ĐO DÒNG CHẤT LỎNG TRONG ỐNG DẪN KÍN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CÂN – QUY TRÌNH KIỂM TRA LẮP ĐẶT PHẦN 1: HỆ THỐNG CÂN TĨNH
6. Quy trình kiểm tra vận hành
6.2. Kiểm tra bộ chuyển dòng
6.3. Kiểm tra bộ đếm thời gian
6.4. Kiểm tra hệ thống đo khối lượng
6.6. Nghiên cứu đặc tính dòng chảy
Phụ lục C (Quy định) Đánh giá độ ổn dòng trong khoảng thời gian tích hợp
Phụ lục F (Tham khảo) Thư mục tài liệu tham khảo
Lời nói đầu
TCVN 8778-1:2011 hoàn toàn tương đương với ISO 9368-1:1990;
TCVN 8778-1:2011 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia
TCVN/TC 30 Đo lưu lượng lưu chất trong ống dẫn kín biên soạn, T ổ ng cục Tiêu chu ẩ n Đo lường Ch ấ t lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ tiêu chuẩn TCVN 8778 (ISO 9368) Đo dòng chất lỏng trong ống dẫn kín bằng phương pháp cân – Quy trình kiểm tra lắp đặt gồm có các tiêu chuẩn sau:
– TCVN 8778-1:2011 (ISO 9368-1:1990) Phần 1: Hệ thống cân tĩnh
ISO 9368 Measurement of liquid flow in closed conduits by the weighing method – Procedures for checking installations còn có tiêu chuẩn sau:
ISO 9368-2: Phần 2: Dynamic weighing systems.
Lời giới thiệu TCVN 8778-1:2011 Measurement of liquid flow in closed conduits by the 1. Phạm vi áp dụng w 2. Tài liệu viện dẫn eighing method – Procedures for checking installations – Part 1: Static weighing systems
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử nghiệm hệ thống lắp đặt đối với phép đo lưu lượng bằng phương pháp cân tĩnh. Phương pháp thử nghiệm bằng cách cân động được nêu trong ISO 9368-2.
TCVN 8112 (ISO 4006), Đo dòng lưu chất trong ống dẫn kín – Từ vựng và ký hiệu.
3. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu
ISO 5168:1978*, Measurement of fluid f ow – Estimation of uncertainty of a flow-rate measurement (Đo t lỏng – Ước lượng độ không đảm bảo của phép đo lưu lượng)
4. Chứng nhận
OIML, International Recommendations 33 : 1973 Giá trị thông thường của kết quả phép đo trong không khí
5. Nguyên lý chung
Các ký hiệu sử dụng trong tiêu chuẩn này được đưa ra trong Bảng 1.
Người chịu trách nhiệm thực hiện việc kiểm tra phải đánh giá kết quả theo quy định của tiêu chuẩn này và phải lập, ký trong các báo cáo kết quả.
Hệ thống cân tĩnh khi lắp đặt thường bao gồm các chi tiết chính sau đây:
Những yêu cầu cụ thể đối với các chi tiết này được quy định trong TCVN 8440 (ISO 4185).
Những chất lỏng khác cũng c ó thể được sử dụng miễn là áp suất bay hơi của chất l ỏ ng đủ thấp để cho sự bay hơi là không đáng kể. Vì lý do thực tế, (đặc biệt là hạn chế hiện tượng hóa hơi c ủ a nước trong bình cân ) khuyến nghị hệ số độ nhớt động học của chất lỏng không vượt quá 35 x1
Sau khi lắp đặt xong hệ thống thì phải kiểm tra, đánh giá sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên.
a) Xem xét mô tả kỹ thuật và quy trình thao tác lắp đặt;
b) Kiểm tra các đặc tính của thiết bị, thiết bị đo chính và phụ trợ và xác nhận rằng nó phù hợp với các đặc tính nêu trong bản mô tả;
d) Xác định dải lưu lượng hoạt động.
