国家标准 GB/T30243一2013 封闭管道中流体流量的测量 V形内锥流量测量节流装置 Measureentofluidflowinclosedconduits一 SpeeifieatonsforV-onepresureditterentiallowmeasuringdeyiee 2013-12-31发布 2014-07-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T30243一2013 目次前言范围规范性引用文件术语和定义测量原理产晶分类与基本参数 5.1产品分类 5.2基本参数测量的一般要求 6.1流体的性质 6.2流动状态 6.3安装技术要求 7.1基本误差限和重复性误差 7.2耐压强度 7.3压力损失 7.4外观试验方法 8.1试验设备和试验条件 8.2基本误差和重复性误差 8.3耐压强度 8.4压力损失 8.5外观检验规则 9.1出厂检验 9.2型式检验标志、包装及储存 10 10.1标志 10.2包装 10.3运输 10.4储存附录A资料性附录可膨胀性系数e的计算附录B(资料性附录V锥最小上、下游直管段参考文献
GB/T30243一2013 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本标准由机械工业联合会提出本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC124)归口本标准由上海工业自动化仪表研究院、天津大学自动化系负责起草北京瑞普三元仪表公司、重庆川仪自动化股份有限公司流量仪表分公司、丹东通博电器(集团)有限公司、福建上润精密仪器有限公司、合肥精大仪表有限公司、江阴节流装置厂有限公司、开封仪表有限公司,山东飞龙仪表有限公司、上海华强仪表有限公司、 ,上海信东仪器仪表有限公司,天津市亿环自动化仪上海肯特智能仪器有限公司、表技术有限公司,天信仪表集团有限公司,余姚市银环流量仪表有限公司,浙江迪元仪表有限公司、仪器仅表行业协会自动化仪表分会参加起草(按汉语拼音顺序排列本标准主要起草人;张涛,徐英,李明华本标准参加起草人(按汉语拼音顺序排列);戈剑、郭爱华、郭永刚,何勤、李振中,林清萍、刘杰,刘忠海昌宁军、苗豫生、部思、孙向东、武丽英、颜永丰、赵仁玉,朱家顺、朱建国
GB/I30243一2013 封闭管道中流体流量的测量 V形内锥流量测量节流装置范围本标准规定了安装在充满流体的圆形截面管道中测量流体流量的V形内徘流量测量节流装置(以下简称V锥)的术语、产品分类,基本参数、要求、,试验方法、检验规则、标志,包装及储存本标准适用于测量单相流的V锥本标准不适用于测量脉动流的V能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/T191包装储运图示标志 GB/T2624.1一2006用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第1部分;一般原理和要求 GB/T13384机电产品包装通用技术条件 GB/T17611一1998封闭管道中流体流量的测量术语和符号 GB/T22133一2008流体流量测量流量计性能表述方法 Iso/TR3313;1998封闭管道中流体流量的测量脉动流对流量测量仪表的影响(Measurement offluidlowinclosedconduitsGuidelinesontheeffectsofflowpulsationsonflow-measurementin struments 术语和定义 (GB/T2624.1一2006,GB/T17611一1998和GB/T22133一2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 V形内锥流量测量节流装置V-conepressuredrrerentialrlowmeasuringdevice 由测量圆管、V形锥体组成的节流装置在测量圆管内,V形锥体同轴固定安装在测量圆管的中心轴线上 V形锥体由具有同一圆形底面的两个平截头圆锥体构成 3.2 等效直径比equivalentdameterratio V锥锥体最大直径处的环隙流通面积相等的圆面积的直径与V锥上游测量管道的内径之比,可表示为式(1): /D? 8=
GB/T30243一2013 式中: 上游测量管道的内径,单位为米(m); V锥最大横截面的直径,单位为米(m) 3.3 永久压力损失permanentpressureloss 压力损失或压损pressureloss 流体为克服阻力(例如流体流过各种节流装置、流量计、阻流件、或流动调整器时)所引发的不可恢复的压力降低值测量原理充满管道的流体流经管道内的V锥,流束将在节流件(V形锥体)与测量圆管的内壁之间形成局部收缩,从而使流速增加,静压力降低,于是在节流件前后产生静压力差(或称差压) 流体的流速愈大,在节流件前后产生的差压也愈大,所以可通过测量差压来测量流体流经V锥时的流量大小,这种测量方法是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础的原理结构如图1所示后锥角流体前帷角锥形芯体测景因管原理结构示意图质量流量与差压的关系可用式(2)确定 -D伊,E7 pp 体积流量可用式(3)确定 qm qV 其中: 力= ？ =p1 式中: 流体的质量流量,单位为千克每秒(kg/s); gm 流体体积流量,单位为立方米每秒(m/s) qv 流出系数,无量纲; V锥上、下游侧的差压,单位为帕(Pa) Ap V锥上游侧压力,单位为帕(Pa); V锥下游侧压力,单位为帕(Pa); 工作状况下,节流件上游处流体的密度,单位为千克每立方米(kg/m'); 被测介质的可膨胀性系数,无量纲(不可压缩流体毛=1,可压缩流体e<1).E的确定请参照附录A
