 6. Расчёт метрологических характеристик расходомера
Рассчитаем неопределённость расхода среды.
Так как в качестве измеряемой среды у нас выступает жидкость, то неопределённость расхода среды рассчитывается по следующей формуле (ГОСТ 8.586.5-2005, пункт 10.2, формула 10.13):
где  - относительная стандартная неопределённость коэффициента истечения, %;
 - относительная стандартная неопределённость поправочного коэффициента, учитывающего шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода, %;
 - относительная стандартная неопределённость поправочного коэффициента, учитывающего притупление входной кромки диафрагмы, %;
β – относительный диаметр отверстия СУ;
 - относительная стандартная неопределённость внутреннего диаметра ИТ, %;
 - относительная стандартная неопределённость диаметра отверстия СУ при рабочей температуре среды, %;
 - относительная стандартная неопределённость результата измерения перепада давления, %;
 - относительная стандартная неопределённость результата плотности среды, %.
 Относительную стандартную неопределенность коэффициента истечения с учетом влияющих факторов рассчитывают по формуле (ГОСТ 8.586.5-2005, пункт 10.3.1 формула 10.17)
Рассмотрим подробно каждую составляющую:
а)  - неопределённость коэффициента истечений.
Определяем согласно пункту 5.3.3.1 ГОСТ 8.586.2-2005
Для заданного условия:
 (β = 0.486, D = 0.149 м)
для диафрагмы определяется как: =0.7-β=0.340%
б)  - составляющая неопределённости коэффициента истечения, которая обусловлена сокращением длины прямолинейных участков, для упрощения расчётов примем длины прямолинейных участков соответствующими требованиям ГОСТ 8.586.2-2005 раздела 6.
Следовательно, = 0.
в)  - составляющая неопределённости коэффициента истечения, которая обусловлена сокращением длины прямолинейных участков между СУ и гильзой термометра, для упрощения расчётов примем длины прямолинейных участков соответствующих требованиям ГОСТ 8.586.5-2005 (пункт 6.3.6).
Следовательно, = 0.
г)  - составляющая неопределённости коэффициента истечения, которая обусловлена сокращением оси диафрагмы относительно оси ИТ.
Для упрощения расчётов примем, что расстояние между осью отверстия диафрагмы и ИТ в перпендикулярном и параллельном направлении к оси отверстия для отбора давления удовлетворяет условиям, изложенным в ГОСТ 8.586.2-2005 (пункт 6.5.3)
Следовательно, = 0.
д)  - составляющая неопределённости коэффициента истечения, которая обусловлена разностью значения диаметра между между смежными секциями ИТ, примем её удовлетворяющей условиям ГОСТ 8.586.2-2005 (пункт 6.4.4).
Следовательно, = 0.
Итоговое значение неопределённости коэффициента истечения будет:
Относительная стандартная неопределённость поправочного коэффициента, учитывающего шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода принимается равной нулю, так как шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода примем удовлетворяющей требованиям ГОСТ 8.586.1-2005 (пункт 7.1.5) без дефектов и различных осадков в виде пыли, песка, металлической окалины и других загрязнений
Относительная стандартная неопределенность поправочного коэффициента, учитывающего притупление входной кромки диафрагмы𝑢𝐾П′ принимается равной 0 т.к. значение Кп=1 при допущении изготовления диафрагмы с притуплением входной кромки удовлетворяющим требованиям ГОСТ 8.586.2-2005.
Согласно пункту 10.3.2 ГОСТ 8.586.5-2005, относительная стандартная неопределённость внутреннего диаметра ИТ  и относительная стандартная неопределённость диаметра отверстия СУ при рабочеё температуре среды  принимаются равными:
Относительная стандартная неопределенность результата измерения перепада давления 𝑢∆𝑝′ при допущении линейной функции преобразования для дифференциального манометра класса точности 1,5 находится по следующей формуле:
 
где δ – относительная погрешность дифференциального манометра.
Относительная стандартная неопределенность результата плотности среды  находится по следующей формуле согласно пункту 10.29 ГОСТ 8.586.5-2005:
где  – неопределенность приписываемая уравнению, применяемому для расчёта плотности (согласно ГСССД 147-2008 для наших условий температуры и давления погрешность расчета составляет 0,01% следовательно неопределённость будет равна  .
 и  коэффициенты чувствительности для температуры и давления;
 и  – относительная стандартная неопределенность измерения температуры и давления соответственно.
Коэффициенты чувствительности и определяется как частная производная по температуре t и давлению P следующего уравнения:
 0.001
Относительная стандартная неопределенность измерения температуры  для термометра сопротивления класса точности В находится из следующего соотношения:
 =
где t – температура среды 20 °С.
