémin = 0,0361 Qn. min ρн/(Dμ m ah) = 0,0361·30000 ×

× 0,727/(400·1,13·10 -6) = 1,74·10 6.

Cette valeur du nombre de Reynolds minimum satisfait à la condition.

Riz. 9.11. Fragment du nomogramme de AVEC=f(Δ p pr, T, rp).

8. Déterminer la valeur du coefficient adiabatique X dans des conditions de travail page 1= 13 kgf/cm 2 et T=278K :

X= 1,29 + 0,704·10 -6 р 1 = 1,29 +

0,704 10 -6 13 = 1,29 + 0,088 = 1,378.

9. Calculons la valeur préliminaire du facteur de correction pour les expansions ε avec une valeur de module préliminaire connue m=0,356, coefficient adiabatique X= 1,378, chute de pression limite Δ r pr=0,25 kgf/cm 2 et pression page 1= 13 kgf/cm2 :

ε = 1 - (0,41 + 0,35m2) Δ r pr /(x P1) = 1 - (0,41 + 0,35 0,356 2) ×

× 0,25/(1,378 13) = 1 - 0,454 0,0140 = 0,99.

10. Calculer le coefficient auxiliaire mαà AVEC = 11,530, ε =0,99 et Δ r pr=2500 kgf/m2 :

mα=C/( ε ) = 11,530/(0,99 ) = 0,2329.

11. Déterminer la valeur raffinée du module mà mα=0,2329 et α =0,6466:

m = mα/α= 0,2329/0,6466 = 0,36.

12. Avec une nouvelle valeur mise à jour m=0,36 coefficient de débit α est égal

α = (1/ ) (0,5959 + 0,0312·0,36 1,05 -0,1840·0,36 4 +

0,0029·0,36 1,25 0,75 ) = 1,0715(0,5959 + 0,01067 -

0,00309 + 0,0001324) = 0,6468.

13. Quand m=0,36 diamètre du trou de membrane

d= = 400 = 240 mm.

14. Remplacez les valeurs trouvées dans la formule d=240 mm, α =0,6468, ε = 0,99, Δ r pr=2500kgf/m2, page 1= 13 kgf/cm2, T1= 278K, ρ n=0,727 kg/m 3 et Z=0,974:

Q s.d.= 0,2109αεd 2 = 0,2109 0,6468 0,99 240 2 ×

× = 7778,64 12,85 = 99955,6 m 3 /h.

15. Trouvez l'erreur dans le calcul du débit de gaz maximum Δ Q selon la formule :

Erreur de calcul Δ Q =0,04 % <0,2 %, что вполне допустимо. Здесь Q calculer- valeur calculée mise à jour du débit de gaz maximum (limite), m 3 /h. Puisqu'une erreur de calcul de 0,04% est tout à fait acceptable, nous acceptons finalement les paramètres suivants du diaphragme de mesure. Diamètre du trou de membrane d=240 mm, coefficient de débit α =0,6468 et module m=0,36.

16. Calculez le nombre de Reynolds maximum Re max, correspondant au débit de gaz maximum (maximum) Q s.d.= 100 000 m 3 /h :

Remax = 0,0361Q n.pr ρ n/(Dµ) = 0,0361·100000×

×0,727/(400·1,13·10 -6) =2,64·10 6.

17. Nous acceptons l'épaisseur du disque à diaphragme E=0,05 D.Alors E=0,05-400=20mm. La largeur de la partie cylindrique du trou du diaphragme e c(riz.

9.10, a), qui entre ensuite dans la partie de sortie conique, est sélectionné dans le rapport 0,005 D 0,02 D. Ayant accepté e c=0,02 D, on comprend ça e c=0,02∙400=8 mm. Angle de biseau de la partie de sortie conique du diaphragme q ne doit pas être inférieur à 30 ni supérieur à 45°. Nous acceptons l'angle de biseau.

18. Largeur de la fente annulaire c, reliant les chambres d'échantillonnage de pression au pipeline, ne doit pas dépasser 0,03 Dà T≤ 0,45. Dans ce cas

19. Dimensions des sections transversales des chambres de prise de pression un Et b sélectionnez parmi la condition :

Ayant accepté b = 1,5un, on comprend ça UN≥ 70,8 mm, et b ≥ 1,5UN≥mm. Épaisseur h les parois du corps de la caméra doivent être d'au moins 2 Avec, c'est-à-dire

20. Déterminer les longueurs des sections droites de la canalisation de mesure devant le diaphragme L 1 et L2 et après le diaphragme l1 Et l2 basé sur une erreur donnée. Devant le diaphragme, selon la condition, se trouvent deux résistances locales. Le plus éloigné du diaphragme est le tuyau d'admission avec deux coudes situés dans des plans différents, et le plus proche du diaphragme est la soupape d'admission. Derrière le diaphragme se trouvent un manchon thermomètre et une vanne de sortie. Détermination de la distance minimale L2/D entre le tuyau d'arrivée avec un groupe de coudes situés dans des plans différents et le robinet d'arrivée. Avec la localisation indiquée des résistances locales, on obtient que L2 /D= 30. Quand D=400 mm = 0,4 m

.

Distance minimale L2/D entre le robinet d'arrivée et la membrane, avec le module m=0,36 et erreur spécifiée δ une L= 0,3 % est égal à 20. Lorsque L2/D =20

Distance l1 de l'extrémité de sortie du diaphragme au manchon du thermomètre, il doit y avoir plus de 2 D, c'est-à-dire

Détermination de la distance minimale l2 de l'extrémité de sortie du diaphragme à la vanne de sortie. À m =0,36

Compte tenu des calculs effectués, les longueurs des sections droites de la canalisation de mesure (Fig. 9.10, a) ont les dimensions suivantes : L 1 =8 m, L2=12 m, l1=0,8m et l2=2,8 m.

Calcul de l'erreur de mesure du débit de gaz. Pour calculer l'erreur de mesure du débit de gaz sec, nous notons les données initiales :

obtenu lors du calcul du dispositif de restriction (diaphragme), et détermine également un certain nombre de données supplémentaires. Avec diamètre de canalisation D= 400 mm, module m=0,36 et nombre de Reynolds minimum Rémin=1,74∙10 6, sur la base des conditions spécifiées dans ce chapitre, on peut supposer que et . Lors de la mesure des dimensions réelles de la canalisation de mesure et du diaphragme, il a été constaté que la hauteur du rebord à l'intérieur de la section droite de la canalisation devant le diaphragme lors de l'assemblage des tuyaux h=1mm à distance je=2 m du diaphragme et l'excentricité de l'axe du trou du diaphragme et de la canalisation de mesure e=2mm. Aux longueurs sélectionnées de sections droites devant le diaphragme L 1 =8m et L 2 =12 m et module m= valeur d'erreur de 0,36 δ une L= 0,3%. À hauteur de rebord L=1 mm et diamètre D=400 mm on trouve que :

À moins de 0,3 %, on peut supposer que δ une L=0. À l'excentricité e=2 mm, on vérifie que les conditions suivantes sont remplies :

De ces conditions, il ressort clairement que la valeur réelle de l'excentricité e=2 mm satisfait la condition, et donc l'erreur due à l'influence de l'excentricité est de . En substituant les données obtenues dans la formule, nous obtenons l'erreur dans la détermination du coefficient de débit UN.

