Характерная особенность расходоизмерительной практики заключа­ется в том, что воспроизведение и передача значений расхода (градуиров­ка и поверка расходомеров) осуществляется совокупностью „несоподчи­ненных", индивидуально аттестуемых технических комплексов (расхо-домерных установок, расходоизмерительных стендов), каждый из кото­рых воспроизводит, по существу, поток рабочей среды (со своими физи­ко-химическими свойствами — температурой, вязкостью, плотностью, со­ставом), обладающий определенным (для данной установки) набором взаимосвязанных гидродинамических параметров (полем скоростей и давлений, пульсационными характеристиками и т. п.), в том числе и рас­ходом.

В таких условиях наиболее рациональный путь обеспечения единства измерений расхода состоит в разработке и повсеместном внедрении уни­фицированных требований к узлам и элементам образцовых расходомер-ных установок, создании унифицированных методик их аттестации и оце­нок их реальной точности.

В общем случае любой расходоизмерительный стенд, любая расходо-мерная установка состоит из следующих технических систем: хранения и подготовки рабочей среды; воспроизведения потока рабочей среды; ре­гулирования и измерения расхода.

Систему хранения и подготовки используют, в основном, в тех слу­чаях, когда в качестве рабочих сред применяют жидкости. Она состоит

из резервуаров котором содержится и в который сливается (во время работы установки) рабочая жидкость; устройства для ее естественной или искусственной деаэрации и обеспечения определенных (требуемых) свойств (температуры, вязкости, состава! плотности или части из них).

Система воспроизведения потока должна обеспечивать равномерный, осесимметричный, стабилизированный поток рабочей среды на заданном участке трубопровода, где монтируется градуируемый или поверяемый расходомер. G-этой целью в систему включают устройства (насосы,-ком­прессоры, напорные баки), обеспечивающие подачу рабочей среды в ис­пытательный трубопровод, и элементы стабилизации параметров потока (поля скоростей, статического давления, расхода).

При этом естественная стабилизация поля скоростей осуществляется соответствующим выбором длины испытательного участка, технологии его изготовления и монтажа.

Система регулирования и измерения расхода должна обеспечивать „уставку" любых дискретных значений расхода в рабочем диапазоне и точное измерение этих значений абсолютным методом, т. е. в соответст­вии с физическим определением расхода как количества вещества, про­текающего через сечение потока в единицу времени.

Конструктивные особенности указанных систем, воплощенные в раз­личных типах образцовых расходомерных установок, характеризуются метрологическим назначением последних, свойствами рабочих сред, но­менклатурой параметров расхода (средние или мгновенные значения), подлежащих воспроизведению и измерению, принятыми единицами (мас­совые или объемные) и диапазоном измерения.

Рассмотренные ниже типы расходомерных установок составляют парк образцовой расходоизмерительной техники страны и понимание принципов их работы, предпочтительных областей применения является „альфой и омегой" метролога-расходомерщика.

Статические расходомерные установки. Типовая схема статический расходомерной установки, работающей на воде или других взрывобез-опасных и нетоксичных жидкостях, приведена на рис. 86. Она состоит из следующих основных узлов и элементов:

сливного резервуара 8, в котором содержится и в который сливается рабочая жидкость. Конструкцию резервуара и его объем рассчитывают таким образом, чтобы предотвратить нагревание и обеспечить естествен­ную деаэрацию жидкости за время ее пребывания в резервуаре при дли­тельной работе установки. Поэтому объем резервуара должен быть в 2—3 раза больше, чем суммарный объем всех остальных элементов и коммуникаций, заполняемых жидкостью во время работы установки. Кроме того, как можно большим должен быть путь жидкости в резерву­аре от мест слива’до мест забора ее насосом. Для этого резервуар снаб­жают различного рода лабиринтами, удлиняющими путь жидкости;

насоса 2, подающего жидкость из сливного резервуара 8 в напорный бак 1. Производительность насоса должна быть в 1,2—1,3 раза больше, чем верхний предел (максимальный расход) измерения установки;

