Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8113-1:2009 Đo dòng lưu chất thiết bị chênh áp chảy đầy - Phần 1: Nguyên lý

• Số hiệu: TCVN8113-1:2009
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2009

Ký hiệu	Đại lượng	Thứ nguyên^a	Đơn vị SI
C	Hệ số xả	Không thứ nguyên	-
Cm,p	Nhiệt dung phân tử ở áp suất không đổi	ML^2T^-2 Q^-1mol^-1	J/(mol.K)
d	Đường kính lỗ tiết lưu (hoặc cổ) của thiết bị sơ cấp tại điều kiện làm việc	L	m
D	Đường kính trong của đường ống phía dòng vào (hoặc đường kính phía dòng vào của ống Venturi cổ điển) tại điều kiện làm việc	L	m
H	Enthalpy	ML^2T^-2 mol^-1	J/mol
k	Độ nhám đồng dạng tương đương	L	m
K	Hệ số tổn thất áp suất (tỷ số giữa áp suất bị tổn thất và áp suất động lực học, rV^2/2)	Không thứ nguyên	-
l	Khoảng cách đặt lỗ lấy áp	L	m
L	Khoảng đặt lỗ lấy áp tương đối L = 1/D	Không thứ nguyên	-
P	Áp suất tỉnh tuyệt đối của lưu chất	ML^- 1 T^-2	Pa
qm	Lưu lượng khối lượng	MT^-1	kg/s
qV	Lưu lượng thể tích	L^3T^-1	m³/s
R	Bán kính	L	m
Ra	Độ lệch trung bình số học của biên dạng (độ nhám)	L	m
Ru	Hằng số khí phổ quát	ML^2T^-2 Q^-1mol^-1	J/(mol.K)
Re	Số Reynolds	Không thứ nguyên	-
ReD	Số Reynolds liên quan đến D	Không thứ nguyên	-
Red	Số Reynolds liên quan đến d	Không thứ nguyên	-
t	Nhiệt độ của lưu chất	Q	^oC
T	Nhiệt độ tuyệt đối (nhiệt động lực học) của lưu chất	Q	K
U'	Độ không đảm bảo đo tương đối	Không thứ nguyên	-
V	Vận tốc dọc trục trung bình của lưu chất trong đường ống	LT^-1	m/s
Z	Hệ số nén	Không thứ nguyên	-
b	Tỉ số đường kính: b = d/D	Không thứ nguyên	-
g	Tỉ số nhiệt dung riêng^b	Không thứ nguyên	-
d	Độ không đảm bảo đo tuyệt đối	^c	^c
Dp	Độ chênh áp	ML-^1T^-2	Pa
Dpc	Tổn thất áp qua thiết bị ổn định dòng	ML-^1T^-2	Pa
Dw	Tổn thất áp qua thiết bị sơ cấp	ML-^1T^-2	Pa
e	Hệ số giãn nở	Không thứ nguyên	-
k	Số mũ đẳng entropib	Không thứ nguyên	-
l	Hệ số ma sát	Không thứ nguyên	-
m	Độ nhớt động lực học của lưu chất	ML-^1T^-1	Pa.s
mJT	Hệ số Joule Thomson	M^- 1LT^2Q	K/Pa
n	Độ nhớt động học của lưu chất n = m/r	L^2T^-1	m²/s
x	Tổn thất áp tương đối (tỷ số của tổn thất áp suất với chênh áp)	Không thứ nguyên	-
r	Khối lượng riêng của lưu chất	ML^- 3	kg/m³
t	Tỉ số áp suất t = p2/p1	Không thứ nguyên	-
j	Góc tổng của phân đoạn phân kỳ	Không thứ nguyên	rad
^a M = khối lượng; L = độ dài; T = thời gian; Q = nhiệt độ ^b g là tỉ số của nhiệt dung riêng tại áp suất không đối với nhiệt dung riêng tại thể tích không đổi. Đối với khí lý tưởng, tỉ số của nhiệt dung riêng và số mũ đẳng entropi có giá trị giống nhau (xem 3.3.3). Những giá trị này phụ thuộc vào bản chất của khí. ^c Thứ nguyên và đơn vị theo những đại lượng tương ứng.

4.2. Chỉ số dưới

Chỉ số dưới                  Ý nghĩa

1                                  Tại mặt phẳng lấy áp phía dòng vào

2                                  Tại mặt phẳng lấy áp phía dòng ra

5. Nguyên lý của phương pháp đo và phương pháp tính

5.1. Nguyên lý của phương pháp đo

Nguyên lý của phương pháp đo dựa trên việc lắp đặt một thiết bị sơ cấp (như tấm tiết lưu, vòi phun hoặc ống Venturi) vào trong đường ống có lưu chất chảy đầy. Việc lắp thiết bị sơ cấp tạo nên chênh lệch áp suất tỉnh giữa phía dòng vào và cổ hoặc phía dòng sao của thiết bị. Lưu lượng có thể được xác định từ giá trị chênh áp đo được và từ đặc tính của dòng lưu chất cũng như các điều kiện sử dụng thiết bị. Giả định thiết bị có dạng hình học giống với hình dạng của thiết bị đã được hiệu chuẩn và các điều kiện sử dụng cũng giống nhau [xem TCVN 8113-2 (ISO 5167-2), ISO 5167-3 hoặc ISO 5167-4].

Lưu lượng khối lượng có thể được xác định từ mối quan hệ với độ chênh áp trong giới hạn độ không đảm bảo đo được công bố trong bộ tiêu chuẩn ISO 5167 sử dụng Công thức (1):

                                         (1)

...

...

...

                                                          (2)

trong đó r là khối lượng riêng của lưu chất ở nhiệt độ và áp suất mà thể tích được công bố.

5.2. Phương pháp xác định tỷ số đường kính của thiết bị sơ cấp tiêu chuẩn đã lựa chọn

Trong thực tế, khi xác định tỷ số đường kính của một thiết bị sơ cấp được lắp đặt trên đường ống cho trước, C và e được sử dụng trong Công thức (1) thường là ẩn số. Vì vậy, các yêu cầu sau cần phải chọn trước:

- Loại thiết bị sơ cấp cần sử dụng; và

- Lưu lượng và giá trị chênh áp tương ứng.

Thay các giá trị của q_m và Dp vào Công thức (1), viết lại được công thức sau:

trong đó tỷ số đường kính của thiết bị sơ cấp đã lựa chọn có thể xác định bằng cách tính lặp

...

...

...

5.3. Tính toán lưu lượng

Tính toán lưu lượng là quá trình toán học thuần tuý trong đó các số hạng trong vế phải của Công thức (1) được thay thế bằng các trị số của chúng.

Ngoại trừ trường hợp ống Venturi, C có thể phụ thuộc vào Re, bản thân Re lại phụ thuộc vào qm. Trong các trường hợp như vậy, giá trị cuối cùng của C và sau đó là qm, phải đạt được bằng cách tính lặp. Xem Phụ lục A về việc lựa chọn quy trình tính toán lặp và các ước lượng ban đầu.

Đường kính D và d nêu trong công thức là những giá trị đường kính tại điều kiện làm việc. Các phép đo tại những điều kiện khác cần được hiệu chỉnh về sự giãn nở hoặc co lại của thiết bị sơ cấp và đường ống do nhiệt độ và áp suất của lưu chất trong suốt quá trình đo.

Cần biết khối lượng riêng và độ nhớt của lưu chất tại điều kiện làm việc. Trong trường hợp lưu chất có thể nén được, thì cần biết thêm số mũ đẳng entropi của lưu chất ở điều kiện làm việc.

5.4 Xác định khối lượng riêng, áp suất và nhiệt độ

5.4.1. Quy định chung

Mọi phương pháp xác định giá trị tin cậy của khối lượng riêng, áp suất tỉnh và nhiệt độ của lưu chất đều có thể chấp nhận nếu nó không can thiệp vào việc phân bổ dòng chảy theo cách bất kỳ nào tại mặt cắt ngang thực hiện phép đo.

5.4.2. Khối lượng riêng

...

...

...

5.4.3. Áp suất tỉnh

Áp suất tĩnh của lưu chất phải được đo tại một lỗ lấy áp thành ống riêng biệt hoặc tại một vài lỗ lấy áp như thế được nối với nhau, hoặc bằng vòng đỡ đo áp nếu vòng đỡ cho phép đo chênh áp trong mặt phẳng đo đối với thiết bị sơ cấp cụ thể. (Xem 5.2 trong TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), 5.1.5, 5.2.5 hoặc 5.3.3 trong ISO 5167-3 : 2003 hoặc 5.4 trong ISO 5167-4 : 2003 khi thích hợp).