Des dispositifs de restriction standard peuvent être utilisés conjointement avec des manomètres différentiels pour mesurer le débit et la quantité de liquides, de gaz et de vapeur dans des conduites rondes (à n'importe quel endroit).

S'il est nécessaire d'utiliser des dispositifs de restriction sur des canalisations de petit diamètre, ils doivent être calibrés individuellement, c'est-à-dire

Détermination expérimentale de la dépendance

Les plus courantes sont huit variantes de types de systèmes de contrôle : diaphragmes avec méthodes de sélection de pression angulaire, à bride et à trois rayons, buses ISA 1932, tuyaux Venturi avec une partie conique usinée et non traitée, courte et longue, buses Venturi courtes et longues. Les diaphragmes standards sont utilisés sous réserve de la condition 0,2 et du Ven-

turi - à. Le type spécifique de dispositif de restriction est sélectionné lors du calcul en fonction des conditions d'utilisation, de la précision requise et de la perte de charge admissible.

Pour maintenir la similitude géométrique, les systèmes de contrôle doivent être fabriqués conformément aux exigences des dispositifs de rétrécissement les plus courants - les diaphragmes illustrés à la Fig. 12.4. Les extrémités du diaphragme doivent être plates et parallèles entre elles. La rugosité de l'extrémité doit être inférieure à D, l'extrémité de sortie doit avoir une rugosité inférieure à 0,01 mm. Si le diaphragme est utilisé pour mesurer le débit dans les deux sens, alors les deux extrémités doivent être usinées avec une rugosité ne dépassant pas , dans ce cas il n'y a pas d'expansion conique et les bords des deux côtés doivent être tranchants avec un rayon de courbure de pas plus de 0,05 mm. Si le rayon de courbure ne dépasse pas 0,0004d, alors le facteur de correction de la non-netteté du bord d'attaque est pris égal à un. Primm, cette condition est remplie. La rugosité de la surface du trou ne doit pas dépasser

Riz. 12.4. Méthodes de sélection de pression :

a - à travers des trous séparés ; b - à partir de chambres annulaires (méthodes angulaires) ; c - trous traversants dans les brides (méthode des brides avec l1 = l2 = 25,4 mm, trois rayons - avec l1 = D et l2 = 0,5D)

L'épaisseur du diaphragme E doit être comprise entre 0,05D et maximum, l'épaisseur est déterminée à partir de la condition d'absence de déformation sous l'influence de Δpv avec une limite d'élasticité connue du matériau. Si l'épaisseur réelle du diaphragme est inférieure à celle calculée, alors l'erreur δE est ajoutée à l'erreur de détermination du coefficient d'écoulement (12.18).

La longueur de la partie cylindrique du trou du diaphragme doit être comprise entre 0,005D et 0,02D ; si l'épaisseur dépasse le dernier chiffre, une surface conique avec un angle de conicité de 45 ± 15° est réalisée à partir de l'extrémité de sortie.

Les pressions p1 et p2 sont prises par la méthode angulaire soit à travers des trous cylindriques séparés (Fig. 12.4, a), soit à partir de deux chambres annulaires dont chacune est reliée à la cavité interne du pipeline par une fente annulaire ou un groupe de trous uniformément réparti sur la circonférence (Fig. 12.4, b). La conception des dispositifs de sélection des diaphragmes et des buses est la même. Les dispositifs à orifice avec chambres annulaires sont plus pratiques à utiliser, notamment en présence de perturbations d'écoulement locales, car les chambres annulaires assurent l'égalisation de la pression autour de la circonférence du tuyau, ce qui permet une mesure plus précise de la chute de pression lors de sections droites raccourcies de le pipeline

Avec les méthodes de sélection de pression à bride et à trois rayons, le différentiel est mesuré à travers des trous cylindriques séparés situés à distance dans le premier cas
mm, et dans le second à partir des plans du diaphragme (Fig. 12.4, c). Le coefficient de sortie C dépend de la méthode de sélection de la pression.

Lors de l'installation de dispositifs de restriction, il est nécessaire de respecter un certain nombre de conditions qui affectent l'erreur de mesure.

Le dispositif de restriction dans la canalisation doit être situé perpendiculairement à l'axe de la canalisation. Pour les diaphragmes, la non-perpendiculaire ne doit pas dépasser 1°. L'axe du dispositif de restriction doit coïncider avec l'axe du pipeline. Le déplacement de l'axe de l'orifice du dispositif de restriction par rapport à l'axe de la canalisation ne doit pas dépasser Si le déplacement de l'axe dépasse la valeur spécifiée, mais est inférieur, alors δex = 0,3 % est ajouté à l'erreur du coefficient d'échappement dans (12.18). Si le déplacement de l'axe dépasse la valeur limite spécifiée, l'installation du système de contrôle n'est pas autorisée.

La section 2D du pipeline avant et après le dispositif de restriction doit être cylindrique, lisse, il ne doit y avoir aucun rebord dessus, ainsi que des excroissances et irrégularités visibles dues aux rivets, aux cordons de soudure, etc. Le pipeline est considéré comme cylindrique si l'écart du diamètre ne dépasse pas sa valeur moyenne. Sinon, si à une distance lh du système de contrôle la hauteur du rebord h satisfait à deux conditions

alors δh = 0,2% est ajouté à l'erreur du coefficient de sortie.

