Файл: Программа Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки.pdf

21 этом вторичных приборов должна обеспечивать измерение разности давлений с по- грешностью не более 0,5 %.
При невозможности использования нормальных дроссельных устройств для измерения расхода рабочего тела ГТУ или приводимых ими агрегатов могут быть использованы пневмометрические зонды (например, трубки Пито-Прандтля) или тарированные дроссельные устройства. В этом случае должны быть определены подробные эпюры скоростей в измерительном сечении и оценены погрешности, свя- занные с неравномерностью скоростей, их искажением при вводе зондов, а также с наличием неосевых составляющих скоростей.
Погрешность измерения расходов с помощью пневмометрических зондов не должна превышать 5 %. Погрешность коэффициентов расходов тарированных дрос- сельных устройств не должна быть более 3 %.
Измерение расхода охлаждающей воды ГТУ с промежуточным охлаждением, необходимое для проверки показателей ГТУ должно производиться с помощью нормальных дроссельных устройств.
Измерения расходов масла, утечек воздуха и других расходов, необходимых для оценки компонентов, каждый из которых в уравнениях балансов составляет ме- нее 2 % общего расхода рабочего тела или мощности ГТУ, могут производиться с помощью нормальных дроссельных устройств.
Измерение расхода газообразного топлива (объемный расход) следует опреде- лять турбинным расходомером в соответствии с ГОСТ 8.361, или объемным расхо- домером. Если такой метод оказался непригодным на практике, расход газа может быть определен из измерения потока посредством сопловых, диафрагменных расхо- домеров или расходомеров Вентури, которые должны быть спроектированы, собра- ны и оснащены средствами измерения в соответствии с ГОСТ 8.586.5.
Ультразвуковые или другие расходомеры могут также быть использованы при условии, что устройства отдельно откалиброваны и удовлетворяют требованиям по неопределенности. В случаях, когда расход жидкого топлива измеряют с помощью установленного сопла, диафрагмы или сопла Вентури, такой измеритель должен быть спроектирован, установлен и оборудован приборами, например, в соответствии с
ГОСТ 8.586.5. Также разрешены к использованию и другие устройства для измерения расхода, такие как вихревые, ультразвуковые, Кориолисовы расходомеры. Все уст- ройства для измерения расхода топлива должны быть откалиброваны для обеспече- ния условия, когда максимальная неопределенность будет менее 0,5%.
4.3. Измерение механической мощности
Для измерения крутящего момента, используемого при расчете механической мощности ГТУ, допускается применять устройства: а) Тормозные динамометры (механические или какие-либо жидкостные виды, или комбинации этих видов). Динамометр должен быть выбран так, чтобы мини- мальный измеряемый крутящий момент при любой частоте вращения составил не менее 20% от его проектного максимального крутящего момента. Динамометры по- глощения должны быть такой конструкции, когда охлаждающая жидкость входит и выходит в плоскости, проходящей через ось для предупреждения тангенциальных

