Metrologia przepływów Mateusz Turkowski

Spis treści książki

Spis ważniejszych oznaczeń 11

Wstęp 17

1. Wiadomości ogólne o metrologii przepływów 21

1.1. Wielkości fizyczne występujące w metrologii przepływów, nazewnictwo 21

1.2. Podstawowe równania 22

1.3. Charakterystyczne właściwości przepływomierzy odróżniające je od innych przyrządów 24

1.3.1. Charakterystyczne wartości strumienia 24

1.3.2. Dokładność pomiaru 25

1.4. Najważniejsze wielkości wpływające na charakterystykę przepływomierzy 26

1.4.1. Wpływ gęstości 27

1.4.2. Wpływ lepkości 29

1.4.3. Wpływ ciśnienia i temperatury 30

1.4.4. Wpływ kształtek i armatury 31

1.5. Straty ciśnienia 35

1.6. Przepływomierz jako element instalacji technologicznej 37

2. Przepływomierze zwężkowe 40

2.1. Teoretyczne podstawy pomiaru 41

2.2. Normalizacja zwężek 51

2.2.1. Znormalizowana kryza pomiarowa 52

2.2.2. Inne zwężki znormalizowane 55

2.2.3. Porównanie znormalizowanych zwężek pod względem metrologicznym i eks­ploatacyjnym 56

2.2.4. Obliczenia zwężek znormalizowanych 59

2.2.5. Pomiary w warunkach wykraczających poza warunki stosowania znormalizo­wanych zwężek 60

2.2.5.1. Nieostra krawędź kryzy 60

2.2.5.2. Nadmierna chropowatość rurociągu 61

2.2.5.3. Kryzy w rurociągach poniżej 50 mm 63

2.3. Specjalne zwężki pomiarowe 64

2.4. Dysze o przepływie krytycznym 65

2.5. Inne przepływomierze wykorzystujące generowanie różnicy ciśnień 68

2.5.1. Przepływomierze z krzywizną 68

2.5.2. Przepływomierze kapilarne 70

2.5.3. Przepływomierze dynamometryczne 71

3. Rotametry 73

3.1. Charakterystyka ogólna 73

3.2. Zasada działania rotametrów 73

3.3. Wpływ parametrów płynu na wskazania rotametru 77

3.4. Budowa rotametrów i rotametrycznych przetworników przepływu 79

3.5. Inne rozwiązania przepływomierzy z grawitacyjną siłą zwrotną 81

3.5.1. Przepływomierze pływakowe 81

3.5.2. Przepływomierze klapowe 82

4. Przepływomierze turbinowe 84

4.1. Charakterystyka ogólna 84

4.2. Teoretyczne podstawy działania przepływomierzy turbinowych 85

4.3. Analiza charakterystyki przepływomierzy turbinowych 88

4.4. Problemy łożyskowania turbin i wirników 91

4.5. Niekonwencjonalne rozwiązania przepływomierzy turbinowych 93

4.6. Przetwarzanie sygnału przepływomierzy turbinowych 93

4.7. Korekcja wpływu ciśnienia i temperatury dla gazomierzy turbinowych 95

5. Przepływomierze komorowe 97

5.1. Charakterystyka ogólna 97

5.2. Zasada pomiaru 97

5.3. Błędy przepływomierzy komorowych 100

5.4. Przetwarzanie sygnału przepływomierzy komorowych 102

6. Przepływomierze oscylacyjne 103

6.1. Przepływomierze wirowe 103

6.1.1. Wprowadzenie teoretyczne 103

6.1.2. Generatory wirów 106

6.1.3. Detekcja wirów 106

6.1.4. Istotne ograniczenia stosowania przepływomierzy wirowych 109

6.2. Przepływomierze z wirem precesyjnym 110

6.3. Przepływomierze wykorzystujące efekt Coandy 111

6.4. Mechaniczne przepływomierze oscylacyjne 112

6.4.1. Charakterystyka ogólna 112

6.4.2. Zasada działania, teoretyczne podstawy pomiaru 112

6.4.3. Optymalizacja konstrukcji przepływomierzy z oscylatorem mechanicznym 114

6.4.4. Korekcja wpływu gęstości na wskazania przepływomierzy z oscylatorem me­chanicznym 114

7. Przepływomierze ultradźwiękowe 116

7.1. Charakterystyka ogólna 116

7.2. Zasada działania, podstawy teoretyczne pomiaru 117

7.3. Budowa przepływomierzy ultradźwiękowych 118

7.4. Korekcja wpływu ciśnienia i temperatury dla gazomierzy ultradźwiękowych 120