Из Шо-проВода

=*х»=

Рис. 86. Схема статической расходомерной установки

напорного бака 1, обеспечивающего постоянный напор на испыта­тельном участке установки. Бак снабжен системой переливных лотков, поддерживающих постоянный уровень жидкости, поступающей в бак. Для обеспечения требуемого максимального расхода и статического дав­ления на установке напорный бак следует или монтировать на соответст­вующей (иногда довольно значительной) высоте, или заполнять в сво­бодном пространстве над жидкостью нейтральным газом соответствую­щего давления. Высоту установки б.ака Я или давление в „газовой по­душке" рп рассчитывают (исходя из равенства сил гидравлического дав­ления и гидравлического сопротивления коммуникаций установки) по формуле

я=

id,"

(8.1)

где п — число участков трубопроводных коммуникаций установки с раз­личными диаметрами dt и длинами /,-; f ,• — суммарный коэффициент мест­ных сопротивлений (задвижек, колен, входа и выхода потока), установ­ленных на i-м участке; X,- — коэффициент гидравлического трения i-ro участка; Qm — максимальный объемный расход на установке, м3/с.

Конструктивные элементы напорного бака выбирают, исходя из до­пустимых значений колебаний гидростатического напора в нем С/,д.

При „высотном" (без газовой „подушки") напорном баке рассчи­тывается суммарная длина переливных лотков по эмпирической форму­ле (справедливой для прямоугольных измерительных лотков)

£^0.50-%-.                                (8.2)

Для конструктивных расчетов напорного бака с „газовой подушкой" (рис. 87) используется выражение

сйд — Рп ————— —                  ,      (8.3)

где Fr — объем „газовой подушки" /; Fc площадь поперечного сечения сливной камеры //; FR — площадь внутреннего сечения бака; h’c — коле­бания уровня жидкости в сливной камере //, расчетные значения кото­рых поддерживаются следящей уровнемерной системой УС, сблокиро­ванной с регулировочной задвижкой РЗ; h’3 — колебания уровня жидкос­ти в свободной поверхности над сливной камерой, расчетные значения которых обеспечиваются кольцевым водосливом, образованным ее стенкой.

Варьируя, входящими в формулу (8.3) значениями Fc, FH, VT, ti3 и h’c при заданныхр„, с^д.добиваются оптимальных конструктивных реше­ний.

Для уменьшения габаритных размеров напорного бака в случае, если по расчету получаются большие значения объема „газовой подушки", це­лесообразно блокировать его с дополнительным газовым ресивером;

устройства 6 (см. рис. 86) для измерения количества жидкости, про­текающей через установку за определенный промежуток времени. Эти устройства в зависимости от единиц измерения расхода бывают двух ти­пов: объемные и массовые (на рис. 86J показано массовое устройство — весы). Объемное устройство (рис. 88;, измеряющее количество протек­шей через установку жидкости в единицах объема, представляет собой мерный бак 1, снабженный водомерной трубкой 2 и реечной шкалой 4 с визиром 3. Деления на реечной шкале соответствуют определенному при калибровке бака объему в данной отметке шкалы. Шкалу мерных баков градуируют (калибруют) с помощью образцовых мер вместимос­ти (образцовых мерников) или весовым методом.

Уровень жидкости в водомерной стеклянной трубке, а следователь­но, и в мерном баке устанавливают при помощи визирного устройства, исключающего погрешность вследствие параллакса. В ряде случаев для удобства отсчета водомерные трубки снабжаются легкими эбонитовыми поплавками.

Мерные баки могут быть изготовлены как цилиндрической, так и прямоугольной формы. Габаритные размеры бака (площадь сечения F6 и высота Н) и цена деления шкалы Дш, определяемая ценой деления ре­ечного указателя и конструкцией визирного устройства (нониусного или

 

■YD

Е —

—:— о

 

Рис. 87. Напорный бак с „газовой по­душкой"

Рис.  88. Объемное устройство для измерения количества жид­кости

безнониусного), должны соответствовать допускаемой погрешности от­счета 6д. При проектировочных расчетах мерных баков применяют сле­дующее исходное уравнение

5П = ——,                            (8.4)

где ^Pmin — минимальный рабочий объем мерного бака, обычно прини­маемый равным половине номинального (полного) объема.

