容积式压缩机流量测量方法

容积式压缩机流量测量方法

国家标准 GB/T15487一2015 代替GB/T15487一1995 容积式压缩机流量测量方法 Methodsofflowmmeasurementfordisplacementcompressor 2015-10-09发布 2016-06-01实施 中毕人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中 国国家标准化管厘委员会国家标准
GB/T15487一2015 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 符号和代号 总则 测量的一般要求 用ISA1932喷嘴加整流器的测量装置测量压缩机流量 7.1测量装置 7.2安装要求 7.3测量 7.！流量计算 7.5不确定度 用ASME喷嘴测量装置测量压缩机流量 8.1测量装置 14 8.2安装要求 16 17 8.3测量 1" 8.4流量计算 1s 8.5不确定度 用圆弧文丘里喷嘴测量装置在临界流状态下测量空压机流量 19 9.1测量装置 l9 9.2测量 21 9.3流量计算 2 9.4不确定度 21 压缩机流量测量不确定度估算 10 22 10.1总则 22 10.2不确定度的计算 22 10.3流量测量不确定度的实际运算 23 10.4独立量测量的不确定度 23 附录A(规范性附录)用充罐法测量压缩机容积流量 25 A.1概述 25 A.2测量装置 25 A.3测量步骤 25 A.4流量计算 6 附录B(规范性附录用称瓶法测量压缩机容积流量 2 B.1概述 2
GB/T15487一2015 B.2测量装置 21 B.3测量步骤 2 B.4流量计算 28 附录C规范性附录)用气柜法测量压缩机容积流量 29 29 C.1概述 C 测量装置 29 ca 测量步骤 29 c 流量计算 30 附录D(规范性附录用流量计测量压缩机容积流量 31 D.1概述 31 D.2测量装置 31 D.3测量 31 D.4流量计算 31 32 附录E资料性附录)管壁等效粗糙度K值举例 I
GB/T15487一2015 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准代替GB/T15487一1995《容积式压缩机流量测量方法》 本标准与GB/T15487一1995相比,除编辑性修改外主要技术变化如下 -删除了二次装置术语(见1995年版的4.2); 删除了不确定度术语(见1995年版的4.14); 修改了表2中部分规定,并增加了内冷却喷液回转压缩机喷液温度,绝对吸气湿度和排气压力 的规定(见6.1和表2，1995年版的6.2和表2); 修改了IsA1932喷嘴部分尺寸(见7.1l.2.2,1995年版的7.1.2.2) 修改了ISA1932喷嘴取压口的引压孔螺纹尺寸(见7.1.2.2,1995年版的7.1.2.2); 修改了用1SA1932喷嘴加整流器的测量装置测量压缩机流量方法中喷嘴上游温度计算方法 见7.4.1,1995年版的7.4.1 删除了过度变量E=(1一394)-1/2(见1995年版的7.4.3和7.4.5); 修改了U形管水柱压差计内径尺寸的要求(见8.3.1.2,1995年版的8.3.1.2) -修改了附录B规范性附录)测量步骤中控制压力阀门的位置(见B.3.1,1995年版的B2.1) 本标准由机械工业联合会提出 本标准由全国压缩机标准化技术委员会(SAC/TC145)归口 本标准起草单位;合肥通用机械研究院、合肥通用机电产品检测院有限公司、合肥通用环境控制技 术有限责任公司 本标淮主要起草人;肖矛,鲍洋详、任芳 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 -GB/T15487一1995 业
GB/T15487一2015 容积式压缩机流量测量方法 范围 本标准规定了容积式压缩机(以下简称“压缩机”)流量的测量装置和测量方法 本标准适用于压缩机流量的测量 输气管内流量的测量也可参照采用 本标准不适用于管道内流量不稳定、气体有相变、气体中有固体或液体等物质析出以及节流件上游 气体是音速或超音速流等情况下流量的测量 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2624(所有部分用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量 GB/T3853容积式压缩机验收试验 GB/T4975 容积式压缩机术语总则 JB/T9107往复压缩机术语 术语和定义 GB/T4975,JB/T9107和GB/T2624界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 -次装置direetdeviee 直接安装于被测流体的管道,用来测量流体流量的装置,包括取压口 3.2 喉部 thr0at 节流元件开孔最小横截面处 3.3 喷嘴nozzle 由收缩人口部分和与其相连的喉部组成的装置 3.4 圆弧文丘里喷嘴arcYemturinoale 由圆弧旋转面的收缩人口联接喉部和圆锥形扩展部分组成的装置 3.5 喷嘴直径nozzlediameter 喷嘴喉部直径 3.6 管壁取压口walpressuretapping 管壁上钻出的环状缝隙或圆孔.其内边缘与管道内壁平齐
