Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10721:2015 Hướng dẫn về ảnh hưởng của sai lệch trong TCVN 8113

• Số hiệu: TCVN10721:2015
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2015

Ký hiệu	Đại lượng được biểu thị	Thứ nguyên M: khối lượng L: chiều dài T: thời gian	Đơn vị SI
c	Phần trăm thay đổi về hệ số xả	Không thứ nguyên
C	Hệ số xả	Không thứ nguyên
Cc	Hệ số co hẹp dòng	Không thứ nguyên
d	Đường kính của lỗ tiết lưu hoặc họng của thiết bị sơ cấp ở điều kiện vận hành	L	m
D	Đường kính trong của ống phía dòng vào tại điều kiện vận hành	L	m
D1	Đường kính vòng đỡ	L	m
D2	Đường kính đỡ tấm tiết lưu	L	m
e	Độ không đảm bảo tương đối	Không thứ nguyên
E	Độ dày của tấm tiết lưu	L	m
Ee	Độ dày của lỗ tiết lưu	L	m
k	Độ nhám đồng nhất tương đương	L	m
L1	Khoảng cách từ lỗ lấy áp phía dòng vào tới mặt phía dòng vào của tấm tiết lưu chia cho đường kính ống (D)	Không thứ nguyên
L'2	Khoảng cách từ lỗ lấy áp phía dòng ra tới mặt phẳng phía dòng ra của tấm tiết lưu chia cho đường kính ống (D)	Không thứ nguyên
qm	Lưu lượng khối lượng	MT^-1	kg/s
r	Bán kính cạnh tấm tiết lưu	L	m
Red	Số Reynolds dựa trên họng của thiết bị	Không thứ nguyên
ReD	Số Reynolds dựa trên đường kính ống phía dòng vào	Không thứ nguyên
u	Vận tốc cục bộ trục	LT^-1	m/s
uCL	Vận tốc đường tâm trục	LT^-1	m/s
U	Vận tốc trung bình trục	LT^-1	m/s
Y	Mô đun đàn hồi của vật liệu tấm tiết lưu	ML^-1T^-2	Pa
β	Tỉ lệ đường kính, (= d/D)	Không thứ nguyên
∆p	Chênh áp	ML^-1T^-2	Pa
∆py	Chênh áp được yêu cầu để đạt đến ứng suất đàn hồi của tấm tiết lưu	ML^-1T^-2	Pa
ε	Hệ số mở rộng (giãn nở)	Không thứ nguyên
l	Hệ số ma sát	Không thứ nguyên
ρ	Khối lượng riêng lưu chất	ML^-3	kg/m^3
ρ1	Khối lượng riêng lưu chất tại lỗ lấy áp phía dòng vào	ML^-3	kg/m^3
σy	Ứng suất đàn hồi của vật liệu tấm tiết lưu	ML^-1T^-2	Pa

5. Ảnh hưởng của sai số đến việc tính lưu lượng

5.1. Quy định chung

Trong tiêu chuẩn này, ảnh hưởng của sai lệch so với điều kiện được trình bày trong TCVN 8113 (ISO 5167) được mô tả theo các thay đổi về hệ số xả, ∆C của lưu lượng kế. Hệ số xả, C của thiết bị chênh áp được tính theo công thức sau:

(1)

Cạnh nhọn của tấm tiết lưu đảm bảo sự phân tách của dòng chảy và do đó sự co của dòng lưu chất tới các tiết diện thu hẹp. Xác định hệ số co hẹp dòng, C_c, bằng tỷ số giữa diện tích dòng và diện tích hình học. Lỗ tiết lưu kết quả C_c ≈ 0,6, chủ yếu tính cho hệ số xả, C ≈ 0,6.

Ảnh hưởng của sự thay đổi về hệ số xả được minh họa bằng ví dụ sau.

Dùng một tấm tiết lưu có cạnh được làm tròn quá mức. Điều này sẽ làm giảm sự phân tách và tăng C_c, dẫn đến làm giảm vận tốc tại tiết diện thu hẹp. Chênh áp quan sát được vì vậy sẽ giảm đi. Từ phương trình (1), có thể thấy rằng hệ số xả do vậy sẽ tăng lên. Một cách khác, khi C_c tăng, C cũng tăng. Nếu không có sự hiệu chính nào được thực hiện đối với sự thay đổi về giá trị C, lưu lượng kế sẽ có kết quả thấp hơn giá trị thực.

Vì vậy, có thể kết luận rằng:

...

...

...

và ngược lại,

b) Ảnh hưởng làm giảm hệ số xả sẽ dẫn đến số đọc lưu lượng cao hơn giá trị thực nếu hệ số này không được hiệu chính.

5.2. Các ảnh hưởng có thể định lượng

Khi người sử dụng biết được các ảnh hưởng trên và các ảnh hưởng này có thể định lượng, hệ số xả phù hợp có thể được sử dụng và lưu lượng chính xác được tính toán. Tuy nhiên, việc định lượng chính xác các ảnh hưởng này rất khó khăn và vì vậy bất cứ lưu lượng nào được tính theo cách như vậy cần được coi là có độ không đảm bảo tăng.

Nếu không có quy định nào khác, một thành phần độ không đảm bảo bổ sung, tương đương việc hiệu chính 100 % hệ số xả, cần được cộng số học vào hệ số xả khi ước lượng độ không đảm bảo tổng của phép đo lưu lượng.

6. Các ảnh hưởng do sai lệch về cấu tạo

6.1. Độ nhọn của cạnh tấm tiết lưu

Các tấm tiết lưu không có độ nhọn quy định cạnh (bán kính cạnh r ≤ 0,0004 d theo 5.1.7.2 của TCVN 8113-2 (ISO 5167-2) sẽ có hệ số xả tăng lũy tiến khi bán kính cạnh tăng. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng ảnh hưởng lên hệ số xả, C, là làm nó tăng thêm 0,5 % khi r/d là 0,001 và 5 % khi r/d là 0,01. Đây là mối quan hệ xấp xỉ tuyến tính (xem Hình 1 và [1]. Các giá trị này được áp dụng đặc biệt với các giá trị Re_d trên 300 000 và các giá trị β dưới 0,7, nhưng chúng có thể được sử dụng như hướng dẫn chung cho các giá trị khác.

Kỹ thuật đo các bán kính cạnh đã có sẵn, nhưng nhìn chung nên cải thiện độ nhọn của cạnh đến giá trị yêu cầu hơn là cố gắng đo và thực hiện các hiệu chính phù hợp.

...

...

...

CHÚ DẪN

1

Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm kỹ thuật quốc gia (NEL, UK) - D = 300 mm

2

Giới hạn theo ISO - r = 0,000 4d

3

Khác

4

NEL

...

...

...

D = 50 mm (Xem [56]

6

D = 100 mm (Xem [56]

7

D = 150 mm (Xem [34]

8

D = 75 mm (Xem [57]

9

D = 100 mm (Xem [58]

...

...

...

thay đổi của hệ số xả

r/d

tỷ số bán kính

Hình 1 - Ảnh hưởng của bán kính cạnh tới hệ số xả

6.2. Độ dày của cạnh lỗ tiết lưu

Đối với các tấm tiết lưu, sự tăng hệ số xả do cạnh lỗ tiết lưu có độ dày quá lớn (xem 5.1.5 của TCVN 8113-2 (ISO 5167-2) có thể thấy rõ được. Với tấm tiết lưu đo có nòng thẳng trong một ống 150 mm, các thay đổi về hệ số xả trình bày trong Hình 2 (xem [2]).

CHÚ DẪN

1 vị trí của tấm tiết lưu

...

...

...

3 giới hạn của tiêu chuẩn

c thay đổi của hệ số xả

E_e/D chiều dày lỗ tiết lưu với tỷ lệ đường kính ống bên trong phía dòng vào

Hình 2 - Thay đổi hệ số xả theo hàm của độ dày lỗ tiết lưu

6.3. Điều kiện mặt phía dòng vào và phía dòng ra của tấm tiết lưu

Mặt phía dòng vào cần bằng phẳng và nhẵn. Độ nhám quá lớn sẽ dẫn đến tăng hệ số xả. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng độ nhám bề mặt tương đương 0,0003d sẽ làm tăng hệ số xả lên 0,1 %. Vì yêu cầu về độ sắc của cạnh là r ≤ 0,0004d, nên nếu tăng độ nhám của tấm tiết lưu sẽ làm cho khó xác định độ nhọn hoặc khẳng định rằng yêu cầu về cạnh sắc đã được thỏa mãn.

Sự cố cục bộ đối với mặt phía dòng vào hoặc cạnh của tấm tiết lưu không ảnh hưởng bất lợi đến hệ số xả miễn là sự cố đó được giữ càng cách xa lỗ lấy áp càng tốt (xem [1]). Hệ số xả rất ít nhạy với điều kiện bề mặt phía dòng ra của tấm tiết lưu ([1]).

