Межгосударственный стандарт от 01.01.92 г. Турбины гидравлические. Методы натурных приемочных испытаний (стр. 27 )

* Значения приведены для условий спокойной воды и скоростей менее 1,5 м/с.

** Здесь Zmax - предел измерения прибора.

*** Значения приведены для установившегося потока. Погрешности определения уровня расположения прибора не учтены.

*4 Здесь pmax - предел измерения прибора.

Значения погрешностей, указанные в табл. 22, получены на основании аналитической оценки возможных ошибок и результатов ограниченного числа испытаний, выполненных с использованием различных методов измерений.

Систематические погрешности fE, и fη вычисляют через систематические погрешности определения исходных величин (давления, свойств воды, температур, средних скоростей, уровней и поправок). Из-за наличия различных вариантов измерения E и Em невозможно дать общие формулы для расчета fE и . Значения систематических погрешностей fE, и fη зависят от используемой аппаратуры и ее установки. От удельной гидравлической энергии и условий станции зависит выбор аппаратуры. В примере 1 приведен порядок расчета погрешности fE = ±0,21% для удельной энергии воды 1047 Дж/кг.

В примере 2 -= ±0,74% для удельной энергии воды 3000 Дж/кг.

При меньших удельных энергиях воды следует ожидать большего значения погрешности, например fE = ±0,6% при E = 100 Дж/кг вместо fE =±0,21% при E = 1047 Дж/кг.

Пример 1. Расчет погрешности определения удельной энергии воды и КПД.

Примем, что на средненапорной гидростанции (см. черт. 8) применяют следующие методы измерений:

1) расход измеряют с помощью турбинных расходомеров в напорном трубопроводе. Систематическая погрешность измерения - ±1,2%;

2) удельная энергия воды: на СВД измерения давления выполняют с помощью грузопоршневого манометра; на СНД уровень нижнего бьефа измеряют вертикальными неподвижными линейками.

В этом случае удельную энергию воды (E) рассчитывают по формуле

.

Если ex - абсолютная систематическая погрешность величины x, то относительная систематическая погрешность будет

.

Относительную систематическую погрешность удельной энергии воды (fE) рассчитывают по формуле

,

если принято, что

p1' = 10,5⋅105 Па;	= ±0,2%;
z1' = 2 м;	= ±0,01 м;
z2' = 4 м;	= ±0,03 м;
v1 = 6 м/с;	= ±1,2%;
v2 = 1,5 м/с;	= ±1,2%

и что погрешностями и g можно пренебречь, то

Дж/кг;

= ±9,81⋅0,01 = ±0,1 Дж/кг;

= ±9,81⋅0,03 = ±0,3 Дж/кг;

±0,43 Дж/кг;

±0,03 Дж/кг;

= ±0,0021.

В данном случае относительная систематическая погрешность определения удельной энергии воды практически равна систематической погрешности измерения давления.

3) мощность: определение механической мощности проводят измерением электрической мощности на зажимах генератора. Систематическая погрешность - в пределах ±0,7%.

4) коэффициент полезного действия: суммируя статистически значения систематических погрешностей исходных величин, получаем систематическую погрешность КПД агрегата (fη):

.

Пример 2. Расчет погрешности определения удельной механической энергии и КПД.

Примем, что на гидростанции (см. черт. 8) с радиально-осевой турбиной на напор 300 м применяют следующие методы измерений:

1) удельная энергия воды: измерения на СВД выполняют грузопоршневым манометром, а на СНД - ртутным манометром. Относительная систематическая погрешность измерения - в пределах ±0,2%;

2) удельная механическая энергия: применяют термодинамический (прямой) метод измерений. На СВД измерения выполняют в измерительном сосуде 11 (см. черт. 70), причем давление измеряют грузопоршневым манометром, а температуру - преобразователем температуры. Измерительный сосуд соединяют с напорным трубопроводом с помощью теплоизолированной трубки полного напора.

На СНД измерение давления выполняют ртутным манометром. Преобразователь температуры вводят прямо в поток. Оба преобразователя температуры присоединены к дифференциальному термометру. Энергию воды, отводимой из-под крышки для уменьшения осевой силы и из уплотнений, измеряют калориметрическим способом с достаточной точностью.

Удельную механическую энергию (Em) рассчитывают по формуле

,

где δEht - потери энергии из-за теплообмена измерительных устройств;

δEB - энергия воды, отводимой из-под крышки;

δEG1 - энергия воды из уплотнений.

В этом случае предполагается, что температура воды абсолютно постоянна и что теплообмен с окружающей средой пренебрежимо мал. Для последующих вычислений формула примет вид:

Em = Ep + ET + Ev + Ez + δEm.

Относительную систематическую погрешность удельной механической энергии () рассчитывают по формуле

,

где

,

,

- погрешность a из-за неточности таблиц;

- погрешность a, связанная с погрешностью определения абсолютной температуры.

,

где

;

- погрешность cp из-за неточности таблиц;

- погрешность cp, связанная с неточностью определения абсолютной температуры;

и - погрешности, связанные с неравномерностью распределения энергии по сечениям потока.

,

;

.

Примем следующие значения измеряемых величин и их погрешностей:

pabs11 = 28⋅105 Па;	= ±0,15%;
pabs20 = 2⋅105 Па;	=±200 Па;
ΔT = T11 – T20 = 0,05 °С;	eΔT = ±0,001 °C;
v11 = 1,3 м/с;	= ±5%;
v20 = 1 м/с;	= ±0,01 м;
z11 = 252 м;	= ±0,02 м;
z20 = 248 м;	= ±5%;
= 10 °С;	= ±0,5 °С.
= 1,5 Па;

В результате расчета получим следующие значения величин и и их погрешностей: