Приклад виконання лабораторної роботи.

Приклад виконання лабораторної здійснюється до завдання, наведеного у табл. 7.

Таблиця 7

Завдання до виконання лабораторної роботи з дисципліни “Основи САПР”

1. Параметри і характеристики середовища
№ з/п	Параметр або характеристика	Одиниця	Значення
	Тип середовища	-	Природний газ
	Абсолютний тиск (постійне значення)	кгc/cм^2	2,5
	Максимальне значення абсолютного тиску	кгc/cм^2	3,1
	Мінімальне значення абсолютного тиску	кгc/cм^2	1,2
	Температура	^оС
	Максимальне значення температури	^оС
	Мінімальне значення температури	^оС	-20
	Метод розрахунку коефіцієнта стисливості	-	GERG – 91 mod
	Густина газу за стандартних умов	кг/м^3	0,70
	Максимальне значення густини газу за стандартних умов	кг/м^3	0,72
	Мінімальне значення густини газу за стандартних умов	кг/м^3	0,69
	Стандартна невизначеність результату вимірювання густини природного газу за стандартних умов	кг/м^3	0,0025
	Молярна частка діоксиду вуглецю в природному газі	%	0,20
	Стандартна невизначеність результату вимірювання молярної частки діоксиду вуглецю	%	0,0025
	Молярна частка азоту в природному газі	%	0,90
	Стандартна невизначеність результату вимірювання молярної частки азоту	%	0,0025
	Сірководень в природному газі	-	відсутній
	Стан природного газу (сухий/вологий)	-	сухий
2. Параметри і характеристики звужувального пристрою
	Тип звужувального пристрою	-	діафрагма з кутовим способом відбору тиску
	Діаметр отвору звужувального пристрою при температурі 20 ^оС	мм	21.4794
	Матеріал вимірювального трубопроводу	-	Ст. 12Х18Н10Т
	Спосіб визначення початкового радіуса вхідного канта діафрагми	-	вимірюється
	Початковий радіус вхідного канта діафрагми	мм	0,034
	Відносна розширена невизначеність початкового радіуса вхідного канта діафрагми	%
	Ексцентриситет звужувального пристрою	мм
	Товщина диску діафрагми	мм	3,1
	Поточний час експлуатації діафрагми з моменту визначення значення початкового радіуса вхідного канта діафрагми	років
3. Параметри і характеристики вимірювального трубопроводу
	Внутрішній діаметр вимірювального трубопроводу до звужувального пристрою при температурі 20 ^оС	мм	100,00
	Матеріал вимірювального трубопроводу	-	Ст. 20
	Спосіб оцінки стану внутрішньої поверхні ВТ (за таблицею, оцінюється візуально, вимірюється)	-	оцінюється візуально
	Еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні ВТ	мм	0,2
	Відносна розширена невизначеність еквівалентної шорсткості внутрішньої поверхні ВТ	%
4. Параметри і характеристики прямолінійних ділянок і оснащення вимірювального трубопроводу
	Струминовипрямляч або пристрій підготовки потоку	-	відсутній
	Місцеві опори
	Перший МО до ЗП	-	два 90^0 коліна в одній площині U- конфігурація (L ≤ 10D)
	Відстань між першим МО і ЗП (L1)	м	5.700
	Довжина першого МО (LМО1)	м	0.450
	Внутрішній діаметр ВТ між двома МО, найближчими до ЗП при температурі 20 ^оС (D1МО1)	мм
	Другий МО до ЗП	-	заглушений трійник, який змінює напрям потоку
	Відстань між двома МО, найближчими до ЗП (L3)	м	4.100
	Довжина другого МО (LМО2)	м
	Внутрішній діаметр ВТ між другим і третім МО до ЗП при температурі 20 ^оС (D1МО2)	мм
	Третій МО до ЗП	-	Відсутній
	Відстань між другим і третім МО до ЗП (L4)	м	–
	Довжина третього МО (LМО3)	м	–
	Внутрішній діаметр ВТ до третього МО при температурі 20 ^оС (D1МО3)	мм	–
	Група колін до третього МО	-	Відсутній
	Відстань між групою колін і ЗП (LГК)	м	–
	Відстань між ЗП і МО або найближчою границею розширювача, розміщених після ЗП (L2)	м	3.100
	Гільза термометра
	Місце встановлення ПТ або його захисної гільзи (за її наявності)	–	до звужувального пристою
	Відстань між ПТ або його захисної гільзи (за її наявності) і ЗП (LТ)	м	1.140
	Зовнішній діаметр ПТ або його захисної гільзи (за її наявності) (dt)	мм
	Уступи ВТ до ЗП
	Уступи або різниця значень діаметра суміжних секцій ВТ	–	відсутні
5. Параметри і характеристики засобів вимірювань і обчислень
	Параметри і характеристики засобів вимірювань і обчислень перепаду тиску на ЗП
	Верхня границя вимірювань основного ППТ	кгc/м^2
	Кількість перетворювачів у вимірювальному каналі	–
	Модель основного ППТ	–	Rosemount 3051
	Зведена основна похибка ППТ	%	0.15
	Функція перетворення	–	Лінійна
	Перший додатковий ППТ	–	Відсутній
	Значення допустимої втрати тиску на СЗП	кгc/м^2
	Параметри і характеристики засобів вимірювань і обчислень тиску
	Верхня границя вимірювань	кгc/см^2	6.0
	Кількість перетворювачів у вимірювальному каналі	–
	Модель перетворювача тиску	–	TEX UA A 140
	Зведена основна похибка перетворювача тиску	%	0.15
	Параметри і характеристики засобів вимірювань і обчислень температури
	Верхня границя вимірювань	^оС
	Нижня границя вимірювань	^оС	-30
	Кількість перетворювачів у вимірювальному каналі	–
	Модель ПТ	–	ПТ-М-О
	Максимальна абс. похибка ПТ в заданому діапазоні температури	^оС	0.5
	Параметри і характеристики засобів вимірювань і обчислень витрати
	Конфігурація витратоміра	^–	з обчислювачем витрати і кількості середовища
	Модель	^–	Флоутек
	Відносна похибка обчислювача витрати середовища	%	0.5
	Максимальна витрата середовища при заданих параметрах середовища	м3/год (за ст.ум.)
	Допустима відносна розширена невизначеність результату вимірювання витрати середовища	%
	Кількості
	Відносна стандартна невизначеність результату визначення інтервалу часу, упродовж якого розраховують кількість середовища	%	0.01
	Відносна стандартна невизначеність, обумовлена дискретизацією аналогового сигналу в часі (Перепад тиску)	%
	Відносна стандартна невизначеність, обумовлена дискретизацією аналогового сигналу в часі (Тиск)	%
	Відносна стандартна невизначеність, обумовлена дискретизацією аналогового сигналу в часі (Температура)	%