Для слива рабочей жидкости мерные баки снабжают сливными уст­ройствами 5, в большинстве случаев являющимися грузовыми клапана­ми. Грузовой клапан представляет собой цилиндрический груз с резино­вым торцом. Под действием собственного веса груз прижимается к сед­лу сливного патрубка, и резиновый торец обеспечивает герметичность клапана. Груз поднимается и опускается или с помощью ручного рычаж­ного механизма, или с помощью электрических дистанционных уст­ройств.

Для измерения количества рабочей жидкости в единицах массы при­меняют циферблатные весы или образцовые грузопоршневые весы, на платформу которых устанавливают резервуар, оборудованный смотро-

вым стеклом или автоматическим поплавковым устройством для пред­отвращения перелива резервуара.

Объемные устройства более просты, однако имеют ограниченную область применения (только для маловязких жидкостей) и существенно уступают по точности весовым. Так, наиболее совершенные объемные расходомерные установки имеют предельную погрешность 0,15—0,20%, в то время как массовые — 0,05—0,10 %.

Рядом с объемным или весовым устройством устанавливают пролет­ный бак 7 (см. рис. 86), обеспечивающий отвод в сливной резервуар по­тока рабочей жидкости в промежутке между измерениями ее количества. Иногда вместо пролетного бака устанавливают второй мерный бак или весовое устройство. В этом случае установка может работать непрерыв­но: пока один бак заполняется, на другом отсчитывают показания, а за­тем этот бак опорожняется;

устройства 5  (см. рис. 86), регулирующего расход на установке.

В качестве задатчика требуемого значения расхода на установках мо­гут применяться различные задвижки и вентили. О предварительном зна­чении задаваемого расхода (точное определяется по показаниям установ­ки) судят или по показаниям установленного в систему регулирования расходомера, или по перепаду давления на самом устройстве. Первый способ дорбг и требует длинных прямых участков; второй — сложен и весьма грубТв связи с нелинейностью и изменениями характеристик обыч­ных задвижек и вентилей. Поэтому в последнее время для регулирова­ния расхода на высокоточных расходомерных установках, оборудован­ных системой поддержания и стабилизации гидростатического напора, ста­ли применять специальные регулировочные вентили, обеспечивающие ли­нейную пропорциональность между ходом их рабочего органа и расходом протекающей жидкости.

В качестве таких устройств используются либо задвижки с перфори­рованными втулками, либо игольчатые вентили с логарифмической фор­мой регулировочной иглы.

„Пропорциональные" регулировочные устройства (обладающие ус­тойчивой линейной зависимостью между расходом и перемещением регу­лирующего органа при постоянном статическом напоре в системе) могут одновременно являться и задатчиками и достаточно точными измерите­лями расхода, что обусловливает перспективность их применения в об­разцовых расходоизмерительных системах;

перекидного устройства 4 (см. рис. 86), направляющего поток рабо­чей жидкости или в мерный бак (резервуар весового устройства) в нача­ле опыта, или в пролетный бак при окончании опыта (наливе мерного ба­ка до требуемой отметки шкалы). Для „переброски" потока могут при­меняться перекидные устройства различных типов, например, поворот­ные трехходовые краны, пневматические или электрические клапаны, гибкие рукава, поворотные разделительные коробы. Причем, наиболь­шее распространение в отечественных расходомерных установках полу­чил последний тип перекидных устройств — поворотные разделительные коробы (рис. 89). Перекидное устройство работает следующим образом.

Поток жидкости из "трубопровода по левому рукаву короба 3 посту­пает в мерный бак или весовой ре­зервуар установки. При „переброс­ке" потока короб с помощью при­водного механизма 4 поворачива­ется вокруг оси О, перерезает по­ток жидкости перегородкой 2 и на­правляет его по правому рукаву в пролетный бак. При повороте ко­роб воздействует на механические прерыватели (реле), которые пода­ют импульсы на начало и конец сче­та времени прибором, измеряющим длительность налива жидкости в мерный бак или весовой резервуар. Для уменьшения про­должительности поворота короба струю жидкости на выходе из тру­бопровода деформируют в узкую прямоугольную струю насадком 1. Одной из основных характерис-

Рис. 89. Подвижной разделительный ко-  тик перекидного устройства, влия-
роб (перекидное устройство)     ющей
на ТОЧНОсть образцовых рас-

ходомерных   установок, является

разновременность срабатывания перекидного устройства At при „пере­броске" потока из мерного бака в пролетный и наоборот — из пролетно­го бака в мерный. Чем меньше At, тем меньше влияние на точность уста­новки переходных процессов, происходящих при повороте короба.