GB/T15487一2015 3.7 压差dirferentialpressure -次装置的两个管壁取压口处测得的静压差 3.8 压力比pressureratio -次装置的两个管壁取压口处,测得的下游绝对静压力与上游绝对静压力之比,即:p:/p 3.9 直径比diameterratio -次装置在工作状态下,喷嘴直径与上游直管段内径(以下简称“管径”)之比,即:d/D. 3.10 雷诺数Reynolds number 节流元件上游直管内气体惯性力与黏性力之比的无量纲参数 见式(1). wD 4g. Rep= D w T11 3.11 流量系数flowcoeffieient 用名义上不可压缩的流体对一次装置进行标定,实测出质量流量9 和与之对应的压差公p,按式 2)计算出来的无量纲数 1/4)T2p公p 注:对于几何相似的一次装置,流量系数仅与雷诺数有关 式(2)为一次装置标定时的理论计算式 3.12 流出系数dischargecefieient 为不可压缩流体确定的表示通过一次装置的实际流量与理论流量之间关系的系数 它由式(3)表示 )1/ g(1一8' C=a(1一8')!= (3 74)2p公p 注，式(3)为一次装置标定时的理论计算式 3.13 膨胀系数expansionfaetor 用可压缩的流体对一次装置进行标定,实测出质量流量g.和与之对应的压差A,按式(4)计算出 来的无量纲数 万m, 注;对于给定直径比的一次装置,膨胀系数只与压力比和等嫡指数有关 符号和代号 在无特殊说明的情况下,本标准各主要符号和代号的意义见表！ 表1主要符号和代号 S制单位 符号和代号 名称或定义 量纲 有效截面积 L m 流量系数
GB/T15487一2015 表1(续 符号和代号 SI制单位 名称或定义 量纲 喷嘴材料的热膨胀系数 直径比B=d/D =a(1一8'1" 工作状态下节流件流出系数,cC= ASME喷嘴的喷嘴系数,C=ae力1/h1" 临界流系数 工作状态下节流件上、下游管道内径 喷嘴直径 频率 Hz 充气后储气罐总重量 kg G 以百分数表示的压力表精度级 M 储气罐净重(不包括罐内气体重量》 kg H 安德逊数 h 气柜下降高度 m 管壁等效粗糙度 气体等嫡指数 气体静压力 MI P 实测压力值 ML Pa" 压力表满刻度值 MI-1T Pa m MI-lT P 气体流经节流元件时的压力差 -p" 质量流量 kg/s MT-" qm" 容积流量 LT m/s g Q 压缩机容积流量 IT m'/s Q 未计及冷凝水的压缩机容积流量 LT m'/s 换算到压缩机1级吸气状态下的容积流量 Q LT m L'T-"0 K 理想气体常数 J/(kg 节流件上游管道内气体雷诺数 Ren 热力学温度 o 摄氏温度 有效容积 m' 节流件上游管道内气体平均轴向速度 LT m/s 气体的动力黏度 MI Pas LT 气体的运动黏度,w=4/" m=/s 密度 ML kg/m"
GB/T15487一2015 表1(续 符号或代号 SI制单位 名称或定义 量纲 O压力比下=户:/" T 测量时间 膨胀系数 MI-!T 气体流经管道或节流元件的压力损失 Aw Pa 真实气体可压缩性系数 压缩机1级 下标1 ?节流元件上游取压口 节流元件下游取压口 下标2 大气 下标b 下标 流量计 气柜 下标h 储气罐 下标k 下标L 压缩机自身外泄漏 下标n 系统泄漏 下标x 压缩机吸气 注:量纲符号;L长度;M一质量;T一时间;0温度 总则 5.1GB/T2624所规定的任一方法均适用于压缩机流量的测量,但必须保证测量装置和测量条件完全 满足GB/T2624的要求 5.2本标准第7章规定的ISA1932喷嘴加整流器的测量装置适用于多数压缩机的流量测量 5.3本标准第8章规定的AsME喷嘴测量装置适用于动力用空气压缩机(以下简称“空压机”)以及其 他压缩介质允许放空的气体压缩机的流量测量 5.4本标准第9章规定的圆狐文丘里喷嘴测量装置适用于要求用比较经济的方法测量空压机流量的 场合,且测量精度要求不严格 5.5在上述几种测量方法都不适合时,还可以选择附录A、附录B、附录C和附录D给出的四种流量测 量方法的任一种方法 测量的一般要求 6.1根据GB/T3853或供需双方商定的压缩机试验工况确定流量的测量工况 测量应在压缩机运转 平稳,工况稳定时进行,测量过程中各被测参数的波动不得超出表2的规定 每一工况读数五次,各次 读数时间间隔应均匀,各测点参数应尽可能同时读取 以各参数的平均值计算压缩机流量
GB/T15487一2015 表2被测参数允许的波动值 实测值与规定值间 -组读数的每个值相对于其 被测参数 允许的最大偏差 平均值允许的最大波动范围 压缩机吸气压力 士10% 士1% 压缩机总压力比 士5% 1" 压缩机排气压力 士1 o 士2 压缩机吸气温度 压缩机绝对吸气湿度 士5% 士4% 士1% 压缩机主轴转速 压缩机冷却水流量 士10% 士10% 风冷:士10C o 压缩机外部冷却剂进口温度与气体进气温度之间的温差 士2 水冷;士5" 内冷却喷油回转压缩机喷液温度 士5 节流元件温度 士2 节流元件压差 士2% 6.2测量用仪器仪表的精度应符合本标准有关条款的规定,并经计量部门检验合格 6.3压缩机1级吸气压力、吸气温度及大气压力的测量应符合GB/T3853的规定 6.4对于无进气消声器(或进气消声滤清器),也无进气接管,直接从大气吸气的空压机,其1级吸气压 力等于测试处大气压力 6.5测量前应对测量系统的全部设备,连接管路,测压点及测温点进行密封性检查,不应泄漏 测量系 统中有节流元件的,还应检查节流元件,其内表面应清洁,不应有污物粘附 如果不能实渊排出气体的流量,但 6.6应尽可能测量压缩机排出气体的流量来计算压缩机实际流量 能够以足够的精度测量压缩机流量泄漏损失时,则允许测量压缩机吸气流量来推算出压缩机实际流量 节流元件一般应逐个进行标定,给出流量系数及其相应的测量不确定度,供流量测量和误差分析 6. 