Технический комитет по стандартизации
«Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)

Закрытое акционерное общество «Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»

СТАНДАРТ ЦКБА

СТ ЦКБА 029-2006

Арматура трубопроводная

МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И КАВИТАЦИОННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК

НПФ «ЦКБА»

2006

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА»).

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом ЗАО НПФ «ЦКБА» от 14.04.2006 г. № 20.

3 СОГЛАСОВАН Техническим комитетом по стандартизации «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259).

4 ВЗАМЕН РД 26-07-32-99 «Арматура трубопроводная. Методика экспериментального определения коэффициентов сопротивления, коэффициентов расхода и пропускной способности» и РД 26-07-33-99 «Арматура трубопроводная. Методика экспериментального определения кавитационных характеристик».

5 СТАНДАРТ РАЗРАБОТАН НА БАЗЕ РУКОВОДЯЩИХ ДОКУМЕНТОВ РД 26-07-32-99 и РД 26-07-33-99, одобренных письмом Федеральной службы по атомному надзору (№ 8-10/220 от 20.04.2004 г.).

СОДЕРЖАНИЕ

СТ ЦКБА 029-2006

СТАНДАРТ ЦКБА

Арматура трубопроводная

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
И КАВИТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Дата введения 2006-07-01

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на трубопроводную арматуру, используемую на любых технологических трубопроводах объектов, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору России, а также объектов Министерства обороны РФ и устанавливает:

- методику экспериментального определения гидравлических характеристик арматуры любого номинального диаметра на любое номинальное давление на несжимаемой ньютоновской жидкости в области квадратичного сопротивления:

а) коэффициентов сопротивления;

б) коэффициентов расхода;

в) пропускной способности при отсутствии кавитации;

- методику экспериментального определения кавитационных характеристик регулирующей арматуры;

- методику экспериментального определения коэффициентов расхода предохранительных клапанов при рабочих параметрах на несжимаемой ньютоновской и сжимаемой жидкостях.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.002-86 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений. Основные положения

ГОСТ Р 8.568-97 Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

ГОСТ 12.2.085-2002 Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности

ГОСТ 356-80 Арматура и детали трубопроводов. Давления условные пробные и рабочие. Ряды

ГОСТ 12893-83 Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Общие технические условия

ГОСТ 16504-81 Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 24856-81 (ИСО 6552-80) Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения

ГОСТ 26349-84 Соединения трубопроводов и арматура. Давления номинальные (условные). Ряды

ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации испытаний и методам контроля качества

3 Определения, условные обозначения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями и условными обозначениями

3.1.1 Определения

3.1.1.1 арматура трубопроводная, задвижка, затвор дисковый, затвор обратный, клапан, клапан запорный, клапан невозвратно-запорный, клапан невозвратно-управляемый, клапан обратный, клапан предохранительный, клапан регулирующий, кран: По ГОСТ 24856.

3.1.1.2 давление закрытия Р_з: Избыточное давление на входе в ПК, при котором после сброса среды происходит посадка ЗЭл (золотника, диска) на седло с обеспечением заданной герметичности затвора.

3.1.1.3 давление настройки Р_н: Избыточное давление на входе в ПК, при котором обеспечивается заданная степень герметичности в затворе.

3.1.1.4 давление полного открытия Р_по: Избыточное давление на входе в ПК, при котором совершается полный ход и достигается максимальная пропускная способность. При этом давлении следует проводить определение коэффициента расхода. Величина допустимого превышения давления полного открытия над давлением настройки приведена в 4.2 ГОСТ 12.2.085.

3.1.1.5 давление рабочее Рр: По ГОСТ 356.

3.1.1.6 диапазон регулирования Д, пропускная способность Кv, пропускная способность относительная , пропускная способность условная Kvy, характеристика пропускная , характеристика пропускная действительная, характеристика пропускная линейная Л, характеристика пропускная равнопроцентная Р, ход относительный , ход РЭл (текущий ход) h_i, ход условный hy: По ГОСТ 12893.

3.1.1.7 задвижка полнопроходная: Задвижка, диаметр седла которой равен номинальному диаметру DN.

3.1.1.8 затвор: Узел арматуры, состоящий из седла и плунжера (золотника), при перемещении которого в проточной части арматуры реализуются различные проходные площади.

3.1.1.9 кавитационный перепад давления допустимый ?Р_кав: Перепад давления, при котором наступает паровая кавитация и начинается отклонение функции от линейной зависимости.

3.1.1.10 кавитационный перепад давления критический ?Р_{кав max}: Перепад давления, при котором наступает развитая кавитация и, начиная с которого при увеличении перепада давления на ИА, не происходит увеличения расхода.

3.1.1.11 коэффициент начала паровой кавитации К_с: Безразмерный параметр, обуславливающий при заданной температуре рабочей среды перепад давления на регулирующей арматуре, при котором начинается отклонение расходной характеристики от линейной зависимости.

3.1.1.12 коэффициент развитой кавитации К_м: Безразмерный параметр, обуславливающий эффект «запирания», при котором увеличение перепада давления не ведет к увеличению расхода.

3.1.1.13 коэффициент расхода для газа ?₁ и для жидкости ?₂:По ГОСТ 12.2.085.

3.1.1.14 коэффициент сопротивления ?: Безразмерный коэффициент, равный потере давления, деленной на скоростное давление.

3.1.1.15 область квадратичного сопротивления: Часть зоны турбулентного режима течения, при котором потери давления прямо пропорциональны коэффициенту сопротивления и средней скорости во второй степени [1].

3.1.1.16 образец для испытаний: По ГОСТ 16504.

3.1.1.17скоростное давление : Давление, равное половине произведения квадрата скорости на плотность движущейся жидкости.

3.1.1.18 угол открытия ?: Угол между плоскостью седла и плоскостью уплотнительной поверхности ЗЭл (РЭл) арматуры поворотного типа.

3.1.1.19 ход h: Расстояние между уплотнительными поверхностями ЗЭл (РЭл) и седла.

3.1.2 Условные обозначения:

DN - номинальный диаметр;

D_mp - диаметр трубопровода, м;

FN - площадь условного прохода, м²;

G - массовый расход, кг/с;

Q - объемный расход, м³/с;

- фактическое среднеарифметическое значение пропускной способности, м³/ч;

?Kv - допустимое отклонение действительного значения пропускной способности от теоретического (расчетного), %;

L - строительная длина арматуры, м;

L₁, L₂ - длина прямого участка трубопровода «до» и «после» испытуемой арматуры, м;

N - количество экспериментальных значений;

P₁ - абсолютное давление до испытуемой арматуры, при котором начинается отклонение расходной характеристики от линейной зависимости, Па;

P₂ - абсолютное давление за испытуемой арматурой, Па;

Р_нп - абсолютное давление насыщенных паров воды при температуре t на входе в регулирующую арматуру, Па;

P^* - критическое термодинамическое давление среды, Па;

?Р - перепад (потери) давления на арматуре, Па;

Re - число Рейнольдса;

R_екв - число Рейнольдса, соответствующее началу области квадратичного сопротивления;

V - объем жидкости, л;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

l₁, l₂ - расстояние от уплотнительной поверхности фланцев испытуемой арматуры до мест измерений (отбора) давлений, м;