Lưu lượng vận hành tối đa của phép đo sẽ thấp hơn 2 giá trị sau:
6. Quy trình kiểm tra vận hành
a) Lưu lượng tối đa có thể được tạo ra b ở i hệ thống nguồn cung cấp dòng chảy khi hoạt động trong một vòng k í n với tr ở kháng thủy lực tối thiểu;
b) Lưu lượng tương ứng với thời gian tối thiểu cho phép đo để điền đầy bình cân đến mức định trước, thời gian tối thiểu phải đáp ứng các yêu cầu nêu trong Điều 3.3, TCVN 8440 (ISO 4185), nghĩa là khoảng 30 s, tùy vào trường hợp cụ thể.
Trước khi bắt đầu thử nghiệm, bộ chuyển dòng phải được kiểm tra với lưu lượng tối đa và tối thiểu để đảm bảo rằng không xảy ra bắn nước vào hoặc ra bình cân trong khi chuyển dòng hoặc đo lưu lượng.
Một đồng hồ tua bin với tần số hoặc các xung đầu ra phù hợp được lắp đặt trong mạch để đánh giá độ ổn định lưu lượng trong khoảng thời gian tích hợp. Nếu không dùng đồng hồ tua bin thì một loại đồng hồ khác có thể được sử dụng miễn là nó có độ ổn định ngắn hạn tốt, tính năng đáp ứng tương đối nhanh, và thích hợp để ghi hoặc đọc trong khoảng thời gian ngắn. Độ ổn định lưu lượng sẽ được xác định tại một số lưu lượng trong dải hoạt động của hệ thống.
7. Tính toán độ không đảm bảo tổng thể
Quy trình này sẽ được lặp lại tại các điểm lưu lượng lựa chọn khác. Kết quả thu được sẽ được phân tích theo phương pháp nêu trong Phụ lục C.
Giá trị nhận được từ S dụ: Nếu phương pháp cân sử dụng để hiệu chuẩn lưu lượng kế thì đóng góp của giá trị Svới độ không đảm bảo đo ngẫu nhiên tổng thể tùy thuộc vào loại lưu lượng kế được hiệu chuẩn và phương pháp đo, trung bình đầu ra của S 5 (độ lệch chuẩn tương đối của các thành phần sai số ngẫu nhiên, như mô tả trong Phụ lục C) ch ỉ nên sử dụng như l à hướng dẫn trong đánh giá độ không đảm bảo đo ngẫu nhiên tổng th ể của hệ thống. V í 5 5 sẽ vượt quá thời gian điền đầy bình cân.
Es=(E+ E+ E+ E)1/2
Độ không đảm bảo ngẫu nhiên và hệ thống sẽ được xác định theo quy trình nêu trong Điều 6 và Phụ lục từ A đến D.
Độ không đảm bảo đo hệ thống tương đối được xác định theo:
E là gi á trị tương đối của độ không đảm bảo hệ thống của dụng cụ cân (xem 6.1 và Phụ lục B);
E là giá trị tương đối của độ không đảm bảo hệ thống của bộ chuyển dòng (xem 6.2 và Phụ lục B);
E là giá trị tương đối của độ không đảm bảo hệ thống của độ kín của bộ chuyển dòng (xem 6.2 và Phụ lục B);
E là giá trị tương đối của độ không đảm bảo hệ thống của phép xác định khối lượng ( xem 6.4).
Phải chú ý là E ch ỉ được tính đến nếu lưu lượng thể tích lớn hơn lưu lượng khối lượng.
Độ không đảm bảo ngẫu nhiên tương đối được xác định theo:
= ER t*( S+ S+ S+ S) 1/2
là giá trị độ lệch chuẩn tương đối c ủ a sai số ngẫu nhiên của dụng cụ cân (xem 6.1 và Phụ lục A);
là giá trị độ lệch chuẩn tương đối c ủ a sai số ngẫu nhiên của bộ chuyển dòng (xem 6.2 và Phụ lục A);
là giá trị độ lệch chuẩn tương đối của sai số ngẫu nhiên của độ kín bộ chuyển dòng (xem 6.2 v à Phụ lục B);
là giá trị độ lệch chuẩn tương đối của sai số ngẫu nhiên của phép xác định tỷ trọng (xem 6.4).