Khi bốn lỗ lấy áp đều nối với nhau để cho kết quả áp suất phía dòng vào, phía dòng ra hoặc trong cổ của thiết bị sơ cấp, tốt nhất là chúng được nối với nhau theo kiểu “3 chữ T” như trong Hình 1. Bố trí “3 chữ T” thường được sử dụng cho phép đo bằng các ống Venturi.

Lỗ lấy áp tỉnh tốt nhất nên tách biệt với các lỗ đo chênh áp.

Có thể nối đồng thời một lỗ lấy áp với một thiết bị đo chênh áp và một thiết bị đo áp suất tỉnh, miễn là có kiểm tra xác nhận rằng việc đấu nối kép này không dẫn đến bất kỳ sự sai lệch nào của phép đo chênh áp.

^a Dòng chảy

^b Mặt cắt A-A (phía dòng v ào) cũng là điển hình cho mặt cắt B-B (phía dòng ra)

Hình 1 - Bố trí kiểu “3 chữ T”

...

...

...

5.4.4.1. Nhiệt độ của lưu chất tốt nhất là được đo phía dòng ra thiết bị sơ cấp. Chú ý các yêu cầu cụ thể của phép đo nhiệt độ. Nhiệt kế hoặc hộp nhiệt kế càng chiếm ít không gian càng tốt. Khoảng cách giữa nó và thiết bị sơ cấp ít nhất là bằng 5D (và nhiều nhất là 15D khi lưu chất là khí) nếu hộp nhiệt kế đặt phía dòng ra (trong trường hợp ống Venturi, khoảng cách này được đo từ mặt phẳng đo áp suất của cổ và hộp nhiệt kế lắp cảm biến đo nhiệt độ ít nhất phải là 2D phía dòng ra kể từ đầu phía dòng ra của phần khuyếch tán), tuân theo các giá trị nêu trong TCVN 8113-2 (ISO 5167-2), ISO 5167-3 hoặc ISO 5167-4 tùy theo thiết bị sơ cấp, nếu hộp nhiệt kế được đặt ở phía dòng vào.

Trong phạm vi giới hạn của tiêu chuẩn này, có thể giả định chung rằng nhiệt độ phía dòng vào và nhiệt độ phía dòng ra của lưu chất là không đổi tại các điểm đo chênh áp. Tuy nhiên, nếu lưu chất là khí không lý tưởng và độ chính xác cao nhất được yêu cầu có độ tổn thất áp suất lớn giữa lỗ lấy áp phía dòng vào và vị trí đo nhiệt độ phía dòng ra của thiết bị sơ cấp thì cần tính toán nhiệt độ phía dòng vào từ nhiệt độ phía dòng ra (được đo ở khoảng cách từ 5D đến 15D tính từ thiết bị sơ cấp), giả định rằng có sự giãn nở đẳng entropi giữa hai điểm này. Để thực hiện việc tính tổn thất áp suất cần tính toán Dω từ 5.4 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003). 5.1.8, 5.2.8 hoặc 5.3.6 của ISO 5167-3 : 2003 hoặc 5.9 của ISO 5167-4 : 2003, tùy theo thiết bị sơ cấp. Sau đó việc giảm nhiệt độ tương ứng từ lỗ lấy áp phía dòng vào đến vị trí đo nhiệt độ phía dòng ra, ∆T, có thể được đánh giá bằng hệ số Joule Thomson, m_JT, mô tả trong 3.3.4:

DT =m_JTDv

CHÚ THÍCH 1: Thực nghiệm^[1] cho thấy đây là một phương pháp phù hợp cho các tấm tiết lưu. Có thể phải thực hiện thêm các thực nghiệm để kiểm tra sự hiệu chỉnh đối với các thiết bị sơ cấp khác.

CHÚ THÍCH 2: Mặc dù sự giãn nở đẳng giữa lỗ lấy áp phía dòng vào và lỗ đo nhiệt độ phía dòng ra được giả định, nhưng điều này không là không đồng nghĩa với việc có sự giãn nở đẳng entropi giữa lỗ lấy áp phía dòng vào và lỗ lấy áp kiểu “venna contrata” hoặc cổ.

CHÚ THÍCH 3: Việc đo nhiệt độ với tốc độ khí trong đường ống lớn hơn 50 m /s có thể dẫn đến phát sinh thêm độ không đảm bảo đo liên quan đến hệ số thu hồi nhiệt độ.

5.4.4.2. Nhiệt độ của thiết bị sơ cấp và của lưu chất ở phía dòng vào của thiết bị sơ cấp được giả định là như nhau (xem 7.1.7).

6. Yêu cầu chung về phép đo

6.1. Thiết bị sơ cấp

...

...

...

Khi các đặc điểm sản xuất hoặc tình trạng sử dụng của các thiết bị sơ cấp nằm ngoài các giới hạn nêu trong phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn ISO 5167, thì cần phải hiệu chuẩn thiết bị sơ cấp riêng biệt trong các điều kiện sử dụng thực tế.

6.1.2. Tình trạng của thiết bị sơ cấp phải được kiểm tra sau mỗi lần đo, hoặc sau một số lần đo hoặc ở chu kỳ đủ gần để đảm bảo duy trì sự phù hợp với phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn ISO 5167.

Cần chú ý rằng ngay cả khi các lưu chất có biểu hiện trung tính cũng có thể hình thành cặn lắng hoặc kết thành lớp vỏ bao trên thiết bị sơ cấp. Kết quả là làm cho hệ số xả thay đổi và sau một thời gian có thể dẫn đến độ không đảm bảo đo vượt ra ngoài giá trị cho phép nêu trong phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn ISO 5167.

6.1.3. Thiết bị sơ cấp phải được sản xuất từ các vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt đã biết.

6.2. Bản chất của lưu chất

6.2.1. Lưu chất có thể là loại nén được hoặc được xem là không nén được.

6.2.2. Lưu chất phải được xem là đồng nhất về tính chất vật lý, nhiệt và đơn pha. Các dung dịch keo có độ phân tán cao (như sữa), và chỉ các dung dịch đó, mới được xem là lưu chất đơn pha.

6.3. Điều kiện dòng chảy

6.3.1. Bộ tiêu chuẩn ISO 5167 (tất cả các phần) không áp dụng cho các phép đo dòng chảy dao động là đối tượng của ISO/TR 3313. Lưu lượng phải không đổi, hoặc trong thực tế, chỉ biến đổi nhỏ và chậm theo thời gian.

...

...

...

trong đó:

       là giá trị trung bình theo thời gian của chênh áp;

Dp"       là thành phần sai lệch của chênh áp;

Dp'_rms        là giá trị căn bậc hai (quân phương) của Dp'.

Chỉ có thể đo chính xác Dp'_rms khi sử dụng bộ cảm biến chênh áp phản hồi nhanh, ngoài ra, toàn bộ hệ thống thứ cấp cần phù hợp các khuyến nghị thiết kế quy định trong ISO/TR 3313. Tuy nhiên, thường không cần phải kiểm tra sự đáp ứng điều kiện này.

6.3.2. Độ không đảm bảo đo quy định trong phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn ISO 5167 chỉ có hiệu lực khi không có sự thay đổi pha qua thiết bị sơ cấp. Việc tăng lỗ hoặc cổ của thiết bị sơ cấp sẽ làm giảm chênh áp, điều này sẽ ngăn chặn sự đổi pha. Đối với chất lỏng, áp suất tại cổ không được nhỏ hơn áp suất hóa hơi của chất lỏng đó (nếu không sẽ tạo ra sự xâm thực). Đối với khí chỉ cần tính toán nhiệt độ tại cổ nếu khí đó gần với điểm ngưng tụ của nó; nhiệt độ tại cổ có thể được tính với giả định có sự giãn nở đẳng entropi từ các điều kiện ở phía dòng vào (nhiệt độ phía dòng vào có thể cần được tính theo công thức trong 5.4.4.1); nhiệt độ và áp suất tại cổ phải sao cho lưu chất ở trong vùng đơn pha.

6.3.3. Với lưu chất là khí, tỉ số áp suất được nêu trong 3.1.4 phải lớn hơn hoặc bằng 0,75.

7. Yêu cầu lắp đặt

...