? - средняя скорость, отнесенная к площади номинального прохода, м/с;

v - кинематическая вязкость, м²/с;

t - температура воды до испытуемой арматуры, °С;

?_с - коэффициент сопротивления системы в области квадратичного сопротивления;

?_по - коэффициент сопротивления при полном открытии арматуры в области квадратичного сопротивления;

?_тр - коэффициент сопротивления участка трубопровода между местами отборов давлений в области квадратичного сопротивления;

- среднее арифметическое значение коэффициента сопротивления;

?_кв - коэффициент трения в области квадратичного сопротивления;

?_Re - коэффициент трения участка трубопровода между местами отбора давлений;

? - плотность среды, кг/м³;

? - среднее квадратичное отклонение;

? - время, с;

?_i - текущий угол открытия арматуры поворотного типа;

?_тах - максимальный угол открытия арматуры поворотного типа.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ЗЭл - запирающий элемент;

ИА - испытуемая арматура;

ПК - предохранительный клапан,

РА - регулирующая арматура,

РЭл - регулирующий элемент;

ТД - техническая документация;

ТУ - технические условия.

4 Требования, предъявляемые к испытательному участку стенда для определения гидравлических и кавитационных характеристик

4.1 Коэффициенты сопротивления ?, пропускная способность Кv, коэффициент расхода ?₂, коэффициенты начала паровой кавитации К_с и развитой кавитации К_м определяются на стенде, имеющем в качестве испытательной среды воду. Коэффициент расхода ?₁ ПК определяется на стенде, имеющем в качестве испытательной среды воздух.

4.2 Принципиальная схема испытательного участка гидравлического стенда (места установки ИА), испытательной средой которого является вода, представлена на рисунке 1.

4.3 Принципиальная схема испытательного участка воздушного стенда для испытаний ПК представлена на рисунке 2.

ПК, испытываемые на стенде, принципиальная схема испытательного участка которого приведена на рисунке 2, устанавливается на трубопровод либо на емкость. Сброс воздуха производится либо в глушитель, либо непосредственно в атмосферу.

а) участок стенда для установки проходной арматуры

б) участок стенда для установки угловой арматуры

Рисунок 1 - Испытательный участок гидравлического стенда

а) участок стенда при установке ПК на трубопровод

б) участок стенда при установке ПК на емкость

Рисунок 2 - Испытательный участок воздушного стенда для испытаний ПК

4.4 Испытательный участок стенда должен состоять из двух прямых отрезков сменных трубопроводов без дополнительных местных сопротивлений.

Длина прямых отрезков сменных трубопроводов стенда должна быть не менее двадцати номинальных диаметров на входе арматуры (L₁ ? 20DN) и не менее десяти номинальных диаметров на выходе (L₂ ? 10DN) [2].

4.5 Значения расстояний от уплотнительной поверхности фланцев ИА до мест отбора давлений приведены в таблице 1 [2].

Таблица 1

4.6 Для уменьшения вероятности образования воздушной пробки и скопления грязи отверстия отборов давления должны находиться в горизонтальном положении. Осевая линия отверстия должна пересекаться с осевой линией трубопровода и находиться к ней под прямым углом. В месте отбора давления отверстие в трубе должно быть круглым, а края должны быть вровень со стенками трубы, острыми и без заусенцев.

Внутренний диаметр отборов давления должен удовлетворять требованиям, приведенным в таблице 2 [2].

Таблица 2

4.7 Для испытания арматуры различных номинальных диаметров необходимо, чтобы трубопроводы (испытательный участок стенда), на которых устанавливается ИА, были сменными.

4.8 Внутренний диаметр присоединительных сменных трубопроводов D_mpдолжен соответствовать номинальному диаметру арматуры DN и отличаться от диаметров патрубков арматуры не более чем на 2 % [2].

Допустимая несоосность между осями сменного трубопровода испытательного участка стенда и патрубков ИА приведена в таблице 3 [2].

Таблица 3

4.9 Для испытания арматуры с различной строительной длиной рекомендуется предусмотреть на испытательном стенде компенсатор длины перед испытательным участком стенда или за ним.

Для испытания арматуры со смещенными осями патрубков рекомендуется предусмотреть компенсатор высоты.

4.10 Требования, предъявляемые к воде

4.10.1 Требования, предъявляемые к воде - по нормативным документам владельца стенда.

4.10.2 Допускается применять воду, соответствующую требованиям ГОСТ Р 51232.

4.11 Требования, предъявляемые к воздуху

Качество сжатого воздуха должно быть не хуже регламентированного ГОСТ 17433 для класса 9.

4.12 В процессе проведения испытаний температура воды должна быть в диапазоне от плюс 10 °С до плюс 40 °С. Прибор для измерения температуры рекомендуется устанавливать после испытательного участка стенда.

4.13 Испытательный стенд должен быть аттестован в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.568.

4.14 Испытания должны проводиться при следующих условиях:

- температура окружающего воздуха - плюс (20 ± 15) °С;

- относительная влажность при указанной температуре окружающего воздуха - от 45 % до 80 %;

- атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (630 до 800 мм рт.ст.).

5 Измерительные средства и приборы

5.1 Для определения гидравлических характеристик (?, K_v, ?₁, ?₂) и кавитационных характеристик (К_с, К_м) на испытательном стенде должно быть предусмотрено измерение следующих параметров:

- расхода испытательной среды;

- давления до ИА;

- давления после ИА;

- перепада давления на ИА;

- температуры воды для определения давления насыщенных паров;

- времени при определении расхода воды объемным методом;

- хода ЗЭл (РЭл).

5.2 Погрешность измерения параметров

Погрешность измерения параметров при проведении испытаний не должна превышать значений, приведенных в таблице 4.

Таблица 4

5.3 Государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений - по ГОСТ 8.002.

5.4 Измерение расхода испытательной среды

5.4.1 Измерение расхода может осуществляться с помощью расходомеров любого типа.

5.4.2 Для измерения малых расходов воды рекомендуется применять объемный метод.

5.4.3 При использовании объемного метода измерения расхода воды проводится регистрация времени заполнения водой тарированного мерного сосуда, входящего в состав испытательного участка стенда.

В этом случае расход воды Q рассчитывается по формуле

(1)

где V - измеряемый объем;

? - время измерения.

5.5 Измерение давления и перепада давления

Измерение давления и перепада давления может проводиться любыми приборами, предназначенными для этих целей и поверенными в установленном порядке.

5.6 Измерение температуры воды

Измерение температуры может проводиться любым прибором, измеряющим температуру воды.

6 Требования, предъявляемые к арматуре, поступающей на испытания

6.1 На испытания поступает арматура, прошедшая приемо-сдаточные испытания в полном объеме.

6.2 Арматура поступает на испытания со следующей сопроводительной документацией:

- сборочный чертеж;

- ТУ;

- паспорт с отметкой ОТК о проведении приемо-сдаточных испытаний;

- программа и методика испытаний;

- руководство по эксплуатации.