Une condition importante est la nécessité d'assurer un débit constant avant et après l'entrée dans l'orifice. Cet écoulement est assuré par la présence de tronçons droits de canalisation d'une certaine longueur avant et après le dispositif de restriction. Dans ces zones, aucun dispositif ne doit être installé susceptible de fausser l'hydrodynamique de l'écoulement à l'entrée ou à la sortie du dispositif de restriction. La longueur de ces sections doit être telle que les distorsions de débit introduites par les coudes, les vannes et les tés puissent être lissées avant que le débit ne s'approche du dispositif de restriction. Il faut garder à l'esprit que les distorsions de débit devant le dispositif de restriction sont plus importantes et beaucoup moins importantes derrière celui-ci, donc les vannes

Tableau 12.2

Les plus petites longueurs relatives de la section linéaire au diaphragme

№	Nom de la résistance locale	Chances			R.
		eak	À	sk	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,75	0,8
1	Robinet-vanne, robinet à tournant sphérique à passage égal	11,5	82	6,7	12	12	12	13	15	19	24	30
2	Branchez le robinet	14,5	30,5	2,0	16	18	20	23	26	30	ET	34
3	Robinet d'arrêt, valve	17,5	64,5	4,1	18	18	19	22	26	UN	38	44
4	Amortisseur	21,0	38,5	1,4	25	29	32	36	40	45	4/	50
5	Confus	5,0	114	6,8	5	5	6	6	U	16	11	zi
6	Rétrécissement symétrique et net	30,0	0,0	0,0	30	30	30	30	30	30	30	30
7	Diffuseur	16,0	185	7,2	16	16	17	18	21	31	40	E4
8	Forte expansion symétrique	47,5	54,5	1,8	51	54	58	64	70	77	80	84
9	Coude simple	10,0	113	5,2	10	11	11	14	18	28	36	46

et il est recommandé d'installer les vannes, en particulier les vannes de régulation, après l'unité de commande. La longueur Lк du tronçon droit devant le dispositif de restriction dépend du diamètre relatif β, du diamètre de la canalisation D et du type de résistance locale située avant le tronçon droit,

Coefficients constants selon le type de résistance locale. Leur ampleur et les plus petites valeurs de Lк1/D pour neuf types de résistances locales sont indiquées dans le tableau. 12.2.

Ainsi, pour le type de résistance locale « Vanne, vanne à boisseau sphérique à passage intégral » à, à La longueur du tronçon droit L2 après le dispositif de restriction dépend uniquement du nombre Pour et à = 0,8, il est permis de réduire la longueur des sections droites devant le système de contrôle à une valeur qui provoque une erreur supplémentaire δL, qui ne dépassera pas ±1 %. L'erreur est additionnée à la valeur δс0 et calculée à l'aide de la formule

où est le rapport entre la longueur réelle de la section droite et celle calculée. La précision correspond

Il est permis de réduire de moitié la longueur de la section linéaire après le système de contrôle, mais dans ce cas, l'erreur supplémentaire sur le coefficient d'échappement sera

Il est nécessaire que le fluide contrôlé remplisse toute la section transversale du pipeline et que l'état de phase de la substance ne change pas lors du passage à travers le dispositif de restriction. La condensation, les poussières, les gaz ou les sédiments dégagés par l'environnement contrôlé ne doivent pas s'accumuler à proximité du dispositif de restriction.

Le manomètre différentiel est relié au dispositif de constriction par deux conduites de connexion (tubes d'impulsion) d'un diamètre intérieur d'au moins 8 mm. La longueur des lignes de connexion jusqu'à 50 m est autorisée, cependant, en raison de la possibilité d'erreurs dynamiques importantes, il n'est pas recommandé d'utiliser des lignes d'une longueur supérieure à 15 m.

Pour mesurer correctement le débit, la perte de charge à l'entrée du manomètre différentiel doit être égale à la différence de pression développée par le dispositif de restriction, soit la différence entre le dispositif de restriction et le manomètre différentiel doit être transmise sans distorsion.

Ceci est possible si la pression créée par la colonne de fluide dans les deux tubes de raccordement est la même. En conditions réelles, cette égalité peut être violée. Par exemple, lors de la mesure du débit de gaz, la raison en est peut-être l'accumulation de condensats en quantités inégales dans les conduites de connexion, et lors de la mesure du débit de liquide, au contraire, l'accumulation de bulles de gaz libérées. Pour éviter cela, les conduites de raccordement doivent être soit verticales, soit inclinées avec une pente d'au moins 1:10, et des collecteurs de condensats ou de gaz doivent être installés aux extrémités des sections inclinées. De plus, les deux tubes d'impulsion doivent être placés côte à côte pour éviter un chauffage ou un refroidissement inégal de ceux-ci, ce qui peut conduire à une densité inégale du liquide qui les remplit et, par conséquent, à une erreur supplémentaire. Lors de la mesure du débit de vapeur, il est important de garantir des niveaux de condensat égaux et constants dans les deux tubes d'impulsion, ce qui est obtenu en utilisant des vases d'égalisation.

Plusieurs manomètres différentiels peuvent être connectés à un seul dispositif de constriction. Dans ce cas, il est permis de connecter les lignes de connexion d'un manomètre différentiel aux lignes de connexion d'un autre.

Lors de la mesure du débit de liquide, il est recommandé d'installer le manomètre différentiel sous le dispositif de restriction 1, qui empêche le gaz pouvant être libéré du liquide en écoulement de pénétrer dans les conduites de connexion et le manomètre différentiel (Fig. 12.5, a).

Riz. 12.5. Schéma des lignes de connexion lors de la mesure du débit de liquide avec un difmatomètre installé au-dessous (i) et au-dessus (b) du dispositif de restriction :

1 - dispositif de constriction ; 2 - vannes d'arrêt ; 3 - vanne de purge ; 4 - collecteurs de gaz ;

5 - vases de séparation

Pour les conduites horizontales et inclinées, les conduites de raccordement doivent être connectées via des vannes d'arrêt 2 à la moitié inférieure du tuyau (mais pas tout en bas) pour empêcher le gaz ou les sédiments de pénétrer dans les conduites depuis le pipeline. Si le manomètre différentiel est toujours installé au-dessus du dispositif de restriction (Fig. 12.5, b), alors aux points les plus élevés des conduites de raccordement, il est nécessaire d'installer des collecteurs de gaz 4 avec vannes de purge. Si la conduite de raccordement est constituée de tronçons distincts (par exemple, lors du contournement d'un obstacle), des collecteurs de gaz sont installés au point le plus élevé de chaque tronçon. Lors de l'installation d'un manomètre différentiel au-dessus du dispositif de restriction, les tubes à proximité de ce dernier sont posés avec un coude en forme de U, descendant sous le pipeline d'au moins 0,7 m pour réduire la possibilité que du gaz pénètre dans les conduites de raccordement depuis le tuyau. Les conduites de raccordement sont purgées par les vannes 3.