时采用,以提高测量精度 对于未经标定的节流元件,其制造要求应严格按本标准的规定,其流量系数 和流量测量的不确定度应符合本标准的规定 6.8对于往复活塞压缩机等排气有气流脉动的压缩机,用喷嘴装置在排气位置测量气体流量时,压缩 机排气口与喷嘴装置之间必须接人有一定容积的缓冲罐 6.8.1缓冲罐容积应根据所要求的测量精度按式(5)计算 p.Q.H V= fAo 式中: -压缩机排气口与喷嘴装置之间的缓冲罐(包括管道)容积,单位为立方米(m'); -缓冲罐气体平均绝对压力,单位为帕(Pa); Q -喷嘴上游取压口状态下的平均容积流量,单位为立方米每小时(m'/h) 安德逊数,按6.8.2规定选取; H 气流脉动频率,单位为赫兹(H2); -压缩机排气口到喷嘴上游取压口的总压力损失,单位为帕(Pa) Aw 6.8.2对于单作用或单缸压缩机按图1,对于多缸双作用压缩机按图2,确定排气脉动流特性,分别根据 所要求的流量测量精度从表3和表4中选择相应的安德逊数
GB/T15487一2015 流量 时间 图1间隙脉动流特性 流量 时间 图2脉动流特性 表3间隙脉动流时的安德逊数H 脉动流附加不确定度 士0.5% 士1.0% 间隙脉动流特性Z/z H 1.0 2.50 1.70 0.8 1.85 1.25 1.35 0,6 0,90 0.4 0.95 0.65 0.45 0.2 0.65 0.50 0.35 表4脉动流时的安德逊数H， 脉动流附加不确定度 士0.5% 士1.0% 脉动流特性qm/9 H 0.14 0.09 0.24 0.15
GB/T15487一2015 表4(续 脉动流附加不确定度 士0.5% 士1.0% 脉动流特性qm/9 H 0.30 0,19 0.35 0,23 0.38 0,26 10 0.40 0.27 6.8.3表3和表4中所规定的为脉动流附加不确定度,在流量不确定度计算中应代数加人 6.8.4流量测量系统中接人缓冲容积后,如能确定缓冲罐出口气流特性g./g~1,则认为是稳定流 动,按本标准的规定测量流量可以不计人脉动气流附加不确定度 用IsA1932喷嘴加整流器的测量装置测量压缩机流量 注:ISA1932喷嘴加整流器的测量装置是参照ISO1217:1986采用的测量装置 7.1测量装置 7.1.1测量装置的组成和布置 ISA1932喷嘴(本章内简称“喷嘴”)加整流器的测量装置是由一个喷嘴和一个整流器以及若干圆 的同径直管段组成,按图3布置 5D 6D 说明: -公称直径与管道对应的阀门 -按图6规定加工的穿孔板; 喷嘴; 温度测量仪表 -压力缓冲; 压差计; 压力测量仪表 D为管道内径 图3IsA1932喷嘴加整流器测量装置示意图
GB/T15487一2015 7.1.2喷嘴 7.1.2.1喷嘴应用不易锈蚀的材料制成,推荐使用青铜或黄铜 7.1.2.2喷嘴形状,尺寸和公差应符合表5及图4或图5的规定 喷嘴内表面的曲面轮廓度不得超过 表5的规定值，上游端面,两段圆弧收缩面和喉部圆柱面等相互之间均应相切,并过渡圆滑 30 2一Rcl/8 通孔4-A.14 中心82.5 I放大 o115 5.56 25.4 6.3 直径为5.56mm的喷嘴 a I放大 115 冒 9.53 25.4 直径为9.53mm的喷嘴 1放大 中130 务 o15.88 直径为15.88mm的喷嘴 图4喷嘴直径d不大于15.88mm的喷嘴示意图
GB/T15487一2015 s30 2一Rc8 二与一 2 图5喷嘴直径d不小于25.4mm的喷嘴示意图 表5喷嘴尺寸及公差 单位为毫米 管径 曲面轮 H 廓度 25 5.56士0.01 3.36士0.06 0.40 19,05 44.45 0.40 25 9.53士0.01 5.76士0.06 3.l5 1.91 2.86 0.26 40 26.1960.33 15.88士0.019.59士0.06 4.76 5,23 3.18 0.47 0.50 65 25.4士0.0315.34士0.08 7.62 8.38 5.08 38,8985.73 0.70 0.80 29.77 90 38.1l士0.0323.02士0.1011.43 12.57 7.62 0.36 51.591l1.1311.ll 1.00 1.20 44.45 63.5士0.0538.36士0.1319.0520.9612.70 1.80 2.00 150 84.93177.80 74.22 270 101.6土0.0561.37士0.1330.4833.5320.32 141.29292.1o12.70 3.00 3.20 117.67 375 152.4士0.1o92.06士0.18 45.72 206.38425.4515.88 177.8o" 50.29 30.48 0.50 4.00 4.60 254.0士0.1853.44士0.2576.20 600 83.82 50.80 323.85600.40 7.00 7.80 293.10 19.05 900 381,0士0,25230,16士0.38114.30125.7376.20 497.43971.55 l1,00 11.50 419.10 注:喷嘴的选择按7.3.l规定
GB/T15487一2015 7.1.2.3喷嘴的内表面应光滑,无肉眼能见的划痕、坑凹等缺陷 喷嘴上游端面及喉部表面粗糙度应为 K.<10-'d 7.1.2.4喷嘴加工完成后应检验喷嘴喉部,至少应在四个间隔角度大致相等的方位上测量喷嘴直径并 计算出平均直径,喷嘴喉部任何截面的直径与这个平均直径的偏差不应大于平均直径的0.05% 7.1.3整流器 整流器由两个穿孔板中间连接一个长度与管径D相等的直管段构成 穿孔板在管径D范围内的 尺寸应符合图6的规定 说明 穿孔板厚度和d均为0.04D 图6整流器穿孔板 7.1.4直管段 7.1.4.1各直管段管径应相同,符合表5的规定,并与所用的喷嘴相对应 7.1.4.2喷嘴上游至少二倍管径长度内的管道任何截面的管径与按7.3.5测得的平均管径的偏差不应 大于平均管径的0.3% 喷嘴下游至少二倍管径长度内的管道任何截面的管径与按7.3.5测得的平均 管径的偏差不应大于平均管径的3% 7.1.4.3喷嘴上游直管段内壁相对等效粗糙度不应超过表6规定的数值,表6中的K值参见附录E 表6相对等效粗糙度限值 直径比8 S0.35 0.36 0.38 0.40 0.42 相对等效粗糙度10'K/D 25 18.6 13.5 10.6 8.7 l0