Sự không bằng phẳng trên phạm vi lớn, ví dụ “lõm xuống”, dẫn tới các sai số trong phép đo dòng. Độ “lõm xuống” bằng 1 % theo hướng đi của dòng chảy sẽ gây số đọc thấp hơn giá trị thực, nghĩa là C tăng khoảng 0,2 % với β = 0,2 và 0,1 % với β = 0,7. Biến dạng ngược hướng của dòng chảy cũng gây ra các sai số có thể là âm hoặc dương phụ thuộc vào lượng biến dạng.

6.4. Vị trí của lỗ lấy áp đối với lỗ tiết lưu

...

...

...

Các giá trị hệ số xả của tấm tiết lưu đối với ba vị trí lấy áp chuẩn (góc, mặt bích, D và D/2) có thể được tính bằng cách sử dụng phương trình (4) của TCVN 8113-2 (ISO 5167-2)(xem [55]). Trong trường hợp các vị trí lỗ lấy áp nằm ngoài dung sai cho phép trong TCVN 8113-2 (ISO 5167-2) đối với ba vị trí, thì hệ số xả có thể được ước lượng như mô tả trong 6.4.2. Cần nhấn mạnh là hệ số không đảm bảo bổ sung cần đi kèm với việc sử dụng các vị trí lỗ lấy áp không theo tiêu chuẩn.

6.4.2. Tính hệ số xả

Tính các giá trị thực của L₁ và L'₂. Hệ số xả có thể được ước lượng chỉ khi L₁ ≤ 1 và L'₂ ≤ 0,47.

Sử dụng các giá trị thực của L₁ và L₂, ước lượng hệ số xả bằng phương trình (4) của TCVN 8113-2(ISO 5167-2).

6.4.3. Ước lượng độ không đảm bảo bổ sung

Nếu các lỗ lấy áp nằm giữa mặt bích và lỗ lấy áp góc, độ không đảm bảo bổ sung (e), được tính bằng phần trăm (%), có thể được ước lượng từ:

(2)

trong đó

...

...

...

C_CT là hệ số xả cho các lỗ lấy áp góc.

Nếu lỗ lấy áp nằm giữa lỗ lấy áp D và lỗ lấy áp D/2 và lỗ lấy áp kiểu mặt bích, độ không đảm bảo bổ sung, e, tính theo phần trăm (%) có thể được ước lượng từ:

(3)

trong đó

C_{D và D/2} là hệ số xả đối với lỗ lấy áp D và D/2.

6.4.4. Ví dụ

Với một lỗ tiết lưu có β = 0,6, Re_D = 10^6, D = 250 mm và lỗ lấy áp ở 0,15 D phía dòng ra và phía dòng vào của tấm tiết lưu.

Để ước lượng hệ số xả, sử dụng phương trình (4) của TCVN 8113-2(ISO 5167-2) với L₁ = L'₂= 0,15.

...

...

...

Vì vậy,

Độ không đảm bảo của hệ số xả là 0,5 % (xem 5.3.3.1 của TCVN 8113-2(ISO 5167-2).

Vì vậy, độ không đảm bảo tổng = 0,5 + 0,078 = 0,6 % (nghĩa là độ không đảm bảo được cộng số học một cách đơn giản).

6.5. Điều kiện của lỗ lấy áp

Kinh nghiệm chỉ ra rằng các sai số lớn có thể được tạo ra do các lỗ lấy áp có gờ sắc hoặc lớp lắng đọng trên đó, hoặc gần với cạnh nơi lỗ lấy áp xuyên qua thành ống. Đây là trường hợp khi lỗ lấy áp nằm trong dòng chảy chính chẳng hạn như lỗ lấy áp họng trong vòi phun hoặc ống Venturi, khi đó các gờ sắc nhỏ có thể làm tăng sai số đáng kể tính theo phần trăm. Các lỗ lấy áp góc phía dòng vào và phía dòng ra ở các vùng chết tương đối rất ít khả năng bị ảnh hưởng vấn đề này.

Việc lắp đặt phải được kiểm tra trước khi sử dụng và tại các khoảng thời gian định kỳ để đảm bảo rằng những bất thường này không tồn tại.

7. Ảnh hưởng của đường ống gần lưu lượng kế

7.1. Đường kính ống

Đường kính trong của ống phía dòng ra và phía dòng vào của thiết bị sơ cấp phải luôn được đo để đảm bảo rằng nó phù hợp với các qui định trong 6.4 TCVN 8113-2(ISO 5167-2) và 6.4 của TCVN 8113-3(ISO 5167-3) hoặc 6.4.1 TCVN 8113-4(ISO 5167-4). Các sai số đo đường kính trong phía dòng vào sẽ gây ra sai số trong tỷ lệ lưu lượng tính được theo công thức:

...

...

...

(4)

Các sai số này trở nên đáng kể khi β lớn, ví dụ, β = 0,75, sai số dương 1 % của D sẽ gây ra sai số âm 1 % với q_m.

Ống phía dòng ra ít nghiêm trọng hơn, như tấm tiết lưu, vòi phun ISA 1932 hoặc vòi phun bán kính dài chỉ cần đường kính nằm trong khoảng 3 % của ống phía dòng vào (xem 6.4.6 của TCVN 8113-2 (ISO 5167-2) hoặc 6.4.6 TCVN 8113-3(ISO 5167-3), và đường kính của vòi phun Venturi hoặc ống Venturi chỉ cần ≥ 90 % đường kính tại cuối đoạn phân kỳ (xem 6.4.6 TCVN 8113-3(ISO 5167-3) hoặc 6.4.1.3 TCVN 8113-4(ISO 5167-4).

7.2. Các bước và các phần hẹp dần (hình nón)

Cần tránh tăng đột ngột kích thước của ống trong vùng lân cận của thiết bị sơ cấp vì sẽ dẫn đến các sai số lớn trong kết quả đo dòng chảy. Tương tự, các phần hẹp dần của ống có thể dẫn tới các sai số đáng kể, như có thể thấy trong Bảng 2 với nấc các sai số có thể xuất hiện khi tấm tiết lưu với các lỗ lấy áp góc được đặt ngay trước hoặc sau đoạn hình nón.

Thông tin trong Bảng 2 chỉ thị sự phân kỳ của đoạn hình nón trong hướng của dòng chảy và được đặt ngay phía dòng vào, vì có thể tăng hệ số xả lên đến 50%. Mặt khác, đoạn hình nón hội tụ, dù được lắp đặt trước hoặc sau tấm tiết lưu, và với điều kiện nó không tạo thành một góc dốc hơn với các góc được trình bày, đều dẫn tới sự thay đổi hệ số nhỏ hơn 2 %.

Bảng 2 - Ảnh hưởng của đoạn hình nón

Vị trí của tấm tiết lưu

β

...

...

...

%

a) Phía dòng ra từ đoạn hình nón phân kỳ

0,4

0,7

+ 10

+ 50

b) Phía dòng ra từ đoạn hình nón hội tụ

...

...

...

0,7

- 0,5

- 2

c) Phía dòng vào từ đoạn hình nón hội tụ

0,4

0,7

0 đến - 1

+ 1

...

...

...

Các yêu cầu về kích cỡ và định vị đồng tâm của các vòng đỡ đối với tấm tiết lưu và vòi phun được trình bày trong 6.4 và 6.5 TCVN 8113-2(ISO 5167-2), 6.4 và 6.5 TCVN 8113-3(ISO 5167-3) và Hình 4 của TCVN 8113-2(ISO 5167-2). Nếu yêu cầu được trình bày trong 6.5.4 TCVN 8113-2(ISO 5167-2) và 6.5.4 TCVN 8113-3(ISO 5167-3) (cụ thể là vòng định tâm không nhô vào trong ống) không được thỏa mãn, sẽ tạo ra các sai số trong phép đo dòng tương đối lớn. Hình 3 trình bày một hệ thống như vậy và Hình 4, sử dụng cùng ký hiệu, trình bày các sai số xấp xỉ phát sinh trong các điều kiện đã cho. Cần nhấn mạnh rằng để đạt tới các sai số này, đường kính trong của vòng đỡ, D₁, không phải đường kính của đường chính, được sử dụng để xác định lưu lượng và dùng cho D trong việc xác định hệ số hiệu chính khi các giá trị trình bày được sử dụng.

Trong trường hợp vòng đỡ có kích thước quá lớn, các kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng với β = 0,74, vòng đỡ vượt cỡ 11 % và mở rộng 0,05 D phía dòng vào từ tấm tiết lưu làm tăng hệ số xả lên xấp xỉ 0,5 %. Tuy nhiên, với hình dạng tương tự nhưng β = 0,63 thì không có ảnh hưởng nào được tìm thấy.

a) Tấm tiết lưu

b) Vòi phun

CHÚ DẪN

1 dòng

Hình 3 - Vòng đỡ có đường kính trong D₁, nhỏ hơn đường kính ống D

...

...