Lors de la mesure du débit de fluides agressifs dans les conduites de liaison, les cuves de séparation 5 sont installées le plus près possible du dispositif de restriction. Les conduites de liaison entre la cuve de séparation et le manomètre différentiel, et la cuve elle-même sont partiellement remplies d'un liquide neutre. , dont la densité est supérieure à la densité du milieu agressif mesuré. Le reste du récipient et les conduites jusqu'à l'orifice sont remplis d'un fluide contrôlé. Par conséquent, l’interface entre le fluide contrôlé et le liquide de séparation se trouve à l’intérieur du récipient et les niveaux d’interface dans les deux récipients doivent être les mêmes.

Le liquide de séparation est choisi de telle manière qu'il n'interagit pas chimiquement avec le fluide contrôlé, ne se mélange pas avec lui, ne forme pas de dépôts et n'est pas agressif envers le matériau des récipients, des conduites de raccordement et du manomètre différentiel. Le plus souvent, l'eau, les huiles minérales, la glycérine et les mélanges eau-glycérine sont utilisés comme liquide de séparation.

Lors de la mesure du débit de gaz, il est recommandé d'installer le manomètre différentiel au-dessus du dispositif de restriction afin que le condensat formé dans les conduites de raccordement puisse s'écouler dans la canalisation (Fig. 12.6, a). Les conduites de raccordement doivent être raccordées via les vannes d'arrêt 2 à la moitié supérieure du dispositif de restriction ; il est conseillé de les poser verticalement. Si la pose verticale des conduites de raccordement n'est pas possible, elles doivent être posées avec une inclinaison vers la canalisation ou les collecteurs de condensats 4. Des exigences similaires doivent être respectées lorsque le manomètre différentiel est situé sous le dispositif de restriction (Fig. 12.6, b). Lors de la mesure du débit de gaz agressifs, des vases de séparation doivent être inclus dans les conduites de raccordement.

Riz. 12.6. Schéma des conduites de raccordement lors de la mesure du débit de gaz avec installation d'un manomètre différentiel au-dessus (i) et en dessous (b) du dispositif de restriction :

1 - dispositif de constriction ; 2 - vannes d'arrêt ; 3 - vanne de purge ; 4 - collecteur de condensats

Riz. 12.7. Schéma expliquant l'utilité de l'égalisation des vases à condensation lors de la mesure du débit de vapeur :

a-c - étapes de mesure de la différence de pression

Lors de la mesure du débit de vapeur d'eau surchauffée, les conduites de raccordement non isolées sont remplies de condensat. Le niveau et la température du condensat dans les deux conduites doivent être les mêmes quel que soit le débit.

Pour stabiliser les niveaux supérieurs de condensats dans les deux conduites de raccordement, des vases d'équilibrage sont installés à proximité du dispositif de restriction. Le but des vases d’égalisation peut être expliqué à l’aide de la Fig. 12.7. Supposons qu'en l'absence de vases d'égalisation et d'un certain débit de vapeur, le niveau de condensat dans les deux tubes d'impulsion soit le même. À mesure que le débit sur le dispositif de restriction augmente, la chute de pression augmente, provoquant la compression de la boîte à membrane inférieure et l'étirement de la boîte à membrane supérieure (Fig. 12.7, b). En raison des changements dans les volumes des boîtes, le condensat du tube d'impulsion « positif » s'écoulera dans la chambre inférieure « plus » du manomètre différentiel, ce qui entraînera une diminution du niveau de celui-ci du montant h. À partir de la chambre supérieure « moins » du manomètre différentiel, le condensat sera poussé dans le tube d'impulsion et dans la conduite de vapeur, mais la hauteur de la colonne de condensat restera inchangée. La différence de niveau de condensat qui en résulte crée une chute de pression hρg, qui réduit la chute de pression dans un dispositif de constriction. Ainsi, le manomètre différentiel sera affecté par la différence, c'est-à-dire Les lectures du débitmètre seront sous-estimées. Il est facile de voir que l’erreur de mesure absolue augmente avec l’augmentation du débit.

Évidemment, l’erreur peut être réduite en diminuant h. Pour ce faire, des vases de condensation d'égalisation (Fig. 12.8) sont installés aux extrémités des tubes d'impulsion - des cylindres de grande section situés horizontalement. La section transversale de ces cuves étant grande, le débit de condensat qui en sort changera peu de niveau, de sorte que la différence Δpd mesurée par un manomètre différentiel peut être considérée comme égale à la différence dans un dispositif de constriction.

Riz. 12.8. Schéma des conduites de raccordement lors de la mesure du débit de vapeur avec installation d'un manomètre différentiel en dessous (a) et au dessus (b) du dispositif de restriction :

1 - dispositif de constriction ; 2 - vases d'égalisation ; 3, 4 - vannes d'arrêt et de purge ;

Introduction

L'automatisation des processus technologiques est l'un des facteurs décisifs pour augmenter la productivité et améliorer les conditions de travail. Toutes les installations industrielles existantes et en construction sont équipées d'équipements d'automatisation à un degré ou à un autre.

Les projets destinés aux industries les plus complexes, notamment dans les domaines de la métallurgie des fers, du raffinage du pétrole, de la chimie et de la pétrochimie, des installations de production d'engrais minéraux, de l'énergie et d'autres industries, prévoient une automatisation complète d'un certain nombre de processus technologiques.

Les outils d'automatisation sont également utilisés dans la construction de logements et dans les installations sociales dans les systèmes de climatisation, de désenfumage et d'alimentation électrique.

L'automatisation du processus technologique dans le travail du bois est également prometteuse. Par exemple, l'automatisation d'une chambre de séchage, où la qualité du produit dépend d'une régulation précise et rapide des principaux paramètres.

Mission de conception de cours

Dana chambre de séchage par lots, chargé de matériaux déplacés par un chariot élévateur. Le processus de séchage se produit périodiquement.

Pour calculer l'ATS, le paramètre réglable est la température de l'agent siccatif et la pression de la vapeur.

Caractéristiques statiques et dynamiques de l'objet d'automatisation

Pour un objet donné il vous faut :

Élaborer un schéma fonctionnel d'automatisation, sélectionner les instruments et équipements d'automatisation, rédiger les spécifications des instruments et équipements d'automatisation.

Réaliser un calcul technique du système de contrôle automatique pour un paramètre donné.

Développer un diagramme schématique de contrôle automatique pour un paramètre donné

Développer une vue générale du bouclier

Élaborer un schéma de circuit d'alimentation avec calcul et sélection des dispositifs de contrôle et de protection.

Schéma fonctionnel de l'automatisation

Lors de la conception de systèmes d'automatisation pour les processus technologiques dans les industries forestières et du travail du bois, toutes les solutions techniques pour l'automatisation des machines, des unités ou des sections individuelles du processus technologique sont affichées sur des schémas d'automatisation.