Phụ lục A Ước lượng sai số hệ thống và ngẫu nhiên gây ra bởi dụng cụ cân
= ( E E+ E) 1/2
Khi độ không đảm bảo đo có xác suất 95%, độ không đảm bảo đo ngẫu nhiên tổng thể sau đó sẽ được trích dẫn riêng biệt, phù hợp với yêu cầu của ISO 5168.
Phổ biến nhất sử dụng hệ thống cân trực tiếp là cân. TCVN 8440 (ISO 4185) đưa ra phương pháp xác định sai số hệ thống và ngẫu nhiên của loại cân này. Các phương pháp sau đây là kỹ thuật thay thế cũng bao gồm hệ thống cân trực tiếp khác.
Giá trị sai số được xác định:
D = mi Rmi – ( m + ) (1)
D ( mi là sai số của phép đo thứ i tại tải m + )
là giá trị R oi có nghĩa thu được, trong đó R oi là số đọc của cân tại phép đo thứ i với bình cân rỗng
Giá trị sai số số học trung bình và độ lệch chuẩn s D m của sai số dụng cụ cân được tính toán đối với mỗi mức tải như sau:
s = D m (3)
Kết quả của (chính xác cao đối với quan hệ giữa và ( và (và s D m biểu diễn được sử dụng để suy ra phép nội suy. Khi y m+), nên ê u cầu độ D m m+), giữa s nên s ử m+), dụng công thức tính toán b ằ ng phương pháp bình phương tối thiểu.
= t eS */ (5)
t* là phân bố student với n-1 bậc tự do.
Độ lệch chuẩn, s của sai số ngẫu nhiên trong phép đo khối lượng lưu chất đơn, M có thể gi ả định là bằng độ lệch chuẩn của số đọc tại cùng mức tải trong quy trình hiệu chu ẩ n:
=( s s+ s) 1/2 (6)
S 1 = (8)
Giá trị ( s D m như l à hàm số của thu được từ công thức (3) và được nêu trong Bảng A.1. m+)
(m+ Bảng A.1 – Giá trị s D m như là hàm số của )
( m+)
kg
s D m
kg
4 100
3,9
Giả thiết theo số liệu cân thu được :
Sử dụng phép nội suy, giá trị , , s , D m D s m tương ứng với R 1 và R 2 , kết quả thu được như sau:
= 0,6 + x (8 620 – 8 100) ” 0,9 kg
= 3,1 + x (3 235 – 3 100) ” 2,7 kg
= 3,6 + s D m x (8 620 – 8 100) ” 3,4 kg
=3,6 + s D m x (3 235 – 3 100) ” 3,4 kg
Việc hiệu chính được áp dụng với phép đo khối lượng lưu chất:
Độ không đảm bảo đo hệ thống:
eS = (3,4 2 + 3,4 2) 1/2 = 3,4 kg
(Bỏ qua sai số của khối lượng quả cân chuẩn), nghĩa là:
= E = 0,0006 hoặc 0,6%
Phụ lục B Nghiên cứu hoạt động của thiết bị chuyển dòng B.1 Quy trình thực nghiệm
Độ lệch chuẩn của sai số ngẫu nhiên:
Nghĩa là: = S 1 = 0,000 9 hoặc 0,09%.
Phương pháp này có thể sử dụng khi bộ chuyển dòng bắt đầu hoặc dùng bộ đếm thời gian dưới các điều kiện khác điều kiện quy định trong TCVN 8440 (ISO 4185)
Hình B.1 minh họa sự điền đầy bình cân khi phép đo lưu lượng sử dụng hệ thống chuyển dòng. Bộ đếm thời gian có thể bắt đầu tại điểm khác nhau như là 1 hoặc 4, và dừng lại tại điểm 5 hoặc 8.
Đoạn 1,2,3,4 và 5,6,7,8 trình bày khoảng thời gian di chuyển của thiết bị chuy ể n dòng khi dòng chảy được đóng ngắt vào và ra bình cân (thời gian l à từ đường xả vào bình cân; t 2 là thời gian từ bình cân vào đường xả.)
Đoạn 3-6 biểu thị thời gian điền đầy bình cân với lưu lượng ổn định.