6.3 Количество образцов арматуры, подвергаемых испытаниям:

- при определении численных значений гидравлических характеристик серийных и опытных образцов арматуры и необходимости выдачи рекомендаций для внесения в ТД испытаниям подвергают не менее двух образцов, изготовленных по одному чертежу;

- при изготовлении и поставке одного изделия результаты испытаний этого изделия заносятся в паспорт и ТУ с уточнением гидравлических характеристик в ТУ при последующих испытаниях и поставках;

- при подтверждении численных значений гидравлических характеристик серийной арматуры испытаниям подвергают один образец.

6.4 Арматура должна соответствовать спецификации и сборочному чертежу. Соответствие устанавливается визуальным контролем.

Повреждения наружных поверхностей арматуры не допускаются.

6.5 Арматура должна обеспечивать ход (угол поворота) ЗЭл (РЭл), указанный на чертеже в пределах допуска.

6.6 Запорная арматура с приводом (электро-, пневмо- и гидроприводом) должна поставляться на испытания с ходом (углом поворота) ЗЭл, отрегулированным на ход по чертежу с минусовым допуском.

6.7 Если при эксплуатации запорной арматуры люфты подвижной системы, связанной с ЗЭл, от воздействия давления выбираются, то перед началом проведения испытаний все люфты должны быть устранены.

6.8 Если при эксплуатации запорной арматуры люфты подвижной системы, связанной с ЗЭл, не устраняются, то арматура должна поставляться на испытания с ходом, меньше указанного на чертеже на величину люфтов, при этом суммарная величина люфтов должна быть известна.

7 Общие правила статистической обработки экспериментальных данных

7.1 Статистическая обработка экспериментальных значений любой гидравлической характеристики x₁...x_N проводится в следующей последовательности аналогично для каждого значения хода ЗЭл (РЭл):

- рассчитать среднее арифметическое значение по формуле

(2)

где: xk - численное значение гидравлической характеристики (либо ?, либо Kv, либо ?₁, (?₂));

- рассчитать среднее квадратичное отклонение по формуле

(3)

- рассчитать нижнюю х_н и верхнюю х_в границы трехсигмового интервала по формулам

(4)

(5)

- отбросить экспериментальные значения, выходящие за этот интервал, («грубые» ошибки) и по оставшимся данным повторить расчет по формулам (2) - (5).

Алгоритм статистической обработки экспериментальных данных приведен в приложении А.

8 Порядок экспериментального определения гидравлических и кавитационных характеристик

8.1 Общие требования, которые следует выполнять при определении гидравлических характеристик

8.1.1 Экспериментальное определение гидравлических характеристик, кроме кавитационных характеристик, следует проводить в области квадратичного сопротивления при отсутствии кавитации.

8.1.2 Для любого типа арматуры номинальных диаметров 3 ? DN ? 250 для всех степеней открытия ЗЭл (РЭл) область квадратичного сопротивления наступает при числах Рейнольдса Re_кв = 2·10⁴.

Для арматуры номинальных диаметров DN > 250 область квадратичного сопротивления Re_кв должна быть определена в процессе экспериментального определения коэффициентов сопротивления и пропускной способности. Порядок определения Re_кв изложен в 8.2.3.

Отсутствие кавитации при всех степенях открытия обеспечивается при избыточном давлении после арматуры Р₂ большем, чем 0,2 МПа.

8.1.3 Направление подачи рабочей среды должно соответствовать направлению стрелки, выбитой на корпусе или указанной на чертеже.

8.1.4 Арматура устанавливается на испытательном участке стенда в соответствии с требованиями ТД.

8.1.5 В процессе проведения эксперимента на фиксированном ходе ЗЭл (РЭл) следует следить за тем, чтобы при изменении расхода воды величина хода не изменялась. Установку ЗЭл (РЭл) в каждое новое положение следует проводить от поверхности седла.

8.2 Определение гидравлических характеристик запорной арматуры

8.2.1 Гидравлической характеристикой запорной арматуры (клапанов, затворов дисковых, задвижек, кранов и т.д.) является коэффициент сопротивления ?, характеризующий гидравлическое совершенство ее проточной части в области квадратичного сопротивления.

8.2.2 Для запорной арматуры определяются:

- коэффициент сопротивления на ходе ЗЭл, указанном на чертеже с учетом минусового допуска (для клапанов и задвижек), либо на угле открытия, указанном на чертеже (для кранов и затворов дисковых);

- зависимость коэффициента сопротивления от степени открытия ЗЭл, которая позволяет при заданном значении коэффициента сопротивления найти минимальное значение хода (угла поворота):

для клапанов и задвижек - ? = f(h_i) или ;

для кранов и затворов дисковых - ? = f(?_i) или

Определение зависимости коэффициента сопротивления от степени открытия ЗЭл проводится по требованию заказчика.

8.2.3 Определение коэффициента сопротивления запорной арматуры DN ? 250 в области квадратичного сопротивления рекомендуется проводить в следующей последовательности:

8.2.3.1 Установить ИА на рабочем участке стенда в соответствии с требованиями 4.4 - 4.8.

Несоосность, указанная в таблице 3, обеспечивается присоединительными размерами оснастки, изготавливаемой для проведения испытаний в соответствии с требованиями соответствующих стандартов.

8.2.3.2 Установить ЗЭл арматуры в положение полного открытия с учетом минусового допуска на ход (или угол поворота) и зафиксировать в этом положении.

8.2.3.3 Отрегулировать штатной арматурой стенда режим испытания изделия в соответствии с требованиями 8.1.2.

8.2.3.4 Рассчитать число Рейнольдса по одной из формул

(6)

или

(7)

где

.

8.2.3.5 В установившемся режиме (время выхода на режим не менее трех минут) провести измерение расхода, проходящего через арматуру, и перепада давления на арматуре.

8.2.3.6 Рассчитать коэффициент сопротивления по формуле

(8)

8.2.3.7 С помощью штатной арматуры увеличить или уменьшить расход при условии выполнения требований 8.1.2 и 8.1.4 так, чтобы перепад давления на арматуре изменялся не менее, чем на 15 кПа. Замерить расход, перепад давления и рассчитать величину коэффициента сопротивления по формуле (8). Изменение расхода следует проводить не менее пяти раз.

8.2.3.8 При положениях ЗЭл на ходах h_i соответствующих (5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90) % чертежного хода или угла поворота или при положениях, указанных заказчиком, провести определение коэффициента сопротивления, соблюдая требования, изложенные в 8.1.2 и 8.1.4, и в соответствии с порядком, изложенным в 8.2.3.3 - 8.2.3.8.

8.2.3.9 Данные измерений, расчетные величины коэффициента сопротивления и числа Рейнольдса Re следует вносить в журнал регистрации по форме, приведенной в таблице Б.1.

8.2.4 Определение коэффициента сопротивления запорной арматуры DN > 250 в области квадратичного сопротивления рекомендуется проводить в следующей последовательности:

8.2.4.1 Установить ИА на рабочем участке стенда в соответствии с требованиями 4.4 - 4.8.

8.2.4.2 Установить ЗЭл арматуры в положение полного открытия и зафиксировать в этом положении.

8.2.4.3 Отрегулировать штатной арматурой стенда режим, соответствующий числу Рейнольдса в диапазоне Re = 10⁴ - 2·10⁴, рассчитав число Рейнольдса по одной из формул (6) или (7).