Зависимость дополнительной систематической погрешности устано­вок 8р
от At для различных типов приводных механизмов, обеспечиваю­щих поворот короба, приведена ниже:

Привод   Зависимость Ьрот At

С падающим грузом    klAt3

Электромагнитный          к2 (дг    )

или соленоидный      к}

 sin к. At

 _Af)

T — продолжительность налива жидкости в мерный бак; t — средняя продол­жительность поворота короба; Рн — усилие,развиваемое электромагнитом или со-

леноидом при начальном положении сердечника; п — число дружин в пружинном приводе;, с— жесткость пружины; Ьн — размер выходного Сечения насадки/ (см. рис. 67) в плоскости поворота короба; / — момент инерции всех вращающихся от­носительно оси О деталей перекидного устройства, включая и жидкость, находя­щуюся в коробе; Мп — момент силы, развиваемой приводным механизмом, отно­сительно оси вращения; LH, Lw у>к
— см. рис. 89.

Для уменьшения величины At, а следовательно, и вызываемой ею погрешности, обычно применяют быстродействующие приводные меха­низмы, обеспечивающие срабатывание (поворот) перекидного устрой­ства за 0,01-0,02 с;

испытательного участка 3 (см. рис. 86), на котором воспроизводят равномерный осесимметричный и стабилизированный поток рабочей жидкости, и на котором устанавливают градуируемые или поверяемые расходомеры. Длина испытательного участка должна быть, как правило, не менее 100 диаметров трубопровода, из которого он монтируется. Не­посредственно перед испытательным участком подводящий трубопровод не должен иметь сложных пространственных колен, способствующих винтообразному движению потока. Регулировочное устройство следует устанавливать на выходном конце испытательного участка, чтобы при всех рабочих режимах сечение испытательного участка бьшо полностью заполнено рабочей жидкостью и для уменьшения деформаций потока на входе в испытательный участок;

прибора для измерения продолжительности налива рабочей жидкос­ти в мерный бак или резервуар весового устройства. Обычно для измере­ния длительности налива применяют точные электрические хронометры, электронные секундомеры или счетчики импульсов.

В состав расходомерных установок должны также входить средства измерений статического давления на испытательном участке и физико-химических свойств рабочей жидкости.

Основная особенность статических расходомерных установок (оп­ределяющая их название) состоит в том, что процессы воспроизведения потока рабочей жидкости и измерения ее расхода на этих установках как бы „разорваны" во времени. Это значит, что расход измеряется лишь по­сле того, как определенное количество рабочей жидкости протекло через испытательный участок и заполнило определенный объем мерного бака. Обычно, для уменьшения погрешностей, связанных с осреднением зна­чений расхода, рабочий объем мерного бака выбирают таким, чтобы вре­мя его заполнения при максимальном расходе было больше 40—60 с.

Вследствие отмеченного статические расходомерные установки, яв­ляясь на сегодняшний день наиболее точными средствами градуировки и поверки расходомеров (статическая весовая установка с предельной по­грешностью 0,05 % принята в настоящее время в качестве государствен­ного первичного эталона единицы расхода), могут воспроизводить и из­мерять лишь осредненные за достаточно большой промежуток времени значения расхода.

Динамические расходомерные установки. В отличие от статических в динамических расходомерных установках процессы воспроизведения

потока и измерения его расхода совмещены во времени, осреднение ко­личества рабочей среды осуществляется за достаточно малые промежут­ки времени. Вследствие этого данные установки могут использоваться (в основном и используются) для воспроизведения и измерения мгно­венных значений расхода.