7.5. Domowe gazomierze ultradźwiękowe 121

8. Przepływomierze elektromagnetyczne 122

8.1. Charakterystyka ogólna 122

8.2. Zasada pomiaru 122

8.3. Istotne szczegóły budowy przepływomierzy elektromagnetycznych 123

9. Przepływomierze Coriolisa 126

9.1. Charakterystyka ogólna 126

9.2. Podstawy teoretyczne działania przepływomierzy Coriolisa 127

9.3. Pomiar innych parametrów za pomocą przepływomierzy Coriolisa 132

9.4. Niepewności pomiaru 133

9.5. Wpływ parametrów konstrukcyjnych przepływomierza na jego właściwości 133

9.6. Instalacja przepływomierzy Coriolisa 134

10. Przepływomierze termiczne 136

10.1. Właściwości przepływomierzy termicznych 136

10.2. Przepływomierz całkowitego strumienia 137

10.3. Bocznikowe przepływomierze termiczne 138

10.4. Przepływomierze termiczne do mikroprzepływów 138

10.5. Przepływomierze termiczne do dużych strumieni masy i średnic rurociągów 139

10.6. Przeliczenie charakterystyk na gazy inne, niż stosowane podczas wzorcowania 141

11. Pomiary prędkości przepływu 143

11.1. Znaczenie i zastosowania pomiarów prędkości przepływu 143

11.2. Anemometry spiętrzające 143

11.3. Termoanemometry 145

11.4. Anemometry laserowe 148

11.5. Pomiary prędkości metodą obrazowania cząstek (PIV) 150

11.6. Anemometr czaszowy 150

11.7. Anemometry wykorzystujące zasady pomiarowe stosowane w strumieniomierzach .. 151

11.7.1. Zastosowanie zasady działania przepływomierzy turbinowych 151

11.7.2. Zastosowanie zasady działania przepływomierzy wirowych 152

11.7.3. Zastosowanie zasady działania przepływomierzy ultradźwiękowych 152

11.7.4. Zastosowanie zasady działania przepływomierzy termicznych 153

11.8. Przepływomierze próbkujące 153

11.8.1. Zastosowania przepływomierzy próbkujących 153

11.8.2. Równania opisujące rozkład prędkości w rurociągu 154

11.8.3. Przepływomierze piętrzące jako przepływomierze próbkujące 156

11.8.4. Inne zasady pomiaru stosowane w przepływomierzach próbkujących 158

12. Pomiary parametrów przepływu mieszanin wielofazowych 160

12.1. Wstęp. Podstawowe parametry przepływów wielofazowych 160

12.2. Struktury przepływów wielofazowych i ich identyfikacja 161

12.2.1. Struktury przepływów wielofazowych 161

12.2.2. Identyfikacja struktury przepływu wielofazowego 162

12.2.2.1. Mapy struktur przepływów wielofazowych 162

12.2.2.2. Tomografia procesowa 164

12.2.2.3. Inne metody identyfikacji 165

12.3. Wybrane metody pomiarów przepływów wielofazowych 167

12.3.1. Pomiar mieszaniny pył–gaz 167

12.3.2. Pomiar mieszaniny ciecz–gaz 168

12.3.2.1. Separator jako podstawowe urządzenie do rozliczeń 169

12.3.2.2. Pomiar przepływu mieszaniny ropy, wody i gazu 170

12.3.2.3. Pomiar mieszaniny ropy i gazu 173

12.3.2.4. Pomiar gazu mokrego 174

12.3.2.5. Pomiar zapowietrzonej ciekłej siarki – studium przypadku 174

13. Pomiary nieustalonego strumienia płynu 177

13.1. Zagadnienia ogólne 177

13.2. Przyczyny pulsacji przepływu i metody ich identyfikacji 178

13.3. Metody identyfikacji pulsacji przepływu 180

13.4. Wpływ pulsacji na przepływomierze zwężkowe 181

13.4.1. Błąd związany z pierwiastkowaniem sygnału 182

13.4.2. Wpływ pochodnej lokalnej prędkości 183

13.4.3. Zmiana współczynnika przepływu 184

13.4.4. Przepływomierze zwężkowe z szybkim przetwornikiem ciśnienia różnico­wego 184

13.4.5. Przepływomierze zwężkowe z zastosowaniem przetworników ciśnienia róż­nicowego o dużej stałej czasowej 186