Les schémas d'automatisation sont le principal document technique qui définit la structure et les connexions fonctionnelles entre le processus technologique, les instruments, les dispositifs de surveillance et de contrôle et reflète la nature de l'automatisation des processus technologiques.

Lors du développement de schémas d'automatisation des processus, il est nécessaire de résoudre les tâches principales suivantes :

collecte et traitement primaire d'informations;

présentation des informations au répartiteur ;

contrôle des écarts des paramètres technologiques;

automatique et télécommande;

Calcul du dispositif de restriction.

Données pour le calcul du dispositif de restriction.

Diamètre intérieur du pipeline D 20, mm
Pression absolue p, MPa
Débit massique de vapeur maximal, Q m max, kg/h
Matériau du diaphragme
Disponible jusqu'au diaphragme	En mélangeant.
flux
Matériau du tuyau
Température de la vapeur t, °C
Consommation moyenne de vapeur Q moy (0,5¸0,7)Q m max = 0,68Q m max, kg/h.
Débit minimum Q min =(0,25¸0,33)Q m = 0,31 Q m kg/h

Perte de pression admissible р` p.d.. = (0,05¸0,1)р = 0,085 р, kPa

2. Viscosité dynamique de la vapeur :

Facteur de correction pour la dilatation du métal K t :

Diamètre intérieur de la canalisation : D = D 20 K t = 150 1,0029 = 150,435 mm

En fonction du débit de vapeur maximum contrôlé Q m max, le nombre le plus proche est sélectionné parmi les nombres de la série Q pr :

Q m max = 7 000 Þ Q pr = 8 000 kg/h

Le nombre sélectionné est la limite supérieure de mesure sur l'échelle d'un débitmètre-débitmètre à pression différentielle ou d'un appareil de mesure :

Nous déterminons la perte de charge admissible calculée :

r` p.d. = 0,085 × 0,784 =0,067 MPa = 67 kPa

Définissons une quantité auxiliaire :

En utilisant la valeur calculée de C et la valeur donnée de p p.d, nous trouverons la valeur souhaitée de Dp n et la valeur approximative de m à l'aide du nomogramme :

Dр n = 100 kPa

Buse Re gr = 10,5 10 4

;

Déterminons le facteur de correction e pour la dilatation de la vapeur à l'aide du nomogramme présenté dans le manuel :

10. Calculez la quantité auxiliaire ma :

12. Déterminez la perte de pression à travers la membrane à l'aide de la formule :

A l'aide de la valeur trouvée m, on détermine le diamètre estimé de l'orifice du dispositif de restriction dans les conditions de fonctionnement :

Sur la base de la taille d trouvée, en tenant compte du coefficient de dilatation linéaire du matériau de la membrane Kt :

Le calcul est vérifié :

On détermine l'erreur de calcul :

Il est nécessaire d'apporter des corrections au calcul, puisque δ > 0,2 %. On prend le diamètre intérieur du pipeline d = 73 mm et on répète le calcul :

Calcul et sélection de l'organisme de réglementation.

Les organismes de réglementation constituent la partie principale des régulateurs. Ils sont conçus pour modifier le débit d'une substance prélevée ou fournie à l'objet réglementé. Les RO sont des résistances hydrauliques variables installées dans la canalisation. La limitation du débit est effectuée en modifiant la zone d'écoulement du corps de papillon à l'aide d'une vanne. Les vannes de régulation fonctionnent normalement si les limites de contrôle se situent entre 10 % et 90 % du facteur de capacité de la vanne. Plus la course du volet est longue, plus la régulation est douce.

Données initiales pour le calcul

Diamètre intérieur de la conduite de vapeur D, mm
Pression absolue de vapeur à l'entrée p 0, kPa
Débit de vapeur maximum G max. , kg/heure
Longueur du pipeline jusqu'à RO, L1, m
Résistances locales jusqu'au RO : Virages serrés (n1 virages à l'angle a)
Confondeur d'angle
Consommation minimale de vapeur G min, kg/h
Longueur du pipeline de vapeur après RO, L2, m
Pression de sortie absolue p k, kPa
Conduites de vapeur – Soudées avec corrosion
Pression p 2 après RO : p 2 = p 1 -(0,3¸0,4) (p 0 -p) = p 1 -0,32(p 0 -p) ;

Calcul de la densité de vapeur surchauffée selon le tableau présenté dans le manuel :

ρ = 3,756 kg/m 3

Viscosité dynamique de la vapeur :

Déterminons le nombre de Reynolds lié au diamètre du pipeline à G min. Le calcul peut être poursuivi sous la condition de Re ³ 2000.

Déterminons le coefficient de frottement l pour un R e donné :

Déterminons la longueur totale du pipeline :

Déterminons la vitesse moyenne dans la canalisation de vapeur à G max :

Déterminons la perte de charge due au frottement en kPa dans les sections droites de la canalisation de vapeur à G max :

Nous déterminons la perte de charge dans les résistances locales à G max.

Conférence

Mesure de débit de liquides, gazet quelques

Question n°1

informations générales

Lors de la réalisation de mesures liées à la prise en compte de la quantité de substance, les concepts initiaux les plus importants sont quantité de substance Et consommation.

La quantité d'une substance peut être mesurée soit en unités de masse [kilogramme (kg), tonne (t)], soit en unités de volume [mètre cube (m 3), litre (l)]. Le débit est la quantité de substance circulant à travers une section transversale de pipeline par unité de temps. Selon les unités sélectionnées, soit le débit massique G M (unités kg/s, kg/h, t/h) soit le débit volumique G 0 (unités m 3 /s, l/s, m ​​​​​​3 / h) peuvent être mesurés. . Les unités de masse et de débit massique fournissent des informations plus complètes sur la quantité ou la consommation d'une substance que les unités de volume, puisque le volume d'une substance, en particulier des gaz, dépend de la pression et de la température. Lors de la mesure des débits volumétriques de gaz pour obtenir des valeurs comparables, les résultats de mesure conduisent à certaines conditions (dites normales). Ces conditions normales sont considérées comme la température t n = = 20 °C, pression P n = 101,325 kPa (760 mm Hg) et humidité relative φ = 0. Dans ce cas, le débit volumique est noté G n et est exprimé en unités volumétriques (par exemple, m 3 / h).

