методы и средства измерений, испытаний и контроля

Оглавление
1. Механические испытания. Испытания на воздействие вибрационных нагрузок
Сущность и структурная схема испытания методом качающейся частоты
Устойчивость изделий при воздействии вибрации
Метод фиксированных частот
Метод широкополосной случайной вибрации
Особенность метода ШСВ
Испытания на узкополосную случайную вибрацию
Устройства для испытаний
2.Климатические испытания. Основные климатические факторы. Виды испытаний
Общие сведения
Отклонения воздействующих климатических факторов
3.РППД с трубой Вентури
4.Испытания на ударную прочность
Механизм воздействия удара
Характеристики режимов испытания
Форма ударного импульса
Список литературы

методы и средства измерений, испытаний и контроля

Пониженное давление:
выше 1330Па (1мм рт. ст.)
1330…1,33Па
ниже 1,33Па
± 5% или 1330Па **
± 60%
± 30%
Повышенное избыточное давление *, Па
± 20%
Солнечное излучение:
интегральная плотность потока *, Вт*м-2
плотность потока ультрафиолетовой части спектра *, Вт* м-2
± 10%
± 25%
Интенсивность дождя, кг*м-2
± 40%
Массовая концентрация пыли *, г/л
± 25%
Скорость ветра *, м/с
± 10%
Массовая концентрация (массовая доля) коррозионно-активных агентов среды *, г/л
±10%
Примечание: * нормы указаны в ТУ; ** допустимое отклонение в Паскалях берется в том случае, если оно больше допустимого в процентах.
Воспроизводимость результатов испытания в значительной мере зависит от точности поддержания заданных параметров испытательного режима. Допуски на значения воздействующих фактороввыбирают исходя из компромисса между точностью испытания, с одной стороны, и стоимостью его - с другой. При испытании на влагоустойчивость допуски на температуру и относительную влажность воздуха в камере устанавливают равными соответственно ± 2° С и ± 3%. При определении указанных допусков учитывают неравномерность распределения температуры по объёму камеры, погрешность измерения её приборами, а также изменение температуры во времени. При верхнем значении температуры 40° С и относительной влажности воздуха 90% изменение температуры на 2° С приводит к изменению относительной влажности на 9%. При высокой относительной влажности даже незначительное изменение температуры может привести к выпадению росы (неконтролируемый процесс), что, в свою очередь, существенно снижает воспроизводимость результатов испытания. Допустимые отклонения воздействующих климатических факторов не должны превышать значений, если в НТД не указаны иные допускаемые отклонения, обусловленные спецификой эксплуатации изделий. Внешний осмотр изделий осуществляют в соответствии с НТД.
Климатические испытания проводят не только на стадии проектирования ЭС, но и в серийном производстве для отбраковки потенциально ненадёжных изделий (приёмосдаточные испытания). Режимы и условия испытания ЭС устанавливают в зависимости от степени жёсткости, которая, в свою очередь, определяется условиями дальнейшей эксплуатации ЭС в составе системы. Изделия считают выдержавшими испытание, если они во время и после его проведения удовлетворяют требованиям, заданным в ПИ и ТУ для данного вида испытаний.
Для повышения информативности и эффективности климатических испытаний при освоении и производстве изделий целесообразно проводить их в такой последовательности, при которой каждое последующее испытание усиливает воздействие предыдущего, которое могло бы остаться незамеченным. Рекомендуется так называемая нормализованная последовательность климатических испытаний, включающая испытание при повышенной температуре, кратковременное испытание на влагоустойчивость в циклическом режиме (первый цикл), испытания на воздействия пониженных температуры и атмосферного давления, испытание на влагоустойчивость в циклическом режиме (остальные циклы). При этом между любыми из указанных испытаний допускается перерыв не более 3 суток, за исключением интервала между испытаниями на влагоустойчивость и на воздействие пониженной температуры, который не должен превышать 2 ч. Параметры изделий обычно измеряют в начале и конце нормализованной последовательности [4].
3. РППД с трубой Вентури.