...

a) Tấm tiết lưu

b) Vòi phun

CHÚ DẪN

1

a = 0,2 D đến 0,3 D

c

thay đổi của hệ số xả

β

...

...

...

Hình 4 - Ảnh hưởng của sai lệch đường kính vòng đỡ

7.4. Vòng nối kích cỡ nhỏ hơn quy định

Khi đường kính trong của vòng nối hoặc vòng đệm nhỏ hơn đường kính ống, đặc biệt ở mặt phía dòng vào của tấm tiết lưu hoặc vòi phun, có thể xuất hiện sai số rất lớn trong phép đo dòng. Độ lớn và dấu hiệu của ảnh hưởng liên quan đến phép đo lưu lượng phụ thuộc vào việc kết hợp một số lượng các biến, như độ dày của vòng nối phía dòng vào của tấm tiết lưu, độ nhô ra ngoài dòng chảy của vòng nối, vị trí so với tấm tiết lưu và các lỗ lấy áp, cũng như độ nhám của ống phía dòng vào.

7.5. Mối hàn nhô ra

Ảnh hưởng của mối hàn tròn chưa được mài nhô ra trong nòng ống liền kề thiết bị sơ cấp sẽ tương tự như ảnh hưởng của vòng nối kích cỡ nhỏ hơn quy định. Ảnh hưởng như vậy có thể phát sinh do việc nối mặt bích bằng cách hàn ở phần thon và mức độ ảnh hưởng sẽ phụ thuộc vào sự đồng nhất về chiều cao, hoặc cách khác của mối hàn nhô ra và vị trí của nó so với bố trí lỗ lấy áp đơn hoặc đa được dùng để đo độ chênh áp qua thiết bị sơ cấp. Để xác định lượng sai số tạo thành trong một tình huống cụ thể là khó khăn khi không có sự hiệu chuẩn trực tiếp.

Cần lưu ý rằng có thể sử dụng ống được hàn miễn là gờ trong mối hàn song song với trục ống trong toàn bộ chiều dài của ống và thỏa mãn các yêu cầu lắp đặt đối với loại thiết bị sơ cấp đang sử dụng. Mọi gờ mối hàn không được cao hơn bước đường kính cho phép. Trừ khi sử dụng rãnh hình khuyên, mối hàn không được nằm trong bất cứ khu vực nào lệch tâm ± 30° trên lỗ lấy áp bất kỳ được sử dụng để kết nối với thiết bị sơ cấp. Nếu sử dụng rãnh hình khuyên, vị trí của mối hàn không quan trọng. Nếu sử dụng ống quấn xoắn ốc thì phải gia công viền nhẵn (xem 7.1.4 TCVN 8113-1 (ISO 5167-1).

7.6. Độ lệch tâm

Các yêu cầu về định vị đồng tâm của thiết bị được trình bày trong 6.5.3 và 6.5.4 TCVN 8113-2(ISO 5167-2), 6.5.3 và 6.5.4 TCVN 8113-3(ISO 5167-3), 6.4.3 TCVN 8113-4(ISO 5167-4). Đo độ lệch tâm hình học là khoảng cách giữa ống và đường tâm của tấm tiết lưu và thường được biểu thị theo phần trăm của đường kính ống D. Sai lệch so với giá trị độ lệch tâm cho phép đối với việc định vị của một tấm tiết lưu tương ứng với phần ống phía dòng ra và phía dòng vào sẽ dẫn tới sai số trong phép đo lưu lượng. Hình 5 thể hiện định vị đồng tâm của tấm tiết lưu theo hướng ngang so với đường ống phía dòng vào. Sự dịch chuyển về bên phải và độ lệch tâm là tổ hợp dung sai kích thước phát sinh từ đường kính vòng tròn bước rãnh lỗ bulông, đường kính bulông, đường kính lỗ bulông và đường kính ngoài của tấm tiết lưu.

Các bằng chứng thực nghiệm về ảnh hưởng của độ lệch tâm còn hạn chế, nhưng nó đã được chỉ ra rằng đối với các tấm tiết lưu, ảnh hưởng lên hệ số xả là một hàm của β, kích thước ống và độ nhám, loại lỗ lấy áp, vị trí và độ lớn, cũng như vị trí của tâm lỗ tiết lưu so với với lỗ lấy áp.

...

...

...

Độ lệch tâm dưới 3 %, sai số thay đổi tùy theo kiểu lỗ lấy áp và hướng lệch tâm. Lưu lượng kế ít nhạy với độ lệch tâm vuông góc với lỗ lấy áp. Độ lệch tâm trên 3 %, sai số đối với tất cả các lỗ lấy áp và hướng tăng lên một cách nhanh chóng.

CHÚ THÍCH: Không có sẵn dữ liệu cho lỗ lấy áp góc nhưng sai số có thể giống với các sai số đối với các lỗ lấy áp kiểu mặt bích vì các số liệu trên được xác định từ một đường thử với D = 150 mm.

Ảnh hưởng khác của vị trí lệch tâm của tấm tiết lưu là gia tăng độ không ổn định của tín hiệu áp suất chênh thu được, Ví dụ, các quan sát đã chỉ ra rằng, sự tăng đáng kể dao động số đọc chênh áp suất với độ lệch tâm tăng đối với tất cả các giá trị β nằm giữa 0,4 và 0,7.

Do số lượng nhiều biến tạo nên ảnh hưởng của độ lệch tâm lên phép đo dòng chảy, nên ảnh hưởng đó khó định lượng, cần cố gắng tối đa để hạn chế độ lệch tâm xuống ít hơn 3 % của D, đặc biệt theo hướng của lỗ lấy áp.

Ảnh hưởng này có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng bốn lỗ được đặt cách đều nhau ở vòi phía dòng vào và phía dòng ra trên lưu lượng kế, như minh họa trong Hình 1 TCVN 8113-1(ISO 5167-1). Các đường áp suất từ các lỗ này sau đó được ghép đôi trong bố trí mạch rẽ dạng 3 - T được sử dụng rộng rãi để có thể thu được số đọc chênh áp trung bình.

Như hướng dẫn chung, có thể giả định rằng các ảnh hưởng do việc định vị lệch tâm các vòi phun loại đa vòi sẽ ít hơn so với các ảnh hưởng đối với các tấm tiết lưu có cùng β. Ống Venturi ít có khả năng được lắp lệch tâm.

CHÚ THÍCH: Các lỗi lắp đặt được kết hợp: khuyến nghị là sai số phát sinh đo các ảnh hưởng kết hợp của độ lệch tâm, các bước vòng đệm .v.v. không được tính cộng thêm vào. Sai số tổng có thể có sẽ được chi phối bởi sự có mặt của các ảnh hưởng lớn nhất.

CHÚ DẪN

...

...

...

2 đường tâm bích

3 lỗ tiết lưu

4 đường kính ngoài của tấm tiết lưu

5 nòng mặt bích

6 đường kính trong của ống

7 đường tâm ống

8 đường tâm tiết lưu

9 độ lệch tâm

Hình 5 - Độ lệch tâm của tấm tiết lưu có thể do dung sai quy định trên lỗ bulông, vòng tròn bước lỗ bulông, đường kính ngoài và nòng mặt bích

...

...

...

CHÚ DẪN

1 lỗ lấy áp D và D/2

2 lỗ lấy áp kiểu mặt bích

3 ± 0,3%

4 (từ lỗ lấy áp 1) ← → (về phía lỗ lấy áp 1)

5 ± 0,5 %

6 ± 0,7%

c thay đổi của hệ số xả

x độ lệch tâm

...

...

...

8. Ảnh hưởng của bố trí đường ống

8.1. Quy định chung

Các giá trị tối thiểu về các độ dài thẳng được yêu cầu giữa thiết bị sơ cấp và các phụ kiện lắp đặt khác nhau đường ống phía dòng vào khác nhau được đưa ra trong 6.2 TCVN 8113-2(ISO 5167-2), 6.2 TCVN 8113-3(ISO 5167-3) và 6.2 TCVN 8113-4(ISO 5167-4). Độ dài thẳng tối thiểu được đưa ra cho cả độ không đảm bảo bổ sung “0” và độ không đảm bảo bổ sung 0,5 % trong hệ số xả.

Khi các yêu cầu tối thiểu đối với cả độ không đảm bảo bổ sung 0,5 % không được thỏa mãn, người sử dụng nên hiệu chính để bù cho sự thay đổi trong hệ số xả và cũng nên tăng giá trị phần trăm độ không đảm bảo.

Các hiệu chính và độ không đảm bảo bổ sung đối với tấm tiết lưu cạnh vuông với lỗ lấy áp kiểu góc, mặt bích, và lỗ lấy áp D và lỗ lấy áp D/2 được trình bày tương ứng trong Bảng 3 và 4 cho các khuỷu ống phía dòng vào và phụ kiện. Các thay đổi trong cột 4 và 5 là thay đổi đặc biệt, tùy thuộc vào độ chính xác của các chi tiết của khuỷu kép.