8.2.4.4 Провести определение коэффициента сопротивления в соответствии с 8.2.3.5 и 8.2.3.6.

8.2.4.5 С помощью штатной арматуры увеличить расход, увеличив тем самым число Рейнольдса ориентировочно на (8 - 10) %, и провести определение коэффициента сопротивления в соответствии с 8.2.3.5 и 8.2.3.6.

8.2.4.6 Расход воды следует увеличивать до тех пор, пока коэффициент сопротивления ИА не станет постоянной величиной, то есть при увеличивающихся значениях расхода (или что, то же самое, числах Рейнольдса) три - пять значений коэффициента сопротивления будут находиться в диапазоне (? ± ??), где ?? - погрешность определения коэффициента сопротивления на испытательном стенде.

Погрешность определения коэффициента сопротивления рассчитывается по формуле

(9)

где ??Р - цена деления прибора, измеряющего перепад давления;

?Q - цена деления прибора, измеряющего расход;

?? - погрешность измерения плотности воды.

Минимальное значение числа Рейнольдса, при котором наступает постоянство коэффициента сопротивления, является числом, с которого начинается область квадратичного сопротивления для испытуемого образца арматуры.

8.2.4.7 В области квадратичного сопротивления произвести определение коэффициента сопротивления в соответствии с 8.2.3.5 - 8.2.3.8.

8.2.5 Для полнопроходных задвижек и кранов всех условных проходов, а также для прочей запорной арматуры номинальных проходов до DN 32 включительно, следует проводить уточнение величины коэффициента сопротивления при полном открытии, определенной в соответствии с 8.2.3.3 - 8.2.3.8. Это уточнение заключается в учете сопротивления участка трубопровода между местами отбора давления, так как величина коэффициента сопротивления этого участка может быть сопоставима с величиной коэффициента сопротивления, указанной выше арматуры при полном открытии.

Коэффициент сопротивления при полном открытии ?_по указанной арматуры рассчитывается по формуле

?_по =?_с - ?_тр, (10)

где ?_с - коэффициент сопротивления системы, включающей ИА и участок трубопровода между местами отбора давлений, определенный экспериментально в соответствии с 8.2.3.3 - 8.2.3.7;

?_тр - коэффициент сопротивления участка трубопровода между местами отбора давлений.

8.2.6 Коэффициент сопротивления участка трубопровода между местами отбора давлений ?_тр определяется в следующей последовательности:

8.2.6.1 Соединить трубопровод до ИА с трубопроводом после арматуры без самой арматуры и каких-либо проставок.

8.2.6.2 Установить расход воды, при котором число Рейнольдса будет не менее Re ? 10⁵, что соответствует области квадратичного сопротивления для трубопроводов.

Расход, при котором Re ? 10⁵, должен быть не менее величины, рассчитанной по формуле

(11)

с учетом того, что кинематическая вязкость воды при температуре t = 15 °С равна v = 1,01·10^-6 м²/с.

8.2.6.3 С помощью штатной арматуры установить расход воды, не менее величины, рассчитанной по формуле (11).

8.2.6.4 Измерить расход среды и перепад давления.

8.2.6.5 Рассчитать коэффициент трения ?_кв, полученный в области квадратичного сопротивления, по формуле

(12)

8.2.6.6 Изменить режим течения воды не менее шести раз при обязательном выполнении условия Q ? 0,0785 DN 10^-3 и рассчитать значения ?_кв по формуле (12) и Re по одной из формул (6) или (7).

8.2.6.7 Для каждого значения ?_кв и соответствующего числа Рейнольдса Re по приложению В найти величину относительной шероховатости . По значениям рассчитать среднюю величину относительной шероховатости участка трубопровода между местами отбора давлений.

8.2.6.8 Относительную шероховатость для всех сменных трубопроводов испытательного стенда рекомендуется определить заранее. В связи с тем, что шероховатость трубопровода в процессе эксплуатации меняется, рекомендуется уточнять значение не реже, чем один раз в пять лет.

8.2.6.9 В процессе экспериментального определения коэффициентов сопротивления полностью открытых полнопроходных задвижек и кранов всех номинальных проходов, а также прочей запорной арматуры условных проходов до DN 32 включительно, следует:

- по величине , определенной в соответствии с 8.2.6.2 - 8.2.6.7 и значению числа Рейнольдса, имеющем место в проводимом эксперименте, по приложению В определить значение коэффициента ?_Re;

- рассчитать коэффициент сопротивления трубопровода между местами отбора давлений ?_тр по формуле

(13)

- рассчитать коэффициент сопротивления арматуры при полном открытии ?_по по формуле (10).

8.2.7 Обработка экспериментальных данных, полученных при испытаниях запорной арматуры

8.2.7.1 Обработка экспериментальных данных, полученных при испытаниях запорной арматуры на ходе ЗЭл, указанном на чертеже с учетом минусового допуска (для клапанов и задвижек), либо на угле открытия, указанном на чертеже (для кранов и затворов дисковых);

8.2.7.1.1 при подтверждении численных значений гидравлических характеристик на ходе ЗЭл, указанном на чертеже с учетом минусового допуска (на угле открытия ЗЭл, указанном на чертеже), провести статистическую обработку экспериментальных данных в соответствии с 7.1, подставляя в формулы (2) - (5) вместо x₁...x_N экспериментальные значения коэффициентов сопротивления. За величину коэффициента сопротивления принимается значение ?, рассчитанное по формуле (5);

8.2.7.1.2 при определении численных значений гидравлических характеристик статистическую обработку экспериментальных данных, полученных при испытании каждого изделия, проводят в соответствии с 8.2.7.1.1.

Значение коэффициента сопротивления принимается большее из двух, рассчитанных по формуле (5).

8.2.7.2 Обработка экспериментальных данных, полученных при определении зависимости коэффициента сопротивления запорной арматуры от степени открытия ЗЭл

8.2.7.2.1 последовательность проведения обработки экспериментальных данных:

а) для каждого образца при разных степенях открытия h_i (?_i) провести статистическую обработку в соответствии с 7.1, подставляя в формулы (2) - (5) вместо x₁...x_N экспериментальные значения коэффициентов сопротивления ?;

б) при одинаковых степенях открытия h_i (?_i) объединить полученные среднеарифметические значения испытанных образцов и с помощью метода наименьших квадратов определить коэффициенты уравнения регрессии, имеющего вид

? = а₀ + a₁·х + а₂·x², (14)

где а₀, а₁, а₂ - коэффициенты уравнения регрессии,

х = h_i или x = ?_i,либо или ;

в) для наглядности рекомендуется построить графики зависимостей

?_расч = f(h_i) или ?_расч = f(?_i), либо или .

8.2.7.2.2 с помощью уравнения регрессии либо графика можно решить следующие задачи:

- если известна степень открытия ЗЭл h_i(?_i), то можно определить ? для этой степени открытия,

- по известному значению ? определить степень открытия ЗЭл h_i(?_i), при которой он реализуется.