22 составляющих скорости. Подобные меры предосторожности следует также пред- принимать в отношении внешнего сопротивления воздуха.
Если используются шланговые соединения, они не должны вызывать замет- ные тангенциальные ограничения. Амортизаторы, если они используются для демп- фирования колебаний, должны демонстрировать оказание равного сопротивления движению в любом направлении.
Эффективные радиальные плечи динамометров следует измерять с неопреде- ленностью не более 0,1%. Сертификат изготовителя может рассматриваться как до- казательство такой точности. Силомерное устройство должно быть проверено по ат- тестованным весам в направлениях как увеличивающейся, так и уменьшающейся нагрузки. Положительная или отрицательная погрешность силомерного устройства не должна превосходить 0,1% от максимального значения нагрузки, снимаемого с показаний на испытании. Средние значения увеличивающихся и уменьшающихся нагружений следует принимать в качестве калибровки только в том случае, когда разница остается в пределах 0,3% от максимальной нагрузки на испытании.
До и после приемочных испытаний динамометры должны быть обследованы и любой дисбаланс плеч должен быть определен. Испытания следует признавать не- удовлетворительными, если наблюдались отклонения в работе динамометра, напри- мер, период колебания нагрузки такой, который может быть при воздействии воды в динамометре, или какое-либо состояние резонанса, которое генерирует пульсации в наблюдаемом крутящем моменте, более ±2%; б) Измеритель крутящего момента на валу должен быть откалиброван до начала серии испытаний. Если на систему влияет воздействие температуры, он должен быть откалиброван еще раз после испытания при температуре, наблюдавшейся в течение испытания. Калибровку следует выполнять средствами, показывающими угол круче- ния. Следует проводить наблюдения в серии увеличивающихся нагружений до значе- ния выше максимальных показаний при испытании, за которыми следует серия уменьшающихся нагрузок. Нагружения должны всегда изменяться в одном направле- нии, за исключением точки максимального значения. Средние значения увеличиваю- щихся и уменьшающихся нагружений следует принимать в качестве калибровки толь- ко в том случае, когда разница остается в пределах 1% от максимальной нагрузки на испытании. Показания динамометра следует снимать с достаточной частотой, так что- бы среднее значение всех показаний не отличалось от среднего значения чередующих- ся показаний (среднего значения четных и нечетных показаний) более чем на 0,2%.
4.4. Измерение частоты вращения
Тип прибора, показывающий частоту вращения, допускается применять для начальной настройки частоты вращения для испытания и для проверки постоянства частоты вращения в течение периодов испытаний. Каждый вал многовального дви- гателя следует оборудовать устройством, показывающим частоту вращения.
С целью проверки постоянства частоты вращения в течение периодов испыта- ний, как для визуального чтения, так и для записи, рекомендуются указатели часто- ты вращения типа электронного счетчика импульсов.

23
Для всех частот вращения следует использовать тахометры с принудительным приводом или бесконтактного типа. Переносные тахометры не рекомендуются из-за возможной недостоверности показаний.
В тех случаях, когда средняя частота вращения влияет на результаты испыта- ний, следует использовать счетчик оборотов встроенного типа, принудительно при- водимый от вала. Точность счета и определения времени должна быть такой, чтобы неопределенность средней частоты вращения не превышала 0,25%. В тех случаях, когда счетчики импульсов электронного типа используют для определения мощно- сти и КПД, показания следует снимать с достаточной частотой, так чтобы среднее значение всех показаний не отличалось от среднего значения чередующихся показа- ний более чем на 0,25%.
4.5. Система регистрации данных
Использование электронной системы регистрации данных вместо ручной ре- гистрации рекомендуется по двум причинам:
- исключение необъективности персонала при считывании показаний аналого- вых приборов;
- высокая интенсивность отбора образцов, которая позволяет уменьшать со- ставляющие неопределенности, вызванные случайными воздействиями.
Система регистрации данных должна иметь свойство сохранять данные пер- вичного электронного (обычно аналогового) сигнала, генерируемого прибором, а также данные соответствующего сигнала, преобразованного в технические единицы, чтобы обеспечивать возможность выполнения проверки и корректировки данных после испытания.
Системы сбора данных, преобразующие первичные аналоговые сигналы в цифровые сигналы, используя аналого-цифровые преобразователи, должны иметь разрешающую способность 14 бит (равную 0,006% от диапазона) или лучше.

24
Лекция № 5
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДАВЛЕНИЙ
В МАГИСТРАЛЬНЫХ, ПОДПОРНЫХ И ОБЪЕМНЫХ НАСОСАХ
5.1. Классификация приборов для измерения давления
Давление относится к числу наиболее распространенных измеряемых физиче- ских величин и характеризуется нормально распределенной силой F, действующей со стороны одного тела на единицу поверхности S другого
S
F
р