GB/T15487一2015 7.2安装要求 7.2.1喷嘴喉部与上游侧、下游侧管道应同轴.喉部中心线与上游和下游的管道中心线之间的偏差应 小于等于0.0025D/0.1十2.3') 如果实际偏差超过此值,但不超过0.005D/(0.1十2.38')时,则流出 系数C的不确定度应算术相加士0.3%的附加不确定度 7.2.2直管段上可以设置排污孔和放气孔,但孔径应小于0.08D,且与喷嘴的距离不得小于0.5D,与喷 嘴取压口中心线周向错角应大于等于90°" 7.2.3喷嘴上游端面应与管道轴线垂直,其偏差不应超过士1 7.2.4安装喷嘴时应尽可能保证上游取压口中心线与节流阀阀杆处于大致相同的管道轴向平面内 7.2.5整个测量管段内表面应清洁,没有坑凹和沉积物 7.2.6管段间连接处的密封垫不得突人管道 7.2.7喷嘴两端的密封垫应尽可能薄,且内径不得小于喷嘴的G值(见表5和图4或图5) 安装时,密 封垫不得突人喷嘴gG的范围内 7.2.8从喷嘴上游二倍管径至下游六倍管径范围内应保温 7.3测量 7.3.1喷嘴的选择 7.3.1.1在测量压缩机流量之前,根据估计的平均质量流量和选用的压差计量程范围以及测量位置的 气体参数,按式(6)计算,选用适当的喷嘴直径 q" dl 1/4)re2pp1 式中: -喷嘴直径,单位为米m); 估计的平均质量流量,单位为千克每秒(kg/s); qmn -喷嘴的流量系数,按式(9)估算; 气体流经喷嘴时的膨胀系数,按式(10)估算; -选用的压差计的量程范围内适当位置,单位为帕(Pa); -p -测量位置气体密度,单位为千克每立方米(kg/m p 7.3.1.2在选择压差计时,应使气体流过喷嘴时的压力比了大于等于0.75 7.3.2压力测量 7.3.2.1喷嘴上游压力从喷嘴上游取压口按管壁取压方式测得,喷嘴压差从上、下游取压口按管壁取压 方式测得 如图3所示 7.3.2.2压力测量仪表和压差计应通过缓冲器与取压口相接,缓冲器最小容积为5L.内径至少是高度 的1/4,如图7所示 引压管内径应不小于Gmm 可以通过增加缓冲器容积或加长引压管以消除测量 时的压力波动 若管道中压力波动很小时,也允许省略缓冲器 1
GB/T15487一2015 引压管最小内径6 =5L 内径>H/4 排液 图7供测压用的缓冲器示意图 7.3.2.3压力测量仪表精度应不低于0.4级 压差计应采用精度不低于0.4级的液柱压差计或其他压 差计 7.3.3温度测量 7.3.3.1温度测点位于喷嘴下游,距喷嘴下游端面五倍管径的截面处 7.3.3.2当管径D大于40mm时,测温截面上应设有两套测温装置,它们在圆周方向上布置成90"角， 并与邻近的取压口错开成45角 当管径D小于等于40mm时,测温截面上只设一套测温装置,它与 邻近的取压口错开成45"角 温度测量仪应尽量直接插人气道,必要时允许加套管,但套管壁应尽可能 薄,用金属材料制成 套管内充以油或其他液体 温度测量仪或套管应沿管道径向插人,从管道内壁计 起,插人深度应为管径的1/31/2 管径大于300mm时,插人深度取100mm 如果管道较细,允许 将温度测量仪或套管逆流斜插,插人深度应大于温度测量仪感温部分长度 7.3.3.3对于采用棒式水银温度计测量温度,其刻度应小于等于0.2 对于采用电阻温度计或热电 偶温度计测量温度,在300C以内测量的不确定度不应大于士1 7.3.4喷嘴直径d测量 7.3.4.1喷嘴直径d应尽可能在喷嘴实际工作温度下测量,至少应在四个间隔角度大致相等的方位上 测量喷嘴直径,测量误差应小于等于士0.002d,测得的这四个值的平均值用于流量计算 7.3.4.2不能在工作条件下测量时,允许根据实际温度按式(7)换算 =d[1十aL(t一t)] dl 式中 -流量计算用喷嘴直径,单位为毫米(mm); d 大气温度下喷嘴直径,单位为毫米(mm); dl 喷嘴材料的热膨胀系数,单位为一每摄氏度(1/C). Q 喷嘴上游气体温度,按7.4.1规定,单位为摄氏度(); 大气温度,单位为摄氏度(C). t 7.3.5管径D测量 流量计算用的管径D应为喷嘴上游D/2长度内的实测平均管径 在喷嘴的上游侧,距上游取压 口0D,0.25D和0.5D处各取与管道轴线垂直的一个截面,在每个截面上以大致相等的间隔角度测量 12
GB/T15487一2015 四个管径值,所得12个单测值的算术平均值为实测平均管径 7.4流量计算 7.4.1一般可以假设取压口上游和下游处的流体温度是相同的 然而,如果流体是非理想气体,而又 需要更高的测量精确度,则需要做进一步工作确定取压口上游流体温度 7.4.2喷嘴的流出系数在没有标定值时按式(8)计算 =0.9900一0.2262?k1-(0.00175g'一0.00338A)(10"/ReD)1 .8 式中 -喷嘴的流出系数 直径比 Ren -喷嘴上游管道内气体雷诺数 7.4.3喷嘴的流量系数在没有标定值时按式(9)计算 一1/2 a=Cc(1一8') 9 式中: 喷嘴的流量系数， 喷嘴的流出系数; 直径比 8 7.4.4气体流经喷嘴时的膨胀系数按式(10)计算 -[)(-( 10 式中 气体流经喷嘴时的膨胀系数 -直径比 气体等嫡指数; 气体流经喷嘴时的压力比 注:本公式只能用于下>0.75时 7.4.5流经喷嘴的气体质量流量按式(11)或式(12)计算 使用公式前应先估计一个质量流量,用于计 算雷诺数Re,和喷嘴的流量系数或流出系数,利用迭代法逐次逼近质量流量 (11 g=T/4)aed2App1" =(开/4c1一郎)"a=(2-) 12 m 式中: 流经喷嘴的气体质量流量,单位为千克每秒(kg/s); qm 喷嘴的流量系数 气体流经喷嘴时的膨胀系数 -喷嘴的流出系数 -喷嘴直径,单位为米(m); d 直径比 喷嘴压差,单位为帕(Pa):; A 喷嘴上游气体密度,单位为千克每立方米(kg/m') 7.4.6未计及冷凝水的压缩机容积流量按式(13)计算 ( 13 Q=gm/p 13