8.2.7.2.3 значение коэффициента сопротивления при любой степени открытия ЗЭл следует рассчитывать по формуле

(15)

где ?_расч - значение коэффициента сопротивления, рассчитанное по формуле (14);

- погрешность аппроксимации, рассчитанная по формуле

8.2.8 Гидравлические характеристики запорной арматуры, вносимые в техническую документацию

В ТД на запорную арматуру рекомендуется вносить запись:

«Коэффициент сопротивления ? не более ...». В тексте указывается значение ?, определенное в 8.2.7.1, либо рассчитанное по формуле (15) для степени открытия h_i(?_i), заданной заказчиком.

8.3 Определение гидравлических и кавитационных характеристик регулирующей арматуры

8.3.1 Гидравлическими характеристиками РА являются:

- пропускная способность Kv, характеризующая гидравлическое совершенство проточной части РА;

- вид пропускной характеристики.

Кавитационными характеристиками, определяющими начало наступления критических режимов течения несжимаемых рабочих сред, являются:

- коэффициент начала паровой кавитации К_с,

- коэффициент развитой кавитации К_м.

8.3.2 Для регулирующей арматуры:

- определяются:

а) условная пропускная способность Kvy на условном ходе hy,

б) действительная пропускная характеристика Kv = f(h_i) или Kv = f(?_i) (далее - пропускная характеристика),

в) зависимости коэффициента начала паровой кавитации К_с и коэффициента развитой кавитации К_м от относительной пропускной способности - и ;

- рассчитываются:

а) допустимые отклонения действительных значений пропускной способности от теоретических (расчетных) ?Kv_i (в соответствии с ГОСТ 12893),

б) относительная пропускная характеристика или ,

в) диапазон регулирования Д.

8.3.3 Общие требования

8.3.3.1 Определение Kvy и пропускной характеристики проводится в области квадратичного сопротивления при условии отсутствия кавитации.

8.3.3.2 Определение пропускной и кавитационных характеристик проводится при положениях РЭл, соответствующих (5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) % условного хода hy или угла поворота ?_тах.

Для каждого положения РЭл эксперимент проводится не менее пяти раз.

8.3.3.3 Установить РА на рабочем участке стенда в соответствии с требованиями 4.6 и 8.1.3.

8.3.3.4 Открыть РА на требуемую величину хода или угла поворота и зафиксировать РЭл в этом положении при соблюдении требований 8.1.4.

8.3.3.5 Отрегулировать штатной арматурой режим испытания РА в области квадратичного сопротивления при условии отсутствия кавитации в соответствии с требованиями 8.1.2 и 8.1.4.

8.3.4 Определение условной пропускной способности Kvy и пропускной характеристики Kv = f(h_i) или Kv = f(?_i)

8.3.4.1 Определение Kvy и пропускной характеристики проводится в следующей последовательности:

- отрегулировать штатной арматурой режим испытания РА;

- рассчитать число Рейнольдса по одной из формул (6) или (7);

- в установившемся режиме (время выхода на режим не менее трех минут) провести измерение расхода и перепада давления на РА и рассчитать величину пропускной способности по формуле

(16)

- с помощью штатной арматуры увеличить или уменьшить расход при условии выполнения требований 8.1.2 и 8.1.4, так, чтобы перепад давления на РА изменялся не менее чем на 15 кПа. Измерить расход, перепад давления и рассчитать значение пропускной способности по формуле (16);

- провести статистическую обработку экспериментальных данных в соответствии с 7.1, подставляя в формулы (2) - (5) вместо x₁...x_N значения Kv.

За величину пропускной способности Kv при степени открытия h_i, принимается значение, рассчитанное по формуле (4).

8.3.4.2 Данные измерений, а также расчетные значения пропускной способности и числа Рейнольдса вносить в журнал испытаний по форме таблицы Б.1.

8.3.4.3 Для наглядности рекомендуется построить график зависимости

Kv = f(h_i) или Kv = f(?_i), либо или

8.3.5 Обработка экспериментальных данных, полученных при определении условной пропускной способности и пропускной характеристики

8.3.5.1 В соответствии с ГОСТ 12893 для каждого положения РЭл (хода h_i или угла поворота ?_i) рассчитать допустимые отклонения действительных значений пропускной способности от теоретических (расчетных) ?Kv_i в следующей последовательности:

- рассчитать теоретические значения пропускной способности Kv_i по одной из формул

а) для линейной пропускной характеристики

(17)

б) для равнопроцентной пропускной характеристики

(18)

- рассчитать теоретические значения относительной пропускной способности по одной из формул

а) для линейной пропускной характеристики

(19)

б) для равнопроцентной пропускной характеристики

(20)

где Kv_i - теоретическое значение пропускной способности для положения РЭл h_i (?_i),

- относительная начальная пропускная способность,

Kvy - условная пропускная способность, приведенная в ТД на РА;

- рассчитать допустимые отклонения действительных значений пропускной способности от теоретических ?Kv_i, %, по одной из формул

а) для линейной пропускной характеристики

(21)

б) для равнопроцентной пропускной характеристики

(22)

- рассчитать минимальные minKv_i и максимальные maxKv_i допустимые значения пропускной способности по формулам

minKv_i = Kv_i(1 - 0,01·?Kv_i), (23)

maxKv_i = Kv_i(1 + 0,01·?Kv_i), (24)

- сравнить фактические среднеарифметические значения пропускной способности , полученные по результатам статистической обработки экспериментальных данных в соответствии 8.3.4.1, с рассчитанными значениями minKv_i и maxKv_i по формуле (23) и (24) соответственно;

- если хотя бы одно значение не принадлежит диапазону [minKv_i - maxKv_i], то необходимо провести корректировку профильной части РЭл, либо откорректировать ТД в части значения условной пропускной способности и вида пропускной характеристики.

8.3.5.2 Алгоритм расчета допустимых отклонений действительных значений пропускной способности от теоретических приведен

- для линейной пропускной характеристики - в таблице Г.1;

- для равнопроцентной пропускной характеристики - в таблице Г.2.

8.3.5.2 Рассчитать диапазон регулирования по формуле

(25)

где Kv_max и Kv_min - соответственно максимальное и минимальное значения пропускной способности в диапазоне хода РЭл, в котором сохраняется заданный вид пропускной характеристики.

8.3.6 Определение кавитационных характеристик

8.3.6.1 К кавитационным характеристикам РА относятся зависимости коэффициента начала паровой кавитации и коэффициента развитой кавитации от относительной пропускной способности и .

8.3.6.2 Коэффициент начала паровой кавитации К_с рассчитывается по формуле

(26)

8.3.6.3 Коэффициент развитой кавитации К_м рассчитывается по формуле

(27)

где - коэффициент, зависящий от физических свойств среды.

8.3.6.4 Порядок определения кавитационных характеристик

8.3.6.4.1 Для расчета коэффициентов кавитации К_с и К_м для каждого положения РЭл экспериментально определяются:

- перепад давления ?Р_кав или ?Р_{кав max}, при котором имеет место начало паровой и развитой кавитации соответственно;

- давление до РА, соответствующее этому перепаду давления;

- температура воды до РА в момент измерения перепада давления.

8.3.6.4.2 В области квадратичного сопротивления и в бескавитационном режиме течения зависимость представляет собой прямую, исходящую из начала координат с тангенсом угла наклона

Начало паровой кавитации, которому соответствует ?Р_кав, характеризуется отклонением зависимости от линейной.