Đoạn 2 – 9 và 12 – 7 biểu thị sự thay đổi dòng chảy qua thiết bị chuyển dòng khi dòng chất lỏng chuyển vào bình cân và về đường xả.
Đoạn 9-12 chỉ ra lưu lượng thực qua hệ thống đo.
Đoạn 1-2, 9-10, 11-12 và 7-8 biểu thị bộ chuyển dòng chạy không.
Mạch điện chỉ ra trong H ì nh B2 có th ể được sử dụng đ ể xác định hệ số hiệu ch ỉ nh D gây ra do thời gian đóng ngắt khác nhau của thiết bị chuyển dòng, công tắc đóng ngắt và ở vị trí để đo thời gian đóng ngắt , khi dòng chảy chuyển từ đường xả vào bình cân. Sự di chuyển của đòn A tạo kết nối cố định với điều khiển thiết bị chuyển dòng (ví dụ: các đòn b ẩ y của động cơ) các công tắc đóng 2-6 sẽ k í ch hoạt bộ đếm thời gian điện tử hoạt động, công tắc đóng 1-4 sẽ dừng bộ đếm thời gian. Công tắc đóng ngắt và vị trí để đo thời gian đóng ngắt K K ở T ắ t c 2 – 5 đóng sẽ dừng bộ đếm thời gian. K K T t2. Sự di chuyển của đòn B sẽ đóng các công tắc 1, 3 và như vậy sẽ kích hoạt bộ đếm thời gian điện tử. Công t
Tiến hành n phép đo xác định (n ³ 10) của thiết bị chuyển dòng đóng ngắt (s w itching) với thời gian nh và = 1 và t t 2 . Sau đó xác định các giá trị trung b ì 1 í nh hiệu chính D t t . t2 và t
S 2=
S 3=
D t=
Trong đó t là thời gian điền đầy bình cân tối thiểu trong điều kiện hoạt động bình thường.
Mười phép đo thời gian khi bộ chuyển dòng hoạt động được nêu trong Bảng B.1.
Đơn vị tính bằng giây
Từ các giá trị của Bảng B.1 có:
=0,032; =0,027 5; =0,004s; tmin=40 s
= 0,000 02 hoặc 0,002 %;
Bất cứ khi nào giá trị nhỏ hơn 10% giá trị của qua thì trong trường hợp này có thể b ỏ
Hình B.2 – Sơ đồ phép đo chênh lệch thời gian đóng và thời gian mở (bật và tắt) của bộ chuyển dòng Phụ lục C Đánh giá độ ổn dòng trong khoảng thời gian tích hợp
Một loạt phép đo lưu lượng được thực hiện phù hợp với 6.5.1. Độ lệch chu ẩ n tương đối của mỗi phép đo trong phạm vi tần số tín hiệu đầu ra từ giá trị trung bình được tính như sau: x
= xk
Hàm tương quan được tính (như một tổ hợp của các thành phần mô men thống kê , , v.v… được tính từ chuỗi các cặp giá trị khác nhau của dãy ;
= Rj
Hàm tương quan, là sự tổ hợp của hệ số tương quan (=1 theo định nghĩa), , ,…, được xác định từ:
= rj
Tỷ lệ suy giảm, t , được xác định từ: t =
Trong đó D là khoảng thời gian giữa các phép đo lưu lượng liên tiếp:
D = t
Với T là chu kỳ tích hợp.
Độ lệch chuẩn tương đối của thành phần sai số ngẫu nhiên, S gây ra do độ không ổn định dòng có th ể được t í nh từ:
S 5 =
Việc tính toán: số phép đo n = 87, thời gian tích hợp T = 115,7 s
Thời gian trung bình yêu cầu cho một vòng quay của rôto tua bin
(0,835 3 + 0,833 8+…+0,841 2) = 0,8414 s
Vì vậy: R 0= = 4,337 x 10-5; r0 = 1 (theo định nghĩa)
= R 1 ( x1x2 + x2x3 +…+x86x87) = 1,342 x 10-5
= R 2 ( x1x3 + x2x43 +…+x85x87) = -3,097 x 10-6
D = t ,
Phụ lục D Đánh giá độ ổn lưu lượng giữa các khoảng thời gian tích hợp điền đầy bình cân
t = (1 + 0,309 5 + 0,0714)x =1,836 (giá trị r1, r2 là giá trị tuyệt đối).