GB/T15487一2015 式中 未计及冷凝水的压缩机容积流量,单位为立方米每秒(m'/s); Q 流经喷嘴的气体质量流量,单位为千克每秒(kg/s); 9nm 流经喷嘴的气体在压缩机1级吸气状态下的气体密度,单位为千克每立方米(kg/m') 0x 7.5不确定度 7.5.1采用本章所规定的流量测量方法时,稳定流动的条件下,使用已标定喷嘴的流量测量不确定度 估算值为土1.3%,使用未标定喷嘴的流量测量不确定度估算值为士2% 7.5.2不计8,D,Re,的不确定度,K/D符合7.1.4.3的规定,流出系数C的相对不确定度为士0.8% 7.5.3膨胀系数e的相对不确定度按式(14)计算 e/e=士2(p/p)% 14 式中: 膨胀系数相对不确定度; e/e 喷嘴压差,单位为帕(Pa); 4户 喷嘴上游气体压力,单位为帕(Pa). 7.5.4使用本章所规定的流量测量装置,如果在喷嘴的上游采用了控制阀门,则引人附加不确定度 士0.5%,在流量测量不确定度计算中应代数加人 用ASMIE喷嘴测量装置测量压缩机流量 注:ASME喷嘴测量装置是ASMEPTC9一1970采用的测量装置 8.1测量装置 8.1.1测量装置结构 ASME喷嘴(本章内简称“喷嘴”)测量装置的结构见图8 14
GB/T15487一2015 】放大 44 BB l放大 内径>6 工后去毛刺 >0.1D 2D 之10D 说明 喷嘴 压差计; 直管段; 导板; 隔板; 调压阀微调; 调压阀; 储气罐; 排液阀 1o 温度计; 11 安全阀; 12 -压力表 管径D应符合8.1.4.2的规定 测压点 保温层 测温点 图8ASME喷嘴测量装置示意图 8.1.2喷嘴 喷嘴形状和尺寸应符合图9和表7规定,收缩曲面与圆柱部分应相切,并过渡圆滑 其余要求应符 合7.1.2.1、7.1.2.3和7.1.2.4的规定 8.1.3储气罐 储气罐应有一定的容积，一般应不小于被测压缩机产品标准的规定 15
GB/T15487一2015 I放大 N- 椭因线 /3 b(短半抽 图9喷嘴 表7喷嘴尺寸 容积流量测量 G R D D N d 范围m'/min mnm mm mm mm mm mm mnm mm mm mm mm mmm 最大 最小 3.18士0.01 2.293.07 l1.10 0.028 0.057 108 80 0.057 4.76士0,01 ll1.10 3.304,600.2511.89 12.5 0,l13 6.35士0.02 6.15 12.70o 4.32 0.113 0.226 9.52士0.,02 6.359.220.5114.27 0.255 0.510 6.35 15.88 8.6412.290,7615.88 190 0.453 12.70士0.02 10 152 0,.906 16.5 19.05士0.03 12.7018.441.0219.05 1.019 2.011 25.40士0.03 23.80 17.0224.611.2722.22 2 228 190 1.756 3.597 34.92士0.03 23.3733.831.7827.00 15 3.370 6.768 7.95 24 7.165 50.80士0.05 33.7849.222.5438.10 14.330 25,40 280 242 63.50士0.05 20.5 11.243 22.373 2.4261.523.3047.2 34 9.52 76.20士0.05 50.8o73.813.8157.15 44 16.001 31.917 101.60士0.10 28.5811.12l67.8298.425.0876.20 60 342 298 28.603 57.206 127.00士0.10 30.18 84.58123.0463595.25 82 406 362 45.029 89.491 12.70 12 24.5 152.40士0.10 31.75 101.6o147.627.621l4.30103 482 432 64.003 127.723 8.1.4直管段 8.1.4.1在喷嘴上游至少二倍管径长度内的管道任何截面的内径与其平均管径的偏差不应大于平均管 径的0.3% 8.1.4.2管径D应大于等于四倍的喷嘴直径,但不得大于630mm,且不小于50mm. 直管段内行收粗糙度K值参见附派E.它相对于管径口的值应为.K/D=10xI0 8.1.4.3 8.2安装要求 8.2.1直管段安装应符合7.2.1至7.2.6(7.2.4除外)的规定 16