Các dữ liệu bổ sung về các thay đổi trong hệ số xả của tấm tiết lưu đối với một số lượng lớn các phụ kiện phía dòng vào được trình bày trong tài liệu tham khảo (3-6).

8.2. Bù hệ số xả

8.2.1. Hiệu chính

Hệ số xả có thể được hiệu chính bằng các số liệu trong Bảng 3 như minh họa trong các ví dụ sau:

...

...

...

b) Thay đổi về phần trăm trong hệ số là âm 2,3 %, vì vậy hệ số phải được nhân lên với 0,977.

Bảng 3 - Thay đổi về phần trăm hệ số xả, c, khi chiều dài ống thẳng trước lỗ tiết lưu nhỏ hơn giá trị quy định trong TCVN 8113-2(ISO 5167-2)

Chiều dài đoạn ống thẳng phía dòng vào

β

Kiểu phụ kiện (chi tiết về danh mục xem chú giải)

1

2

3

4

...

...

...

6

7

8

9

10

11

12

13

14

...

...

...

16

17

4 D

0,5

-1,4

-1,4

-0,5

+2,9

+2,9

...

...

...

+8,2

-

+0,2

+0,2

-1,0

-0,8

+0,3

+0,5

+0,2

...

...

...

-

0,6

-2,3

-2,2

-1,1

+1,7

+1,3

-1,2

+8,5

...

...

...

-0,2

-0,3

-2,4

-1,7

+0,3

0

-0,2

-

-

...

...

...

-3,8

-3,2

-1,8

+0,1

+0,4

-2,1

+8,2

-

-0,9

...

...

...

-4,4

-2,3

+0,3

-0,6

0

-

-

0,8

-5,6

...

...

...

-2,6

-2,4

-^b

-3,1

+3,4

-

-2,2

-^b

-7,5

...

...

...

+0,3

-1,3

-^b

-

-

8 D

0,5

-0,7

-0,7

...

...

...

+2,4

+2,4

0

+6,3

+6,4

-0,2

-0,2

-0,6

-0,4

...

...

...

-0,2

-0,2

-0,8

-0,7

0,6

-1,4

-1,2

-0,7

+1,4

...

...

...

-0,7

+5,6

+6,1

-0,6

-0,4

-1,3

-1,2

-^a

-0,7

...

...

...

-1,3

-1,2

0,7

-2,2

-1,9

-1,2

+0,3

+0,4

-1,3

...

...

...

+6,1

-1,1

-0,8

-2,1

-1,9

+0,1

-1,2

-1,2

-1,7

...

...

...

0,8

-3,2

-^b

-1,8

-1,7

-^b

-2,0

+2,3

-^b

...

...

...

-^b

-3,1

-^b

+0,1

-1,8

-^b

-2,0

-2,1

12 D

...

...

...

-^a

-^a

-^a

+2,0

+2,0

0

+5,5

+5,5

-0,2

...

...

...

-0,4

-0,3

-^a

-0,3

-0,2

-

-^c

0,6

-0,8

...

...

...

-0,4

+1,2

+1,0

-0,4

+3,9

+4,3

-0,4

-0,3

-0,9

...

...

...

-^a

-0,7

-0,6

-0,8

-0,8^c

0,7

-1,4

-1,4

-0,8

...

...

...

+0,3

-0,8

+2,6

+3,2

-0,8

-0,7

-1,3

-1,3

-^a

...

...

...

-1,0

-1,2

-1,1

0,8

-2,0

-^b

-1,3

-1,3

-^b

...

...

...

+1,5

-^b

-1,3

-^b

-1,7

-^b

-

-1,5

-^b

...

...

...

-1,4

16 D

0,5

-^a

-^a

-^a

+1,7

+1,7

0

...

...

...

+5,0

-0,1

0

-0,2

-0,2

-^a

-0,2

-0,2

-

...

...

...

0,6

-^a

-^a

-0,3

+1,1

+0,9

-0,3

+3,5

+3,6

...

...

...

-0,2

-0,6

-0,6

-^a

-0,4

-0,4

-

-

0,7

...

...

...

-0,8

-0,5

+0,3

+0,3

-0,5

+2,1

+2,4

-0,5

-0,5

...

...

...

-1,0

-^a

-0,7

-0,6

-0,9

-

0,8

-1,3

-^b

...

...

...

-1,1

-^b

-0,8

+0,8

-^b

-0,8

-^b

-1,0

-^b

...

...

...

-1,0

-^a

-1,2

-

^a Tham chiếu đến Bảng 3 TCVN 8113-2(ISO 5167-2).

^b Lỗ D và D/2, thay đổi của hệ số xả được đo với β > 0,75 cần được sử dụng đối với phép nội suy để đưa ra những thay đổi về hệ số xả với β < 0,75, khi lỗ phía dòng ra nằm trong vùng phục hồi áp suất nếu L ₂ > 2 (1-β).

^c Đối với đồng tâm rộng 0,5 D đến D với chiều dài D đến 2D tham chiếu đến Bảng 3 của TCVN 8113-2(ISO 5167-2).

CHÚ DẪN

Số

...

...

...

Kiểu lỗ lấy áp

Số

Kiểu ống phía dòng vào

Kiểu lỗ lấy áp

1

Đơn, ngắn, bán kính cong (khuỷu) 90 °

Góc, mặt bích

10

Van bướm, mở hoàn toàn

...

...

...

2

Đơn, ngắn, bán kính cong (khuỷu) 90 °

D và D/2

11

Van bướm, mở 52 °

Góc, mặt bích

3

Hai khuỷu 90 ° trên cùng mặt phẳng, cấu hình chữ “U” hoặc “S”, miếng đệm 0 D đến 10 D

Các loại

...

...

...

Van bướm, mở 52°

D và D/2

4

Hai khuỷu 90 ° tại góc phải, không có miếng đệm

Góc, mặt bích

13

Van cửa, mở hoàn toàn

Các loại

5

...

...

...

D và D/2

14

Van cửa, mở 2/3

Góc, mặt bích

6

Hai khuỷu 90 ° tại góc phải, miếng đệm 5D đến 11D

Các loại

15

Van cửa, mở 2/3

...

...

...

7

Hai khuỷu 90 ° chéo góc tại góc phải, không có miếng đệm

Góc, mặt bích

16

Van cửa, mở ¼ và van bi

Các loại

8

Hai khuỷu 90 ° chéo góc tại góc phải, không có miếng đệm

D và D/2

...

...

...

Mở rộng đối xứng, hình nón hoặc dốc đứng

Các loại

9

Van bướm, mở hoàn toàn

Góc, mặt bích

Bảng 4 - Công thức đối với độ không đảm bảo bổ sung cho hệ số xả lỗ tiết lưu, được sử dụng với thay đổi về phần trăm nêu trong Bảng 3, đối với tất cả các bố trí lỗ lấy áp

...

...

...

Công thức độ không đảm bảo bổ sung

Vòng đệm

(Ví dụ 3-T)

Lỗ lấy áp đơn

^a)

Đơn, ngắn, bán kính cong (khuỷu) 90 °, các bán kính khuỷu 1D đến 1,5 D

0,5(1+0,6 |c|)

0,5 + 0,6 |c|

Hai khuỷu 90 °, cấu hình chữ U hoặc S, trong cùng một mặt phẳng

...

...

...

0,5 + |c|

Hai khuỷu 90 ° tại góc phải, không có miếng đệm (Khi X là khoảng cách từ tấm tiết lưu đến khuỷu gần nhất)

0,5 (1 + |c|) +

0,5 + |c| +

Hai khuỷu 90 ° tại góc phải, miếng đệm 5D đến 11D

0,5 + |c|

0,5 (1 + 3|c|)

Hai khuỷu 90 ° chéo góc tại góc phải, không có miếng đệm

0,5 + |c|

...

...

...

Van bướm, mở hoàn toàn

0,5 + |c|

0,5 (1 + 3|c|)

Van bướm, mở 52 °

0,5 + |c|

0,5 (1 + 3|c|)

Van cửa, mở hoàn toàn

0,5 (1+ |c|)

0,5 + |c|

...

...

...

0,5 (1+ |c|)

0,5 + |c|

Van cửa, mở ¼ và van bi

0,5 + |c|

0,5 + |c|

Sự thu hẹp hoặc mở rộng đối xứng, hình nón hoặc dốc đứng

0,5 + |c|

0,5 + |c|

^a) Trục lỗ lấy áp phải nằm ở góc phải của mặt phẳng khuỷu phía dòng vào gần nhất.

...

...

...