Conformément à GOST-15528, un appareil de mesure utilisé pour mesurer le débit d'une substance est appelé débitmètre, et un dispositif pour mesurer la quantité d'une substance - compteur de quantité(comptoir). Dans chaque cas particulier, ces termes doivent être complétés par le nom de l'environnement contrôlé. Dans de nombreux cas, les relevés des débitmètres sont additionnés au fil du temps et utilisés, comme les relevés des compteurs, pour déterminer les quantités de gaz consommées, d'eau chaude ou de vapeur fournies lors de calculs commerciaux ou de détermination des performances économiques des équipements. Cette particularité de l'utilisation des débitmètres et compteurs a déterminé la spécificité de la normalisation de leurs caractéristiques métrologiques. Contrairement aux instruments de mesure considérés, les débitmètres et les compteurs sont dans la plupart des cas normalisés par la limite de l'erreur relative principale, qui peut dépendre de la valeur du débit mesuré. À cet égard, le concept de plage dynamique est introduit pour les débitmètres, dans lequel la limite de l'erreur relative principale est fixée et qui est caractérisée par le rapport de la limite supérieure de mesure G v.p. au G n.p. inférieur , G v.p. /G n.p. .

Lors de la mesure du débit, dans la plupart des cas, un fluide de travail est introduit dans le débit, ce qui entraîne une perte de pression dont la valeur est normalisée pour les appareils, ainsi que les longueurs requises des sections linéaires du pipeline avant et après le débit. mètre. La dernière exigence est liée à la dépendance des lectures du débitmètre sur le profil de vitesse d'écoulement dans la canalisation.

Les limites supérieures de mesure des débits sont choisies dans la plage suivante : UN = UN· 10n, où UN- un des chiffres 1 ; 1,25 ; 1,6 ; 2 ; 2,5 ; 3.2 ; 4 ; 5 ; 6.3 ; 8 ; n est un entier positif ou négatif, incluant zéro.

Il existe une grande variété de méthodes de mesure du débit et de variétés de conception de débitmètres et de compteurs. Les types de débitmètres les plus utilisés sont : la pression différentielle variable avec dispositifs de restriction ; chute de pression constante; tachymètre; électromagnétique; ultrasonique; vortex; massif. La plupart des débitmètres et compteurs actuellement produits sont des appareils basés sur un microprocesseur dotés de nombreuses fonctionnalités. Grâce à la mémoire non volatile, les valeurs mesurées de la consommation quotidienne et mensuelle de substances sont stockées pendant 1 à 3 ans. Ces informations peuvent être affichées sur l'écran numérique des appareils ; des PC et des imprimantes peuvent être connectés à leur sortie numérique. À l'aide de diverses interfaces, les débitmètres et compteurs à microprocesseur sont connectés aux réseaux informatiques locaux, et les informations des appareils peuvent être transmises via des canaux téléphoniques et radio et des câbles optiques.

Diverses options pour transmettre et recevoir des informations numériques à partir de débitmètres et de compteurs sont réalisées à l'aide de dispositifs d'interface - adaptateurs, modems. Certains types de débitmètres sont auto-alimentés par des piles et des accumulateurs, ce qui leur permet d'être installés dans des endroits où il n'y a pas de réseau électrique ou où il y a des coupures de courant.

Question n°2

Mesure de débit différentiel de liquides, gaz et vapeurpressiondans un dispositif de constriction

Fondements de la théorie de la mesure du débit différentielpressionen rétrécissementappareils Cette méthode de mesure du débit est basée sur la dépendance de la chute de pression dans un dispositif de restriction fixe (SU) installé dans la canalisation sur le débit du fluide mesuré. Cet appareil doit être considéré comme un transducteur de débit primaire. La différence de pression créée dans le dispositif de restriction est mesurée par un manomètre différentiel, qui peut être affiché avec une échelle en unités de débit. S'il est nécessaire de transmettre les lectures à distance, le manomètre différentiel est équipé d'un convertisseur connecté par une ligne de communication à un appareil secondaire et à d'autres appareils. La méthode de mesure du débit est la plus aboutie ; les dispositifs de restriction et les manomètres différentiels correspondants sont produits par toutes les plus grandes entreprises de fabrication d'instruments au monde. Cette méthode est principalement utilisée pour mesurer le débit de vapeur, de gaz et de liquides dans des canalisations d'un diamètre supérieur à 300 mm.

Le principe de mesure considéré est le suivant : à mesure que le débit traverse l'orifice du dispositif de restriction, la vitesse d'écoulement augmente par rapport à la vitesse avant la restriction. Une augmentation de la vitesse, et donc de l'énergie cinétique, entraîne une diminution de l'énergie potentielle et donc de la pression statique. Le débit peut être déterminé avec une caractéristique d'étalonnage connue basée sur la chute de pression Δ r sur le dispositif de constriction mesuré par un manomètre différentiel. L'utilisation de la méthode de mesure en question nécessite le respect de certaines conditions :

la nature de l'écoulement avant et après le dispositif de restriction doit être turbulent et stationnaire ;

le flux doit remplir complètement toute la section transversale du pipeline ;

l'état de phase du flux ne doit pas changer lorsqu'il traverse le dispositif de restriction (la vapeur est surchauffée et toutes les dispositions concernant la mesure du débit de gaz sont valables pour elle) ;

aucun sédiment ou autre type de contaminant ne se forme dans la cavité interne du pipeline avant et après le dispositif de restriction ;

Aucun dépôt ne se forme sur les surfaces du dispositif de constriction, modifiant sa géométrie.

Les dispositifs de rétrécissement sont classiquement divisés en standards, spéciaux et non standard. Standard sont appelés dispositifs de restriction qui sont conçus, fabriqués et installés conformément au document réglementaire en vigueur GOST 8.569.1-97. Au numéro spécial Il s'agit notamment de diaphragmes standard pour canalisations d'un diamètre interne inférieur à 50 mm. Les dispositifs de constriction n'appartenant pas à ces deux groupes sont appelés non standard. Les caractéristiques d'étalonnage des dispositifs de restriction standard sont déterminées à l'aide de calculs sans étalonnage individuel. Ce point a conduit à l'utilisation généralisée de cette méthode pour mesurer le débit d'eau, de vapeur et de gaz dans des canalisations de grand diamètre. Les caractéristiques d'étalonnage des dispositifs de rétrécissement non standard sont déterminées à la suite d'un étalonnage individuel.

Cette méthode présente les inconvénients suivants :

Plage dynamique étroite, ne dépassant pas trois à cinq lors de l'utilisation d'un seul manomètre différentiel ;

Le diamètre du pipeline doit être supérieur à 50 mm, sinon un calibrage individuel est requis ;

longueurs importantes de sections linéaires ;

présence d'une perte de pression.