GB/T15487一2015 8.2.2在喷嘴上游四倍管径到喷嘴(包括喷嘴)范围内应保温,但不得影响喷嘴排气 8.2.3直管段应水平置于支架上,底部与地面距离不得小于500mm 在喷嘴下游不得有任何影响测 量的障碍物 8.3测量 8.3.1压差测量 8.3.1.1喷嘴压差应用压差计采用管壁取压方法在喷嘴上游取压口测量,取压口轴线与喷嘴端面距离 等于管径 取压口应光滑,除尽毛刺 8.3.1.2压差计宜采用0.4级精密U形管压差计,或刻度为1 ,相对误差不大于士0.4%的U形管 mm 压差计,管内径应不小于8mm,充以清水 必要时允许加人微量水溶性染料,以利读数 8.3.2温度测量 8.3.2.1喷嘴上游气体温度的测点位于喷嘴上游,距离喷嘴端面三倍管径处,用两只温度测量仪测量 两只温度测量仪在圆周方向上错开90'"角,并与喷嘴压差取压口错开45"角 温度测量仪应沿管道径向 直接插人,不允许使用套管 从管道内壁计起,插人深度应为管径的1/3~1/2,当管径大于300mm 时,插人深度取100mm 温度测量仪杆身应与管道绝热 8.3.2.2温度的测量精度应符合7.3.3.3的规定 8.3.3喷嘴直径测量 喷嘴直径测量应按7.3.4.1和7.3.4.2的规定 8.4流量计算 8.4.1流量系数a与膨胀系数e的乘积按式(15)计算 1 =Cp/p aE 式中 -喷嘴上游气体压力,单位为帕(Pa); p -试验处大气压力,单位为帕(Pa); b C 喷嘴系数,按图10的规定从表8中选取 8.4.2通过喷嘴的气体质量流量按式(11)计算 8.4.3未计及冷凝水的压缩机容积流量按式(13)计算,对于空压机,按式(16)计算,若空压机吸气压力 等于试验处大气压力时,按式(17)计算 Q，=18.82Cd (16 Ap Q =18.82CdT， 17 1p 式中: 未计及冷凝水的压缩机容积流量,单位为立方米每秒(m'/s); Q -喷嘴系数,按图10的规定从表8中选取 d -喷嘴直径,单位为米(n m -压缩机1级吸气温度,单位为开(K) T -压缩机1级吸气压力,单位为帕(Pa); 声 -喷嘴压差,单位为帕(Pa); Ap" T -喷嘴上游气体温度,单位为开(K) -试验处大气压力,单位为帕(Pa) 17
GB/T15487一2015 3000 2500 2500 2000 2000 800 1800 600 1600 400 1400 200 200 000 000 900 o w00 800 n0 700 60o 50 00 50 400 as0 s说 300 0o 250 二 25 200 0o 15o 150 130 13al 27 '250260270280290300310320330 440 530 410 470 500 350360380 喷嘴上游气体绝对温度r( 图10选择喷嘴系数特性线图 表8喷嘴系数C 喷嘴直径/mm 特性 3.18 4.76 6.35 9.52 12.7019.0525.4034.9250.8063.5076.20101.6o127.00152.40 A 0.9380.9460.9510.9570.9630.9680.9730.977 0.9820.9840.9860.9900.9930.994 0,.9420.9480.9550.9600.9650.9710.9750.9790.9840.9870.9890,.9920.994 0.9440,9520,9590,9640,9680,.9740.9780,.981 0.9860.9900,.991 0.994 0,9470,9540.9610.9660.9700.9760.,9800,9830.9880.9910.993 0.9500.9570.9630.9680.9720.9770.9820.9850.9900.992 0.994 0.9730.978 0.953 0.958 0.964 0.969 0.983 0.986 0.991 0.993 0.9560.9600.9660.9700.974 0.9790.984 0.9920.994 0,988 H 0.9580.9620.9670.9720.9760.9800.985 0.993 0,995 0.995 0.9590.9640.9680.9740.9780.9820.9860.989 0.995 0.9600,.9650.9700.9750.9790.9830.9870.9900.994 0,.995 K 0.9610.9660.9710.9760.9800.9840.9880.991 0.995 0.9620.967 0.9720.9770.981 0,9850,9890,992 M 0.995 0.963 0.968 0.973 0.9780.982 0.986 0.990 0.993 一 0.964 0.9690.9740.979o,.9830.9870.991 0.994 18
GB/T15487一2015 8.5不确定度 8.5.1按本章所规定的测量装置和储气罐容积,流量不确定度计算中不计人脉动气流附加不确定度 8.5.2气体流经喷嘴时的膨胀系数e按式(10)计算,流量系数按式(18)计算 18 式中: 喷嘴的流量系数; 喷嘴系数; 气体流经喷嘴时的膨胀系数; 试验处大气压力,单位为帕(Pa); -喷嘴上游气体压力,单位为帕(Pa) p 8.5.3不计8,Ren的不确定度,流量系数的不确定度按式(19)计算 oa =士(2.5一5)% 19 式中: -直径比 8.5.4膨胀系数 的不确定度按式(14)计算 用圆弧文丘里喷嘴测量装置在临界流状态下测量空压机流量 注1:圆弧文丘里喷嘴测量装置和测量流量的方法是ISO1217:1986采用的装置和方法 注2:本章定义临界流状态是指气流在喷嘴喉部达到音速 9.1测量装置 g.1.1测量装置的组成和布置 用圆弧文丘里喷嘴(本章内简称“喷嘴”)测量临界流状态下空压机流量的测量装置由1个喷嘴和 1个整流器以及若干直管段组成,按图11布置 说明 >2n 穿孔板(见图6); -喷嘴 管径D应符合9.1.5.2的规定 测温点 取压口 图11圆弧文丘里喷嘴测量装置示意图 19