13.4.6. Układy tłumiące dla gazu 187

13.4.7. Dwukomorowy tłumik pulsacji przepływu gazu z rurą dławiącą 189

13.4.8. Tłumiki pulsacji dla cieczy 190

13.5. Wpływ pulsacji na przepływomierze turbinowe 191

13.5.1. Próg między przepływem ustalonym a pulsującym 192

13.5.2. Ogólna zależność między błędem pomiaru a parametrami pulsacji 193

13.5.3. Określenie parametru odpowiedzi dynamicznej b przepływomierza turbi­nowego 194

13.5.4. Obliczeniowe wyznaczenie parametru odpowiedzi dynamicznej 195

13.5.5. Moment bezwładności turbiny 196

13.5.6. Oszacowanie współczynników korekcyjnych i niepewności pomiaru spowo­dowanych pulsacjami 196

13.5.7. Przepływ przerywany 198

13.6. Wpływ pulsacji na przepływomierze oscylacyjne 199

13.6.1. Przepływomierze wirowe 199

13.6.2. Przepływomierze z oscylatorem mechanicznym 201

13.7. Wpływ stanów nieustalonych na rotametry 203

14. Pomiary przepływów w kanałach otwartych i przewodach niecałkowicie wypełnio­nych 204

14.1. Wstęp 204

14.2. Przelewy 204

14.3. Koryta pomiarowe 206

14.4. Pomiary parametrów przepływu w ciekach wodnych 207

14.5. Elektromagnetyczne pomiary w przewodach niewypełnionych całkowicie i kanałach otwartych 208

14.6. Metody korelacyjne 209

14.7. Metody znacznikowe 210

15. Wzorcowanie przepływomierzy 211

15.1. Wstęp 211

15.2. Legalizacja a wzorcowanie 212

15.3. Wzorcowanie przepływomierzy do cieczy 215

15.3.1. Wzorcowanie wodą 215

15.3.2. Wzorcowanie cieczami innymi niż woda 218

15.4. Wzorcowanie przepływomierzy do gazu 220

15.4.1. Stanowiska dzwonowe 220

15.4.2. Stanowiska niskociśnieniowe z gazomierzami pośredniczącymi 223

15.4.3. Stanowiska wysokociśnieniowe 224

15.5. Zapewnienie spójności pomiarowej podczas wzorcowania przepływomierzy 227

15.5.1. Zapewnienie spójności pomiarowej dla cieczy 228

15.5.2. Zapewnienie spójności pomiarowej dla gazu przy niskim ciśnieniu 228

15.5.3. Zapewnienie spójności pomiarowej dla gazu przy wysokim ciśnieniu 230

15.5.3.1. Wzorce pierwotne 230

15.5.3.2. Przeniesienie wyników wzorcowań na wzorce robocze 233

15.6. Zastosowanie podwójnego chronometrażu podczas wzorcowania przepływomierzy z wyjściem impulsowym 239

15.7. Wzorcowanie anemometrów 242

16. Stacje pomiarowe 245

16.1. Przelicznik jako element stacji pomiarowej 245

16.2. Stacje pomiarowe gazu 247

16.3. Stacje pomiarowe paliw ciekłych 249

16.4. Stacje pomiarowe ropy naftowej 250

16.5. Pomiary wielkości wpływających 250

16.6. Przeliczniki 251

17. Analiza niepewności w metrologii przepływów 253

17.1. Uwagi ogólne 253

17.2. Obliczenie niepewności standardowych 254

17.3. Obliczenie współczynników wrażliwości 256

17.4. Obliczanie niepewności złożonej i rozszerzonej 257

17.5. Przykłady szacowania niepewności w metrologii przepływów 259

17.5.1. Oszacowanie niepewności wartości poprawnej objętości podczas wzorcowa­nia gazomierza 259

17.5.2. Oszacowanie niepewności pomiaru strumienia masy za pomocą zwężki 261

17.5.3. Oszacowanie niepewności pomiaru strumienia masy za pomocą dyszy kry­tycznej 262

17.5.4. Oszacowanie niepewności pomiaru objętości gazu w warunkach normal­nych 262

18. Zastosowania numerycznej mechaniki płynów w metrologii przepływów 263

Bibliografia 267

Załącznik. Podstawowe właściwości najczęściej stosowanych przepływomierzy 277

Skorowidz rzeczowy 279

Streszczenie 282

Summary 283

pokaż cały spis treści

ukryj recenzje