Относительная стандартная неопределенность измерения давления находится исходя из класса точности манометра для измерения абсолютного давления, в нашем случае класс точности манометра 1,5:
Относительная стандартная неопределенность результата плотности среды с учетом вышеизложенного примет вид:
Относительная стандартная неопределенность коэффициента расширения газа находится по формуле:
где  – неопределенность коэффициента расширения при нулевых неопределенностях β, ∆p/p и κ;
 – неопределенность показателя адиабаты газа;
 - неопределенность результата плотности среды.
 Неопределенность коэффициента расширения при условии нулевых неопределенностей β, ∆p/p и κ согласно ГОСТ 8.586.2-2005 п.5.3.3.2 рассчитывается по формуле:
Погрешность показателя адиабаты газа для наших условий согласно [1] равна 0,1%, неопределенность для показателя адиабаты будет равна: 
Относительная стандартная неопределенность коэффициента расширения газа будет равна:
После нахождения всех составляющих можно перейти к расчету стандартной неопределенности расхода:
Расширенная неопределённость расхода получается путём умножения стандартной неопределённости на коэффициент охвата k=2, что соответствует уровню доверия, равному приблизительно 95 %(ГОСТ 8.586.5-2005, пункт 10.1.3 формула 10.1):
Относительную погрешность СИ при известной стандартной неопределённости результата измерений расхода можно рассчитать по следующей формуле(ГОСТ 8.586.5-2005 формула 10.3):
Следовательно, 
Относительная погрешность расходомера равна δ = 2,184 %
Так как предел относительной погрешности для расходомеров переменного перепада давлений составляет 2-3%, а полученная погрешность δ=2,184%, то расчёты можно считать верными и данный расходомер соответствует стандартам.
Заключение
В настоящее время существует множество способов измерения расхода жидкости при различных условиях. Но наибольшее распространение получили расходомеры с сужающими устройствами. К достоинствам таких расходомеров стоит отнести возможность измерения расхода, как жидкостей, так и газов, простоту конструкции и низкую стоимость, отсутствие подвижных частей и высокую надежность, возможность получения статической характеристики расчетным путем, малые затраты на поверку.
В данном курсовом проекте разработан расходомер переменного перепада давлений с сужающим устройством, в качестве которого выступает диафрагма. В ходе работы был описан метод переменного перепада давления.
Рассчитали подробно сужающее устройство, которое используется в нашем курсовом проекте – диафрагма, определены основные погрешности данного СУ,его основные и дополнительные параметры.
Был подобран дифференциальный манометр KMB-22 с приведенной погрешностью 1,5% и термометр сопротивления ТС-1199/014 класса точности 0.1.
В совокупности данная система обеспечивает качественное измерение расхода с относительной погрешностью в 2,184 %.
Список использованных источников
Фарзане, Н. Г., Технологические измерения и приборы: учебник для вузов / Н. Г. Фарзане, Л. В. Илясов, А. Ю. Азим-заде. - Москва: Высш. шк., 1989. – 456 c.
Михайлов В. Б., Бакаленко В. И., Метрология, методы и приборы технических измерений: курс лекций / Минск, 2013г. – 252 с.
Демидова Н.В., Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие для ВУЗов / 2010г.
Комплекс межгосударственных стандартов ГОСТ 8.586.1-2005 - ГОСТ 8.586.5-2005.
Национальный Интернет-портал Республики Беларусь [Электронный ресурс] / КИПиА портал, Измерение расхода. – Режим доступа: http://kipia-portal.ru/2016/08/10/izmerenie-rasxoda/
Национальный Интернет-портал Республики Беларусь [Электронный ресурс] / Справочник по свойствам веществ и материалов. – Режим доступа : http://thermalinfo.ru .
Комплекс межгосударственных стандартов ГОСТ 8.586.1-2005 - ГОСТ 8.009-84 – 2006.
Иванова Г. М., Теплотехнические измерения и приборы: Учебное пособие для ВУЗов / Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. - Издательство МЭИ, 2005. – 460 с.
Национальный Интернет-портал Республики Беларусь [Электронный ресурс] / Контрольно-измерительные приборы и промышленная автоматика. – Режим доступа : https://energopribor.by
Национальный Интернет-портал Республики Беларусь [Электронный ресурс] / Контрольно-измерительные приборы, закладные конструкции и изделия для их монтажа. Режим доступа: http://www.teploavtomatika.by.
|
Скачать 0.75 Mb.