...

...

7.1.1. Phương pháp đo này chỉ áp dụng cho dòng lưu chất chảy qua đường ống có mặt cắt ngang tròn.

7.1.2. Đường ống phải chảy đầy lưu chất tại phân đoạn đo lường.

7.1.3. Thiết bị sơ cấp phải được lắp giữa hai đoạn ống thẳng hình trụ có đường kính không đổi và chiều dài nhỏ nhất quy định trong đó không có các vật cản hoặc rẽ nhánh ngoại trừ các quy định nêu trong Điều 6 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), ISO 5167-3 : 2003 hoặc ISO 5167-4 : 2003 tương ứng cho các thiết bị sơ cấp cụ thể.

Đường ống được coi là thẳng khi độ lệch so với đường thẳng không vượt quá 0,4 % trên toàn chiều dài của nó. Thông thường, kiểm tra ngoại quan là đủ. Cho phép lắp các mặt bích trên đoạn thẳng của ống phía dòng vào và ống phía dòng ra thiết bị sơ cấp. Các mặt bích phải được đặt thẳng hàng sao cho chúng không gây ra độ lệch quá 0,4 % so với đường thẳng. Chiều dài thẳng nhỏ nhất của ống phù hợp với các yêu cầu trên là cần thiết cho từng lắp đặt cụ thể, thay đổi tùy theo loại và quy định kỹ thuật của thiết bị sơ cấp và tính chất của phụ kiện ống được yêu cầu.

7.1.4. Bên trong ống phải có dạng tròn suốt chiều dài tối thiểu của đoạn ống thẳng được yêu cầu. Mặt cắt ngang có thể phải có hình tròn, theo quan sát bằng mắt thường. Hình dáng phía bên ngoài của đường ống cũng phải có dạng tròn, trừ tại những vùng lân cận (2D) sát thiết bị sơ cấp, những yêu cầu đặc biệt sẽ áp dụng theo loại thiết bị sơ cấp được sử dụng.

Có thể sử dụng đoạn ống ghép với điều kiện đường hàn nổi phía trong song song với trục đường ống theo suốt chiều dài đường ống để đáp ứng với những yêu cầu lắp đặt cho thiết bị sơ cấp được sử dụng. Bất cứ mối hàn nào cũng không được phép có chiều cao lớn hơn một bậc cho phép đối với đường kính. Nếu không sử dụng khe hình khuyên thì mối nối không được nằm trong đoạn ± 30^o cách tâm tại bất cứ lỗ lấy áp riêng biệt được sử dụng cùng với thiết bị sơ cấp. Nếu khe hình khuyên được sử dụng thì vị trí của mối nối không quan trọng. Nếu sử dụng ống được cuốn theo hình xoắn, phần trong của ống phải được tiện nhẵn.

7.1.5. Bề mặt bên trong của đoạn ống phải luôn sạch. Chất bẩn dễ tách khỏi đường ống phải được loại bỏ. Mọi khuyết tật của đường ống kim loại như lớp tróc kim loại cũng phải được loại bỏ.

Giá trị chấp nhận của độ nhám đường ống phụ thuộc vào thiết bị sơ cấp. Trong mỗi trường hợp đều có các giới hạn về giá trị của độ lệch trung bình số học của biên dạng độ nhám, Ra (xem 5.3.1 của TCVN 8112-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), 5.1.2.9, 5.1.6.1, 5.2.2.6, 5.2.6.1, 5.3.1.9 và 5.3.4.1 của ISO 5167-3 : 2003 hoặc 5.2.7 đến 5.2.10 và 6.4.2 của ISO 5167-4 : 2003). Độ nhám mặt trong của đường ống phải được đo gần như tại cùng các vị trí trục đã được dùng để xác định và kiểm tra xác nhận đường kính trong của ống. Ít nhất phải thực hiện bốn phép đo để xác định độ nhám bề mặt trong của ống. Khi đo Ra, cần sử dụng một thiết bị đo độ nhám bề mặt loại trung bình điện tử có giá trị ngưỡng không nhỏ hơn 0,75 mm và phạm vi đo đủ để đo các giá trị Ra được tìm thấy trong đường ống. Độ nhám có thể thay đổi theo thời gian như đã nêu tại 6.1.2 và điều này phải được tính đến khi thiết lập tần suất vệ sinh ống hay kiểm tra giá trị Ra.

Giá trị Ra gần đúng có thể có được bằng cách giả định là Ra bằng k/p, trong đó k là độ nhám tương dương đồng dạng được cho bởi biểu đồ Moody (xem tài liệu [3] trong Thư mục tài liệu tham khảo). Giá trị k được cho trực tiếp bằng phép thử tổn thất áp của cùng chiều dài mẫu ống, sử dụng công thức Colebrook-White (xem 7.4.1.5) để tính k từ giá trị đo được của hệ số ma sát. Giá trị gần đúng của k đối với các vật liệu khác nhau cũng có thể nhận được từ các bảng trong tài liệu tham khảo, và Bảng B.1 nêu các giá trị của k theo sự đa dạng của các loại vật liệu.

...

...

...

Các lỗ xả và lỗ thoát không được bố trí ở gần thiết bị sơ cấp. Khi không thể đáp ứng được điều này, đường kính của các lỗ phải nhỏ hơn 0,08 D và chúng phải được bố trí sao cho khoảng cách nhỏ nhất được đo trên đường thẳng từ các lỗ này đến lỗ lấy áp của thiết bị sơ cấp trên cùng phía với các lỗ đó lớn hơn 0,5D. Đường tâm của lỗ lấy áp và đường tâm của lỗ xả hoặc lỗ thoát phải được dịch cách nhau một khoảng ít nhất là 30^o so với trục của đường ống.

7.1.7. Việc cách nhiệt của đồng hồ có thể được yêu cầu trong trường hợp có chênh lệch khá lớn về nhiệt độ giữa môi trường và nhiệt độ của lưu chất chảy qua là đáng kể đối với độ không đảm bảo đo đo yêu cầu. Điều này đặc biệt đúng trong trường hợp lưu chất được đo gần với điểm tới hạn khi một thay đổi nhiệt độ nhỏ sẽ dẫn đến thay đổi khối lượng riêng lớn. Điều này rất quan trọng với lưu lượng nhỏ, khi các tác động truyền nhiệt có thể gây méo biên dạng nhiệt độ, ví dụ, sự phân tầng của các lớp nhiệt độ từ trên xuống dưới. Cũng có thể có sự thay đổi giá trị nhiệt độ trung bình từ phía dòng vào đến phía dòng ra của đồng hồ khi vận hành.

7.2. Chiều dài tối thiểu của đoạn ống thẳng phía dòng vào và phía dòng ra của thiết bị sơ cấp

7.2.1. Thiết bị sơ cấp phải được lắp đặt trong đường ống tại vị trí sao cho các điều kiện dòng chảy ngay phía dòng vào thiết bị sơ cấp gần với các điều kiện không có dòng xoáy và chảy đầy ống. Các điều kiện đáp ứng yêu cầu này được quy định trong 7.3.

7.2.2. Chiều dài yêu cầu tối thiểu của đoạn ống thẳng ở phía dòng vào và phía dòng ra lắp đặt giữa các khớp nối khác nhau và thiết bị sơ cấp là tùy thuộc vào thiết bị sơ cấp. Đối với một vài loại khớp nối thông dụng như nêu trong Điều 6 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), ISO 5167-3 : 2003, hoặc ISO 5167-4 : 2003 các chiều dài tối thiểu của đoạn ống thẳng đã nêu có thể được sử dụng. Tuy nhiên, một thiết bị ổn định dòng như mô tả trong 7.4 sẽ cho phép sử dụng các đoạn ống thẳng phía dòng vào có chiều dài ngắn hơn. Như vậy một thiết bị ổn định dòng cần được lắp đặt ở phía dòng vào của thiết bị sơ cấp không thể có độ dài thẳng đầy đủ, để đạt được độ không đảm bảo đo đo mong muốn.

7.3. Yêu cầu chung cho các điều kiện dòng chảy tại thiết bị sơ cấp

7.3.1. Yêu cầu

Nếu không thể đáp ứng các điều kiện quy định trong Điều 6 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), ISO 5167-3 : 2003, hoặc ISO 5167-4 : 2003 thì phần tương ứng của ISO 5167 vẫn có hiệu lực nếu các điều kiện dòng chảy tại thiết bị sơ cấp có thể được chứng minh là dòng chảy đầy và không xoáy (như định nghĩa trong 7.3.2 và 7.3.3) trên toàn dải số Reynolds của quá trình đo lưu lượng.

