Исследование влияния колебаний расхода на работу расходомера, выполненного на базе трубы Вентури, работающей на закритическом перепаде давления

УДК 532 С. В. Юшко

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЛЕБАНИЙ РАСХОДА НА РАБОТУ РАСХОДОМЕРА,

ВЫПОЛНЕННОГО НА БАЗЕ ТРУБЫ ВЕНТУРИ,

РАБОТАЮЩЕЙ НА ЗАКРИТИЧЕСКОМ ПЕРЕПАДЕ ДАВЛЕНИЯ

Ключевые слова: автоматизированный газодинамический стенд, пульсаций потока, измерения расхода, рабочее тело, нормальная диафрагма, атмосферный воздух, сопло Витошинскогонестационарное течение, труба Вентури.

Представлены результаты исследований влияния колебаний (периодических наложенных пульсаций) расхода газового потока на работу расходомера, выполненного на базе трубы Вентури, работающей на закритическом перепаде давления.По результатам проведенных исследований было отмечено, что пульсации расхода, создаваемые пульсатором, не передавались через критический расходомер, на базе трубы Вентури.

Keywords: automated gas-dynamic stand, pulsations of stream, measurings of expense, working body, normal diaphragm, atmospheric

air, a nozzle of Vitoshinskogo is a non-stationary flow, pipe of Venturi.

The results of studies of the impact offluctuations (periodic superimposed pulsation) of the flow of the gas stream on the operation of the flowmeter based on the Venturi tube, operating at a supercritical pressure drop. According to the results of the conducted research it was observed that the pulsation of the flow generated by the pulsator, is not transmitted through the critical flow meter, Venturi tube.

Для изучения влияния периодических наложенных пульсаций потока на результат измерения расхода на базе ФГУП ВНИИР был создан автоматизированный газодинамический стенд, схема и внешний вид отдельных участков которого представлена на рис.1. Рабочее тело -атмосферный воздух.

Рис. 1 - Газодинамический стенд

В качестве образцового расходомера на линии нагнетания была использована труба Вентури (критический расходомер), выполненная и примененная в соответствие с требованиями МИ 1538-86 (ВНИИФТРИ) [1]. Внутренний диаметр горла сопла составлял 17,1 мм. на длине 18 мм. Длина конического участка составляла 102 мм. Угол раскрытия - 7 град. Чистота обработки внутренней поверхности составляла 1,25. Перед применением труба Вентури прошла метрологическую проверку линейно-угловых размеров в региональном метрологическом центре.

Поверяемая линия экспериментальной установки была оснащена стандартным расходомером, в котором в качестве сужающего устройства была использована нормальная диафрагма.

Диафрагма и сам узел были выполнены в соответствии с требованиями проекта ГОСТа 8.563.1-3. Перед применением стандартная диафрагма прошла метрологическую проверку

линейно-угловых размеров в региональном метрологическом центре.

При измерении расхода с помощью стандартного расходомера использовался алгоритм расчета, изложенный в ГОСТе 8.563.1-3.

Максимальный расход воздуха составлял 450 г/с. Из ресиверов воздух через форкамеру с соплом Витошинского [2,3] поступал на вход трубы Вентури. После критического расходомера воздух через ресивер подавался в поверяемую линию с диафрагмой.

Перед проведением основных исследований коэффициента расхода стандартной диафрагмы в условиях турбулентного потока, осложненного периодическими колебаниями расхода, были выполнены продувки, целью которых являлось определить степень передачи возмущений, создаваемых пульсатором, через пограничный слой, реализуемый в горле трубы Вентури, работающей на закритическом перепаде давления. Данный расходомер предполагалось использовать как образцовый.

20

Am, %

Перепад давления потока на диафрагме

Несущая частота 10 Гц

т

lifllt.lll|.Ml».f...illTill.y

f, Гц f-1

0 20 40 60 80 100 120 140

Рис. 2 - Спектр колебаний перепада давления на диафрагме

Возмущения, создаваемые пульсатором, расположенным ниже по потоку по сравнению с трубой Вентури (рис.1), характеризовались несущей частотой 10 Гц. Данная частота хорошо идентифицировалась на спектре колебаний перепада давления, измеряемого на диафрагме, рис. 2.

9

0

Частота колебаний расхода выбиралась исходя из того, что дальнейшие исследования планировалось проводить именно на этой частоте, как характерной, выявленной в результате натурных исследований на коммерческих узлах учета природного газа.

1.0

0.5

0.0

Am, %

Давление потока на входе в трубу Вентури

1    jl l i

JJLL-j... .i .1 jJ

f, Гц

40

120

I

160

Рис. 3 - Спектр колебаний давления на входе в трубу Вентури

По результатам проведенных исследований было отмечено, что пульсации расхода, создаваемые пульсатором, не передавались через критический

расходомер, на базе трубы Вентури. Это видно из спектра колебания давления на входе в трубу Вентури, который представлен на рис.З.Поэтому данный расходомерна исследованной частоте может быть использованкак образцовый при проведении исследований поведения метрологических характеристик других расходомеров в турбулентных потоках, осложненными периодическими колебаниями расхода.

Литература

1. «Критические расходомеры. Методика выполнения измерений массового расхода газа», Государственная система обеспечения единства измерений, ВНИИФТРИ, Казань: МИ 1538-86, 1986 г.

2. Юшко С.В. «Турбулентное нестационарное течение газа в сопле Витошинского», Вестник технологического университета, 2015, т.18, №19. С.115.

3. Юшко С.В. «Турбулентное стационарное течение газа в сопле Витошинского, результаты исследований интегральных характеристик течения», Вестник технологического университета, 2015, т.18, №19. С.125.

© С. В. Юшко - д-р техн. наук, зав. каф. инженерной компьютерной графики и автоматизированного проектирования КНИТУ, s.v.yushko@gmail.com.

© S. V. Jushko - Dr. Sci. (Tech.), Head of the Department of the Engineering Computer Grafics and Automated Design, Kazan National Research Technological University, s.v.yushko@gmail.com.

0