Измерение расхода среды с помощью измерения перепада давления является в настоящее время одним из наиболее распространенных способов измерения расхода.
Требования к данному способу измерения расхода регламентирует комплекс стандартов ГОСТ 8.586.1–2005 – ГОСТ 8.586.5–2005 под общим наименованием «Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств» (далее – комплекс стан­дартов) состоит из следующих частей:
Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования;
Часть 2. Диафрагмы. Технические требования;
Часть 3. Сопла и сопла Вентури. Технические требования;
Часть 4. Трубы Вентури. Технические требования;
Часть 5. Методика выполнения измерений.
Комплекс стандартов распространяется на измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления при применении следующих типов сужающих устройств: диафрагмы, сопла ИСА 1932, эллипсного сопла, сопла Вентури и трубы Вентури.
Комплекс стандартов устанавливает требования к геометрическим размерам и условиям приме­нения сужающих устройств, используемых в трубопроводах круглого сечения, полностью заполненных однофазной (жидкой или газообразной) средой, скорость течения которой менее скорости звука в этой среде.
Части 1–4 являются модифицированными по отношению к международным стандартам.
[2] от соответствующего международного стандарта отличается следующим:
увеличен диапазон чисел Рейнольдса, при которых допускается применение труб Вентури;
приведены требования к определению необходимой длины прямолинейных участков измери­тельных трубопроводов для широкого ряда местных сопротивлений;
включено дополнительное приложение А «Классификация видов местных сопротивлений». Увеличение диапазона чисел Рейнольдса, допускаемых при использовании труб Вентури, позво­ляет расширить область их применения.
Расширение списка видов местных сопротивлений позволяет расширить возможности монтажа труб Вентури и исключить ошибки при определении необходимых длин прямолинейных участков измерительных трубопроводов.
Стандарт распространяется на три разновидности труб Вентури, отличающихся способом изготов­ления входной конической части:
трубы Вентури с литой (без обработки) входной конической частью;
трубы Вентури с обработанной входной конической частью;
трубы Вентури со сварной входной конической частью из листовой стали.
Каждую из этих разновидностей труб Вентури можно применять только в точно установленных преде­лах диаметров трубы, их шероховатости, относительного диаметра отверстия и числа Рейнольдса.
Стандарт [2] не распространяется на трубы Вентури, установленные в трубопроводах внутренним диаметром менее 0,05 м или более 1,2м и при значениях числа Рейнольдса менее 2*104.
Метод измерения расхода среды, протекающей в измерительном трубопроводе (ИТ), основан на создании с помощью трубы Вентури местного сужения потока, часть потенциальной энер­гии которого переходит в кинетическую энергию. Средняя скорость потока в месте его сужения повышает­ся, а статическое давление становится менее статического давления до трубы Вентури. Разность давления (перепад давления) тем больше, чем больше расход среды и, следовательно, она может служить мерой расхода.
Массовый расход среды рассчитывают по формуле
(1)
Массовый расход среды рассчитывают по формуле (1) после определения параметров, которые либо измеряют непосредственно, либо вычисляют по результатам измерений других параметров.
Коэффициент истечения труб Вентури зависит от числа Re, которое само зависит от расхода сре­ды, поэтому уравнение для расчета расхода является неявным. В этом случае значение расхода может быть получено методом итераций. Порядок проведения итераций приведен в ГОСТ 8.586.1 [1] и ГОСТ 8.586.5 [3].
Формулы для определения объемного расхода среды при рабочих условиях измерений и объемно­го расхода среды, приведенного к стандартным условиям, приведены в [3] (раздел 5).
Применение труб Вентури зависит от их разновидности, обусловленной способом изготовления их входной конической части и профиля пересечения входного конуса и горловины.
Трубы Вентури с литой (без обработки) входной конической частью
Трубу Вентури изготовляют литьем в песочную форму или другими способами, которые не пред­усматривают обработку входной конической части трубы Вентури. Горловину трубы Вентури обрабаты­вают, а места перехода между коническими и цилиндрическими элементами закругляют.
Данную разновидность трубы Вентури применяют при следующих условиях:
0,10 м <D<0,80 м;
0,30 <β<0,75;
Re > 4*10-4.