GB/T30243一2013 产品分类与基本参数 5.1 产品分类 V锥与管道连接方式分为 a)法兰式; b 夹持式; e)焊接式 5.2基本参数 5.2.1适用管道通径范围 V锥的适用管道通径范围为25mm一3000mm 5.2.2适用雷诺数 V锥的适用雷诺数大于5000,经过锥形芯体产生的差压应不大于表1的差压上限表1差压上限值节流比 0.4 0.5 0,6 0.65 0.75 差压上限/kPa 400 370 310 270 150 5.2.3等效直径比 V锥的等效直径比8在0.350.85之间 5.2.4前后锥角 V锥锥形芯体的前锥角为35"一60",后徘角为60"135" 注后锥角在120"一135"之间为宜 5.2.5取压方式 V锥取压方式分为管壁取压、尾部取压测量的一般要求流体的性质 6.1 流体可以是可压缩的或者被认为是不可压缩的流体在物理学和热力学上可被认为是均匀的和单相的高分散度的胶质溶液(例如牛奶),也只有这类溶液.被认为相当于单相流体 6.2流动状态本标准不适用于脉动流的测量流体的流量应该恒定,或实际上只随着时间发生微小和缓慢的变化符合式(5)条件的流动被认为不是脉动流
GB/T30243一2013 rs s0.10 A/ 式中: 差压的时间平均值; 差压波动分量的均方根值 Ame 4p只能采用快速响应差压传感器进行精确测量;而且整个二次系统要符合IsO/TR3313;1998 规定的设计建议但通常并不要求检查是否满足此条件只有当一次装置内流体没有相变时,本标准相应部分规定的误差才是有效的如果流体是气体,下游与上游的压力比p:/p)应足够大,否则可膨胀性系数会有较大的不确定度参见附录A 6.3安装 V锥的安装应符合下列要求 a)V锥应安装在与上、下游通径一致的相应管道上流量调节阀应设置在V锥的下游处 V锥上、下游的最小直管段长座由锥形芯体的几何结构决定,即受节流比,前后锥角等影响,具体应由制造厂根据自行设计的结构通过实流试验给出附录B为某一特定结构下的上、下游最小直管段长度参考值技术要求基本误差限和重复性误差每一台V锥在出厂前都应经过实流标定(校准)来确定它的流出系数和基本误差经实流标定后V锥的基本误差应不超过表2中的规定,重复性误差应不超过其基本误差限绝对值的三分之表2基本误差限 1.5 准确度等级 2.0 0.5 l.0 基本误差限/% 士0.5 士1.0 士1.5 士2.0 7.2耐压强度 V锥应能承受1.5倍公称压力保持5min的耐压强度试验,无损坏,无渗漏 7.3压力损失应提供V锥的压力损失测试数据,并提供所测试V锥的口径.3值、流量值等所需信息 7.4外观 V锥的表面应光洁完整,金属零件应无锈蚀损伤,零部件、紧固件无松动铭牌上的所有文字、数字、符号及流向标记应正确清晰
GB/T30243一2013 试验方法 8.1试验设备和试验条件 8.1.1试验设备液体流量标准装置: 流量标准装置的基本误差限应不超过V锥基本误差限的二分之一; a b)装置累积时间内的流量稳定性应优于0.2% 8.1.2试验条件试验条件如下所示: 般试验大气条件环境温度:5C35C; 相对湿度;35%85%; 大气压力:86kPa~106kPa b其他环境条件机械振动应小到忽略不计试验介质水或其他液体当标定用介质的密度、黏度不同于工况下的介质密度、黏度时,应按等雷诺数原则,对标定用流量进行换算 8.2基本误差和重复性误差 8.2.1试验方法 V锥安装在流量标准装置水平试验管段上,在流量上限值下预运行一段时间(>5min),使管道介质温度均匀,流场稳定,然后开始进行试验,按gm,0.2q,0.4q,0.7q.、q 5个标定点进行标定，分别测出标准流量值、与之对应的差压值及密度值,计算流出系数 ,和g,分别为V锥的流量测量下限和上限,经计算如果0.2,等标定点小于流量测量下限 qmin ,则该点可以取消对口径大于等于300mm的V锥.q允许设在上限值的80%左右 gmin 8.2.2流出系数的计算用液体流量装置标定时,流出系数按式6)计算 4qi xD'P'、/po 式中: -标定点数,1,2,3,4,5; 每个标定点的标定次数1,2,,n,n>3 第i个标定点上第次标定测得的流体体积流量,单位为立方米每秒(m'/s); gw 第i个标定点上第次标定测得的差压值,单位为帕(Pa); p 第i个标定点上第j次标定测得的流出系数,无量纲第i个标定点的平均流出系数c按式(7)计算
GB/T30243一2013 C，= n V锥的平均流出系数C按式(8)计算 Cimas 式中: 第i个标定点上测得的最大流出系数; Cm -第i个标定点上测得的最小流出系数 Cmim 8.2.3流出系数线性度误差计算第i个标定点的流出系数线性度误差o按式(9)计算 ×100% 一 V锥的流出系数线性度误差按式(10)计算 Cm×100% 0 =士 10) 十C CCinma 8.2.4流出系数重复性误差计算第i个标定点的流出系数重复性误差,按式(11)计算 ×100% ;- .ll 式中每一标定点的测量次数 V锥的重复性误差心,按式(12)计算 o =max( 8.2.5V锥基本误差的计算 V锥的基本误差按式(13)计算心=士、/干丽 ** 13 式中: 流出系数线性度误差; -流量标准装置的基本误差限,当其值不超过V锥基本误差限的三分之一时,可以忽略不计则得出式(14): 14 心= 8.3耐压强度给V锥通人1.5倍公称压力的液压,历时5min,观察外壳及密封面处有无损坏和渗漏现象 8.4压力损失利用V锥上游的高压取压孔和下游侧从V形锥体的尾端算起的下游侧)6D处设置的低压取压孔,在最大流量下测取两处的压差,即为其最大压力损失值记录被试V锥的口径、8值、测试流量等信息,可以给出压力损失数据
GB/T30243一2013 8.5外观采用目测法和相应的工具检验V锥的外观检验规则出厂检验 9.1 每台V锥须经本厂质量检验部门检验合格,并出具产品合格证后方可出厂出厂检验如有项目不合格,允许修复后重新检测 V锥的出厂检验项目见表3. 表3出厂检验和型式检验项目序号技术要求试验方法出厂检验试验项目型式检验基本误差和重复性误差 7. 8,2 耐压强度 8.3 7.2 压力损失 7.3 8.4 外观 7 8.5 注;“、”为必需检验项目;“”为不检项目 9.2型式检验 9.2.1 型式检验条件在下列情况之一时,V锥应按本标准全部技术要求进行型式检验 a)试制产品的定型鉴定或样机试验 b 正式生产后,如结构,材料、工艺有较大改进,可能影响产品性能时 c)产品停产一年以上再恢复生产时 d)国家质量监督机构提出型式检验要求时 9.2.2型式检验的样本抽取和判定规则检验的样品从出厂检验合格品中抽取,每次抽取3台,全部通过为检验合格,若有一台一项不合格，则加倍抽取样品,对不合格项进行复检,全部通过为检验合格,否则为检验不合格 10标志、包装及储存 10.1 标志 10.1.1铭牌 V锥外壳的适当位置上应有铭牌,铭牌上标明制造厂名; a b)CMC标志和许可证编号;