GB/T15487一2015 9.1.2基本要求 9.1.2.1喷嘴直径的选取应保证喷嘴上下游压力比能使气流在喷嘴喉部达到音速 9.1.2.2在喷嘴的下游允许装有一段管子和消声器,但该管和消声器造成的压力降不得影响喷嘴喉部 临界流工况 g.1.3喷嘴 喷嘴应按图12和表9给出的尺寸加工,并符合7.1.2.1、7.1.2.3和7.1.2.4的规定 l4"士0.5" 雅与相 图12喷嘴 表9喷嘴尺寸 流量 d l3 mm mm mm in mm mm mm 0“m/s 6.350 16.00 2,40 9,96 12.70 60.5 240 9.525 24.00 3.60 14.95 19.05 91.0 24一90 1.5 50~160 12.700 32.00 4.60 19.93 25.40 121.5 19.050 48.00 7.10 29.89 38.10 182.0 10036o 25.400 64.00 9.60 39.85 50.80 243.0 180一650 3.5 31.750 80,00 12.00 49.82 63,50 303.5 2801000 95.00 14.20 400l500 38.100 59.38 76.20 364.0 注，流量为流经喷嘴的空气在喷嘴上游状态下的容积流量 9.1.4整流器 整流器应符合71.a的规定 g.1.5直管段 图11中的各管段应是圆形直管 检验时,允许以管道的外圆面作为多考面 9.1.5.1 9.1.5.2连接整流器与喷嘴的直管段的管径应大于等于四倍的喷嘴直径,长度应大于二倍的管径,内表 面应光滑,不得有沉积物 在喷嘴上游二倍管径到喷嘴(包括喷嘴)范围内应保温,但不得影响喷嘴排气 9.1.5.3 20
GB/T15487一2015 9.2测量 9.2.1压力测量 取压口位于喷嘴上游,距离喷嘴端面一倍管径截面处,采用管壁取压方式测量喷嘴上游气体压力 并符合7.3.2.2和7.3.2.3的规定 9.2.2温度测量 温度测点位于喷嘴上游,距离喷嘴端面二倍管径截面处,按7.3.3.2的规定测量喷嘴上游气体温度 温度计测量的不确定度应不低于士1C 9.3流量计算 9.3.1临界流系数按式(20)计算 =0.684858(3.70575一4.76902×10之i十2.63019×10'')×10 (20 式中 临界流系数 -喷嘴上游气体温度,单位为摄氏度() -喷嘴上游气体压力,单位为兆帕(MPa 9.3.2流经喷嘴的气体质量流量按式(21)计算 4.58×10"d'C" Td'CC 21) m VE 4RT T 式中: 流经喷嘴的气体质量流量,单位为千克每秒(kg/s) qm 喷嘴直径,单位为毫米(mm); 0 临界流系数 喷嘴流出系数,根据试验数据及规定精度取C=0.9888; 喷嘴上游气体压力,单位为兆帕(MPa); 喷嘴上游气体温度,单位为开(K); R 气体常数,单位为焦耳每千克开/kgK),对于空气取R=287.1J/kgK 9.3.3未计及冷凝水的空压机容积流量按式(22)计算 1.315×10d'C”pT， Q 22 、T 式中: -未计及冷凝水的空压机容积流量,单位为立方米每秒m'/s); Q d -喷嘴直径,单位为毫米(mm); C -临界流系数; -喷嘴上游气体压力,单位为兆帕(MPa); p T -喷嘴上游气体温度,单位为开(K). 压缩机1级吸气压力,单位为兆帕(MPa)3 声 T， 压缩机1级吸气温度,单位为开(K). 9.4不确定度 对于符合本章要求的测量装置,在稳定的工况下流量测量的不确定度估算值为士2.5% 21
GB/T15487一2015 1 压缩机流量测量不确定度估算 10.1总则 10.1.1本标准定义不确定度为一个数值范围,在此范围内测量的真值估计是以95%的概率处于其中 10.1.2不确定度可以用绝对值或相对值表示,流量测量结果可以以下列任一种形式给出 a)流量=q士oq; b) 流量=g(1士q/g); e流量=q在100o/g%之内 10.1.3流量测量不确定度详细计算方法应参照GB/T2624 10.1.4本标准认为用于流量计算的各独立量的随机误差符合拉普拉斯高斯正态分布规律,同时只 要测量符合本标准和GB/T3853的规定,与这些独立量测量不确定度有关的系统不确定度亦作为随机 化系统不确定度处理 10.1.5本标准认为对于多数实用场合下,e,A和的不确定度彼此独立,同时也与a和d的不确定 度无关 10.2不确定度的计算 10.2.1如果用于流量9计算的各独立量为X1,X,X,X.,流量可以表示为它们的函数,见式 23) 23 9=(X1、Xe,X.X. 且X、X2、XX,相应的不确定度为oX1,0X2,X X.,则流量的不确定度按式(24) 计算 [以j+(良x-(A (微战)1" dg= 24 .( 10.2.2如果变量X,测量了若干次,各次测量都是独立的,则X,单独测量的不确定度按式(25)计算 》-x》” X，=2 25 式中: 各次测量的算术平均值; X 各次单独测量的观测值; -测量次数 n 10.2.3如果变量x,测量了若干次,各次测量都是独立的,那么,其平均值x，是最可信值,它的不确定 度按式(26)计算 26 ，-aXx/" 式中: 0X -X单独测量的不确定度; -测量次数 10.2.4如果变量X,不能重复测量或重复次数太少,则应估算出X,取值可能的最大上、下偏差,X,的 单独测量不确定度为此最大上、下偏差和的一半 22
GB/T15487一2015 10.3流量测量不确定度的实际运算 10.3.1质量流量不确定度g 实用公式为式(27). dq [e(伴(偿(-偿+(僻佛门” g 27 10.3.2在用喷嘴装置测量气体流量时,压缩机一级吸气状态的容积流量Q.(未计人冷凝水)按式(28) 计算 (2RAp/T,)1e -于d 贾 Q = (28 以公式(28)为基础,压缩机容积流量不确定度aQ，实用公式为式(29) T d" (a Q [e-(停+(-(+ Q (+(偿+(供门” (29 注;式中各符号含义见第7章和第8章 10.3.3对于采用流出系数C代替流量系数a计算流量时,式(27)和式(29)中a/a应换为aC/C,同时 不计人变量3不确定度的影响 10.4独立量测量的不确定度 0.4.1压力测量的不确定度 弹簧管型压力表的不确定度p 10.4.1.1 按式(30)估算 =士G"% 30) ba 力 式中; G -以百分数表示的压力表精度级(如果压力表高于0.2级,取G=0.2); 压力表满刻度值; m 实测压力值 4 10.4.1.2对精度为士10Pa(或1mmH.O)的液柱压差计,实测值Ap在10`Pa10'Pa时 0 =士0.1% 32 10.4.2温度测量的不确定度 10.4.2.1对于校验合格,使用正确的棒式水银温度计,其测量值的不确定度T符合表10的规定 23
GB/T15487一2015 表10棒式水银温度计测量温度的不确定度81 单位为摄氏度 刻度 温度范围 0.1 0.2 0.5 0.6 0.8 1.7 -50一 -560 0.3 0.4 1.0 60110 0.5 0.6 1.0 110~210 1.0 2.0 210一310 3.0 10.4.2.2对于校验合格,二次仪表在0.1级以上的热电偶或电阻温度计,其测量值的绝对不确定度取 为士lK 10.4.2.3如测量仪表经法定计量部门标定,并给出其测量不确定度,则测量不确定度按标定证书 取值 24
GB/T15487一2015 附录A 规范性附录 用充罐法测量压缩机容积流量 A.1概述 用充罐法测量压缩机容积流量,由于截止阀可能的泄漏以及难以准确测量储气罐内气体温度,因此 测量误差比节流装置测量方法大 A.2测量装置 A.2.1测量装置示意图如图A.1 全部管路、阀门及附件均应进行密封性检查,不应泄漏 说明 -压缩机 缓冲器; 排液阀 放空阀 连通阀; 储气罐 图A.1充罐法系统示意图 A.2.2缓冲器2的容积应保证压缩机向缓冲器充气至公称排气压力的时间不少于30s;储气罐6的容 积应保证压缩机向储气罐充气至公称排气压力的时间不少于5nmin A.2.3准确测量储气罐6的容积,测量的相对误差应不大于士0.2%,推荐充水测量 计算流量用储气 罐容积V包括连通阀5与储气罐之间的管道容积 A.3测量步骤 A.3.1微微开启放空阀4,关闭连通阀5,启动压缩机,首先向缓冲器2充气 调节放空阀4,保持压缩 机规定的排气压力,压缩机运转稳定后,排净缓冲器和储气罐中的冷凝液,并记录储气罐内气体的温度 T和压力p A.3.2稍微开大放空阀4使缓冲器内气体压力下降,然后关闭阀4 A.3.3这时,压缩机继续向缓冲器充气,当达到规定压力时,缓慢开启连通阀5向储气罐6充气,并保 25
GB/T15487一2015 持缓冲器内气体压力为规定的排气压力 A.3.4当储气罐6内气体压力接近规定排气压力的90%时,进一步开大连通阀5使缓冲器2内压力略 微下降,然后关闭阀5 这时,缓冲器内压力将回升,当达到规定的排气压力时,压缩机停车或卸载 A.3.5充气时间应以开启连通阀5向储气罐6充气时开始计算,直到全闭阀5后,缓冲器2内压力达 到规定排气压力的瞬时为止 A.3.6充气结束,储气罐热平衡后,记录罐内气体的温度Te和压力力,然后排放冷凝液并进行称量 A.4流量计算 A.4.1未计及冷凝液的压缩机容积流量按式(A.1)计算 VTp8 k1 Q. (A.l1 T 式中: 未计及冷凝水的压缩机容积流量,单位为立方米每分(m'/min); Q. V 储气罐容积,单位为立方米(mi'); 充气时间,单位为分(min); 压缩机1级吸气压力,单位为兆帕(MPa); p " T， 压缩机1级吸气温度,单位为开(K) 充气开始前储气罐内气体压力,单位为兆帕(MPa) p" 充气开始前储气罐内气体温度,单位为开(K); -充气终止,热平衡后储气罐内气体压力,单位为兆帕(MPa): e Te8 充气终止,热平衡后储气罐内气体温度,单位为开(K) A.4.2如果压缩气体需要按真实气体处理,则在用A.4.1计算流量时应计及气体的可压缩性系数,按 式(A.2)计算 VT， e pkd Q= (A.2 E，T 式中: 充气终止,热平衡后储气罐内气体的可压缩性系数 e 26

容积式压缩机流量测量方法GB/T15487-2015

容积式压缩机是一种常用的压缩机类型，广泛应用于空气压缩、制冷等领域。在生产和使用过程中，对于容积式压缩机的流量进行准确测量可以评估设备性能和进行质量控制。

为了规范容积式压缩机流量的测量，我国制定了GB/T15487-2015《容积式压缩机流量测量方法》标准。

该标准主要包括以下内容：

• 术语和定义
• 测量原理
• 测量装置
• 测量前的准备工作
• 测量步骤及数据处理
• 不确定度计算

其中，测量装置是该标准中的重点内容之一。测量装置主要包括压力传感器、温度传感器、流量计、数据采集器等。

在进行容积式压缩机流量测量时，需要注意以下事项：

• 测量前需对测量装置进行校准，并检查设备是否正常
• 测量时需确保管路稳定，避免管路漏气或产生振动
• 测量过程中应采用多次测量取平均值的方法，以提高测量结果的准确度
• 测量结束后，需对数据进行处理和分析，计算不确定度并记录测量结果

总之，GB/T15487-2015是一项非常重要的标准，对于规范容积式压缩机流量测量具有十分重要的意义。生产厂家和使用单位都应该遵循该标准进行容积式压缩机流量的测量和质量控制。

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