При перепадах давления на РА больше ?Р_{кав max} расход становится постоянной величиной.

График зависимости для одного из положений РЭл представлен на рисунке 3.

I - бескавитационный режим течения, II - зона паровой кавитации, III - зона развитой кавитации

Рисунок 3 - Зависимость расхода воды от корня квадратного из перепада давления для одного положения РЭл

8.3.6.4.3 В области квадратичного сопротивления произвести определение пропускной способности в соответствии с 8.3.4.

8.3.6.4.4 С целью обеспечения минимального сопротивления и, следовательно, минимального давления за РА, полностью открыть штатную арматуру, установленную после РА. Обеспечение минимально возможного по параметрам стенда давления за РА позволяет при испытаниях достигнуть кавитационных режимов при более низких давлениях до РА и, следовательно, эффективно использовать стенд для определения кавитационных характеристик.

8.3.6.4.5 Установить давление до РА (первое измерение рекомендуется проводить при давлении от 0,1 МПа до 0,15 МПа), провести измерения расхода воды Q_фk, температуры t_k, давлений на входе Р_1фk, на выходе Р_2фk, и рассчитать следующие величины:

- «эталонную» величину расхода Q_эk формуле

(28)

где ?Р = Р_1фk - Р_2фk;

- величину отклонения фактического расхода Q_фk, определенного в процессе проведения эксперимента, от «эталонного» Q_эk по формуле

?Q = Q_эk - Q_фk (29)

Зафиксировать знак величины ?Q.

8.3.6.4.6 Увеличивать расход с произвольным шагом, проводя измерения и расчеты в соответствии с 8.3.6.4.5.

Увеличение расхода и, соответственно, расчеты следует проводить до тех пор, пока не будет зафиксировано подряд, как минимум, пять положительных значений величины ?Q.

8.3.6.4.7 Повторить испытания по 8.3.6.4.5 - 8.3.6.4.6 не менее трех раз. При этом совпадение значений давления на входе при повторении испытаний не требуется.

8.3.6.5 Обработка экспериментальных данных

8.3.6.5.1 Обработку экспериментальных данных следует проводить для каждого фиксированного положения РЭл, на котором проводились испытания.

8.3.6.5.2 Для всех полученных на двух образцах экспериментальных данных, для которых ?Q > 0, с помощью метода наименьших квадратов определить коэффициенты уравнения регрессии , имеющего вид

(30)

где а₀, а₁, а₂ - коэффициенты уравнения регрессии.

8.3.6.5.3 Решить систему уравнений

(31)

Решением системы уравнений является точка с координатами Q и , которая определяет начало паровой кавитации, а соответствующие значения ?Р_кав, P_{1 кав}, t_кав являются параметрами начала паровой кавитации.

8.3.6.5.4 Если в процессе проведения испытаний при увеличении перепада давления на РА расход не меняется, то есть находится в пределах погрешности измерений, то это означает, что в РА наступила развитая кавитация.

Для нахождения перепада давления, при котором имеет место начало развитой кавитации, необходимо:

- произвести не менее пяти изменений и соответствующих измерений расхода;

- построить уравнение регрессии

(32)

- решить систему уравнений

(33)

Решением системы уравнений является точка с координатами Q и , которая определяет начало развитой кавитации и, следовательно, параметры развитой кавитации ?Р_кав, P_{1 кав}, t_кав.

8.3.6.5.5 По значению температуры воды t_кав. до РА, замеренной в процессе эксперимента, из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара найти значение давления насыщенных паров Р_нп и рассчитать:

- коэффициенты начала паровой кавитации по формуле (26) для значений ?Р_кав,

- коэффициенты развитой кавитации по формуле (27) для значений ?Р_{кав max}.

8.3.6.5.6 Для всех положений РЭл, на которых проводились испытания, рассчитать значения относительной пропускной способности по формуле

(34)

8.3.6.5.7 С помощью метода наименьших квадратов получить зависимости коэффициента начала паровой кавитации и коэффициента развитой кавитации от относительной пропускной способности, имеющие вид:

К_с = а₀ + а₁·х + а₂·х², (35)

К_м = в₀ + в₁·х + в₂·х², (36)

где a₀, a₁, a₂, в₀, в₁, в₂ - коэффициенты уравнений регрессии;

Вид зависимостей представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Зависимости коэффициента начала паровой кавитации К_с и коэффициента развитой кавитации К_м от относительной пропускной способности

8.3.6.5.8 Данные измерений, а также расчетные значения кавитационных характеристик вносить в журнал испытаний по форме таблицы Б.2.

8.3.6.6 Рекомендации по внесению значений кавитационных характеристик в ТД

8.3.6.6.1 В ТД на РА рекомендуется вносить:

а) зависимости коэффициента начала кавитации К_с и коэффициента развитой кавитации К_м от относительной пропускной способности в виде уравнений

(37)

(38)

где - значения относительной пропускной способности,

- погрешности аппроксимации, рассчитанные по формулам

и

K_{c расч i}, K_{м расч i}, - коэффициенты кавитации, рассчитанные соответственно по формулам (35) и (36), либо в виде графиков зависимости и построенных по значениям K_c и K_м, рассчитанным по уравнениям (37) и (38);

б) запись:

«Максимальный допустимый перепад давления на РА ?Р_кав, Па, рассчитывается по формуле

?Р_кав = К_с·(P₁ - Р_нп),

где К_с - коэффициенты начала паровой кавитации;

P₁ -абсолютное давление до арматуры, Па;

Р_нп - абсолютное давление насыщенных паров воды при температуре t на входе в регулирующую арматуру, Па.

При перепадах давления на РА, больших критического значения, равного ?Р_{кав max} = К_м·(P₁ - r·Р_нп), Па, объемный расход среды Q, м³/с, проходящей через РА, остается постоянным и рассчитывается по формуле

где Kv - пропускная способность на ходе h_i(?_i), для которого определяется критический режим, м³/ч;

?Р_{кав max} - критический кавитационный перепад давления, Па;

р - плотность среды, кг/м ;

К_м - коэффициент развитой кавитации;

P₁ - абсолютное давление до арматуры, Па;

- коэффициент, зависящий от физических свойств среды;

Р_нп - абсолютное давление насыщенных паров воды при температуре t на входе в регулирующую арматуру, Па;

Р^* - критическое термодинамическое давление, Па.

8.4 Определение гидравлических характеристик предохранительных клапанов

8.4.1 Гидравлической характеристикой ПК является коэффициент расхода ?₁ для ПК, работающих на газе, и коэффициент расхода ?₂ для ПК, работающих на жидкости. Коэффициенты расхода ?₁ и ?₂ характеризуют гидравлическое совершенство ПК.

8.4.2 Для ПК определяются:

- коэффициенты расхода ?₁ и ?₂ при рабочих параметрах, указанных в ТД;

- зависимость коэффициента расхода от хода ЗЭл (золотника) ?₁ = f(h_i)(a₂ = f(h_i)) при его принудительном подъеме.

Зависимость ?₁ = f(h_i)(a₂ = f(h_i)) определяется для вновь разрабатываемых ПК по требованию заказчика.