Естественно, малое время осреднения существенно снижает требова­ния к стабильности расхода на испытательном участке. Поэтому, как пра­вило, динамические установки работают без системы стабилизации на­пора. Принцип действия динамических установок (рис. 90) заключается

Рис. 90. Схема динамической расходомерной установ­ки

в следующем. Рабочая жидкость насосом 1 закачивается в напорный бак 2, в котором пневматической системой 3 (компрессор или баллон с нейтральным газом) создается определенное статическое давление, контролируемое манометром 4. В процессе опыта открывается вентиль 5 и рабочая жидкость выдавливается из напорного бака через испыта­тельный участок б в измерительный бак 7. Измерительный бак оборудо­ван датчиками уровня 8 (объемные динамические установки) или вы­ставлен на тензометрических датчиках (весовые динамические установ­ки). В первом случае, измеряя объем порции поступающей жидкости между двумя уровнемерами и соответствующий промежуток времени, определяют дискретные значения расхода. Во втором случае можно по­лучить непрерывную запись значений весового количества наливаемой жидкости, соответствующую запись времени и определить непрерывные (аналоговые) значения расхода. Существуют и уровнемеры (например, ультразвуковые), позволяющие непрерывно измерять объем наливаемой в измерительный бак жидкости.

Динамические установки просты по конструкции (нет систем стаби­лизации напора, перекидных устройств), позволяют воспроизводить и измерять мгновенные (точнее осредненные за малый промежуток време­ни) значения расхода, однако точность этих установок существенно ни-

же точности статических. Кроме ограниченной точности существующих уровнемеров и тензометрических датчиков это обусловливается и рядом специфических погрешностей, вызываемых динамическими свойствами измерительных систем, колебаниями уровня и реакцией струи жидкости при заполнении измерительного бака и, самое главное, „разбалансом" измеренного установкой и реально протекшего через испытательный участок количества рабочей жидкости. Поясним последнее. На рис. 91 схематически показан измерительный бак динамической расходомерной

установки, наполняемый из сливной трубы рабочей жидкостью. Изме­рительный бак „начинает работать", т. е. уровень заполняющей его жид­кости начинает превышать нулевую отметку в то время, когда через лю­бое сечение испытательного участка уже протекает некоторое количест­во жидкости, заполняющее трубопровод от данного сечения до выходной кромки сливной трубы и находящееся в свободно падающей от выход­ной кромки до нулевой отметки бака струе. Обозначим зто количество Fo. Когда уровень жидкости в баке поднимется до отметки ht и первый уровнемеру\ „выдаст" сигнал, соответствующий измеренному количест­ву Vx, через испытательный участок будет протекать количество жидкос­ти, равное Fi + Fo- Причем, V’u будет меньше Fo на объем AVt части струи, ограниченной отрезком Ai. При этом измеренный расход Q = Fi/f i, где tx — продолжительность заполнения бака до высоты At, в то время как действительный расход

При срабатывании второго уровнемера^ на отметке А2 измеренное количество жидкости будет отличаться от действительного на значение объема части струи, ограниченной отрезком (А2 — ^0 и т. д.

Для компенсации данной погрешности вводят соответствующие рас­четные поправки.

Отмеченные особенности динамических установок (малое’ время осреднения, совмещение процессов воспроизведения и измерения расхо­да) не позволяют свести их погрешности к уровню менее 0,2-0,3 %.

Специальные установки для воспроизведения больших значений рас­хода. Создание образцовых расходомерных установок для воспроизведе­ния больших (от тысячи до десятков гысяч м3/ч) значений расхода по рассмотренным выше „классическим" схемам требует больших капита­ловложений, связанных, в основном, с разработкой, и изготовлением соответствующей измерительной аппаратуры, больших производствен­ных площадей, большого времени на аттестацию. Поэтому данные уста­новки целесообразно создавать по иной принципиальной схеме (рис. 92), получившей в последние годы (благодаря усилиям метрологических ин-

Ступень передачи

Элементы        системы

Исходное оПразцодое устройство

Рис. 92. Принципиальная схема системы для воспроизведе­ния больших значений расхода:

ОР — образцовый расходомер; ПР — поверяемый расходо­мер; СП — система подачи жидкости

ститутов и приборостроительных организаций) достаточно широкое рас­пространение в отечественной расходоизмерительной практике.

