Межгосударственный стандарт от 01.01.92 г. Турбины гидравлические. Методы натурных приемочных испытаний (стр. 11 )

5.6.1. Для измерения малых (менее 0,3 МПа) давлений (перепадов давлений) используют жидкостные манометры (табл. 5). Для исключения эффектов капиллярности диаметр трубки жидкостного манометра должен быть не менее 8-12 мм.

5.6.2. Для измерения давлений свыше 0,2 МПа обычно применяют грузопоршневые манометры с простым или дифференциальным поршнем. Эффективный диаметр поршня de определяют как среднее арифметическое диаметра поршня dp и диаметра цилиндра db и используют для расчетов давления.

, если .

Давление p на поршне грузопоршневого манометра, нагруженного массой m, рассчитывают по формуле

.

Грузопоршневые манометры должны соответствовать следующим требованиям:

- эффективный диаметр поршня de должен быть определен с относительной погрешностью fde ≤ 5⋅10-4. Например, эффективный диаметр поршня 10 мм должен быть определен с точностью не менее 5⋅10-3 мм;

- трение между поршнем и цилиндром следует устранять медленным вращением поршня с частотой от 0,25 с-1 до 2 с-1;

- систему, как правило, заполняют маслом малой вязкости (v ≅ 10-5 м2⋅с-1);

- для восполнения неизбежных протечек масла через зазор между поршнем и цилиндром должен быть предусмотрен резерв масла достаточного объема, соединенный с цилиндром;

- если грузовая площадка вращается вместе с поршнем, то грузы, помещаемые на эту площадку, должны быть отбалансированы во избежание вибраций поршня;

- грузопоршневой манометр должен быть установлен на жестком основании, ось поршня должна быть вертикальной;

- все действующие массы (массы грузов, поршня, грузовой площадки и пр.) должны быть известны с необходимой точностью;

- все грузы должны быть пронумерованы.

Грузопоршневой манометр рекомендуется соединять либо последовательно с устройством для измерения перепада давления (преобразователем перепада давления или жидкостным дифференциальным манометром, см. черт. 34), либо параллельно с силоизмерительным устройством (столбом жидкости, пружиной, мессдозой, см. черт. 35).

Поправки на влияние этих устройств должны быть определены градуировкой либо нагружением грузопоршневого манометра при постоянном давлении дополнительно малыми массами так, чтобы индикатор компенсирующего устройства показал нуль.

Грузопоршневой манометр, соединенный последовательно с устройством для измерения перепада давлений

Формула имеет вид

pM = p1 + ρgh1 = p + ρ0iLg(h2 – h1) + ρgh1 + Δp,

где ,

при этом ;

h1 = z1 - zM;

h2 = z2 - zM;

Δp - перепад давлений; 1 - действующая масса, т; 2 - прибор для измерения остаточного перепада давлений; 3 - вода; 4 – масло

Черт. 34

Грузопоршневой манометр, соединенный параллельно с силоизмерительным устройством

Формула имеет вид

pM = p1 + ρgh1 = p + ρ0iLg(h2 – h1) + ρgh1 + ,

где ,

при этом ;

1 - действующая масса в тоннах, 2 - прибор для измерения силы; 3 - вода; 4 – масло

Черт. 35

5.6.3. Пружинный манометр применяют при условии, что он имеет требуемую точность и используется в оптимальном диапазоне измерений (от 60% до 100% полной шкалы).

5.6.4. Применение преобразователей давления имеет следующие преимущества:

простота включения в электронную систему сбора данных;

высокое быстродействие преобразователя;

возможность получения средних значений пульсирующих давлений или перепадов давлений и осуществления записи давления при переходных процессах.

Система в комплексе с преобразователем давления должна быть проградуирована в месте испытания при давлениях, ожидаемых в процессе испытания.

Должна быть предусмотрена возможность проверки измерений, выполняемых преобразователями в процессе испытания.

5.7. Проверка приборов

5.7.1. До и после испытания показания прибора pM должны быть сравнены со статическим давлением при нулевом расходе (для ГЭС с уравнительным резервуаром для стабилизации статического давления может понадобиться несколько часов).