Трубы Вентури с обработанной входной конической частью
Трубу Вентури изготовляют литьем. Входную коническую часть, горловину и входную цилиндри­ческую часть обрабатывают. Переходы между коническими и цилиндрическими элементами могут быть выполнены с закруглениями или без них.
Данную разновидность трубы Вентури применяют при следующих условиях:
0,05 м <D<0,25 м;
0,40 <β<0,75;
4*10-4 β <Re<108 β
Трубы Вентури со сварной входной конической частью из листовой стали
Трубу Вентури обычно изготовляют сваркой. Для больших диаметров ИТ труба Вентури может не иметь механической обработки. У труб Вентури, предназначенных для применения в ИТ малого диаметра, обрабатывают горловину.
Данную разновидность трубы Вентури применяют при следующих условиях:
0,20 м <D<1,20 м;
0,40 <β<0,70;
Re≥4*104
Профиль труб Вентури
На рисунке 1 приведен разрез трубы Вен­тури в плоскости, проходящей через ее ось. Обозна­чения элементов и геометрических параметров трубы Вентури, приведенные на рис. 7, применя­ют в настоящем разделе.
Труба Вентури состоит из входного цилиндри­ческого участка А сужающейся конической части в, цилиндрической горловины Си диффузора Е. Внут­ренняя поверхность трубы Вентури является цилин­дрической и концентрической к оси ИТ. Соосность сужающейся конической части В и цилиндрической горловины С проверяют визуально.
Диаметр D определяют измерениями внутрен­них диаметров входного цилиндрического участка A в плоскости отверстий для отбора давления. Мини­мальное число измерений должно быть равно числу отверстий для отборов давления (но не менее четы­рех). Измерения проводят вблизи отверстий для отбора давления, а также между ними в диаметраль­ных плоскостях, расположенных приблизительно под одинаковыми углами друг к другу. Среднее зна­чение результатов измерений принимают за значе­ние D. При этом относительная неопределенность результата измерения, вносимая измерительным инструментом, не должна превышать 0,1 %.
Диаметр входного цилиндрического участка А также должен быть измерен в плоскостях, разме­щенных в его начале и конце. Ни одно из значений диаметров, измеренных по длине входного цилин­дрического участка, не должно отличаться более чем на 0,4 % среднего значения.
Сужающаяся коническая часть В для всех разновидностей труб Вентури должна иметь угол конуса 21 °± 1° (см. рис. 7). Эта часть ограничена на входе плоскостью, проходящей через пере­сечение поверхностей В или А (или их продолжением), и на выходе — плоскостью пересечения поверхнос­тей В и С (или их продолжением).
Рис. 7. Геометрический профиль трубы Вентури
Е – диффузор; С – горловина;
В – сужающаяся коническая часть;
А – входной цилиндрический участок;
F– плоскости соединения элементов трубы Вентури;
Общая длина сужающейся конической части B, измеренная параллельно оси трубы Вентури, при­близительно равна 2,7 (D – d).
Место перехода сужающейся конической части В во входной цилиндрический участок А имеет радиус R1, значение которого зависит от разновидности трубы Вентури.
Профиль сужающейся конической части В и места его перехода во входной цилиндрический учас­ток и горловину проверяют шаблоном. Отклонение профиля сужающейся конической части от профиля шаблона в любом месте не должно превышать 0,004D.
За внутреннюю поверхность сужающейся конической части принимают поверхность вращения, для которой два диаметра, измеренные в одной плоскости, перпендикулярной коси вращения, отлича­ются от среднего значения диаметра не более чем на ± 0,4 %.
Горловина С должна быть цилиндрической. На входе горловина ограничена плоскостью, проходящей через пересечение части В с горловиной С (или их продолжениями), на выходе – плоскос­тью пересечения горловины С с поверхностью диффузора E или их продолжениями). Длина горлови­ны С, т.е. расстояние между указанными плоскостями, должна быть равна (1 ±0,03) d независимо от разновидности трубы Вентури.