7.3.2. Điều kiện không xoáy

...

...

...

7.3.3 Điều kiện dòng có thể chấp nhận

Các điều kiện biên dạng vận tốc có thể chấp nhận được cho là tồn tại khi, tại mỗi điểm qua mặt cắt ngang, tỷ số của vận tốc dọc trục cục bộ đối với vận tốc dọc trục cực đại tại mặt cắt ngang nằm trong khoảng 5 % so với tỷ số có thể đạt được trong dòng chảy không xoáy tại cùng vị trí bán kính ở mặt cắt ngang tại cuối một đoạn thẳng rất dài (lớn hơn 100D) của một ống tương tự (dòng chảy đầy).

7.4. Thiết bị ổn định dòng (Xem thêm Phụ lục C)

7.4.1. Thử sự phù hợp

7.4.1.1. Với điều kiện là một thiết bị ổn định dòng đã qua các phép thử sự phù hợp theo 7.4.1.2 đến 7.4.1.6 đối với một thiết bị sơ cấp cụ thể, thì thiết bị ổn định dòng có thể được sử dụng với thiết bị sơ cấp cùng loại có bất kỳ giá trị nào của tỷ số đường kính đến 0,67 phía dòng ra của bất kỳ khớp nối phía dòng vào nào. Với điều kiện là khoảng cách giữa thiết bị ổn định dòng và thiết bị sơ cấp, giữa khớp nối phía dòng vào và thiết bị ổn định dòng là tuân theo 7.4.1.6 và chiều dài đoạn ống thẳng phía dòng ra là tuân theo các yêu cầu cho thiết bị sơ cấp cụ thể (cột 14 của Bảng 3 trong TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), cột 12 của Bảng 3 trong ISO 5167-3 : 2003, hoặc trong Bảng 1 của ISO 5167-4 : 2003), thì không cần thiết phải tăng độ không đảm bảo đo của hệ số xả tính đến khi lắp đặt.

7.4.1.2. Việc sử dụng thiết bị sơ cấp có tỷ số đường kính 0,67, độ lệch của hệ số xả đạt được trong một ống thẳng dài phải nhỏ hơn 0,23 % khi thiết bị ổn định dòng được lắp đặt trong mỗi trường hợp sau:

a) Các điều kiện dòng chảy tốt;

b) Phía dòng ra của van cổng đóng 50 % (hoặc tấm tiết lưu dạng chữ D);

c) Phía dòng ra của một thiết bị tạo xoáy cao (thiết bị cần tạo ra một góc xoáy tối đa qua đường ống ít nhất là 24^o ở khoảng cách 18D phía dòng ra của nó hoặc ít nhất là 20^0 ở khoảng cách 30D phía dòng ra của nó). Xoáy có thể được tạo ra bởi một thiết bị tạo xoáy hoặc bằng các thiết bị khác. Ví dụ về thiết bị tạo xoáy là Bộ tạo xoáy Chevron chưa đăng ký bản quyền cho trên Hình 2.

...

...

...

CHÚ THÍCH: Các phép thử này được yêu cầu để thiết lập thiết bị ổn định dòng:

- Không có ảnh hưởng xấu lên các điều kiện dòng chảy tốt;

- Có hiệu quả trong một dòng chảy không đối xứng cao, và

- Có hiệu quả trong một dòng chảy xoáy cao như đã thấy ở phía dòng ra của một đầu ống.

Việc sử dụng phép thử này không có ý rằng phép đo lưu lượng cần được thực hiện ở phía dòng ra của van cổng đóng một nửa; việc kiểm soát dòng cần được thực hiện ở phía dòng ra của thiết bị sơ cấp. Thông tin liên quan đến phép thử này và thiết bị tạo xoáy Chevron có thể xem trong tài liệu [4] và [5] trong Thư mục tài liệu tham khảo.

7.4.1.3. Việc sử dụng thiết bị sơ cấp có tỷ số đường kính là 0,4, độ lệch của hệ số xả đạt được trong một ống thẳng dài phải nhỏ hơn 0,23 % khi thiết bị ổn định dòng được lắp đặt ở phía dòng ra của cùng một khớp nối như trong 7.4.1.2 c).

CHÚ THÍCH: Phép thử này bao gồm cả trường hợp vẫn còn xoáy ở phía dòng ra của bộ ổn định dòng. Xoáy này có thể có ảnh hưởng lên hệ số xả với b = 0,4 nhiều hơn là b = 0,67.

Hình 2 – Bộ tạo xoáy Chevron

...

...

...

- 5.3.2.1 và 5.3.3.1 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003) cho tấm tiết lưu;

- 5.1.6.2 và 5.1.7.1 của ISO 5167-3 : 2003 cho vòi theo chuẩn ISA 1932;

- 5.2.6.2 và 5.2.7.1 của ISO 5167-3 : 2003 cho vòi bán kính dài;

- 5.3.4.2 và 5.3.5.1 của ISO 5167-3 : 2003 cho vòi Venturi;

- 5.5.2 và 5.7.1 của ISO 5167-4 : 2003 cho ống Venturi với phần hội tụ “as cast”; hoặc

- 5.5.3 và 5.7.2 của ISO 5167-4 : 2003 cho ống Venturi với phần hội tụ được gia công máy; hoặc

- 5.5.4 và 5.7.3 của ISO 5167-4 : 2003 cho ống Venturi với phần hội tụ bằng thép tấm được hàn xung quanh.

Đối với các phép thử này, thiết bị thử trước tiên cần phải khử hết các xoáy và sau đó là có đủ chiều dài ở phía dòng vào của thiết bị sơ cấp. Đối với tấm tiết lưu, chiều dài 70D có thể là đủ.

7.4.1.5. Nếu thiết bị ổn định dòng được chấp nhận ở một số Reynolds nào đó thì cần phải chứng minh rằng, nó không chỉ đáp ứng 7.4.1.2 và 7.4.1.3 ở một số Reynolds, mà còn đáp ứng điểm a) hoặc b) hoặc c) từ 7.4.1.2 ở một số Reynolds thứ hai. Nếu hai số Reynolds của đường ống là Relow và Rehigh thì chúng phải đáp ứng các tiêu chí sau:

...

...

...

và

l(Re_low) - l(Re_high) ≥ 0,0036

Trong đó l là hệ số ma sát của đường ống (xem tài liệu [3] trong Thư mục tài liệu tham khảo), có thể nhận được bằng đồ thị từ sơ đồ Moody hoặc từ công thức Colebrook-White

với k được đánh giá như là pRa.

Nếu chỉ muốn sử dụng bộ ổn định dòng cho R_eD > 3 x 10^6, thì chỉ cần tiến hành thử như trong 7.4.1.2 tại một giá trị đơn của R_eD lớn hơn 3 x 10^6.

Nếu bộ ổn định dòng là có thể chấp nhận được đối với bất kỳ cỡ ống nào, thì sẽ cần phải chứng minh rằng nó không chỉ đáp ứng 7.4.1.2 và 7.4.1.3 ở một cỡ ống, mà còn đáp ứng điểm a) hoặc b) hoặc c) từ 7.4.1.2 ở một cỡ ống thứ hai. Nếu hai cỡ ống là D_small và D_large thì chúng phải đáp ứng các tiêu chí sau:

D_small ≤ 110 mm (danh nghĩa 4 in.) và D_large ≥ 190 mm (danh nghĩa 8 in.)

CHÚ THÍCH 1: Các yêu cầu về hệ số ma sát được xác định đối với một tấm tiết lưu, biên dạng tốc độ có thể thay đổi đủ để các thay đổi hệ số xả ít nhất là hai lần độ lệch tối đa cho phép cho hệ số xả trong khi lắp đặt. Trong tài liệu [6] và [7] của Thư mục tài liệu tham khảo, ảnh hưởng của các thay đổi hệ số ma sát được đưa ra bằng:

...

...

...

Lấy C bằng 0,6 và thay đổi yêu cầu tối thiểu của C là 1,26b - 0,384 % đối với b ≥ 0,67 cho kết quả

CHÚ THÍCH 2: Mặc dù đối với một vòi ảnh hưởng của ∆l lên C sẽ khác với ảnh hưởng của nó lên tấm tiết lưu, các giá trị được yêu cầu của số Reynolds đối với phép thử sự phù hợp vẫn sẽ tương thích.