Công thức để tính toán độ không đảm bảo bổ sung theo phần trăm của hệ số xả được trình bày trong Bảng 4 đối với mỗi loại ống (phụ kiện). Giá trị này bổ sung cho độ không đảm bảo cơ bản của hệ số xả: bằng 0,5 % với 0,2 ≤ β <, 0,6, (1,667β - 0,5 )% với 0,6 < β ≤ 0,75. Để rút ra công thức, số lượng các số liệu, tính nhất quán và chứng thực từ các nguồn khác nhau đã được xem xét. Việc sử dụng công thức được minh họa trong các ví dụ dưới đây.

a) Nếu công thức được áp dụng là:

e = 0,5 (1+|c|)

(5)

Trong đó |c| là môđun của thay thay đổi tính theo % (nghĩa là, độ lớn không xét dấu) và nếu sự thay đổi hệ số là + 1,4 % thì khi đó e = 1,2 %.

b) Nếu phương trình được áp dụng là:

e = 0,5 + |c|

(6)

và nếu c = -2,8 %, thì e = 3,3 %.

...

...

...

Cần nhấn mạnh là sự thay đổi hệ số khi lỗ lấy áp ở vị trí D và D/2 được sử dụng thường khác những thay đổi thu được với các lỗ lấy áp góc hay mặt bích.

Khi chiều dài ống thẳng phía phía dòng vào nhỏ hơn yêu cầu đối với độ không đảm bảo bổ sung “0”, khuyến nghị sử dụng các lỗ lấy áp đa nhánh với thiết bị nối 3-T như minh họa trong Hình 1 TCVN 8113-1 (ISO 5167-1). Nếu lỗ lấy áp đơn được sử dụng, hệ trục của chúng nên ở các góc bên phải của mặt phẳng khuỷu phía dòng vào gần nhất.

8.4. Các thiết bị cải thiện điều kiện dòng chảy

Các thiết bị điều hòa dòng chảy phải được sử dụng khi đo dòng xoáy hoặc dòng không đối xứng. Phụ lục B TCVN 8113-2(ISO 5167-2) mô tả sự khác nhau của các thiết bị điều hòa dòng. Khi không đáp ứng được yêu cầu lắp đặt trong 6.3 hoặc Phụ lục B của TCVN 8113-2(ISO 5167-2) thì sử dụng thiết bị điều hòa dòng có thể giảm bớt sai số đặc biệt với dòng chảy xoáy.

9. Sai lệch vận hành

9.1. Quy định chung

Các hệ thống đo tuân theo TCVN 8113 (ISO 5167) khi còn mới hoặc vừa được bảo dưỡng có thể suy giảm đáng kể độ chính xác qua thời gian.

Sự suy giảm này có thể bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân:

a) Sự biến dạng của tấm tiết lưu;

...

...

...

c) Sự lắng đọng trong ống lưu lượng kế;

d) Sự làm tròn cạnh tấm tiết lưu

e) Sự lắng đọng trong lỗ lấy áp.

f) Sự lắng đọng và tăng độ nhám bề mặt trong ống Venturi

Sự thể hiện của ảnh hưởng từ các nguồn sai số từ a) đến d) và f) này được trình bày trong 9.2 đến 9.6.

Không thể nhấn mạnh rằng việc duy trì liên tục độ chính xác cao đòi hỏi nỗ lực đáng kể. Đặc biệt, việc kiểm tra và bảo dưỡng thường xuyên là không thể thiếu. Các giai đoạn kiểm tra sẽ phụ thuộc vào tính chất của lưu chất được đo và cách vận hành của hệ thống mà lưu lượng kế được lắp đặt, và chỉ có thể được xác định từ kinh nghiệm.

9.2. Biến dạng tấm tiết lưu

9.2.1. Quy định chung

Tấm tiết lưu đo có thể được cho là bị biến dạng khi nó sai lệch quá 0,5 % giá trị được trình bày trong 5.1.3.1 của TCVN 8113-2(ISO 5167-2). Sự biến dạng có thể xảy ra ở hướng phía dòng ra hoặc phía dòng vào, và có thể do nguyên nhân khuyết tật trong chế tạo, chất lượng lắp đặt kém, hoặc sử dụng không đúng. Sai lỗi chế tạo và lắp đặt phải được chỉnh trước khi sử dụng.

...

...

...

9.2.2. Biến dạng đàn hồi

Sự biến dạng đàn hồi phát sinh khi chênh áp do dòng làm biến dạng tấm tiết lưu bằng một lượng nhỏ theo hướng phía dòng ra, với ứng suất được tạo ra nằm trong giới hạn đàn hồi của vật liệu tấm tiết lưu. Đối với tấm tiết lưu đơn giản đỡ ở vành, phép gần đúng đầu tiên đối với độ tăng phần trăm trong hệ số xả được tính bằng:

(7)

trong đó:

a₁ = β (0,135 - 0,155 β)

a₂ = 1,17 - 1,06 β^1,3

Đối với các tấm tiết lưu được Viện nghiên cứu sắt và thép Mỹ sản xuất bằng thép không gỉ 304 hoặc 316 (ISO/TS 15510)[11]. Y có thể lấy bằng 193 x 10^9 Pa.

Thực tế đối với tất cả các trường hợp, kết quả của sự biến dạng là làm tăng hệ số xả.

...

...

...

Do tấm tiết lưu sẽ trở lại trạng thái không bị biến dạng khi dòng chảy bằng “0” nên không thể phát hiện được cong đàn hồi trong quá trình kiểm tra thông thường hệ thống đo.

9.2.3. Biến dạng dẻo

Trong trường hợp tấm tiết lưu phải chịu chênh áp suất quá lớn nó có thể biến dạng mãi mãi. Khi sự biến dạng được phát hiện, sai số có thể được ước lượng từ Hình 10. Biến dạng như vậy có thể xảy ra trong quá trình tạo áp suất quá nhanh hoặc thông khí của đường ống chứa lưu chất chịu nén hoặc với điều kiện dòng chảy bất thường. Nên nhấn mạnh rằng tấm tiết lưu bị biến dạng lâu dài nên được loại bỏ.

Chênh áp được yêu cầu để đạt đến ứng suất đàn hồi của tấm tiết lưu một cách đơn giản, ∆p_y, có thể được ước lượng từ:

(8)

CHÚ DẪN

1 thực nghiệm

...

...

...

3 lý thuyết

4 lý thuyết

5 dòng

6 D = 200 mm

c thay đổi của hệ số xả

d/D tỷ lệ chênh lệch đường kính ống bên trong phía dòng vào

Hình 7 - Ảnh hưởng của biến dạng tấm tiết lưu đến độ chính xác của phép đo dòng

9.3. Lắng đọng trên bề mặt phía dòng vào của tấm tiết lưu

Ảnh hưởng của các chất đọng lại trên bề mặt phía dòng vào của tấm tiết lưu tương tự như ảnh hưởng của nhám của bề mặt phía dòng vào luôn làm cho hệ số xả tăng lên.

...

...

...

Bảng 6 trình bày ảnh hưởng của lớp dầu mỡ Audco2) lên tấm tiết lưu dày 6 mm và tỷ lệ đường kính 0,6 với ống 300 mm. Lỗ lấy áp nằm trên mặt phẳng ngang bên trái của hình vẽ. Số Reynold ống xấp xỉ bằng 10^7. Đối với thử nghiệm, tấm tiết lưu được dịch chuyển từ vòng đỡ và chuyển đến khu vực thử nghiệm khi nhiễm bẩn lên tấm trong vị trí mặt phẳng ngang. Mức nhiễm bẩn nêu trong Bảng 6 và đã được áp dụng trong phòng thí nghiệm. Tấm được chuyển đến vị trí thẳng đứng cho chất lỏng nhỏ xuống trước khi đưa lại vào vòng đỡ trong vạch thử. Trong 2h tiếp theo trên dải lưu lượng, mức tăng hệ số xả tối đa (quanh điểm bắt đầu thử) và sự tăng bão hòa hệ số xả khi mức tăng này trở thành ổn định thì ghi lại. Thông tin chi tiết về ảnh hưởng của nhiễm bẩn nêu trong tài liệu tham khảo [12], [13].

Bảng 5 - Ảnh hưởng của lắng đọng lên tấm tiết lưu với β = 0,2 và β = 0,7

Lắng đọng

Thay đổi hệ số xả

β = 0,2

%

β = 0,7

%

Cát

...

...

...

+ 1,0

+ 0,8

Cát hai phần tư

+ 2,8

+ 1,9

Cát ba phần tư

...

...

...

+ 2,4

Cát toàn phần

+ 6,2

+ 3,0

Cát toàn phần với vòng 6 mm loại bỏ khỏi vùng lỗ tiết lưu

+ 0,3

+ 0,3

...

...

...

Lắng đọng 4 vết dầu mỡ

+ 1,0

+ 0,1

Lắng đọng 8 vết dầu mỡ

+ 2,8

+ 1,3

Lắng đọng 16 vết dầu mỡ

...

...

...

+ 2,1

+ 1,2

Lắng đọng 32 vết dầu mỡ

+ 2,6

+ 0,6

Bảng 6 - Tăng hệ số xả, c, của tấm tiết lưu, D = 300 mm, β = 0,6, do lớp phủ mỡ Audco3)

Biến dạng mặt phía dòng vào

Biến dạng tiết diện

...