В месте соединения горловины С с сужающейся конической частью В имеется закругление с радиу­сом R2, а в месте сопряжения горловины и диффузора – закругление с радиусом R3. Величины R2 и R3 зависят от разновидности трубы Вентури.
Значение диаметра горловины d рассчитывают по [1]. За значение диа­метра принимают среднее значение результатов измерений внутреннего диаметра горловины в плоскости отверстий для отбора давления. Минимальное число измерений должно быть равно числу отверстий для отборов давления (но не менее четырех). Измерения проводят вблизи отверстий для отбора давления, а также между ними в диаметральных плоскостях, расположенных под приблизитель­но равными углами друг к другу. При этом относительная неопределенность результата измерений диа­метра, обусловленная измерительным инструментом, не должна превышать 0,02 %.
Диаметры горловины должны также быть измерены в плоскостях, размещенных в ее начале и кон­це. Ни одно из значений диаметров, измеренных подлине горловины, не должно отличаться от среднего значения более чем на ± 0,1 %.
Горловина трубы Вентури должна быть обработана на станке или иметь по всей длине гладкую поверхность.
Кривые с радиусом R2 и R3, сопрягающие горловину с диффузором и входной конической частью, должны являться образующими поверхностями вращения. Это требование считают выполненным, если значения двух диаметров, измеренные в одной плоскости, перпендикулярной коси вращения, отличаются от значения среднего диаметра не более чем на ± 0,1 %.
Значения радиусов R2 и R3 должны быть проверены шаблоном.
Для каждого радиуса, приблизительно в средней части профиля шаблона, определяют его макси­мальное отклонение от профиля трубы Вентури. Значение максимального отклонения не должно превы­шать 0,02d.
Диффузор Е должен иметь угол φ (см. рис. 7) в пределах от 7° до 15°. Рекомендуется выбирать угол не более 8°.
Наименьший диаметр диффузора должен быть не менее диаметра горловины.
Труба Вентури называется «укороченной», если выходной диаметр диффузора менее диа­метра D. Диффузор может быть укорочен на 35 % его длины.
Кроме того, при установке труб Вентури необходимо соблюдать требовать к длине прямолинейных участков. Данные требования зависят кроме прочих причин, от видов местных сопротивлений (колено, два и более колено в одной или разной плоскостях, тройники и т.д.).
Виды местных сопротивлений приведены на рис. 8,9.
Рис.8. Колено и группы колен
«Колено» — изгиб трубопровода равного сечения водной плоскости под углом ψ , равным от 5° до 95° (рис. 8, а).
«Два или более колен водной или разных плоскостях» — два или более колен, оси которых расположе­ны водной плоскости или разных плоскостях (рис. 8, б, в, г, д, е), следующих непосредственно один за дру­гим на расстоянии l< 15D.
Границей между коленом (группой колен) и прямолинейным участком ИТ считают сечение, в котором изгиб трубопровода переходит в прямой участок.
Внутренний радиус изгиба колен должен быть не менее радиуса трубопровода.
Рис.9. Виды тройников
Тройник – фитинг, состоящий из трех соединенных звеньев трубопровода, оси которых лежат в одной плоскости.
«Тройник с заглушкой» – тройник, состоящий из одного заглушённого звена и двух открытых звеньев (рис. 9а, б).
Если диаметр заглушённой трубы тройника, не изменяющего направление потока (рис.96) менее 0,13D, то данный тройник не является МС.
«Разветвляющий поток тройник» – тройник, поток в который входит через одно звено (рис. 9 в, г), а выходит через два звена.
«Смешивающий потоки тройник» – тройник, поток из которого выходит из одного звена (рис.9д, е), а входит в два звена.
При определении длины прямолинейного участка перед тройником или за ним расстояние измеряют от точки пересечения осей звеньев.
Если расстояние между тройниками, которые разветвляют поток, не превышает 5D, то все тройники объединяют в одно МС — «Разветвляющий поток тройник» (рис.9ж).
Если расстояние между тройниками, которые смешивают потоки, не превышает 5D, то все тройники объединяют в одно МС — «Смешивающий потоки тройник» (рис. 9и).