В качестве образцовых средств измерения расхода на этих установ­ках используют серийно изготовляемые расходомеры (электромагнит­ные, турбинные и другие), аттестованные непосредственно на рабочих местах (на испытательных участках установки). Образцовые расходоме­ры устанавливаются в п параллельных трубопроводах, ответвленных от основного, на’ котором воспроизводится измеряемый поток. Верхние пределы измерений образцовых расходомеров Q^ и число параллельных трубопроводов выбирают таким образом, чтобы возможно было обеспе­чить воспроизведение и измерение определенных дискретных значений расхода (обусловленных числом и значением расчетных точек в диапазо­не измерений градуируемых или поверяемых на установке расходоме­ров) , используя образцовые приборы только на верхних пределах изме­рений (т. е. с максимальной точностью). Например, воспроизведение любых значений расхода в диапазоне 100—1000 м3/ч через каждые 10 % верхнего предела возможно осуществить параллельной установкой шес­ти расходомеров с Q&, равными соответственно 100: 100: 200; 200: 200; 200 м3/ч, или пяти расходомеров с Qm, равными 100: 200; 200; 200; 300 м3/ч и т. д.

Оптимальное соотношение между Q^ и п выбирают из экономичес­ких соображений и наличия-исходных средств аттестации и градуировки образцовых расходомеров. Причем образцовые расходомеры можно так­же градуировать и аттестовывать на установке с т параллельными трубо­проводами. В этом случае наибольшее воспроизводимое такой двухсту­пенчатой системой значение расхода будет в т • п раз больше верхнего предела измерений исходной установки, на которой градуируют образцо­вые расходомеры первой ступени. Создавая двух-, трех-, А;-ступенчатые системы, возможно получить сколь угодно большие значения воспроиз­водимых расходов. Это основное преимущество подобных расходоизме-рительных систем, обусловливающих перспективность их практического использования.

Вторым достоинством таких систем является свойство автокомпен­сации случайных погрешностей используемых расходомеров, вследствие которого случайная погрешность всей системы с п параллельно работаю­щими расходомерами в \/ п раз меньше относительной случайной по­грешности каждого из них. Именно это обстоятельство позволяет ис­пользовать в описанных образцовых установках промышленные расхо­домеры ограниченной точности.

С целью аттестации расходомеров непосредственно на рабочих мес­тах установки на большие расходы целесообразно гидравлически объеди­нять с исходными образцовыми установками, обеспечивающими градуи­ровку и аттестацию расходомеров первой ступени.

Специальные установки для воспроизведения сверхмалых (капель­ных) расходов. Принципиальная схема капельно-жидкостной установки приведена на рис. 93. Установка работает следующим образом. Рабочая жидкость из бачка 1, оборудованного системой стабилизации напора, че­рез испытательный участок 2, на котором монтируется градуируемый или поверяемый расходомер 3, поступает в капельницу 4, формирующую

Рис. 93. Принципиальная схема капельно-жидкостной установки

капли определенной формы и объема. Количество вытекающих из ка­пельницы капель фиксирует оптическая сисема, состоящая из источника света 5, фокусирующей системы 6 и фотодиода 8. Капли перекрывают световой поток в фокусе оптической системы, что обеспечивает его мак­симальное ослабление. Напряжение с фотодиода через преобразователь 9 подается на счетчик 10 числа импульсов, пропорциональных количеству капель. Счетчик импульсов сблокирован с системой отсчета времени 11. Сигналы от счетчика импульсов (количества капель) и системы отсчета времени подаются в автоматизированное устройство 12, которое подсчи­тывает расход жидкости через установку по формуле

(8.5)

где п — количество капель; FK — объем капли; t — время, в течение ко­торого эти п капель были зафиксированы счетчиком.

Управление размерами и объемом капель, а также стабилизация этих параметров обеспечивается электростатическим полем, создаваемым спе­циальными пластинами 7, расположенными на конце насадки для капле-образования.

Изменяя управляющее напряжение на пластинах 7, можно изменять объем капель, а следовательно, и расход жидкости, протекающей через установку. При этом система стабилизации напора поддерживает посто­янную скорость отрьюа капель от наконечника.

Основными составляющими суммарной погрешности капельно-жид-костных установок рассмотренного типа являются: погрешность счета капель за измеряемое время и погрешность вследствие непостоянства объема капель, вызываемого колебаниями управляющего напряжения и изменениями физико-химических свойств рабочей жидкости.

Погрешность счета капель не превышает ± 1 капли, и ее относитель­ное значение может быть свздено к требуемому выбором числа или сум­марного количества отсчитываемых капель.