Do đó S5 = =0,001 17 hoặc 0,117%
Việc kiểm tra số lạc được thực hiện và các phép đo không hợp lệ bị loại bỏ theo phương pháp mô tả trong ISO 5168.
Công thức này để đánh giá được độ ổn định lưu lượng dựa trên việc thay đổi hệ thống đáng kể về lưu lượng có xảy ra trong giai đoạn thử nghiệm hay không.
Đối với mỗi điểm lưu lượng của lưu lượng trung bình, giá trị sau được tính:
Quan hệ A được tính toán và so sánh với giá trị tới hạn u trong Bảng D.1). Nếu i độ lệch chuẩn tương đối theo: = 1 = U/u (n ê A (tiêu chí Abee) 1 ≥ A , th A ì có thể coi là không có biến đổi lưu lượng hệ thống trong thời gian đo. Trong trường hợp này độ không ổn định dòng giữa các khoảng thời gian điền đầy b ì nh cân được đánh giá b ở S6
= S 6 .
Kết quả của phép thử xác định độ ổn định lưu lượng giữa các khoảng thời gian điền đầy bình cân bằng đồng hồ tua bin được mô tả trong 6.5.2 và đưa ra trong Bảng D.2.
Lưu lượng danh nghĩa: 0,077 2 m 3/s.
=x (0,077 09 – 0,077 232) 2 + (0,077 11 – 0,077 232) 2+…+(0,077 43 – 0,077 232) 2
= x (0,077 11 – 0,077 09) 2+
Phụ lục E Nghiên cứu đặc tính dòng
Giá trị tới hạn nhỏ hơn A tương ứng từ Bảng D.1 với A, điều này ch n = 10. xác suất 5% là 0,531. Vì A ỉ ra r ằ ng có thay đổi hệ thống xảy ra trong lưu lượng trong suốt quá trình thử, Do đó, độ lệch chuẩn tương đối gây ra b ở i độ không ổn định dòng có thể được ước lượng như:
S 6=
Phụ lục F Thư mục tài liệu tham khảo
Dòng xoáy thường được tạo ra b ở i sự tương tác của hai hay nhiều đoạn ống bị uốn cong trong các mặt phẳng khác nhau, cần phải c ẩ n thận xem xét trong quá tr ì nh thiết kế hệ thống (chọn đoạn thẳng dài, các điều kiện đầu vào dòng chảy, c ấ u hình đường ống thử, các van và các dụng cụ điều ch ỉ nh.v.v) sẽ giúp làm giảm xoáy đến mức chấp nhận được.
Để kiểm tra hiệu quả của thiết kế, đ ả m bảo thống nhất các điều kiện hiệu chuẩn và kiểm tra và để điều chỉnh các kết quả đo (trong kỹ thuật có thể chấp nhận) bằng cách hiệu Ch ỉ nh việc tính toán, Khuyến cáo trong quá trình thử nghi ệ m lắp đặt một đó là nghiên cứu theo kinh nghiệm các thông số đặc trưng của cấu trúc dòng chảy trong đoạn ống thử tại vị trí lắp đặt các thiết bị hiệu chu ẩ n và kiểm định. Phương pháp xác định vận tốc dòng ch ả y cục bộ và chiều được nêu trong ISO 3354, ISO 3966 và ISO 7194.
[1] ISO 3354: 1988, Đo dòng nước sạch trong mạch đóng – Phương pháp vận tốc vùng sử dụng đồng hồ thông dụng trong điều kiện dòng chảy đầy và thường xuyên;
[3] ISO 7066-1: 1989, Đánh giá độ không đảm bảo đo trong hiệu chuẩn sử dụng dụng cụ đo dòng – Phần 1: Quan hệ hiệu chuẩn tuyến tính.
[5] ISO 7194: 1983, Đo dòng chất lỏng trong ống dẫn kín- Phương pháp vận tốc vùng của phép đo trong điều kiện dòng xoáy bất đối xứng trong ống tròn b ằ ng đồng hồ thông dụng hoặc ống pitốt tĩnh;