...

...

Tăng tối đa trong hệ số xả,

c

%

Tăng sự bão hòa trong hệ số xả, c

%

Chiều dày lớp phủ

mm

...

...

...

2,85

3,49

5,15

2,15

2,13

3,70

0,6

1,2

2,0

...

...

...

Mặt phía dòng vào đầy đủ thuôn về phía tâm

1,30

1,00

1,2 đến 0,0

Mặt phía dòng vào đầy đủ với 10 mm vòng sạch tại tâm

1,00

...

...

...

1,2

Mặt phía dòng vào đầy đủ với 20 mm vòng sạch tại tâm

0,60

0,50

1,2

...

...

...

1,70

-

1,2

Một nửa vòng tròn ở phía dưới của mặt phía dòng vào

1,80

1,30

1,2

...

...

...

Một nửa vòng tròn theo chiều dọc gần lỗ lấy áp

2,20

0,85

1,2

Một nửa vàng tròn theo chiều dọc ngoài lỗ lỗ lấy áp

3,70

...

...

...

1,2

9.4. Lắng đọng trong ống lưu lượng kế

Để mô phỏng ảnh hưởng của sự lắng đọng trong ống lưu lượng kế, que hàn được sắp xếp quanh trục ngược phía dòng vào của tấm tiết lưu trình bày trong Hình 8. Các que hàn làm gia tăng hệ số xả.

CHÚ DẪN

1 tấm tiết lưu

2 que hàn đặt dọc trục ngược với tấm tiết lưu (đường kính que = 0,016D, chiều dài que = 0,5 D)

c thay đổi của hệ số xả

n số que hàn

...

...

...

Hình 9 thể hiện các kết quả thử nghiệm được tiến hành để kiểm tra ảnh hưởng của việc hình thành vật liệu theo phương nằm ngang trong thử nghiệm lưu lượng kế. Khi vật liệu ở dưới chiều cao ống, hệ số xả sẽ tăng lên. Khi sự tích lũy vượt quá chiều cao ống, tiết diện lỗ tiết lưu sẽ giảm đi, dẫn tới giảm hệ số xả.

9.5. Độ sắc nhọn của cạnh tấm tiết lưu

9.5.1. Sự suy giảm

Cạnh nhọn của tấm tiết lưu có thể suy giảm theo thời gian. Các nguyên nhân của hiện tượng này có thể là;

a) mài mòn;

b) hiện tượng xâm thực:

c) hỏng cơ học;

d) xử lý không cẩn thận.

Hệ số xả của tấm tiết lưu nhạy với độ sắc nhọn của cạnh và trong trường hợp xảy ra bất kỳ ảnh hưởng nào ở trên, cần tiến hành việc kiểm tra định lượng thường xuyên cạnh.

...

...

...

CHÚ DẪN

1 phần chiều cao ống

c thay đổi của hệ số xả

 mức độ tắc nghẽn - phần chiều cao ống

Hình 9 - Ảnh hưởng của lắng cặn trong ống lưu lượng kế (cả hai phía của tấm tiết lưu)

9.5.2. Sự đảo chiều tấm tiết lưu

Cần đặc biệt chú ý để đảm bảo rằng các tấm tiết lưu có cạnh vát được đặt vào trong ống lưu lượng kế với cạnh vát nằm trên mặt phía dòng ra.

Khi lưu lượng kế có đường kính 100 mm, tấm tiết lưu có cạnh vát 45 ° và đối diện phía dòng vào có thể gây tăng trong hệ số xả, tính bằng phần trăm như sau:

...

...

...

b) độ rộng vát 0,5 mm: c = 4,0;

c) độ rộng vát 1,25 mm: c = 13,0.

Các giá trị này nên được xem đơn giản là biểu hiện của các thay đổi có thể xảy ra do việc lắp đặt không đúng và không nên được lấy là giá trị chính xác.

9.6. Lắng đọng và việc tăng độ nhám bề mặt trong ống Venturi

9.6.1. Quy định chung

Hai ảnh hưởng có thể xảy ra đồng thời trong ống Venturi đã được sử dụng trong một khoảng thời gian. Đó là lắng đọng của vật chất trong phần co hẹp, nòng ống Venturi và sự tăng độ nhám bề mặt. Cả hai ảnh hưởng này đều dẫn tới giảm hệ số xả và cả hai ảnh hưởng có thể cùng xảy ra. Tuy nhiên, chúng được xem xét một cách riêng biệt trong 9.6.2 và 9.6.3.

9.6.2. Lắng đọng

Nếu chất lắng đọng trơn nhẵn và đồng nhất trong phần co hẹp và nòng của ống Venturi, thì sự thay đổi hệ số xả, tính bằng phần trăm, c, có thể ước lượng lý thuyết từ sự giảm diện tích như sau:

...

...

...

Trong đó l là độ dày, tính bằng mét, của lớp lắng đọng hình khuyên trong nòng ống Venturi.

9.6.3. Độ nhám bề mặt

Tính chất hóa học của lưu chất và chất liệu của ống Venturi có thể làm cho độ nhám bề mặt của ống Venturi tăng lên cùng thời gian [14]). Sự tăng độ nhám này dẫn tới sự giảm hệ số xả. Một thể hiện của sai số liên quan được đưa ra trong Hình 10..

Tỷ lệ tăng của độ nhám bề mặt phụ thuộc vào các phản ứng hóa học xảy ra trong hệ thống đo và nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

CHÚ DẪN

1 ảnh hưởng của độ nhám đối với đồng hồ mới (k = 0,056 mm)

c hệ số xả ống Venturi

k độ nhám tương đương đồng nhất của ống Venturi

...

...

...

10. Nhám đường ống

10.1. Quy định chung

Hệ số xả nêu trong 5.3.2.1 TCVN 8113-2(ISO 5167-2), 5.1.6.2, 5.2.6.2 và 5.3.4.2 TCVN 8113-3(ISO 5167-3) và 5.5 TCVN 8113-4(ISO 5167-4) giả định là phù hợp với các điều kiện lắp đặt. Đặc biệt, biên dạng vận tốc phía dòng vào tức thời của thiết bị sơ cấp phải giống các điều kiện thực nghiệm làm cơ sở cho phương trình tính toán.

Độ nhám đường ống tương đương đồng nhất, k, số Reynolds là Re_D, và hệ số ma sát, l, có mối tương quan lẫn nhau và xác định biên dạng vận tốc (xem [15]). Các kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng biên dạng vận tốc được xác định bằng tỷ số của vận tốc trục cục bộ, y, từ thành ống, u, với vận tốc tại đường tâm (y/R = 1), u_CL, có thể tính gần đúng bằng:

(10)

trong đó:

y là khoảng cách từ thành ống

R là bán kính ống (D/2)

...

...

...

Khi đó, vận tốc trung bình trục U, đến vận tốc tại đường tâm ( = 1), u_CL được tính bằng:

(11)

Trong các các ống trơn nhẵn n tăng theo số Reynolds (xem Bảng 7). Trong các ống nhám n giảm khi độ nhám tương đối tăng (xem Bảng 8).

Một biên dạng đều nhau hơn () làm giảm hệ số xả và profile nhọn hơn ( giảm) làm tăng C.

Mức độ biến thiên hệ số xả cũng bị ảnh hưởng bởi β, mức độ này nhỏ khi β nhỏ hơn.

Bảng 7 - Giá trị n,  và l đối với ống trơn nhẵn

Re_D

n

...

...

...

l

4 x 10^3

6,0

0,791

0,04

2,3 x 10^4

6,6

0,807

0,025

...

...

...

7,0

0,817

0,0175

1,1 x 10^6

8,8

0,850

0,0115

2 x 10^6

10

...

...

...

0,0105

Bảng 8 - Giá trị n,  và l đối với ống nhám

n

l

507

0,986 x 10^-3

...

...

...

0,791

0,020

126

3,97 x 10^-3

5

0,758

0,028

31

16,1 x 10^-3

...

...

...

0,711

0,045

10.2. Ống phía dòng vào

Đối với tấm tiết lưu sự thay đổi hệ số xả do nhám đường ống, ∆C, xấp xỉ với sự thay đổi cả trong hệ số ma sát, ∆ l và với β^3,5. Hệ số ma sát, l, được đo trực tiếp bằng:

(12)

trong đó:

D là đường kính ống, tính bằng mét;

∆p là chênh lệch áp suất giữa hai vòi, tính bằng Pascal;

...

...

...

U là vận tốc trung bình quanh trục, tính bằng mét trên giây;

Z là khoảng cách giữa hai vòi, tính bằng mét.