8.4.3 Определение коэффициента расхода ?₁ (?₂) ПК при рабочих параметрах

8.4.3.2 Установить ПК, настроенный на рабочее давление Рр, на испытательном участке стенда в соответствии с одной из схем, приведенных на рисунках 1 и 2. Схема испытаний указывается в программе и методике испытаний.

ПК, испытываемый на воде, устанавливается на рабочем участке стенда в соответствии с требованиями 4.6 и 8.1.3.

8.4.3.3 Подать во входной патрубок ПК давление Рр и измерить протечку в затворе.

8.4.3.4 Если величина протечки в затворе не превышает значения, указанного в ТД (ГОСТ, паспорт, ТУ, программа испытаний), то следует:

- увеличить давление на входе ПК до величины давления полного открытия Р_по, указанного в ТД;

- измерить:

расход, проходящий через ПК,

давление до ПК P₁,

давление после ПК Р₂;

- уменьшить давление P₁ до ПК (уменьшать давление до тех пор, пока ПК не закроется);

- зафиксировать величину давления закрытия Р_з.

8.4.3.5 Рассчитать коэффициент расхода в соответствии с формулами для расчета пропускной способности ПК, приведенными в ГОСТ 12.2.085:

- коэффициент расхода ?₁ ПК, испытуемого на воздухе, рассчитывается по формуле

(39)

где G - массовый расход, кг/ч;

В₃ - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства воздуха при рабочих параметрах и определяемый по ГОСТ 12.2.085;

- площадь сечения ПК, равная наименьшей площади сечения в проточной части седла, мм²;

P₁ - наибольшее избыточное давление перед клапаном, МПа;

- плотность воздуха при параметрах на входе ПК P₁ и t₁, кг/м³;

D_c - диаметр самого узкого сечения проточной части седла, мм;

В₄ - коэффициент сжимаемости реального воздуха (определяется по ГОСТ 12.2.085);

R = 287 - газовая постоянная, ;

T₁ - температура воздуха до клапана, К;

? - коэффициент сжимаемости воздуха;

3,16 - коэффициент, учитывающий указанные размерности;

- коэффициент расхода ?₂ ПК, испытываемого на воде, рассчитывается по формуле

(40)

где ?Р - перепад давления на клапане, МПа,

?₂ - плотность воды, кг/м³,

5,03 - коэффициент, учитывающий указанные размерности.

8.4.3.6 Повторить испытания и вычисления по 8.4.3.3 - 8.4.3.5 не менее пяти раз.

8.4.4 Определение зависимости коэффициентов расхода ?₁ (?₂)от хода ЗЭл

8.4.4.1 При разработке новых конструкций ПК может возникнуть необходимость определения зависимости коэффициента расхода от хода ЗЭл ?₁ = f(h_i) (a₂ = f(h_i)).

8.4.4.2 Определение зависимости ?₁ = f(h_i) (a₂ = f(h_i)) проводить при принудительном подъеме ЗЭл в следующей последовательности:

- зафиксировать положение ЗЭл на ходах h_i, соответствующих (20, 40, 60, 80, 90) % хода, указанного на чертеже;

- провести испытания по определению коэффициента расхода ?₁ (?₂) на каждом из указанных ходов h_i в следующей последовательности:

- подать во входной патрубок испытательную среду (воздух или воду) давлением, равным давлению полного открытия Р_по,

- измерить:

расход, проходящий через ПК,

давление P₁ до ПК,

давление Р₂ после ПК;

- закрыть штатную арматуру до ПК;

- рассчитать величину коэффициента расхода ?₁ (?₂) по одной из формул (39) или (40) соответственно;

8.4.4.3 Повторить испытания и вычисления по 8.4.4.2 не менее пяти раз.

8.4.5 Данные измерений и расчетные величины коэффициента расхода ?₁ (?₂) рекомендуется вносить в журнал регистрации по форме таблицы Б.3.

8.4.6 Обработка экспериментальных данных, полученных при испытаниях ПК

8.4.6.1 Статистическая обработка экспериментальных данных, полученных при определении коэффициента расхода ?₁ (?₂) ПК при рабочих параметрах, проводится в соответствии с 7.1, подставляя в формулы (2) - (5) вместо x₁...x_nзначения ?₁ (?₂).

За величину коэффициента расхода ПК при рабочих параметрах (при полном открытии) принимается меньшее из двух значений ?₁ (?₂) рассчитанных по формуле (4).

8.4.6.2 Статистическая обработка экспериментальных данных, полученных при определении зависимости ?₁ = f(h_i) (a₂ = f(h_i)), проводится в следующей последовательности:

- для каждого образца для всех значений хода ЗЭл h_i в соответствии с 7.1 подставить в формулы (2) - (5) вместо x₁...x_n экспериментальные значения коэффициентов расхода ?₁ (?₂);

- при одинаковых ходах h_i объединить полученные значения испытанных образцов и с помощью метода наименьших квадратов определить коэффициенты уравнения регрессии ?₁ = f(h_i) (a₂ = f(h_i))

?₁ (?₂) = a₀ + a₁·x + a₂·x² (41)

где а₀, а₁, а₂ - коэффициенты уравнения регрессии, х = h_i;

- для наглядности рекомендуется построить график зависимости ?₁ = f(h_i) (a₂ = f(h_i)).

8.4.7 По уравнению регрессии или с помощью графика можно решить следующие задачи:

- если известен ход h_i ЗЭл, то можно рассчитать или определить по графику значение коэффициент расхода ?₁ (?₂) на этом ходе,

- по известному значению коэффициента расхода ?₁ (?₂) можно рассчитать или определить по графику ход h_iЗЭл, при котором он реализуется.

Значение коэффициента расхода ?₁ (?₂) на любом ходе h_i рассчитывается по формуле

(42)

где ?_расч - значение коэффициента расхода, рассчитанное по уравнению (41);

- погрешность аппроксимации, рассчитанная по формуле

8.4.8 Рекомендации по внесению в ТД гидравлических характеристик предохранительных клапанов

В ТД на ПК рекомендуется вносить запись: «Коэффициент расхода ?₁ (?₂) не менее ...». В тексте указывается значение ?₁ (?₂), определенное соответственно в 8.4.6.1, либо рассчитанное по формуле (42) для хода h_i заданного заказчиком.

8.5 Определение гидравлических характеристик обратных, невозвратно-запорных и невозвратно-управляемых клапанов, обратных затворов

8.5.1 Гидравлической характеристикой обратных, невозвратно-запорных, невозвратно-управляемых клапанов и обратных затворов является зависимость коэффициента сопротивления ? от скоростного давления

Зависимость позволяет рассчитать потери давления на обратной арматуре, характерной особенностью которой является зависимость положения ЗЭл от скорости конкретной рабочей среды.

Для невозвратно-управляемых клапанов дополнительно определяются значения коэффициентов сопротивления для положения «полного (принудительного) открытия» при подаче среды во входной и выходной патрубки.

8.5.2 Порядок определения зависимости для обратных, невозвратно-запорных, невозвратно-управляемых клапанов и обратных затворов

8.5.2.1 Установить ИА на рабочем участке стенда в соответствии с требованиями 4.4 - 4.8.