. (5.1)
В практике теплотехнических измерений наиболее часто используют понятия давления: абсолютного Рабс, избыточного Ризб и вакууметрического Рв, различие которых состоит в отношении к атмосферному (барометрическому) давлению Ратм.
Суммарное давление, действующее на вещество, определяется суммой атмосферно- го и избыточного давлений и называется абсолютным
Рабс = Ратм + Ризб. (5.2)
Следовательно, избыточное давление представляет собой разность между аб- солютным и атмосферным
Ризб = Рабс – Ратм. (5.3)
Таким образом, приборы, предназначенные для измерения избыточного дав- ления, на практике измеряют разность давлений.
Средства измерения, предназначенные для измерения давления и разности дав- лений, называют манометрами. Манометры, предназначенные для измерения давления или разрежения в диапазоне до 40 кПа, называют напоромерами и тягомерами.
В зависимости от принципа, используемого для преобразования силового воз- действия давления на чувствительный элемент в показания или пропорциональные изменения другой физической величины, средства измерения давления разделяются на жидкостные, деформационные, электрические, ионизационные, тепловые и гру- зопоршневые.
Для прямого измерения давления жидкой или газообразной среды с отображе- нием его значения непосредственно на шкале, табло или индикаторе первичного из- мерительного прибора применяются манометры (ГОСТ 8.271-77). Если отображение значения давления на самом первичном приборе не производится, но он позволяет получать и дистанционно передавать соответствующий измеряемому параметру сигнал, то такой прибор называют измерительным преобразователем давления
(ИПД)или датчиком давления. Возможно объединение этих двух свойств в одном приборе (манометр-датчик).
Манометры классифицируют по принципу действия и конструкции, по виду измеряемого давления, по применению и назначению, по типу отображения данных и другим признакам (см. рис. 5.1).
По принципу действияманометры можно подразделить на:
- жидкостные (измеряемое давление уравновешивается гидростатически стол- бом жидкости (воды, ртути) соответствующей высоты);
- деформационные (давление определяется по величине деформации и пере- мещения упругого чувствительного элемента (УЧЭ) - мембраны, трубчатой пружи- ны, сильфона);

25
Рисунок 5.1 - Классификация манометров
- электрические (давление определяется на основании зависимости электриче- ских параметров: сопротивления, емкости, заряда, частоты - чувствительного эле- мента (ЧЭ) от измеряемого давления);
- грузопоршневые (измеряемое или воспроизводимое давление гид- ростатически уравновешивается через жидкую или газообразную среду прибора давлением веса поршня с грузоприемным устройством и комплектом образцовых гирь).
По виду измеряемого давления манометры подразделяют на:
- собственно манометры (приборы для измерения избыточного и абсолютного давления);
- вакуумметры (приборы для измерения разрежения);
- мановакуумметры (приборы для измерения давления и разрежения);
- барометры (приборы для измерения атмосферного давления);
- дифференциальные манометры (дифманометры) (приборы для измерения разностного давления);
- напоромеры (приборы для измерения небольших (до 20-40 кПа) избыточных давлений газовых сред);
- тягомеры (приборы для измерения небольших (до 20-40 кПа) разрежений га- зовых сред);

26
- тягонапоромеры (приборы для измерения небольших (до 20-40 кПа) избы- точных давлений и разрежений газовых сред);
- микроманометры (дифманометры с малым перепадом давления).
Технические характеристики всех этих средств измерения давления опреде- ляются соответствующими общими техническими условиями (ГОСТ 2405-88, ГОСТ
18140-81 и др).
По области примененияманометры подразделяют на:
- общепромышленные или технические (работающие в промышленных усло- виях при перепадах температур и влажности окружающей среды, вибрациях, загряз- нении внешней среды и т.п.);
- лабораторные (приборы повышенной точности для использования в ком- фортных и стабильных условиях лабораторий);
- образцовые (для поверки рабочих манометров);
- эталонные (хранители единиц давления с целью передачи их образцовым приборам);
- специальные (применяются в экстремальных условиях: на железнодорожном транспорте, судах, котельных установках, при работе с кислотными и другими аг- рессивными средами).
По типу отображения значенийизмеряемого давления манометры подразде- ляют на:
- прямопоказывающие (с визуальным считыванием данных непосредственно по аналоговой (стрелочной) или цифровой шкале прибора);
- сигнализирующие (электроконтактные) с выдачей управляющего электриче- ского сигнала путем замыкания или размыкания контактов при достижении изме- ряемым давлением заранее установленного контрольного значения);
- регистрирующие (самопишущие) с записью в память значений давления как функции времени и их отображением на электронном табло.
Манометры выполняют функцию локального контроля и в большинстве слу- чаев из-за отсутствия возможности дистанционного доступа к их показаниям (за ис- ключением манометров с унифицированным выходным электрическим сигналом) не могут использоваться для целей современной автоматизации. Такую возможность обеспечивают измерительные преобразователи давления.
Классифицируются эти приборы по принципу действия, виду измеряемого давления и типу выходного сигнала (см. рис. 5.2). ИПД различаются, кроме того, по используемым единицам измерения и ряду основных технических параметров
(ГОСТ 22520-85).
По принципу действияили способу преобразования измеряемого давления в выходной сигнал ИПД подразделяются, прежде всего, на:
- деформационные (деформационные перемещения упругого чувствительного элемента (мембраны, сильфона, трубки Бурдона) трансформируются с помощью до- полнительных промежуточных механизмов и преобразователей в электрический или электромагнитный сигнал);
- электрические (измеряемое давление, оказывая воздействия на чувствитель- ный элемент, изменяет его собственные электрические параметры: сопротивление,
ёмкость или заряд, которые становятся мерой этого давления).