Comme standard Les dispositifs de rétrécissement pour mesurer le débit de liquides, de gaz et de vapeur utilisent des diaphragmes, des buses et, beaucoup moins fréquemment, des tuyaux et buses Venturi. Diaphragme(Fig. 12.1, a) est un disque mince avec un trou rond dont l'axe est situé le long de l'axe du tuyau. La partie avant (entrée) du trou est de forme cylindrique, puis devient une extension conique. Le bord d'attaque du trou doit être rectangulaire (pointu) sans arrondi ni bavure. La plage des nombres de fonctionnement Re dépend du diamètre relatif de la vanne de régulation et pour une membrane, elle va de ".

Ajutage(Fig. 12.1, b) a une partie d'entrée profilée, qui se transforme ensuite en une section cylindrique d'un diamètre d (sa valeur est incluse dans les équations de flux). La partie d'extrémité arrière de la buse comprend un évidement cylindrique d'un diamètre plus grand d, pour protéger le bord de sortie de la partie cylindrique de la buse contre les dommages. Lors de la mesure du débit, des buses standard sont installées sur des canalisations d'un diamètre d'au moins 50 mm, les nombres Re du débit doivent être 2 · 10 4 ...10 7.

Riz. 12.1. Dispositifs de constriction standards : a - diaphragme ; b - buse ; c - Buse Venturi

Buse venturi(le contour est montré sur la Fig. 12.1, V) contient une partie d'entrée avec un profil de buse qui se transforme en partie cylindrique et un cône de sortie (peut être long ou court). Le diamètre minimum du tuyau pour les buses Venturi standard est de 65 mm. Ils sont utilisés dans la plage de nombres Re allant de 1,5 · 10 5 à 2 · 10 6. Sur la fig. 12,1 caractères p 1 Et r 2 les points de prélèvement de la pression fournie au manomètre différentiel sont marqués.

Considérons le mouvement d'un écoulement de fluide incompressible à travers un dispositif de constriction en utilisant l'exemple d'un diaphragme (Fig. 12.2). La figure montre le profil d'écoulement traversant le diaphragme, ainsi que la répartition de la pression le long de la paroi du tuyau (ligne continue) et le long de l'axe du tuyau (ligne pointillée). Après la section UN le jet se rétrécit et, par conséquent, la vitesse moyenne d'écoulement augmente. En raison de l'inertie, le jet continue de se rétrécir à une certaine distance après le diaphragme, l'endroit du plus grand rétrécissement se situe dans la section ; DANS. Augmentation de la vitesse sur le tronçon AB accompagné d'une diminution de la pression statique par rapport à la valeur initiale r UN à la valeur minimale r b .

Après la section DANS le jet commence à se dilater et se termine à la section AVEC. Ce processus s'accompagne d'une diminution de la vitesse et d'une augmentation de la pression statique. En coupe transversale AVEC la vitesse reprendra sa valeur d'origine (comme dans la section UN), mais la pression r Avec sera inférieur à l'original r n , appelée perte de pression dans l’orifice. La présence d'une perte de pression est causée par la perte d'énergie d'écoulement dans les zones mortes situées avant et derrière le diaphragme en raison de la forte formation de vortex dans celles-ci. Pour déterminer la relation générale entre le débit et la perte de charge, nous supposons que le liquide est incompressible (c'est-à-dire que la densité du liquide ne change pas lors du passage à travers un dispositif de restriction), qu'il n'y a pas d'échange thermique avec l'environnement, que le pipeline est horizontal, il n'y a aucune perte due à la résistance du système de contrôle et le champ de vitesse est uniforme.

Riz. 12.2. Schéma d'écoulement et répartition de la pression statique lors de l'installation d'un diaphragme dans une canalisation

L'équation de maintien du débit massique constant (continuité) pour un fluide incompressible, écrite pour la section A et en sortie de membrane, a la forme :

Où toi D - vitesse d'écoulement initiale dans la canalisation ;

toi d - débit dans le trou de contrôle ;

p est la densité du milieu ;

G m - débit massique.

L'équation de Bernoulli écrite pour ces sections, exprimant la loi de conservation de l'énergie pour l'écoulement dans un tuyau, a la forme :

Désignons conformément à GOST 8569.2-97 relatifdiamètre Auparavant, le carré de ce rapport était appelé aire relative ou module T SU. En utilisant (12.1), on peut écrire

puis en remplaçant la valeur toi D dans (12.2), on obtient :

Ampleur E= 1/(1 - β 4) 0,5 est appelé coefficient de vitesseentrée,f - surface de coupe transversale minimale de l'unité de commande. Le débit massique calculé à l'aide de l'expression (12.3) est surestimé en raison de la chute de pression accrue à travers l'unité de contrôle provoquée par la décélération du débit et les turbulences à l'entrée et à la sortie de l'unité de contrôle. À cet égard, l'équation (12.3) est introduite coefficient de péremptionAVEC, moins d'un.

Le calcul du débit massique pour les milieux incompressibles est effectué selon l'expression

(12.4)

volumétrique

travaux antérieurs SE s'appelait coefficient de débitα.

Les formules (12.4), (12.5) sont valables pour les fluides incompressibles. Lors de la mesure du débit de gaz, de vapeur, d'air, leur densité après l'unité de contrôle diminue et le volume augmente. Dans ce cas, on obtient une valeur surestimée de la chute, et donc du débit ; pour compenser cet effet, on introduit dans les formules (11.4), (11.5), qui est inférieur à l'unité et est appelé le coefficient de dilatation. Ainsi, les relations calculées pour le débit massique et volumique des médias compressibles ont la forme

(12.6)

volumétrique

(12.7)

Les expressions (12.6), (12.7) sont les équations d'écoulement de base, adaptées aux milieux compressibles et incompressibles, pour ces derniers ε = 1. Lors de la détermination du débit à partir de ces équations, f, p, p, G m , G 0 ont respectivement les dimensions suivantes : m 2, Pa, kg/m 3, kg/s, m ​​​​3/s. Les conceptions existantes de dispositifs de restriction fournissent des valeurs proches des valeurs constantes du coefficient d'échappement uniquement dans une plage limitée de modifications des nombres de Reynolds (Re = uD/ v, Où v- viscosité cinématique).

Valeurs AVEC et e ont été déterminés à la suite d'études expérimentales réalisées sur des canalisations à surface interne lisse avec une répartition des vitesses d'écoulement sur la section transversale de la canalisation correspondant au régime d'écoulement turbulent en régime permanent. Les expériences ont utilisé des diaphragmes dotés d’un bord d’entrée pointu.