GB/T30243一2013 产品名称 c d) 产品型号 e)制造日期和编号公称通径 g 公称压力 h 准确度等级 iD 平均流出系数; 等效直径比 10.1.2外壳标志在V锥外壳的明显部位应有表示流体流动方向的永久性标志 10.1.3包装标志包装箱外应有包装储运图示标志,标志应符合GB/T19的规定 10.2包装 V锥的包装应符合GB/T13384的规定随机文件装人资料袋,资料应有以下内容 a)产品合格证使用说明书 b 装箱单 c) 10.3运输包装后的V锥可用常规运输工具运输,应避免雨雪直接淋浸,并要防止剧烈的撞击和振动 10.4储存 V 锥应储存在环境温度为一40C十55C,清洁、干燥,无腐蚀性气体和物质的场所
GB/T30243一2013 附录A 资料性附录可膨胀性系数的计算 A.1可膨胀性系数的计算公式可膨胀性系数e是考虑到流体的压缩性所使用的系数气体流量测量与校准中的关键问题是可膨胀系数如何确定根据V锥的流量计算公式,可按式A.1)确定e值 4q.0.65 >0.68 >0.70 >0.80 >0.89 不确定度 0.756 0.67% 0.73% 0.55% 0.55%
GB/T30243一2013 附录 B 资料性附录 V锥最小上,下游直管段当锥形芯体的前后锥角分别为45"和120°时,不同等效直径比下V锥与阻流件间所需的最小上、下游直管段可参考表B.1参见参考文献[12][14] 表B.1液体与气体测量,雷诺数2×10' 阻流件上游下游 0.45<3<0.65 0.65<8<0.75 单弯头 2D 2D 3D 0,4580.65 0.6580,75 双弯头 2D 2D 1D 三通 2D 3D 全开球阀 2D 3D 全开蝶阀 5D 3D 半月形孔板 5D 3D 同心浙扩管(在2.5D长度内由 2D 2D 0,67D变为1D) 同心渐缩管(在3.5D长度内由 2D 2D 变为1D) 3D 10o
GB/T30243一2013 参考文献 [1]StephenA.Ifft,ErieD.Mikkelsen.PipeElbowEffectsontheV-ConeFlowmeter,ASMEFlu idsEngineeringConference[R],washingtonD.C.,1993 StephenA.Ift.PartialyClosedValveEffectsontheV-ConeFlowmeter,8"International ConferenceonFlowMeasurement[],Oetober1996,Beijing,China. [3 R.J.w.Peters，M.J.Reader-HHarris，D.G.Stewart.Anexperimentalderivationofan nsibilityfaetorforthev-Cone.andwafermeter[R].NorthSeanowMeasurementworkshop,kKris expans tiansand,Norway;2001. [4]S.N.Singh,V.Seshadri,R.K.Singh,etal.EIfectofupstreamflowdisturbancesonthe per formancecharacteristicsofaV-coneflowmeter,FlowMeasurementandInstrumentationR],2006 7:291297 [[5 DarinGeorge,EdgarBowles,MarybethNored,etal.TestsontheV-ConeFlowMeterat SouthwestResearchlnstituteandtheUtahStateUniversityinAccordancewiththeNewAPIChapter 5.7TestProtocol[CR]. [6 R.J.W.Peters,RichardSteven,SteveCaldwell,etal.TestingtheWaferV-Coneflowmetersin accordancewithAP15.7“TestingProtocolforDifferentialPressureFlowMeasurementDevices”in theCEESIColoradotestfacility,FlowMeasurementandInstrumentation[R],2006,17:247254 [7]StephenA.Ift.PermanentPressurel.ossComparisonAmongVariousFlowmeterTechnolo gies[R],MeCrometer,Hemet,California,USA [8]R.w.Miler.FlowMeasurementEnginerinHandbook[R].McGRAwHL.l,Thirddition 1996. [9]徐英,于中伟,张涛,等.V形内锥流量计关键参数对流出系数的影响[C].机械工程学报， 2008,44(12);105-111 [10]徐英,杨会峰,张涛.内锥流量计可膨胀系数实验研究[].计量学报,2008,29(5);457-460. [11]徐英,王磊,崔铭芳.等.L悬臂型内锥流量计可膨胀系数仿真与实验研究[].天津大学学报， 2009,42(11);945-951. [12]徐英,张立伟,张涛,等.上游单90"弯头对内锥流量计性能的影响C].天津大学学报,2009. 42(7)597-602. [13]李彦梅,徐英,张立伟,等.上游单弯头对内锥流量计性能影响的仿真与实验研究[].仪器仪表学报,2009(6):l195-1201. [14]徐英,张立伟,王世雄,等.上下游闸阀对内锥流量计性能影响的实验研究[].仪器仪表学报,2009(12);2629-2634 [15]徐英,张立伟,李振林,等,关键因素对内锥流量计压损的影响C].仪器仪表学报,2010(10): 2307-2311 [16]APIManualofPetroleummeasurementStandards,Chapter22一TestingProtocol,Secion 2. FlowMe -DifferentialPressure leasurementDevices,firstedition,Augst2005.