Проверку проводят сравнением (см. черт. 36) абсолютного статического давления, определенного по отметкам и рассчитанного по формуле

pabs1 = pamb0 + (z0 – z1) = pamb0 + Z0

и измеренного с помощью прибора и рассчитанного по формуле

pabs1 = pM + pambM - ρ1g1(z1 - zM) = pM + pambM - ρ1g1Z1,

где pM - избыточное давление, показываемое манометром и

= (ρ0 + ρ1)/2, = (g0 + g1)/2.

Схема проверки манометра

Черт. 36

Как правило, принимают, что = g1. В случае, когда pabs1 ≤ 2 МПа можно принять = ρ1.

Разность между двумя результатами давлений должна быть менее 0,1%.

Физические свойства воды (средняя плотность и т. д.) определяют в соответствии с приложением 13, за исключением тех случаев, когда плотность определяют непосредственным измерением.

5.7.2. Пружинные манометры и преобразователи давления должны быть проверены по жидкостным или грузопоршневым манометрам (см. черт. 37).

Градуировка пружинного манометра или преобразователя давления в процессе испытания

1 - кран Г; 2 - кран Д; 3 - грузопоршневой манометр; 4 - кран B; 5 - сосуд с разделением сред; 6 - манометр или преобразователь; 7 - кран Б; 8 - кран Е; 9 - кран А

Черт. 37

Подлежащий градуировке пружинный манометр или преобразователь давления присоединяют параллельно с грузопоршневым манометром (или с любым другим первичным прибором) к напорному трубопроводу через разделительный сосуд так, чтобы до начала и после окончания каждого опыта в ходе испытания все стороны могли удостовериться, что показания прибора или записи измерений согласуются с показаниями первичного устройства. Разделительный сосуд позволяет работать грузопоршневому манометру на масле, а пружинному манометру или преобразователю - на своей жидкости при постоянной температуре.

Переключением кранов можно получить два режима работы - измерение давления манометром или преобразователем и градуировку приборов по грузовому манометру. Для измерения давления краны А и В открывают, а краны Б, Г, Д и Е закрывают. Для градуировки прибора краны А, Б, В, Г должны быть закрыты, кран Д открыт, кран Е и смотровое стекло используют только для проверки нуля проверяемого прибора. Кран Г можно использовать либо для выпуска попавшего в разделительный сосуд воздуха, либо для заполнения этого сосуда и линии давления маслом из переносного бака, а кран В - либо для сброса давления в разделительном сосуде, либо для приведения границы раздела в сосуде к базовой отметке отсчета уровней.

6. Измерение уровня свободной поверхности воды

6.1. Условия измерения

В сечении для определения уровня свободной поверхности воды следует выполнить следующие требования:

- течение должно быть установившимся и свободным от возмущений;

- площадь, используемая для определения средней скорости воды, должна быть точно определена и легко поддаваться измерению.

6.2. Уровень свободной поверхности воды следует измерять в двух или более точках каждого сечения и в качестве результата измерения следует принимать среднее из всех наблюдений.

6.3. Уровень свободной поверхности воды, как правило, измеряют от отметки прибора zM. Если свободная поверхность воды недоступна или недостаточно спокойна, то следует предусмотреть измерительные колодцы площадью зеркала около 0,1 м2, которые позволяют проводить точные и удобные измерения. Все присоединения должны быть нормальны к стенкам измеряемого сечения и закрыты гладкими перфорированными пластинами (диаметр перфораций 5-10 мм). Такие пластины следует располагать заподлицо со стенками измерительного сечения, чтобы устранить местные возмущения (черт. 38). Соединения между сечением и колодцем должны иметь проходное сечение площадью не менее 0,01 м2. Общая площадь перфораций должна быть порядка 25% площади проходного сечения.

Измерительный колодец

1 - перфорированная пластина; 2 - сливной кран

Черт. 38

Рекомендуется установить не менее двух измерительных колодцев в каждом измерительном сечении на противоположных сторонах канала. Если свободная поверхность недоступна для измерения, то ее уровень может определяться с помощью приборов для измерения давления или простой водомерной трубки (см. черт. 39).

Схема измерения уровня водомерной трубкой

z1 = zM + h; h = z1 - zM

Черт. 39

6.4. Средства измерений

6.4.1. Пластинчатый уровнемер (металлический диск, подвешенный на гибкой стальной ленте) удобен для определения уровня по отношению к отметке прибора zM в измерительном сечении (черт. 40).