Chỉ một khoảng nhỏ của số Reynolds được cho phép trong TCVN 8113-2 (ISO 5167-2) hoặc ISO 5167-3 tương ứng đối với vòi Venturi hoặc ống Venturi, bộ ổn định dòng sẽ được chấp nhận trên toàn khoảng này với điều kiện là nó vượt qua phép thử sự phù hợp tại một số Reynolds đơn.

7.4.1.6. Dải các khoảng cách giữa bộ ổn định dòng và thiết bị sơ cấp và giữa khớp nối phía dòng vào và bộ ổn định dòng được sử dụng trong các phép thử sẽ xác định các khoảng có thể chấp nhận của các khoảng cách khi lưu lượng kế được sử dụng. Các khoảng cách phải được biểu thị dưới dạng số của đường kính ống.

7.4.1.7. Nếu chỉ mong muốn thực hiện phép thử sự phù hợp cho thiết bị ổn định dòng để sử dụng đến giá trị b lớn hơn 0,67 thì trước hết phải chứng minh việc đáp ứng với 7.4.1.2 đến 7.4.1.5. Sau đó phép thử đã mô tả trong 7.4.1.2, 7.4.1.4 và 7.4.1.5 phải được thực hiện tại giá trị tối đa mà tại đó bộ ổn định dòng được sử dụng b_max. Độ lệch cho phép của hệ số xả được tăng lên đến (0,63b_max – 0,192) %.

Trong trường hợp của 7.4.1.5.

Sau đó, với điều kiện là bộ ổn định dòng đáp ứng phép thử sự phù hợp trong tất cả các phép thử nêu trên, nó sẽ vượt qua phép thử sự phù hợp với b ≤ b_max. Dải có thể chấp nhận của các khoảng cách giữa bộ ổn định dòng và thiết bị sơ cấp và giữa khớp nối phía dòng vào và bộ ổn định dòng được xác định như trong 7.4.1.6.

...

...

...

Nếu phép thử sự phù hợp không được thực hiện để cho phép sử dụng thiết bị ổn định dòng phía dòng ra của một khớp nối phía dòng vào, có thể cần phải thực hiện một phép thử dòng chảy cụ thể. Phép thử này được cho là thỏa mãn nếu phép thử lắp đặt đó cho thấy độ lệch hệ số xả của nó đạt được trong một ống thẳng dài là nhỏ hơn 0,23 %. Độ lệch cho phép trong hệ số xả có thể được tăng lên đến (0,63 b – 0,192) % khi 0,67 < b ≤ 0,75 (hoặc 0,67 < b ≤ 0,8 trong trường hợp là vòi hoặc 0,67 < b ≤ 0,775 trong trường hợp là vòi Venturi). Trong trường hợp này, không cần phải tăng độ không đảm bảo đo của hệ số xả khi tính toán trong việc lắp đặt.

8. Độ không đảm bảo đo của phép đo lưu lượng

CHÚ THÍCH: Các thông tin đầy đủ về việc tính toán độ không đảm bảo đo của phép đo lưu lượng, kèm theo ví dụ, được nêu trong ISO/TR 5168.

8.1. Định nghĩa độ không đảm bảo đo đo

8.1.1. Trong bộ tiêu chuẩn ISO 5167 (tất cả các phần) độ không đảm bảo đo đo được định nghĩa là một khoảng quanh kết quả đo mà có thể hy vọng bao gồm khoảng 95 % phân bố của các giá trị có thể quy cho đại lượng đo một cách hợp lý.

8.1.2. Độ không đảm bảo đo đo lưu lượng phải được tính toán và đưa ra mỗi khi một phép đo được công bố phù hợp với phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn ISO 5167.

8.1.3. Độ không đảm bảo đo có thể biểu thị dưới dạng tương đối hoặc tuyệt đối và kết quả của phép đo lưu lượng có thể được thể hiện bằng một trong các cách sau:

- lưu lượng = q ± dq

- lưu lượng = q(1 ± U'_q)

...

...

...

trong đó độ không đảm bảo đo đo dq có cùng thứ nguyên với q trong khi U'_q = dq/q là không có thứ nguyên.

8.1.4. Để thuận tiện, ở đây đưa ra sự khác biệt giữa độ không đảm bảo đo liên quan đến phép đo thực hiện do người sử dụng và độ không đảm bảo đo liên quan đến các đại lượng được quy định trong phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn ISO 5167. Độ không đảm bảo đo sau liên quan đến hệ số xả và hệ số giãn nở; chúng đưa ra độ không đảm bảo đo tối thiểu mà với độ không đảm bảo đo này phép đo bị làm hỏng không thể tránh được, vì vậy người sử dụng không có sự kiểm soát đối với các giá trị này. Chúng xuất hiện bởi sự cho phép có những thay đổi nhỏ về hình dạng của thiết bị và bởi vì sự khảo sát các giá trị dựa trên chúng không thể thực hiện trong các điều kiện “lý tưởng”, cũng như không có một độ không đảm bảo đo đo nhất định.

8.2. Tính toán cụ thể độ không đảm bảo đo

8.2.1. Độ không đảm bảo đo đo thành phần

Từ Công thức (1), lưu lượng khối lượng q_m được tính bởi:

Trong thực tế, các đại lượng khác nhau xuất hiện ở vế phải của công thức này là không phụ thuộc, vì vậy để tính toán trực tiếp độ không đảm bảo đo đo của q_m từ các độ không đảm bảo đo đo của các đại lượng này sẽ là không chính xác.

Ví dụ C là một hàm của d, D, V₁, n₁ và r₁, và e là một hàm của d, D, ∆p, r₁, và k

8.2.1.1. Tuy nhiên, sẽ là đủ cho hầu hết các mục đích thực tế để giả định rằng độ không đảm bảo đo của C, e, d, ∆p và r₁ là phụ thuộc với nhau.

...

...

...

Tương tự, độ lệch của e gây ra do độ không đảm bảo đo của giá trị b, tỉ số áp suất và đẳng entropi cũng là thứ cấp và được bao gồm trong độ không đảm bảo đo của e. Sự đóng góp vào độ không đảm bảo đo gây ra do các hiệp biến có thể được xem là không đáng kể.

8.2.1.3 Độ không đảm bảo đo phải được bao hàm trong công thức làm việc thực tế cho dq_m vì vậy là các độ không đảm bảo đo của các đại lượng C, e, d,D, ∆p, và r₁.

8.2.2. Công thức làm việc thực tế

8.2.2.1. Công thức làm việc thực tế cho độ không đảm bảo đo, dq_m , của lưu lượng khối lượng được nêu trong Công thức (3) như sau:

         (3)

Trong công thức (3) một vài độ không đảm bảo đo, như của hệ số xả và hệ số giãn nở, được đưa ra trong 8.2.2.2 và 8.2.2.3, trong khi các độ không đảm bảo đo khác được xác định bởi người sử dụng (xem 8.2.2.4 và 8.2.2.5).

8.2.2.2. Trong Công thức (3), các giá trị của dC / C và de/e sẽ được lấy từ phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn ISO 5167.

8.2.2.3. Khi phải xem xét chiều dài đoạn ống thẳng thì bổ sung thêm độ không đảm bảo đo đo là 0,5 %, độ không đảm bảo đo đo này sẽ được cộng số học vào với các độ không đảm bảo đo đo nêu trong 6.2.4 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), ISO 5167-3 : 2003 và ISO 5167-4 : 2003, và không phải bình phương như với các độ không đảm bảo đo đo khác trong công thức trên. Các độ không đảm bảo đo đo bổ sung khác (xem 6.4.4, và 6.5.3 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003) và 6.4.4 của ISO 5167-3 : 2003) phải được cộng số học vào theo cách như vậy.

8.2.2.4. Trong Công thức (3) các giá trị lớn nhất của dD / D và dd / d, được lấy từ các quy định kỹ thuật đưa ra trong 6.4.1 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), 6.4.1 của ISO 5167-3 : 2003 và 5.2.2 của ISO 5167-4 : 2003, và 5.1.8 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003), 5.1.2.5, 5.2.2.3 và 5.3.1.6 của ISO 5167-3 : 2003 và 5.2.4 của ISO 5167-4 : 2003 một cách tương ứng, có thể được chấp nhận hoặc bằng cách khác, giá trị thực tế nhỏ hơn có thể được tính toán bởi người sử dụng. (Giá trị lớn nhất của dD / D sẽ không vượt quá 0,4% trong khi giá trị lớn nhất của dd / d không vượt quá 0,1 %).