封闭管道中流体流量的测量V形内锥流量测量节流装置GB/T30243-2013解析

一、定义

V形内锥流量测量节流装置是一种利用流体在节流局部产生压力差实现流量测量的装置。它通过收缩管和扩散管之间的过渡锥来引导流体形成一个V形槽，在槽底设置节流孔，从而实现流量的测量。

二、分类

根据V形内锥流量测量节流装置的结构和工作原理，可分为：

按结构分：直角型、斜角型、长锥型。
按流量范围分：小流量型、中流量型、大流量型。
按材料分：不锈钢型、铝合金型、塑料型。

三、结构特点

V形内锥流量测量节流装置的结构通常由收缩段、过渡锥体、节流孔、扩散段等部分组成。其中，过渡锥体是实现流体从收缩段到节流孔扩散段的过渡部分，其结构形式决定了V形内锥流量测量节流装置的测量范围和精度。

四、使用注意事项

在使用V形内锥流量测量节流装置时，需要注意以下几点：

在安装过程中，应保证V形内锥流量测量节流装置中心线与管道中心线相重合。
在使用前，应检查装置是否有损坏或严重磨损。
在使用时，应注意流体的物性参数，如流体密度、粘度等对测量结果的影响。
在使用后，应及时清洗并进行维护保养，以保证装置的正常使用寿命。

五、总结

V形内锥流量测量节流装置是一种简单、精度高、可靠性好的流量测量装置。在工业生产中得到了广泛应用，如石油化工、冶金、水处理等领域。