Sẽ đơn giản hơn khi đo độ lệch trung bình số học của biên dạng nhám, R_a, để suy ra độ nhám tương đương đồng nhất, k ≈ p R_a, và tính l bằng cách sử dụng phương trình Colebrook - White (xem 7.4.1.5 TCVN 8113-1 (ISO 5167-1) và phương trình (20.35a) của tài liệu tham khảo [15]):

(13)

Nếu cần ước lượng sự thay đổi hệ số xả từ phương trình (4) của TCVN 8113-2(ISO 5167-2), thì cần ước lượng hệ số ma sát đối với phương trình hệ số xả. Điều này cần được thực hiện trên cơ sở độ nhám đo được hoặc hệ số ma sát của các ống với số liệu chuẩn (mà phương trình được tính theo) thu được. Trong Bảng 9, cả k/D và l phụ thuộc vào Re_D, k/D giảm cùng với Re_D bởi vì số Reynold cao hơn thường xảy ra trong đường ống lớn hơn, tương đối nhẵn hơn.

Bảng 9 - Giá trị  và l liên quan đến Phương trình (4) của TCVN 8113-2(ISO 5167-2)

Số Reynold đường ống, Re_D

10^4

...

...

...

10^5

3 x10^5

10^6

3 x10^6

10^7

3x10^7

10^8

Tỉ số giữa độ nhám tương đương đồng nhất và đường kính ống, k/D x 10^4

1,75

...

...

...

1,15

0,9

0,7

0,55

0,45

0,35

0,25

Hệ số ma sát, l

0,031

...

...

...

0,0185

0,0155

0,013

0,0115

0,0105

0,010

0,0095

Hình 11 đưa ra các giá trị của ∆C đo được và tính được (sử dụng động học lưu chất tính toán) là hàm của β^3,5 ∆l (xem thêm tài liệu tham khảo [16] để có sự tham khảo đầy đủ). Các giá trị được tính toán và các số liệu thực nghiệm của Châu Âu thu được bằng cách sử dụng các lỗ lấy áp góc. Các số liệu thực nghiệm của Bắc Mỹ (tài liệu tham khảo [17-19], thu được bằng cách sử dụng lỗ lấy áp mặt bích. Đối với các lỗ lấy áp góc, phương trình gần đúng để tính hệ số xả, ∆C, đã được vẽ đồ thị:

∆C = 3,5 β^3,5 ∆l

...

...

...

CHÚ DẪN

1 được tính toán [16]

2 thực nghiệm [20]

3 thực nghiệm [21]

4 thực nghiệm [22]

5 thực nghiệm [23]

6 thực nghiệm [24]

7 thực nghiệm [17]

...

...

...

9 thực nghiệm [19]

10 ∆C = 3,5 β^3,5 ∆l

β tỷ lệ đường kính

l hệ số ma sát

∆C thay đổi trong hệ số x

Hình 11 - Ảnh hưởng của nhám đường ống lên hộ số xả

Từ các kết quả tính toán, ảnh hưởng của nhám lên hệ số xả sử dụng lỗ lấy áp D và D/2 được tìm ra ít hơn 25 % so với ảnh hưởng của nó lên hệ số xả dùng lỗ lấy áp góc. ∆C sử dụng lỗ lấy áp mặt bích nằm giữa ∆C, sử dụng lỗ lấy áp góc và ∆C dùng lỗ lấy áp D và D/2.

Trong điều kiện dòng xoáy tại số Renold cố định, sự tăng độ nhám của ống phía dòng vào làm giảm xoáy tại lưu lượng kế.

Trong các trường hợp đặc biệt, độ nhám có thể thay đổi đường kính của ống và do vậy thay đổi β. Thông tin sau (xem [10]) cho các trường hợp đặc biệt như vậy.

...

...

...

CHÚ DẪN

c tỷ lệ phần trăm thay đổi của hệ số xả

D đường kính ống bên trong phía dòng vào, theo đồng hồ đo

e độ không đảm bảo bổ sung

Hình 12 - Ảnh hưởng kết hợp của nhám bất thường và sự thu hẹp nòng ống

Hình 13 chỉ ra các thay đổi về hệ số dựa trên các điều kiện ống tương tự với các điều kiện trên nhưng được tính toán trên một đường kính hiệu dụng của ống nhỏ hơn D_e (= D - 6,3 mm) và β_e trong đó . Các thay đổi do các hạt cát có đường kính khoảng 1 mm bằng khoảng một phần ba các thay đổi đưa ra trong Hình 12.

Nếu phép đo dòng cần được tiến hành trong các điều kiện bất lợi như vậy, các hệ số xả được hiệu chính nêu trên phải được sử dụng với độ không đảm bảo bổ sung bằng một nửa phần trăm thay đổi hệ số xả.

...

...

...

c tỷ lệ phần trăm thay đổi của hệ số xả

D_e đường kính trong hiệu dụng của ống phía dòng vào, theo đồng hồ đo

e độ không đảm bảo bổ sung

Hình 13 - Ảnh hưởng của nhám bất thường lên tấm tiết lưu

10.3. Ống phía dòng ra

Đóng cặn nghiêm trọng gần phía dòng vào của tấm tiết lưu cũng không có ảnh hưởng rõ rệt nào đến hệ số xả.

10.4. Làm giảm các ảnh hưởng của độ nhám

Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng nếu chiều dài của ống cạnh tấm tiết lưu phía dòng vào tương đối ngắn được làm sạch để loại bỏ lớp phủ, sai số được giảm một cách rõ rệt. Bảng 10 đưa ra các gợi ý liên quan đến mức độ làm sạch như vậy đối với các cỡ ống khác nhau, giá trị của β và các kiểu nhám. Đối với các ống có đường kính trong lớn hơn 300 mm, có thể cần ít hơn các đường kính của ống phía dòng vào được làm sạch.

10.5. Bảo trì

...

...

...

Bảng 10 - Khuyến nghị về mức độ làm sạch

Đường kính trong của ống phía dòng vào D

mm

β

Kiểu nhám

Thay đổi tương đối trong hệ số xả, khi không làm sạch đường ống

Lượng làm sạch (bội số của D) để thu được sai số độ nhám không vượt quá

± 3 %

± 2%

...

...

...

± 0,5 %

Không

76

0,5 đến 0,59

Hình cầu, 7,0 mm

9% đến 15%

3 đến 4

4 đến 5

5 đến 15

...

...

...

> 20

0,71

Hình cầu, 7,0 mm

40%

4 đến 10

10 đến 20

20 đến 25

25 đến 30

...

...

...

0,71

Hạt cát

7%

3 đến 5

5 đến 25

25 đến 30

> 30

...

...

...

0,5 đến 0,59

Hình cầu, 7,0 mm

4 % đến 8 %

2,5 đến 4

3 đến 5

5 đến 12

12 đến 20

> 20

...

...

...

Hình cầu 7,0 mm

17%

4 đến 15

15 đến 25

25 đến 30

> 30

0,71

...

...

...

4%

1 đến 3

3 đến 4

4 đến 20

> 20

305

0,71

Hình cầu 7,0 mm

...

...

...

2,5 đến 4

4 đến 6

6 đến 15

> 15

0,71

Hạt cát

2%

...

...

...

1 đến 3

3 đến 5

> 5

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hobos, J.M. and Humphreys, J.S. The effect of orifice plate geometry upon discharge coefficient. Flow measurement and instrumentation, 1, (3), April 1990.

[2] Husain Z.D. and Teyssandier R.G. The effects of plate thickness and bevel angle in a 150 mm line size orifice meter, Proc. international conference in the mid 80’s. June 86 N.E.L.

[3] Martin, C.N.B. Effects of upstream bends and valves on orifice plate pressure distributions and discharge coefficients. N.E.L. Report 702, 1982.

...

...

...

[5] Norman, R., Rawat, M.S. and Jepson, P. Buckling and eccentricity effects on orifice metering accuracy, Proc. 1983 International Gas Research Conference. London, UK, 13-16 June 1983.

[6] Norman, R., Rawat, M.S. and Jepson, P. An experimental investigation into the effects of plate eccentricity and elastic deformation on orifice meter accuracy. Proc. International Conference on the Metering of Natural Gas and Liquefied Hydrocarbon Gases. London, UK, February 1984.

[7] Hutton, S. P. The prediction of Venturi meter coefficients and their variation with roughness and age. 3 (III), Proc. Inst. Civil Eng. April 1954, 216, 241, 922-927.

[8] Schlichting, H. Boundary layer theory. McGraw-Hill, New York, 1960.

[9] Reader-Harris, M. J. Pipe roughness and Reynolds number limits for the ofifice plate discharge coefficient equation. Proc. 2nd Int. Symp. on Fluid Flow Measurement, Calgary, Canada, 6-9 June 1990, pp 29-43. Arlington, Virginia: American Gas Association, 1990.

[10] Clark, W.J. and Stephens. R.C. Flow measurement by square edged orifice plates: pipe roughness effects. Inst Mech. Engineering, 1957, 171(33), 895-904.

