Разработка расходомера переменного перепада давления (РППД) с диафрагмой

Обозначения и сокращения 4
Определения 6
Введение 8
1 Расходомеры многофазных потоков 11
1.1 Принцип действия 11
1.2 Структурная схема расходомера с диафрагмой 14
1.3 Метрологические и технические характеристики 14
1.4 Область применения 15
1.5 Преимущества и недостатки 16
1.6 Задачи, решаемые с помощью стандартизации и сертификации 16
1.7 Измерение расхода по переменному перепаду давления 17
2 Расчёт теплофизических характеристик природного газа 19
2.1 Расчёт парциальных давлений индивидуальных газов 20
2.2 Расчёт динамического коэффициента вязкости 24
2.3 Расчёт показателя адиабаты газовой смеси 27
3 Расчёт размеров сужающего устройства в виде диафрагмы 29
3.1 Нахождение номинальной функции преобразования 29
3.2 Выбор марки стали для диафрагмы 33
4 Метрологические характеристики проектируемого РППД 35
4.1 Номинальная функция преобразования 35
4.2 Расчёт шкалы расходомера 36
Заключение 38
Список использованных источников 39
Приложения 40

Вследствие постоянного роста цен на энергоносители и с целью рационализации их использования необходимо уделять внимание учету производимых и потребляемых энергоресурсов, а также учету количества выбросов в атмосферу. Поэтому руководители предприятий требуют непрерывно повышать точность измерения количества среды при осуществлении взаиморасчетов между поставщиком и покупателем энергоресурсов.
Фундаментом нормативной базы, устанавливающей требования государственной системы обеспечения единства измерений, является Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» [1]. Согласно этому Закону измерения должны осуществляться в полном соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками. Согласно «Правил учета газа» [2] (п. 2.5) установлено, что измерения и учет количества газа, осуществляемые по узлам учета потребителя газа и поставщика, должны производиться по методикам выполнения измерений, аттестованным в установленном порядке.
В связи с отсутствием на территории РФ утвержденных норм точности учета газа в настоящее время действует установленная, согласно единой поверочной схеме по ГОСТ Р 8.618 [6], максимальная допустимая погрешность измерений объема и массы газа, равная 4%.
Приведенным в ГОСТ Р 8.618 требованиям по точности измерений расхода и объема газа удовлетворяет целый комплекс промышленных методов измерений. К ним относятся методы переменного перепада давления, а также методы измерения, основанные на применении вихревых, ротационных, ультразвуковых, термально-массовых, турбинных расходомеров. Методики выполнения измерений с применением вышеперечисленных методов измерений расхода жидких и газообразных сред нормированы в различных документах.
Основополагающими в области метрологического обеспечения измерений расхода и количества энергоносителей и сырьевых ресурсов (вода, пар, природный и нефтяной газы и прочие) являются документы, посвященные применению измерительных комплексов на базе сужающих устройств и преобразователей: турбинных, вихревых и ротационных.
При организации учета энергоносителей необходимо знать, что условия эксплуатации средств измерений оказывают существенное влияние на их метрологические характеристики и возникающие в случае отклонения дополнительные погрешности могут в несколько раз превышать заявленные в технической документации. Погрешность ряда выпускаемых измерительных преобразователей давления не нормируется значением класса точности. Оценка влияния дополнительных погрешностей измерительных преобразователей на достоверность результата измерений расхода — это важный вопрос, не составляющий технической сложности. В зависимости от используемого метода погрешность измерений расхода энергоносителя может составлять несколько десятков процентов. Поэтому условия эксплуатации средств измерений и их влияние на точность результата измерений должны быть конкретизированы для узла учета и зафиксированы в сопроводительном документе.
Существенными факторами, оказывающими влияние на суммарную точность измерения расхода, являются свойства измеряемой. Конструкция измерительных трубопроводов оказывает существенное влияние на показания расходомеров за счет деформации профиля скорости.
Актуальность измерения расхода с заданной точностью
На основании всего вышеизложенного, для повышения достоверности измерений, удовлетворения законодательных норм и снятия противоречий между поставщиками и потребителями считаем необходимым наличие на каждом измерительном комплексе аттестованной методики выполнения измерений. Также необходимо постоянное улучшение методов и средств измерения расхода энергоносителя.
Цель курсового проекта
Целью курсового проекта является разработка расходомера переменного перепада давления с сужающим устройством в виде диафрагмы с классом точности не хуже 1.0.
Задачи курсового проекта
1. Привести описание расходомера многофазных потоков;
2. Выявить связь измерения расхода веществ с задачами, которые должны решаться с помощью стандартизации и сертификации;
3. Изучить принцип измерения расхода среды методом переменного перепада давления на диафрагме;
4. Разработать расходомер переменного перепада давления с сужающим устройством в виде диафрагмы с кольцевой камерой;
5. Определить метрологические характеристики спроектированного расходомера и сравнить их с показателями, указанными в задании.

В ходе выполнения курсового проекта был спроектирован расходомер переменного перепада давления с сужающим устройством в виде диафрагмы, с классом точности не хуже 1.0 и были определены его метрологические характеристики. С учётом рассчитанных теплофизических характеристик и номинальной функции преобразования была построена шкала расходомера на основе графика зависимости массового расхода от перепада давления на сужающем устройстве.