...

...

...

8.2.2.6. Để đưa ra độ không đảm bảo đo tổng quát của q_m quy định mức tin cậy gần 95 %, độ không đảm bảo đo xác định bởi người sử dụng cũng phải ở mức tin cậy gần 95 %.

PHỤ LỤC A

(Tham khảo)

Phương pháp tính lặp

Quy trình tính toán lặp được sử dụng khi vấn đề không thể giải quyết được bằng phương pháp tính toán trực tiếp (xem 5.3).

Ví dụ trong trường hợp tấm tiết lưu, các phép tính lặp luôn luôn được yêu cầu để tính toán:

- Lưu lượng khối lượng qm khi biết các giá trị µ₁, ρ₁, D, ∆p và d;

- Đường kính lỗ tiết lưu d và β khi biết các giá trị µ₁, ρ₁, D, ∆p và q_m;

...

...

...

- Đường kính D và d khi biết các giá trị µ₁, ρ₁, β, ∆p và q_m.

Nguyên tắc là nhóm tất cả các giá trị đã biết của công thức lưu lượng cơ bản (3) lại thành một thành phần:

và các giá trị chưa biết trong một thành phần khác.

Thành phần đã biết sau đó là “bất biến” (biểu thị là “A_n” trong Bảng A.1) của bài toán.

Sau đó ước lượng bậc nhất X₁ được đưa vào thành phần chưa biết và tạo ra một sai lệch δ₁ giữa hai thành phần. Phép tính lặp cho phép ước lượng bậc hai X2 được thay thế để tính ra δ₂.

Sau đó các giá trị X₁, X₂, d₁, d₂ được nhập vào một thuật toán tuyến tính để tính X₃…X_n và d₃…d_n cho đến khi giá trị tuyệt đối của d_n nhỏ hơn một giá trị cho trước hoặc cho đến khi hai kết quả liên tiếp của X hoặc d được xem là bằng nhau với một độ chụm cho trước.

Một ví dụ về thuật toán tuyến tính có độ hội tụ nhanh là:

...

...

...

Chú ý rằng các giá trị d, D và b được đưa vào các phép tính thường là các giá trị trong các “điều kiện làm việc” (xem 5.3).

Đối với các tấm tiết lưu, nếu tấm tiết lưu và ống đo được chế tạo từ các vật liệu khác nhau, thì sự thay đổi của b do nhiệt độ làm việc có thể là đáng kể.

Ví dụ về sơ đồ đầy đủ cho các phép tính lặp được nêu trong Bảng A.1

Bảng A.1 – Sơ đồ tính toán lặp

Biến số

q =

d =

Dp =

D =

...

...

...

m₁, r₁, D, d, D_p

m₁, r₁, D, q_m, D_p

m₁, r₁, D, d, q_p

m₁, r₁, b, q_m, D_p

Tìm

q_m và q_v

d và b

D_p

d và D

...

...

...

Phương trình lặp lại

...

...

...

X₁ = Re_D = CA₁

X₃ = Dp = e^-2A₃

Chuẩn mực độ chụm (trong đó n được chọn bởi người sử dụng)

...

...

...

C = C_¥

C = 0,606 (tấm tiết lưu)

C = 1 (thiết bị sơ cấp khác)

e = 0,97 (hoặc 1)

e = 1

C = C_¥

D = ¥ (nếu là lỗ lấy áp kiểu mặt bích)

Kết quả

...

...

...

D_p = X₃

Nếu lưu chất là chất lỏng, D_p đạt được trong vòng đầu tiên

PHỤ LỤC B

(Tham khảo)

Ví dụ về giá trị độ nhám đồng nhất tương đương của thành ống, k

Bảng B.1 – Các giá trị của k

Các giá trị tính theo milimét

...

...

...

Điều kiện

k

Ra

Đồng đỏ, đồng thau, nhôm, nhựa, thủy tinh

Mịn, không cặn

< 0,03

< 0,01

Thép

Mới, không rỉ

...

...

...

< 0,01

Mới, đúc kéo nguội,

< 0,03

< 0,01

Mới, đúc kéo nóng

Mới, đúc cuộn

Mới, hàn theo chiều dọc

≤ 0,10

≤ 0,03

...

...

...

0,10

0,03

Rỉ nhẹ

0,10 đến 0,20

0,03 đến 0,06

Rỉ

0,20 đến 0,30

0,06 đến 0,10

Có lớp bám bề mặt

...

...

...

0,15 đến 0,6

Có lớp bám bề mặt nặng

> 2

> 0,6

Quét nhựa đường, mới

0,03 đến 0,05

0,01 đến 0,015

Quét nhựa đường, thường

0,10 đến 0,20

...

...

...

Mạ kẽm

0,13

0,04

Gang

Mới

0,25

0,08

Rỉ sét

1,0 đến 1,5

...

...

...

Có lớp bám bề ngoài

> 1,5

> 0,5

Quét nhựa đường, mới

0,03 đến 0,05

0,01 đến 0,15

Amiăng

Có và không có lớp bám bề ngoài, mới

< 0,03

...

...

...

Không có lớp bám bề ngoài, thường

0,05

0,015

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp này, Ra được tính toán trên cơ sở là

PHỤ LỤC C

(Tham khảo)

Thiết bị ổn định dòng và thiết bị nắn dòng

C.1. Quy định chung

...

...

...

Việc gộp cả vào trong phụ lục này không ngụ ý rằng một thiết bị ổn định dòng hoặc thiết bị nắn dòng đã vượt qua phép thử sự phù hợp trong 7.4.1 với bất kỳ thiết bị sơ cấp cụ thể ở vị trí cụ thể bất kỳ. Các thiết bị đã chứng tỏ đạt phép thử sự phù hợp trong 7.4.1 với bất kỳ thiết bị sơ cấp cụ thể nào được nêu ra trong các phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn ISO 5167.

Việc mô tả thiết bị ổn định dòng và thiết bị nắn dòng đưa ra ở đây không phải là nhằm giới hạn việc sử dụng các loại khác đã được thử nghiệm và chứng minh đã có độ lệch đủ nhỏ đối với hệ số xả khi so sánh với hệ số xả nhận được trong một đường ống thẳng dài.

Các sản phẩm phù hợp cho thương mại được đưa ra như là ví dụ của các thiết bị ổn định dòng hoặc các thiết bị nắn dòng trong phụ lục này (xem C.2.2 và C.3.2). Thông tin này được nêu để tạo thuận tiện cho người sử dụng tiêu chuẩn này và không hàm ý việc xác nhận của ISO đối với sản phẩm này.

C.2. Thiết bị nắn dòng

C.2.1. Mô tả tổng quát

Thiết bị nắn dòng là một thiết bị loại xoáy hoặc làm giảm đáng kể xoáy nhưng đồng thời cũng tạo ra các điều kiện dòng quy định trong 7.3.3.

Ví dụ về các thiết bị nắn dòng là thiết bị nắn dòng kiểu bó ống, các thiết bị nắn dòng AMCA và thiết bị nắn dòng Etoile.

C.2.2. Ví dụ

C.2.2.1. Thiết bị nắn dòng kiểu bó ống

...

...

...

Cần phải có ít nhất 19 ống. Chiều dài của ống cần phải lớn hơn hoặc bằng 10dt, ở đây là đường kính của ống d_t được biểu thị trên Hình C.1. Các ống được gắn với nhau và bó ống được gắn lên đường ống.

Một trường hợp cụ thể [thiết bị nắn dòng kiểu bó 19 ống (1998)] được mô tả chi tiết trong 6.3.2 của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003).

CHÚ DẪN:

1          Khe hở tối thiểu

2          Thành đường ống

3          Độ dày thành ống (nhỏ hơn 0,025 D)

4          Tùy chọn cho miếng đệm định tâm – điển hình là bốn tấm

^a chiều dài, L, của các ống phải là giữa 2D và 3D, tốt hơn là càng gần với 2D càng tốt.

...

...

...