27
Рисунок 5.2 - Классификация измерительных преобразователей давления
В последние годы получили развитие и другие принципы создания ИПД: во- локонно-оптические, гальваномагнитные, объемного сжатия, акустические, диффу- зионные и т.д.
По виду измеряемого давленияИПД подразделяются на:
- преобразователи абсолютного давления (ДА);
- преобразователи избыточного давления (ДИ);
- преобразователи вакууметрического давления (ДВ);
- преобразователи избыточного/вакууметрического давления (ДИВ);
- преобразователи дифференциального давления (ДД);
- преобразователи гидростатического давления (ДГ).

28
По выходному сигналу ИПД подразделяются на:
- аналоговые (измеряемое давление преобразуется в аналоговый унифициро- ванный пневматический или электрический сигнал);
- цифровые.
Основной парк действующих ИПД относится к аналоговым с уни- фицированным токовым сигналом 0...5, 0...20 или 4...20 мA. В последнее десятиле- тие наметился переход к ИПД с цифровым выходом. Широкое распространение по- лучил цифровой протокол HART. Этот открытый стандартный гибридный протокол двунаправленной связи предусматривает передачу цифровой информации поверх стандартного аналогового сигнала 4…20 мA. Бурно развивается системная интегра- ция первичных преобразователей с использованием различных разновидностей промышленных сетей (Foundation Fieldbus, ModBus, Profibus и др.). При этом ис- пользуется полностью цифровой коммуникационный протокол для передачи ин- формации в обоих направлениях между ИПД и системами управления, существенно облегчая взаимозаменяемость приборов разных мировых производителей. В отече- ственных цифровых ИПД пока преобладают такие цифровые интерфейсы, как
ИРПС (интерфейс радиальной последовательной связи) и RS-232C.
В промышленной практике измерения давления и разности давлений широкое применение получили деформационные (с упругим чувствительным элементом) приборы. В этих приборах давление определяется по деформации упругих чувстви- тельных элементов или по развиваемой ими силе, которые преобразуются переда- точными механизмами в угловое или линейное перемещение указателя по шкале прибора.
По виду упругого чувствительного элемента пружинные приборы делятся на следующие группы:
- приборы с трубчатой пружиной;
- мембранные приборы;
- сильфонные приборы.
Манометры с трубчатой пружиной- один из наиболее распространенных ви- дов деформационных приборов. Чувствительным элементом таких приборов являет- ся согнутая по дуге окружности и запаянная с одного конца трубка (трубка Бурдона) эллиптического, плоскоовального или круглого сечения.
Под действием давления внутри трубки эллиптическое или овальное сечение, деформируясь, приближается к круговому, что приводит к раскручиванию трубки, т.е. угловому перемещению ее свободного конца на некоторую величину.
Перемещение свободного конца до определенного предела пропорционально давлению Δ=k·P. При дальнейшем повышении давления линейная зависимость на- рушается – деформация начинает расти быстрее увеличения давления. Предельное давление, при котором еще сохраняется линейная зависимость между перемещени- ем конца трубки и давлением, называется пределом пропорциональности трубки.
При переходе давления за предел пропорциональности трубка приобретает остаточ- ную деформацию и становится непригодной для измерения. Манометры с трубчатой пружиной изготовляют на давление до 1000 МПа.
Приборы с чувствительным элементом в виде плоских и гофрированных мем- бран, мембранных коробок и мембранных блоков применяют для измерения не-