Непостоянство объема капель также можно свести к достаточно ма­
лому значению стабилизацией управляющего напряжения и термостати-
рованием установки.           rj

При соблюдении указанных условий можно „уложить" предельную погрешность капельно-жидкостных установок в ± (0,2—0,3 %).

Образцовые установки для воспроизведения расхода газообразных сред. Следует отметить, что до последнего времени промышленность и приборостроение не располагали достаточно точными и эффективными средствами градуировки и поверки расходомеров газа. Разработанные ВНИИР образцовые грузокольцевые и трубопоршневые „газомерные" установки существенно восполняют этот пробел.

Эти установки просты, надежны, обладают высокой точностью (тру-бопоршневая установка принята в качестве государственного эталона расхода газов), широким диапазоном воспроизводимых расходов.

Схема грузокольцевой расходомерной установки показана на рис. 94. При вращении барабана / под действием груза 3 жидкостной сегмент 2, протекая по винтовому каналу барабана, вытесняет воздух в подающий трубопровод 4 и далее на испытательный участок, где монтируется гра­дуируемый (поверяемый) расходомер.

Рис. 94. Схема грузокольцевой расходомерной установки

Расход газа через установку определяется соотношением

Q = *V0,                               (8.6)

где \р — угловая скорость вращения барабана, измеряемая с достаточно высокой точностью существующими средствами измерения угловых скоростей; Vo — объем кольцевого канала, соответствующий повороту на 1°, определяемый в процессе калибровки винтового канала.

Расход газа регулирует вентилем. Диапазон измерений может быть изменен изменением массы груза 3.

Статическое давление газа на испытательном участке определяется лишь весом груза и при неизменности его автоматически поддержива­ется постоянным при любых расходах.

Погрешность воспроизведения (измерения) расхода грузокольцевой установкой обусловливается погрешностями калибровки винтового ка­нала, измерения угловой скорости вращения барабана, колебаниями раз­меров поперечного сечения канала, непостоянством коэффциента трения в подшипниках и сальниках вращающегося барабана, протечками газа че­рез сальниковые уплотнения.

При грамотном конструировании, хорошем изготовлении и тщатель­ной аттестации грузокольцевых установок их предельная погрешность может быть сведена до уровня ± (0,15—0,25) %. Применение грузоколь­цевых установок технически целесообразно для воспроизведения относи­тельно небольших значений расхода газа. В настоящее время их широко применяют для градуировки и поверки „газовых" ротаметров.

Рис. 95. Схема трубопоршневой расходомерной установки непрерывного действия

Большие значения расхода газа воспроизводят с помощью трубопор-шневых расходомерных установок (рис. 95). Установка представляет собой замкнутую кольцевую систему, основным элементом которой яв­ляется калиброванная труба 4 с помещенным внутрь нее поршнем. На­гнетаемый воздуходувкой 1 в систему воздух проходит градуируемый или поверяемый расходомер 2, устанавливаемый на восходящем участке трубной обвязки, и, попадая в трубу 4, перемещает поршень, который при прохождении мимо первого по ходу детектора (магнито-язычкового реле) включает электронный секундомер. Когда поршень пройдет зону срабатывания второго детектора, секундомер отключается. В этот мо­мент происходит автоматическое переключение отсекателей 3, 5—10, и воздух начинает поступать в трубу с другого торца, заставляя поршень перемещаться в обратном направлении. Таким образом осуществляется непрерывная работа установки. Воспроизводимый расход определяется объемом калиброванного участка трубы 4 и временем прохождения это­го участка поршнем. Калиброванный участок по длине трубы располага­ют таким образом, чтобы движение поршня на этом участке было уста­новившимся, равномерным (без разгона и торможения). Для обеспече­ния устойчивой работы установки и уменьшения длин начального („раз­гонного")   и конечного   („тормозного")  участков движения поршня

применяю» ;неуплотненные трубопоршневые системы с 1,5;— 2-миллимет­ровыми (радиальными зазорами между стенками трубы и поршнем, что обусловливает протечки газа через зазоры и устойчивый гидродинамичес­кий характер трения в системе. Дополнительные погрешности, связанные с протечками газа, при этом могут быть оценены и скомпенсированы со­ответствующими поправками, значения которых определяются в процес­се аттестации установки.

Предельные погрешности наиболее совершенных трубопоршневых расходомерных установок не превосходят 0,1—0,2 %.