Hình C.1 – Ví dụ về thiết bị nắn dòng kiểu bó ống

Hệ số tổn thất áp suất, K, đối với thiết bị nắn dòng kiểu bó ống phụ thuộc vào số các ống và độ dày thành ống của chúng, nhưng đối với thiết bị nắn dòng kiểu bó 19-ống (1998) nó gần bằng 0,75, ở đây K được lấy từ công thức:

trong đó:

∆p_c là tổn thất áp suất qua thiết bị nắn dòng hoặc bộ ổn định dòng;

V là vận tốc dọc trục trung bình của lưu chất trong đường ống.

Một thiết kế khác của thiết bị nắn dòng kiểu bó ống có các ống gắn ở vành ngoài với một mặt bích hơi nhô vào trong đường ống.

C.2.2.2. Thiết bị nắn dòng kiểu AMCA

Thiết bị nắn dòng kiểu AMCA bao gồm một lưới vuông hình tổ ong có các kích thước biểu thị trên Hình C.2. Các cánh cần phải càng mỏng càng tốt nhưng phải đủ chắc chắn.

...

...

...

Hình C.2 – Thiết bị nắn dòng kiểu AMCA

C.2.2.3. Thiết bị nắn dòng kiểu Étoile

Thiết bị nắn dòng kiểu Étoile bao gồm tám cánh bán kính hướng tâm ở một góc như nhau có chiều dài tương đương hai lần đường kính của đường ống (xem Hình C.3). Các cánh cần phải càng mỏng càng tốt nhưng phải đủ chắc chắn.

Hệ số tổn thất áp suất, K, đối với thiết bị nắn dòng kiểu Étoile xấp xỉ bằng 0,25.

Hình C.3 – Thiết bị nắn dòng kiểu Étoile

C.3. Thiết bị ổn định dòng

C.3.1. Mô tả tổng quát

...

...

...

Nhiều thiết bị ổn định dòng bao gồm một tấm có khoét lỗ. Một vài thiết bị như vậy được mô tả trong các sách kỹ thuật và nói chung dễ sản xuất, lắp đặt và cung cấp hơn so với thiết bị nắn dòng kiểu bó ống. Chúng có ưu điểm là chiều dày điển hình khoảng D/8 so với chiều dài tối thiểu 2D của bó ống. Hơn nữa, chúng có thể được khoan từ vật liệu đặc dễ hơn so với việc sản xuất, là thiết bị chắc chắn được chế tạo để cho tính năng lặp lại tốt hơn.

Trong thiết bị này, xoáy giảm và biên dạng đồng thời được phân bố lại bằng bố trí lỗ và độ sâu của tấm thích hợp. Nhiều thiết kế khác nhau được nêu trong Phụ lục B của TCVN 8113-2 : 2009 (ISO 5167-2 : 2003). Dạng hình học của tấm là quan trọng trong việc xác định tính năng, hiệu quả và sự tổn thất áp suất qua tấm.

Các ví dụ về các thiết bị ổn định dòng là thiết bị kiểu Gallagher, K-Lab NOVA, NEL (cái xiên), Sprenkle, và Zanker.

C.3.2. Ví dụ

C.3.2.1. Thiết bị ổn định dòng kiểu Gallagher

Thiết bị ổn định dòng kiểu Gallagher hiện tại được đăng ký bản quyền phát minh. Bao gồm một thiết bị chống xoáy, một khoang lắp đặt và một thiết bị tạo biên dạng như thể hiện trên Hình C.4 và C.5.

Hệ số tổn thất áp suất, K, đối với thiết bị nắn dòng kiểu Gallagher phụ thuộc vào quy định kỹ thuật của nhà sản xuất, và xấp xỉ bằng 2.

CHÚ DẪN

...

...

...

2          Thiết bị tạo biên dạng

^a           D_nom = đường kính danh nghĩa của đường ống.

^b           Chiều dài tương đương với đường kính của bề mặt nhô lên

^c           3,2 mm đối với D_nom = 50 mm đến 75 mm kiểu ống

6,4 mm đối với D_nom  = 100 mm đến 450 mm kiểu ống

12,7 mm đối với D_nom  = 500 mm đến 600 mm kiểu ống

12,7 mm đối với D_nom = 50 mm đến 300 mm kiểu cánh

17,1 mm đối với D_nom = 350 mm đến 600 mm kiểu cánh

^d           3,2 mm đối với D_nom = 50 mm đến 75 mm

...

...

...

12,7 mm đối với D_nom = 500 mm đến 600 mm

^e           Hướng của dòng chảy.

Hình C.4 – Bố trí điển hình của thiết bị ổn định dòng kiểu Gallagher

CHÚ DẪN

1          Thiết bị chống xoáy – kiểu ống tùy chọn: bó đồng tâm đồng dạng 19-ống (có thể được gắn bằng chốt).

2          Thiết bị chống xoáy – kiểu cánh tùy chọn: tám cánh chiều dài 0,125D đến 0,25D, đồng tâm với đường ống

(thiết bị có thể được đặt ở phía dòng vào của đồng hồ đo đếm).

3          Thiết bị tạo biên dạng: kiểu 3-8-16 (xem Chú thích)

...

...

...

- 3 lỗ trên đường kính vòng tròn với bước 0,15D đến 0,155D; có đường kính sao cho tổng diện tích của chúng bằng 3 % đến 5 % diện tích đường ống;

- 8 lỗ trên đường kính vòng tròn với bước 0,44D đến 0,48D; có đường kính sao cho tổng diện tích bằng 19 % đến 21 % diện tích đường ống;

- 16 lỗ trên đường kính vòng tròn có bước 0,81D đến 0,85D; có đường kính sao cho tổng diện tích bằng 25 % đến 29 % diện tích đường ống.

Hình C.5 – Thành phần điển hình của thiết bị ổn định dòng kiểu Gallagher

C.3.2.2. Thiết bị ổn định dòng kiểu tấm khoan lỗ K-Lab thiết kế của NOVA

Tấm khoan lỗ K-Lab thiết kế của NOVA được biết đến như là thiết bị ổn định dòng K-Lab NOVA hiện tại được đăng ký bản quyền phát minh. Nó bao gồm một tấm có 25 lỗ sắp xếp theo kiểu hình tròn đối xứng như biểu thị trên Hình C.6. Chiều dày của tấm khoan lỗ, t_c, sao cho 0,125D ≤ t_c ≤0 ,15D. Chiều dày mặt bích phụ thuộc vào ứng dụng; đường kính ngoài và bề mặt mặt bích phụ thuộc vào kiểu mặt bích và ứng dụng. Kích thước của các lỗ là hàm số của đường kính trong của đường ống, D, và phụ thuộc vào số Reynolds đường ống.

Với điều kiện là Re_D ≥ 8 x 10^5 có:

- lỗ ở tâm với đường kính 0,18629 D ± 0,00077D

- vòng đai có 8 lỗ có đường kính 0,163D ± 0,00077D trên đường kính vòng tròn với bước 0,5D ± 0,5mm, và

...

...

...

Với điều kiện là 8 x 10^5 > Re_D ≥10^5 có:

- lỗ ở tâm với đường kính 0,22664D ± 0,00077D;

- vòng đai có 8 lỗ có đường kính 0,16309D ± 0,00077D trên đường kính vòng tròn với bước 0,5D ± 0,5mm, và

- vòng đai có 16 lỗ có đường kính 0,12422D ± 0,00077D trên đường kính vòng tròn với bước 0,85D ± 0,5mm.

Hệ số tổn thất áp suất, K, đối với thiết bị ổn định dòng kiểu K-Lab NOVA xấp xỉ bằng 2.

Hình C.6 – Thiết bị ổn định dòng kiểu K-Lab NOVA

C.3.2.3. Thiết bị ổn định dòng kiểu NEL (spearman)

Thiết bị ổn định dòng kiểu NEL (spearman) được biểu thị trên Hình C.7. Kích thước của các lỗ là hàm của đường kính trong của đường ống, D. Có:

...

...

...

b) vòng đai có 8 lỗ (d₂) có đường kính 0,16D trên đường kính vòng tròn với bước 0,48D, và

c) vòng đai có 16 lỗ (d₃) có đường kính 0,12D trên đường kính vòng tròn với bước 0,86D.

Chiều dày tấm khoan lỗ là 0,12D.

Hệ số tổn thất áp suất, K, đối với thiết bị ổn định dòng kiểu NEL xấp xỉ bằng 3,2.

