СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА
METHOD FOR DETERMINING THE FLOW RATE COEFFICIENT OF THE SAFETY VALVE

Изобретение относится к измерениям и измерительной технике, а именно к способу определения коэффициента расхода предохранительных клапанов. Заявленный способ основан на постоянстве коэффициента расхода трубопроводной арматуры.
Известен способ определения коэффициента расхода предохранительного клапана путем измерения расхода испытательной среды, давления до испытываемого предохранительного клапана, давления после испытываемого предохранительного клапана (Арматура трубопроводная. Методика экспериментального определения гидравлических и кавитационных характеристик. Стандарт ЦКБА - СТ ЦКБА 029-2006. Официальный сайт в информационно-телекоммуникационной сети «Интернет» http://www.gostrf.com/normadata/1/4293837/4293837600.pdf). Способ заключается в том, что испытываемый предохранительный клапан, настроенный на рабочее давление, устанавливают на испытательном участке стенда и подают во входной патрубок испытуемого предохранительного клапана воздух давлением полного открытия клапана, при этом измеряют расход, проходящий через испытуемый предохранительный клапан, давление до испытуемого предохранительного клапана, давления после испытуемого предохранительного клапана. Рассчитывают коэффициент расхода в соответствии с формулами расчета пропускной способности предохранительного клапана, приведенными в ГОСТ 12.2.085. Испытания и вычисления повторяют не менее пяти раз.
Вышеуказанный способ определения коэффициента расхода предохранительного клапана имеет следующую техническую проблему: при осуществлении данного способа необходимы расходомер, емкость большого объема или использование насосов большой производительности.
i
Решение вышеназванной технической проблемы обеспечивается в способе определения коэффициента расхода предохранительного клапана на воздушном испытательном стенде, состоящем из емкости с воздухом, участка трубопровода, на котором установлена запорная арматура, стакана на который устанавливается испытуемый предохранительный клапан, осуществляемом путем проведения серии опытов по сбросу воздуха, открытием запорной арматуры, через открытый испытуемый предохранительный клапан, при этом в емкость подается избыточное давление полного открытия испытуемого предохранительного клапана, измеряется избыточное давление начала сброса, избыточное давление конца сброса, время сброса воздуха через испытуемый предохранительный клапан, и температура воздуха в емкости, а после проведения серии опытов проводят математические вычисления, при этом время сброса делится на очень малые промежутки времени t=0,001 секунды и для каждого промежутка последовательно определяются следующие величины n раз:
- пропускная способность (в соответствии с ГОСТ 12.2.085)
i
i
i
G - пропускная способность испытуемого предохранительного клапана при параметрах P и T, кг/ч;
i
i
T - температура рабочей среды перед испытуемым предохранительным клапаном при давлении P, К;
3
В - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства воздуха при рабочих параметрах;
1
α - коэффициент расхода, соответствующий площади F, для газообразных сред;
i
i
i
3
ρ - плотность газа перед испытуемым предохранительным клапаном при параметрах P и T, кг/м;
i
2
P - избыточное давление в емкости испытательного стенда, кгс/см;
2
F - площадь сечения испытуемого предохранительного клапана, равная наименьшей площади сечения в проточной части седла, мм;
i
i
- масса воздуха Δm, кг, которую сбросит испытуемый предохранительный клапан за промежуток времени t:
- масса воздуха, находящегося в емкости испытательного стенда:
V - объем емкости испытательного стенда;
i+1
i
- масса воздуха, оставшегося в емкости испытательного стенда m после сброса за время t:
i+1
- избыточное давление в емкости испытательного стенда, при массе m:
4
B - коэффициент сжимаемости воздуха;
R - удельная газовая постоянная, ;
1
- при этом для расчета пропускной способности изначально принимают α=1, a n рассчитывается по формуле
t - время сброса воздуха через испытуемый предохранительный клапан;
i+1
1
i+1
1
после получения значения величины P при i=n и сравнения его с избыточным давлением конца сброса корректируют изначально принятое значение α и проводят вычисления заново, при совпадении значения величины P с избыточным давлением конца сброса α принимают за коэффициент расхода испытуемого предохранительного клапана.
Принципиальная схема воздушного испытательного стенда для определения коэффициента расхода предохранительного клапана представлена на фигуре, где:
1 - емкость, 2 - участок трубопровода, 3 - запорная арматура, 4 - стакан, 5 - испытуемый предохранительный клапан, 6 - манометр.
Способ определения коэффициента расхода предохранительного клапана заключается в следующем. На воздушный испытательный стенд, принципиальная схема которого представлена на фигуре, состоящий из емкости 1 с воздухом, участка трубопровода 2, на котором установлена запорная арматура 3, в стакан 4 устанавливается испытуемый предохранительный клапан 5. Участок трубопровода 2, запорная арматура 3 и стакан 4 имеют площадь проходного сечения больше, чем площадь сечения F испытуемого предохранительного клапана 5. Испытуемый предохранительный клапан 5 предварительно с помощью технологической оснастки открыт на величину полного открытия и зафиксирован в этом положении. В емкость 1 закачивается воздух давлением, равным давлению полного открытия испытуемого предохранительного клапана 5, которое контролируется по манометру 6. После накачки в емкость 1 давления полного открытия испытуемого предохранительного клапана 5 подача воздуха в емкость 1 прекращается. Измеряется температура воздуха в емкости. После производится сброс воздуха, резким открытием запорной арматуры 3, через открытый испытуемый предохранительный клапан 5 в течении времени сброса t (5-15 с), при этом фактическое время сброса фиксируется. Сброс воздуха производится в окружающую среду. После чего запорная арматура 3 резко закрывается. После выравнивания давления в емкости 1 производится измерение давления конца сброса по манометру 6. Данное испытание производится не менее трех раз.
i
В дальнейшем проводят математические вычисления, при этом время сброса t делится на очень малые промежутки времени t=0,001 с и для каждого промежутка последовательно определяются следующие величины n раз:
- пропускная способность (в соответствии с ГОСТ 12.2.085)
i
i
- масса воздуха Δm, кг, которую сбросит испытуемый предохранительный клапан за промежуток времени t:
- масса воздуха, находящегося в емкости испытательного стенда:
i+1
i
- масса воздуха, оставшегося в емкости испытательного стенда m после сброса за время t:
i+1
- избыточное давление в емкости испытательного стенда, при массе m:
1
- при этом для расчета пропускной способности изначально принимают α=1, а n рассчитывается по формуле
i+1
1
i+1
1
после получения значения величины P при i=n и сравнения его с избыточным давлением конца сброса корректируют изначально принятое значение α и проводят вычисления заново, при совпадении значения величины P с избыточным давлением конца сброса α принимают за коэффициент расхода испытуемого предохранительного клапана.
Таким образом, предложенный способ определения коэффициента расхода предохранительного клапана на воздушном испытательном стенде, состоящим из емкости с воздухом, участка трубопровода, на котором установлена запорная арматура, стакана на который устанавливается испытуемый предохранительный клапан, осуществляемый путем проведения серии опытов по сбросу воздуха, открытием запорной арматуры, через открытый предохранительный клапан, при этом в емкость подается избыточное давление полного открытия испытываемого предохранительного клапана, измеряется избыточное давление начала сброса, избыточное давление конца сброса, время сброса воздуха через испытуемый предохранительный клапан, и температура воздуха в емкости, а после проведения серии опытов проводят математические вычисления, что позволяет определить коэффициент расхода предохранительного клапана без применения расходомера, емкости большого объема или использования насосов большой производительности.