г. Москва, ул. Загорьевская, 10/4
e-mail: rst-s@mail.ru
тел./факс: +7 (495) 760-06-63

Что такое средняя скорость в трубе и как её измерить?

29.05.2018 00:46

Что такое средняя скорость в трубе и как её измерить?

Прежде всего, необходимо учитывать условия потока внутри трубы. Согласно британскомустандарту BS 1042 (ISO 7145 – см. Таблица 3.1), требуемая длина прямолинейного участкатрубопровода от любого источника возмущений потока до точки утсановки погружного расходомера составляет от 20 и 50 диаметров (в отличие от полнопроходных расходомеров, обычно требующихот 5 до 10 диаметров). Причина этого заключается в том, что полнопроходной расходомеризмеряет среднюю скорость, а погружной расходомер измеряет скорость в одной точке.

На Рис. 3.1 приведена векторная диаграмма, показывающая сложившийся профильтурбулентности потока внутри трубы. Такая диаграмма иллюстрирует распределение потока, иначе называемое профилем потока. Профиль потока наиболее интенсивен в центре и спадает донуля у обеих стенок трубы. Если имеется достаточный прямой участок трубопровода перед погружнымрасходомером, можно предположить, что в нём имеется профиль данной формы.

Тщательное исследование данной диаграммы показывает, что средняя скорость 1,722 м/сек получается в точке 72,5 мм или 1/8-й диаметра трубопровода от края трубы.Данную точку называют точкой средней скорости (только для сложившегося профилятурбулентного потока). При условии, что профиль является турбулентным и сложившимся, этоимеет место в трубах всех размеров и при любом расходе и отмечается в вышеуказанномстандарте. Следовательно, лучшее место измерения скорости - это точка средней скорости, т.e. 1/8-я диаметра от края трубы. Установивизмерительный датчик погружного расходомера в эту точку, можно выполнить непосредственное вычисление объёмного расхода. Однако, выбирая место установки, необходимо учитывать и другие факторы.Точка средней скорости находится на изгибе кривой (скорость в этой точке с расстояниембыстро меняется), поэтому нужно устанавливать измерительный датчикпогружного расходомерачрезвычайно точно, чтобы правильноизмерить скорость. Например, если измерительный датчик погружногорасходомераустановлен точно на расстоянии 72,5 мм о стенкитрубы д.у. 600мм, то он таким образом измеряет среднюю скорость 1,722 м/с. Эта величина при умножениина площадь сечения даёт объёмный расход, равный 487 л/с. Если измерительный датчик погружногорасходомерафактическиустановлен на 74 мм вместо измеренных 72,5, то действительная скорость составит 1,85 м/свместо расчетных 1,722. Умножение данного значения на площадь сечения даёт объёмныйрасход 523 л/с, то есть, ошибку в 7,4 %.

В полевых условиях достаточно сложно установить измерительный датчик погружногорасходомераточно, поэтому такого рода ошибки являются весьмараспространёнными.

Можно ли как-то решить эту проблему?

Да! На Рис. 3.1 видно, что в середине трубы, возле центральной линии, профиль потока относительно плоский. То есть, скорость потока не сильно отличается с расстоянием внутри трубы. Таким образом, если скорость измеряется на оси потока, погрешность измерения, возникающая вследствие погрешностей позиционирования измерительного датчика погружногорасходомерабудет очень мала. Поэтому и целесообразно использовать точку измерения на центральной линии. Существует математическая зависимость между скоростью в центральной линии и средней скоростью внутри трубы – это т.н. коэффициент профиля (Fp). Значение Fp можно рассчитать по формуле (см. ниже) или взять из графика (см. Рис. 3.2.)
Fp рассчитывается следующим образом:

Когда место установки измерительного датчика погружногорасходомераопределено, необходимо рассчитать степень влияния точностиустановки измерительного датчика погружногорасходомера. Он определяется коэффициентомпогружения (Fi).Это математическая зависимость, которая рассчитывается по следующей формуле:

С целью устранения возможных неточностей при установке измерительных датчиков погружныхрасходомеровкомпания Onicon Inc. поставляет погружныерасходомерывсех типов (погружные вихревые расходомеры, погружные термомассовые расходомеры, погружные электромагнитные расходомеры, а также погружные турбинные расходомеры) в комплекте со специальным приспособлением, которое позволяет опустить измерительный датчик погружногорасходомераточно на необходимую глубину трубы, специально рассчитанную на заводе для каждого конкретного применения.

Вернуться в раздел "статьи"
РемСтройТехно-Сервис
г. Москва, ул. Загорьевская, 10/4 115598Москва,
+7 (495) 760-06-630rst-s@mail.ru