[11] Herning, Fr. and Lugt H. Neue Versuche mit Segmentblenden und Normblenden. Brenrst-Warme-Kraft, 1958, 10(5). 219-223.

[12] Spencer, E. A., Calame, H. and Singer. J. Edge sharpness and pipe roughness effects on orifice plate discharge coefficients. NEL Report No 427, East Kilbride, Glasgow: National Engineering Laboratory, 1969

[13] Thibessard, G. Le coefficien de débit des diaphragmes, la rugosité et le nombre de Reynolds. Chaleur et Industrie, 1960, 415, 33-50.

...

...

...

[15] Bean, H.S. and Murdock, J. W. Effects of pipe roughness on orifice meter accuracy, Report of Supervising Committee on two-inch tests. American Gas Association Research Project NW-20, American Gas Association, NewYork, NY, 1959.

[16] Brennan, J. A., McFaddin, S. E., Sindt, C. F. and Wilson, R. R. Effect of pipe roughness on orifice flow measurement. NIST Technical Note 1329. Boulder, Colorado: National Institute of Standards and Technology. 1989.

[17] Studzinski, W., Berg, D., Bell. D. and Karwacki, L. Effect of meter run roughness on orifice meter accuracy. Proc. 2nd Int. Symp. on Fluid Flow Measurement, pp 1-15, Calgary, Canada, 1990.

Other useful references

Akashi, K., Watanabe, H. and Koga, K. Development of a new rectifier for shortening upstream pipe length of flow meter. In Proc. Imeko Symposium on Flow Measurement and Control in Industry, pp 279-280. Tokyo, Japan, 1979.

Bean, H.S. Indications of an orifice meter. American Gas Association Monthly, July-August 1947, 337-341, 349.

Beitler, S.R. The flow of fluids through orifices in 6 inch pipelines. Trans. ASME, 1929, 52, 751.

Blake, K.A. The design of piezometer rings. J. Fluid Mechanics, Nov. 1979, 78(2), 415-428.

Brain, T.J.S and Reid, J. Measurement of orifice plate edge sharpress. J. Inst. Measurement and Control, Sep 1973, 6, 377-384.

...

...

...

Dall. H.E. The effect of roughness of the orifice plate on the discharge coefficient. Instrument Engineer, April 1958, 2(5), 91-92.

Gallagher, J. E. and La Nasa, P. J. Field performance of the Gallagher flow conditioner. In Proc. 3rd International Conference on Fluid Flow Measurement. San Antonio, Texas, 1995.

Gallagher, J. E., La Nasa, P. J., and Beaty, R. E. The Gallagher flow conditioner. In Proc. North Sea Flow Measurement Workshop, Peebles, Scotland, 1994. National Engineering Laboratory (NEL) East Kilbride, Glasgow.

Herning, F. and Wolowski, E. The edge sharpness of Standard and segment orifices and the laws of similarity (in German), Brennstoff-Wärme - Kraft, 1963, 15(1), 26-30.

Irving, S.J. Effect of system layout of the discharge coefficients of orifice plates. Parts II and III. 1977 and 1978 BHRA Reports RR 1424 and RR 1462.

Jenner, S.R. An investigation of the influence of upstream fittings on the accuracy of flow measuremertt using orifice plates. Hatfield Polytechnic, 1977. B.Sc. (Eng.) Project Report.

Jepson. P. and Chamberlain, D. Operating high pressure orifice metering installations. Flow-Con 77. Proc. Symp. The application of flow measuring techniques. Brighton, UK, April, 1977.

Kretzschmer, Fr. and Walzholz. G. Experiments on installation faults of standard orifice plates. Forschung, Jan. - Feb. 1934. 5(1), 25 - 35. English translation available from NEL, (NEL-TT-2843).

Lake, W. T., and Reid. J. Optimal flow conditioner. In Proc. North Sea Flow Measurement Workshop, Peebles, Scotland, ppr 1.3, 1992. East Kilbride, Glasgow: NEL.

...

...

...

Laws, E. M. and Ouazzane, A. K. Flow conditioning for orifice plate flow meters. In Proc. 3rd International Conference on Fluid Flow Measurement San Antonio, Texas, 1985.

McVeigh, J.C. Further investigations into the effect of roughness of the orifice plate on the discharge coefficient. Instrument Engineer, April 1962, 3(5), 112-113.

Mason, D. and Wilson, M.P.Jr. Measurement error due to the bending of orifice plates, 1975, ASME paper No. 75-WA/FM-6.

Miller, R.W, and Kneisel, O. Experimental study of the effects of orifice plate eccentricity on flow coefficients. J. of Basic Eng. Trans. ASME, March 1969, Series D, 91(1), 121-131.

Nagashio. K. and Komiya, K. Effect of upstream straight length on orifice flowmeters. Japan, 1972. Report of the National Research Laboratory of Metrology, 21-1. English translation available from NEL.

Nagel, P. and Jaumotte, A. Influence of disturbances on the coefficients of a standardized orifice plate. Promoclim A, Applications Thermique et Aéraulique, 1976, 7(1), 57-84, (in French).

Orsi, E. Influence of special parts on the operation of stardardized diaphragms. L ‘Energica Elettrica NI, Italy. 1978. English translation available from NEL, (NEL-TT-2834).

Reader-Harris, M. J. The effect of pipe roughness on orifice plate discharge coefficients. Progress Report No. PR9: EUEC/17 (EEC005). East Kilbride, Glasgow: National Engineering Laboratory, 1990. Available on microfiche as Report EUR 13763, Commission of the European Communities, Brussels, Belgium, 1991.

Reader-Harris, M. J. Computation of flow through orifice plates. Numerical Methods in Laminar and Turbulent Flow,Volume 6, C. Taylor, P. Gresho, R. L. Sani and J. Hauser (eds) (Proc. 6th Int. Conf. on Numerical Methods in Laminsr and Turbulent Flow, Swansea). Part 2, pp 1907-1917. Swansea: Pineridge Press, 1989.

...

...

...

Reader-Harris, M. J. Sattary, J. A. and Woodhead. E. The use of flow conditioners to improve flow measurerrent accuracy downstream of headers. In Proc. 3rd International Conference on Fluid Flow Measurement, San Antonio, Texas. 1995.

Roark and Young. Formulas for stress and strain, 5th ed., McGraw Hill, 1975.

West. R.G. Developments in flow metering by means of orifice plates. Paper B-3 in: Flow measurement in closed conduits. Edinburgh, HMSO, 1962.

Wilcox, P. L., Weberg, T. and Erdal. A. Short gas metering systems using K-Lab flow conditioners. In Proc. North Sea Flow Measurement Workshop 1990.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

...

...

...

5. Ảnh hưởng của sai số đến việc tính lưu lượng

5.1. Quy định chung

5.2. Các ảnh hưởng có thể định lượng

6. Các ảnh hưởng do sai khác về cấu tạo

6.1. Độ nhọn của cạnh tấm tiết lưu

6.3. Điều kiện mặt phía dòng vào và phía dòng ra của tấm tiết lưu

6.4. Vị trí của lỗ lấy áp đối với lỗ tiết lưu

6.5. Điều kiện của lỗ lấy áp

7. Ảnh hưởng của đường ống gần đồng hồ đo

...

...

...

7.2. Các bước và các phần hẹp dần (hình nón)

7.3. Đường kính của vòng đỡ

7.4. Vòng nối kích cỡ nhỏ hơn quy định

7.5. Mối hàn nhô ra

7.6. Độ lệch tâm

8. Ảnh hưởng của bố trí đường ống

8.1. Quy định chung

8.2. Bù hệ số xả

8.3. Lỗ lấy áp

...

...

...

9. Sai lệch vận hành

9.1. Quy định chung

9.2. Biến dạng tấm tiết lưu

9.3. Lắng đọng trên bề mặt phía dòng vào của tấm tiết lưu

9.4. Lắng đọng trong ống lưu lượng kế

9.5. Độ sắc của cạnh tấm tiết lưu

9.6. Lắng đọng và việc tăng nhám bề mặt trong ống Venturi

10. Nhám đường ống

10.1. Quy định chung

...

...

...

10.3. Ống phía dòng ra

10.4. Làm giảm các ảnh hưởng của độ nhám

10.5. Bảo trì

Thư mục tài liệu tham khảo

1 Hiện nay ISO/TR 9464:1998 đã được thay thế bằng ISO 9464:2008 và ISO 9464:2008 đã được biên soạn thành TCVN 10245:2013 Hướng dẫn sử dụng bộ TCVN 8113(ISO 5167).

2) Ví dụ về sản phẩm sẵn có trên thị trường. Thông tin về sản phẩm dầu mỡ để tạo thuận lợi cho người sử dụng, tiêu chuẩn không ấn định sử dụng sản phẩm này.

3) Ví dụ về sản phẩm sẵn có trên thị trường. Thông tin về sản phẩm dầu mỡ để tạo thuận lợi cho người sử dụng, tiêu chuẩn không ấn định sử dụng sản phẩm này.