Pour les systèmes de régulation géométriquement similaires avec similitude hydrodynamique des débits du fluide mesuré, les valeurs AVEC sont les mêmes. La similitude géométrique du système de contrôle consiste en l'égalité des rapports entre les dimensions géométriques du système de contrôle et le diamètre du pipeline. La similarité hydrodynamique des écoulements se produit lorsque les nombres Re sont égaux. Les valeurs du coefficient de débit ont été déterminées dans de nombreux pays du monde à l'aide d'exemples d'installations de mesure du débit basées sur des mesures de masse. G m ou le volume de substance G 0 circulant à travers le système de contrôle pendant un intervalle de temps fixe. Coefficient AVEC calculé à partir de ces données comme le rapport entre le débit réel et le débit théorique, calculé à partir de la chute de pression à travers l'unité de commande

Expérimentalement, le coefficient de dilatation e est déterminé sur un milieu compressible comme le rapport des coefficients d'écoulement d'un milieu compressible et incompressible à des valeurs connues.

Puisque des programmes informatiques sont utilisés pour calculer les dispositifs de restriction, les valeurs obtenues expérimentalement AVEC, ε sont décrits empiriquement. Coefficient AVEC exprimé à travers deux composantes : C = C_K Re. Le coefficient C_ dépend uniquement de B, et K Re change avec les changements de Re. Pour membrane avec prise de pression angulaire

(12.8) et (12.9)

Graphiques de dépendance SE= /(Re, (3) pour les membranes avec sélection de pression angulaire, puisque pour les membranes, K Re dépend de la méthode de sélection de pression, sont présentés dans la Fig. 12.3 et le Tableau 12.1. L'ampleur des changements de K Re dans la plage des nombres de fonctionnement Re en dépend également. Si ces changements pour les membranes avec prise de pression angulaire à β = 0,27...0,8 sont respectivement de 0,5...5 %, alors avec la prise de pression à bride, les changements ne sont que de 0,3...2 %. Re varie dans les mêmes limites pour les buses et pour les buses Venturi dans la plage de fonctionnement des nombres Re AVEC reste constante.

Le facteur de correction ε dépend en général de β, de l'exposant adiabatique æ et du rapport Δ r/r (r- pression absolue du fluide jusqu'au dispositif de restriction). Le rapport calculé pour ε est déterminé par le type de dispositif de restriction et pour le diaphragme, quelle que soit la méthode de sélection de la pression

Riz. 12.3. Dépendance SE pour les diaphragmes avec sélection angulaire entre Re et β :

1 ÷ 4 - β = 0,2 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8

Tableau 12.1

Tableau des facteurs de vitesse d'entrée E et expiration AVEC pour membranes avec méthode de prise de pression angulaire

Ainsi, il existe une relation quadratique entre le débit et la chute de pression dans le dispositif de restriction, ce qui permet aux manomètres différentiels de mesurer la chute de pression. calibrer en unités de débit ou obtenir un signal de sortie proportionnel au débit. De tels manomètres différentiels sont appelés manomètres différentiels-débitmètres. Pour obtenir une échelle de débitmètre uniforme, différents types de dispositifs extrayant la racine carrée sont inclus dans le circuit cinématique ou électronique des manomètres différentiels ou des instruments secondaires. Dans les manomètres différentiels à microprocesseur, en plus de l'extraction des racines, un ensemble d'opérations de calcul est effectué qui prend en compte les changements de densité du milieu, le coefficient de dilatation, etc.

La nécessité d'extraire la racine carrée est l'un des inconvénients de la méthode de mesure du débit par pression différentielle, provoquant une plage de mesure rétrécie du débitmètre, couvrant généralement l'intervalle 30... 100 % du débit maximum mesuré G v.p. Cela signifie qu'il n'est pas recommandé d'utiliser un débitmètre pour mesurer des débits dans la plage de 0 à 30 % de son échelle, car une précision de mesure suffisante n'est pas garantie ici. Cela est dû au fait qu'au début de l'échelle, l'erreur relative de mesure de la chute de pression augmente fortement, en effet lorsque le débit diminue, par exemple jusqu'à 0,25 G in. p. conformément à (12.7), la chute de pression dans le dispositif de restriction diminuera de 16 fois, et au débit - de 100 fois, l'erreur relative dans la mesure de la différence augmente également de 16 et 100 fois, respectivement. La précision du débitmètre n'est généralement garantie que dans la plage d'échelle de 30 à 100 %.

La rugosité réelle du pipeline accentue le profil de vitesse et augmente légèrement le coefficient d'écoulement, en particulier pour les petits diamètres de tuyau. Ceci est pris en compte en multipliant le coefficient de débit initial par le facteur de correction Kw. Pour tous les types de dispositifs de restriction, la valeur de Ksh augmente avec la diminution et l'augmentation du diamètre du pipeline. Diamètre des tuyaux D > 300 mm ont une faible rugosité relative (c'est-à-dire que leurs propriétés sont proches du lisse), donc pour eux Ksh = 1.

Changement AVEC, provoqué par l'émoussement du bord d'entrée du diaphragme, est pris en compte en introduisant un facteur de correction K p pour l'émoussement du bord d'entrée, dont la valeur dépend du diamètre de la canalisation et de la surface relative de le diaphragme. La valeur de Kp diminue avec l'augmentation du diamètre du pipeline et à faible D et de grandes valeurs de β pour les diaphragmes, le produit K w ·K p peut dépasser la valeur de 1,03, et pendant le fonctionnement cette valeur change. Ainsi, lorsque la canalisation est contaminée et corrodée, la valeur de Kj change, et pour les diaphragmes cette influence est plus prononcée que pour les buses. Des erreurs encore plus importantes peuvent se produire lorsque le dispositif de restriction est corrodé ou que son profil change en raison des propriétés abrasives du fluide, et cela est également plus prononcé pour les membranes que pour les buses. Pour ces raisons, les dispositifs de restriction doivent être fabriqués dans un matériau dur et résistant à la corrosion.

Ainsi, les équations générales de débit, prenant en compte les conditions spécifiques de fonctionnement des membranes, ont la forme :

volumétrique

Dans les équations de débit pour les buses et les tuyaux Venturi, le coefficient K p est absent, c'est-à-dire K = 1. Dans l'indication des manomètres différentiels - débitmètres et instruments secondaires qui ne disposent pas de calculateurs, toutes les quantités incluses dans (12.11), (12.12) sont supposées constantes. En cas de débit massique

Et

en cas de volumétrique

Dans les conditions de fonctionnement, p peut changer, affectant les coefficients k m , k 0 et caractéristique d'étalonnage. Un changement significatif de la densité du milieu est généralement observé avec des changements de température et de pression du gaz. Si un changement de densité du milieu s'accompagne d'un changement de e, alors dans ce cas, les lectures du débitmètre massique doivent être multipliées par un facteur