В отличие от существующей сегодня системы измерения расхода воды ,состоящей из одной фазы, требуется исследовать параметры воды ,как многофазной среды, включающей в себя также воздушную среду, твердые включения и имеющую нестационарный характер потока. Это , в свою очередь, требует разработки новых узлов учета на основе отечественных и импортных приборов и устройств. При этом необходимо учитывать влияние на измеряемую величину таких параметров ,как аэрация жидкости ,пульсация измеряемого потока в реальных условиях, зарастание стенок трубопровода и т.д.
При производстве воды необходимо ,чтобы
измерительная информация о расходе воды была достоверной ,и достоверность эта
должна достигаться в широком диапазоне диаметров водоводов и скоростей потоков
воды.
Сегодня для измерения расхода используются следующие типы приборов : сопла, диафрагмы, тахометрические расходомеры (турбинные), электромагнитные, ультразвуковые , кориолисовы и др.
Процесс образования погрешности этих приборов включает в себя
следующие основные составляющие : погрешность фона, погрешность метода,
инструментальная погрешность.
В воде, подаваемой по напорным водопроводам ,всегда имеется некоторое количество воздуха. Из результатов обследования получено, что до 10% трубопроводов имеют заполнение воздухом до 20% водовода(это ,в основном ,связано с отключением участков водоводов на ремонт при авариях и регламентных работах ,после чего в систему, заполненную воздухом, подается вода).При этом объем нерастворенного воздуха по длине водовода постоянно меняется ,так как он зависит от давления в трубах и температуры воды. Воздух сжимается и расширяется, растворяется в воде или ,наоборот, выделяется из воды. Надо заметить, что количество растворенного воздуха ,которое может раствориться в рабочей жидкости до ее насыщения ,прямо пропорционально давлению на поверхности раздела жидкость-воздух ,и его можно определить по формуле:
Vрв= K*Vрж*Pi/Po (1)
где Vрв- объем растворенного воздуха ,отнесенный к нормальным условиям(Ро=1атм.,То=293К),дм3,К-коэффициент растворимости воздуха в рабочей жидкости (является функцией давления и температуры),Vрж-объем жидкостно-воздушной смеси ,дм3,Рo и Pi- начальное т конечное давление воздуха, находящегося в контакте с водой.
Объем жидкостно-воздушной смеси определяется
по формуле
Vрж=Vж+Vрв+Vна,
где Vж –объем «чистой» жидкости ,не содержащей растворенный воздух,Vна- объем нерастворенного воздуха, приведенный к нормальным условиям (Ро-1атм.То=293К), дм3.
С целью определения влияния газовой фазы на метрологические характеристики электромагнитных расходомеров проводились исследования на базе Государственного первичного специального эталона массового расхода воды ГЭТ119-2010 для двух типов электромагнитных расходомеров отечественного производства :
-расходомер счетчикэлектромагнитный «Взлет ППД»;
-комплекс расходомерныйэлектромагнитный «КР-2»;
Как и в условиях эксплуатации ,смеситель и
испытуемое средство были установлены на вертикальном участке трубопровода.
Для всех типов электромагнитных расходомеров на каждой точке
расхода количество подаваемого газа ,выраженное в объемном содержании в
газожидкостной смеси ,GVF .%,варьировалось
в диапазоне 0-16% от номинального
расхода жидкости. GVF-GAS Volume
Function. На каждом значении расхода проводилось не менее трех измерений ,и
при этом регистрировались : расход воды по показаниям эталонного расходомера
,расход воды по показаниям исследуемого электромагнитного расходомера ,температура и давление
воды.
Экспериментальные исследования влияния газовых включений на метрологические характеристики электромагнитных расходомеров марки ВЗЛЕТ-ППД и комплекса расходомерного КР-2 были проведены при следующих диапазонах изменения расхода газовой фазы и критерия Рейнольдса. Расход газа изменялся в диапазоне 0-25 м3/ч, а режим течения жидкости соответствовал значениям Reж =2,5*10Е4, Reж=4,4*10Е5, Reж=8,8*10Е5. Результаты экспериментальных исследований представлены на рисунках 1 и 2. Как видно из рисунков ,относительная погрешность исследуемых приборов существенно зависит от наличия газового фактора .
Из графиков следует ,что наличие свободного газа приводит к возникновению дополнительной систематической погрешности .Так, даже незначительное наличие свободного газа (2%) приводит к дополнительной систематической погрешности приборов, которая превышает относительную погрешность расходомеров в два раза (рис.1), а при наличии в магистрали 15% свободного газа – в четыре раза и более (рис.2).
Представленные в работе экспериментальные исследования показали ,что наличие свободного газа в измеряемой среде приводит к возникновению существенной дополнительной систематической погрешности ,которой нельзя пренебречь. Так, увеличение расхода свободного газа от 0% до 19% от объема номинального расхода жидкости приводит к превышению относительной погрешности электромагнитного расходомера в четыре раза и более.
Из вышесказанного следует, что необходимо либо исключить газовую фазу в воде ,либо устанавливать специальные двухфазные расходомеры, позволяющие определять расход воды с учетом газовой фазы.
Комментариев нет:
Отправить комментарий