8.5.2.2 Создать минимально возможный расход, при котором обратная арматура приоткрылась, произвести измерение расхода и перепада давления в установившемся режиме.

8.5.2.3 Рассчитать коэффициент сопротивления по формуле (8) и скоростное давление по формуле

(43)

где

Для облегчения выполнения вычислений в приложении Д приведены значения коэффициентов S для номинальных проходов арматуры от DN 3 до DN 500.

8.5.2.4 Увеличить расход воды, провести измерение расхода и перепада давления и рассчитать для новых параметров потока коэффициент сопротивления по формуле (8) и скоростное давление по формуле (43).

8.5.2.5 Расход среды следует увеличивать до тех пор, пока коэффициент сопротивления ИА не будет постоянной величиной, т.е. при различных значениях расхода три - пять значений ? будут находиться в диапазоне (? ± ??) где ?? - погрешность определения коэффициента сопротивления на испытательном стенде.

Погрешность определения коэффициента сопротивления рассчитывается по формуле (9). Постоянство коэффициента сопротивления будет означать, что ИА полностью открыта.

8.5.2.6 Закрыть штатный клапан на входе ИА, вследствие чего ИА закроется, повторить процесс изменения расхода в соответствии с 8.5.2.2 - 8.5.2.5 не менее трех раз. При этом совпадение расходов при повторениях не обязательно.

8.5.2.7 В процессе проведения эксперимента для наглядности рекомендуется построить график зависимости .

8.5.2.8 Рассчитать среднее значение коэффициентов сопротивления , находящихся в диапазоне (? ± ??).

8.5.2.9 Определить по графику минимальную величину скоростного давления, соответствующую .

8.5.2.10 Данные измерений, расчетные значения скоростного давления и коэффициентов сопротивления рекомендуется вносить в журнал регистрации по форме таблицы Б.4.

8.5.2.11 По экспериментальным данным, полученным при испытании двух образцов, с помощью метода наименьших квадратов определить коэффициенты уравнения регрессии , имеющего вид

? = а₀ + а₁·х + а₂·х², (44)

где а₀, а₁, а₂ - коэффициенты уравнения регрессии,

х - скоростное давление.

По уравнению регрессии построить график, который и следует считать экспериментальной зависимостью испытанной обратной арматуры.

8.5.2.12 Для невозвратно-управляемых клапанов в соответствии с 8.2.4.3 - 8.2.4.7 при подаче среды во входной и выходной патрубки определить коэффициент сопротивления ? при полном принудительном открытии ЗЭл.

8.5.3 Провести статистическую обработку экспериментальных данных в соответствии с 7.1, подставляя вместо x₁...x_n экспериментальные значения коэффициентов сопротивления.

8.5.4 Рекомендации по внесению в ТД гидравлических характеристик обратных, невозвратно-запорных и невозвратно-управляемых клапанов, обратных затворов

8.5.4.1 В ТД на обратные, невозвратно-запорные и невозвратно-управляемые клапаны, а также обратные затворы рекомендуется вносить

1) запись:

«Клапаны полностью открываются при скоростном давлении не более ... Па (скорости воды в трубопроводе ? не более ... м/с).

Коэффициент сопротивления при полном открытии ? не более ....

Коэффициенты сопротивления при различных скоростных давлениях не превышают значений, определенных по эталонной зависимости ».

В тексте указываются значения и ?, определенные в 8.5.2.9, и значение ?, определенное по формуле (15).

2) эталонную зависимость в виде эталонного графика либо в виде уравнения регрессии, имеющего вид

(45)

где а₀, а₁, а₂ - коэффициенты уравнения регрессии,

х - скоростное давление,

- погрешность аппроксимации, рассчитанная по формуле

?_{расч i} - коэффициент сопротивления, рассчитанный по формуле (45).

Эталонный график зависимости строится по уравнению регрессии (45).

8.5.3.2 В ТД на невозвратно-управляемые клапаны дополнительно вносится запись: «При полном принудительном открытии и подаче среды во входной и выходной патрубки коэффициент сопротивления ? не более ...». В тексте указывается большее из двух значений ?, определенных в соответствии с 8.5.2.3 и рассчитанных по формуле (5).

Приложение А

(рекомендуемое)

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И КАВИТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Приложение Б

(рекомендуемое)

ФОРМЫ ЖУРНАЛОВ РЕГИСТРАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Б.1 Форма журнала регистрации экспериментальных данных при определении коэффициента сопротивления ? и пропускной способности Kv приведена в таблице Б.1.

Б.2 Форма журнала регистрации экспериментальных данных при определении кавитационных характеристик (коэффициентов кавитации K_c и К_м) приведена в таблице Б.2.

Б.3 Форма журнала регистрации экспериментальных данных при определении коэффициента расхода ?₁ (?₂) приведена в таблице Б.3.

Б.4 Форма журнала регистрации экспериментальных данных при определении зависимости коэффициента сопротивления ? от скоростного давления приведена в таблице Б.4.

Таблица Б.1

ЖУРНАЛ РЕГИСТРАЦИИ
экспериментальных данных при определении коэффициента сопротивления ? и пропускной способности Kv

«___»____________200 г	Испытаниям подвергался
Участвовали в испытаниях:

Таблица Б.2

ЖУРНАЛ РЕГИСТРАЦИИ
экспериментальных данных при определении кавитационных характеристик (коэффициентов кавитации К_с и К_м)

«___»____________200 г	Испытаниям подвергался
Участвовали в испытаниях:

Окончание таблицы Б.2

Таблица Б.3

ЖУРНАЛ РЕГИСТРАЦИИ
экспериментальных данных при определении коэффициента расхода ?₁ (?₂)

«___»____________200 г	Испытаниям подвергался
Участвовали в испытаниях:

Таблица Б.4

ЖУРНАЛ РЕГИСТРАЦИИ
экспериментальных данных при определении зависимости коэффициента сопротивления ? от скоростного давления

«___»____________200 г	Испытаниям подвергался
Участвовали в испытаниях:

Приложение В

(справочное)

Значения коэффициентов трения трубопровода

Приложение Г

(рекомендуемое)

Расчет допустимых отклонений действительных значений пропускной способности от теоретических

Таблица Г.1

Расчет допустимых отклонений для линейной пропускной характеристики

Таблица Г.2

Расчет допустимых отклонений для равнопроцентной пропускной характеристики

Приложение Д

(справочное)

Значения коэффициента S, используемого для расчета скоростного давления

Библиография

[1] Чугаев P.P. Гидравлические термины. - М.: Высшая школа, 1974.

[2] IEC 60534-4 (издание 1999 г.). Клапаны регулирующие для промышленных процессов. Часть 4. Контроль и типовые испытания

Генеральный директор ЗАО «НПФ «ЦКБА»	В.А. Айриев
Первый заместитель генерального директора - директор по научной работе	Ю.И. Тарасьев
Заместитель генерального директора	В.В. Ширяев
Заместитель главного конструктора по арматуре общепромышленных систем - начальник отдела стандартизации	С.Н. Дунаевский
Начальник лаборатории 153	Е.Г. Пинаева
СОГЛАСОВАНО
Председатель ТК 259	М.И. Власов