Hình C.7 – Thiết bị ổn định dòng kiểu NEL

C.3.2.4. Thiết bị ổn định dòng kiểu Splendkle

Thiết bị ổn định dòng kiểu Splendkle bao gồm 3 tấm khoan lỗ nối tiếp với chiều dài bằng D ± 0,1D giữa các tấm liên tiếp. Các lỗ cần được vát góc 45^o trên cạnh phía dòng vào để giảm tổn thất áp suất, và tổng diện tích của các lỗ trong mỗi tấm cần lớn hơn 40% diện tích mặt cắt đường ống. Tỷ số chiều dày tấm và đường kính lỗ cần phải tối thiểu là 1 và đường kính của các lỗ cần phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,05D (xem Hình C.8).

Ba tấm được gắn với nhau bởi các thanh giằng hoặc đinh tán, được đặt xung quanh chu vi của đường ống, và có đường kính càng nhỏ càng tốt nhưng phải đủ chắc chắn.

...

...

...

CHÚ DẪN

1          Các tấm khoan lỗ.

^a Hướng dòng chảy

Hình C.8 – Thiết bị ổn định dòng kiểu Splendkle

C.3.2.5. Thiết bị ổn định dòng kiểu Zanker

Thiết bị ổn định dòng kiểu Zanker bao gồm một tấm khoan lỗ với các lỗ có kích thước xác định nối tiếp bởi các kênh (mỗi lỗ 1 kênh) tạo thành bởi sự giao nhau của một số tấm (xem Hình C.9). Các tấm khác nhau cần phải càng nhỏ càng tốt nhưng phải chắc chắn.

Hệ số tổn thất áp suất, K, đối với thiết bị ổn định dòng kiểu Zanker xấp xỉ bằng 5.

...

...

...

^b 8 lỗ, đường kính 0,139D, đường kính vòng tròn (pcd) 0,56D

^c 4 lỗ, đường kính 0,136 5D, đường kính vòng tròn (pcd) 0,75D

^d 8 lỗ, đường kính 0,11D, đường kính vòng tròn (pcd) 0,85D

^e 4 lỗ, đường kính 0,077D, đường kính vòng tròn (pcd) 0,90D

^f hướng dòng chảy

Hình C.9 – Thiết bị ổn định dòng kiểu Zanker

C.3.2.6. Tấm ổn định dòng kiểu Zanker

Tấm ổn định dòng kiểu Zanker mô tả ở đây là một cải tiến của thiết bị định dòng kiểu Zanker như mô tả ở C.3.2.5. Tấm ổn định dòng kiểu Zanker có cùng sự phân bố của các lỗ trên tấm tương tự nhưng không có hộp trứng ong gắn vào tấm; thay vào đó chiều dày tấm tăng lên thành D/8.

Tấm ổn định dòng kiểu Zanker được minh họa trên Hình C.10 và bao gồm 32 lỗ sắp xếp theo kiểu vòng tròn đối xứng. Kích thước của lỗ là hàm của đường kính trong của đường ống, D. Có:

...

...

...

b) vòng đai của 8 lỗ có đường kính 0,139D ± 0,001D trên đường kính vòng tròn (pcd) với bước 0,56D ± 0,0056D;

c) vòng đai của 4 lỗ có đường kính 0,136 5D ± 0,001D trên đường kính vòng tròn (pcd) với bước 0,75D ± 0,0075D;

d) vòng đai của 8 lỗ có đường kính 0,110D ± 0,001D trên đường kính vòng tròn (pcd) với bước 0,85D ± 0,0085D;

e) vòng đai của 8 lỗ có đường kính 0,077D ± 0,001D trên đường kính vòng tròn (pcd) với bước 0,90D ± 0,009D;

Dung sai đường kính của mỗi lỗ là ± 0,1 mm khi D < 100 mm.

Chiều dày của tấm khoan lỗ, t_c, sao cho 0,12D ≤ t_c ≤ 0,15D. Chiều dày mặt bích phụ thuộc vào ứng dụng; đường kính ngoài và bề mặt mặt bích phụ thuộc vào kiểu mặt bích và ứng dụng.

^a 4 lỗ, đường kính 0,141D, đường kính vòng tròn (pcd) 0,25D

^b 8 lỗ, đường kính 0,139D, đường kính vòng tròn (pcd) 0,56D

...

...

...

^d 8 lỗ, đường kính 0,11D, đường kính vòng tròn (pcd) 0,85D

^e 8 lỗ, đường kính 0,077D, đường kính vòng tròn (pcd) 0,90D

Hình C.10 – Tấm ổn định dòng kiểu Zanker

Hệ số tổn thất áp suất, K, đối với thiết bị ổn định dòng kiểu Zanker xấp xỉ bằng 3.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] NIAZI, A. and THALAYASINGGAM, S. Temperature changes across orifice meters. In Proc. Of 19^thNorth Sea Flow Measurement Workshop, Norway, Paper 13, October 2001

[2] STUDZINSKI, W. and BOWEN, J.White Paper on Dynamic Effects on Orifice Measurement, Washington D.C., American Petroleum Institute, 1997

[3] S.CHLICHTING, H. Boundary layer theory. New York, McGraw-Hill, 1960

...

...

...

[5] SHEN, J.J.S. Characterization of Swirling Flow and its Effects on Orifice Metering, SPE 22865. Richardson, Texas: Society of Petroleum Engineers, 1991

[6] READER-HARRIS, M.J.Pipe roughness and Reynolds number limits for the orifice plate discharge coefficient equation. In Proc. of 2^nd Int. Symp. on Fluid Flow Measurement, Calgary, Canada, Arlington, Virginia: American Gas Association, June 1990,pp.29-43

[7] READER-HARRIS, M.J., SATTARY, J.A. and SPEARMAN, E, P. The orifice plate discharge coefficient equation. Progress Report No PR14: EUEC/17 (EEC005). East Kibride, Glasgow: national Engineering Laboratory Excutive Agency, May 1992

[8] ISO/TR 3313 : 1998, Measurement of fluid flow in closed conduits – Guidelines on the effects of flow pulsations on flow-measurement instruments

[9] ISO 4288 : 1996, Geometriccal product Specification (GPS) – Surface texture:Profile method – Rules and procedures for the assessment of surface texture

[10] ISO/TR 5168 : 1998, Measurement of fluid Flow-Evaluation of uncertainties

[11] ISO/TR 9464 : 1998, Guidelines for the use of ISO 5167-1:1991

MỤC LỤC

...

...

...

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ và định nghĩa

4. Ký hiệu và chỉ số dưới

4.1. Ký hiệu

4.2. Chỉ số dưới

5. Nguyên lý của phương pháp đo và phương pháp tính

5.1. Nguyên lý của phương pháp đo

5.2. Phương pháp xác định tỷ số đường kính của thiết bị sơ cấp tiêu chuẩn đã lựa chọn

5.3. Tính toán lưu lượng

...

...

...

6. Yêu cầu chung về phép đo

6.1. Thiết bị sơ cấp

6.2. Bản chất của lưu chất

6.3. Điều kiện dòng chảy

7. Yêu cầu lắp đặt

7.1. Quy định chung

7.2. Chiều dài tối thiểu của đoạn ống thẳng phía dòng vào và phía dòng ra của thiết bị sơ cấp

7.3. Yêu cầu chung cho các điều kiện dòng chảy tại thiết bị sơ cấp

7.4. Thiết bị ổn định dòng

...

...

...

8.1. Định nghĩa độ không đảm bảo đo

8.2. Tính toán cụ thể độ không đảm bảo đo

Phụ lục A (Tham khảo): Phương pháp tính lặp

Phụ lục B (Tham khảo): Ví dụ về giá trị độ nhám đồng nhất tương đương của thành ống, k

Phụ lục C (Tham khảo): Thiết bị ổn định dòng và thiết bị nắn dòng

Thư mục tài liệu tham khảo

1) Xem ISO 2186 :1973, Fluid flow in closed conduits – Connections for pressure signal transmissions between primary and secondary elements (Dòng lưu chất trong các ống dẫn kín – Đấu nối cho việc truyền tín hiệu áp suất giữa các thiết bị sơ cấp và thứ cấp).

2) Các tấm tiết lưu có lỗ lấy áp kiểu "vena contracta" không được đề cập trong bộ tiêu chuẩn ISO 5167.

3) ISA là viết tắt của International Federation of the National Standardizing Associations (Liên hiệp quốc tế của các hiệp hội tiêu chuẩn hóa quốc gia), mà kế tục là ISO vào năm 1946.

...

...

...