Відповідно до завдання виконання лабораторної роботи запишемо виконання лабораторної роботи:

 

1. Запускаємо на виконання програму Raskhod-RU 70198.exe.

2. Відкриваємо файл даних lab6. dum, який був збережений у лабораторній роботі № 6 і застосовувався для розрахунку витратоміра змінного перепаду тиску, який забезпечує мінімальну відносну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища, як функцію відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, вибравши розділ початкового меню Файл.

Записуємо формат команди:

 

Початкове меню à Файл à Відкрити файл даних à lab6. dum à Відкрити

 

3. Виводимо таблицю відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища як функції відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, вибравши розділ основного меню Графік підрозділ Відносна розширена невизначеність результату вимірювання витрати середовища як функція відносного діаметру ЗП пункт Перегляд.

Записуємо формат команди:

Основне меню à Графік à Відносна розширена невизначеність результату вимірювання витрати середовища як функція відносного діаметру ЗП à Перегляд

4. Записуємо значення:

- верхньої границі діапазону вимірювань перепаду тиску на СЗП D p _в;

- відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску b;

- діаметра отвору або горловини СЗП за температури середовища 20 ^оС;

- відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища.

із таблиці, яка наведена при виводіграфіка відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища, як функції відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, у табл. 8.

 

Таблиця 8

Таблиця значень основних параметрів витратоміра змінного перепаду тиску та значень відносної розширеної невизначеності параметрів, як функції відносного діаметра отвору стандартного звужувального пристрою.

№ з/п	D p в, кгс/м^2	b,	, мм	, кгс/м^2	, %
П. 5.2	П. 2.16	П. 2.2	П. 8.5	100%, табл. 9.13
		0.69378	69.382	205.52	1.122
		0.63431	63.434	368.84	0.99
		0.57621	57.624	651.51	0.912
		0.52058	52.061	1136.6	0.904
		0.47194	47.196	1895.5	0.926
		0.42581	42.583	3200.8	0.996

5. Відкриваємо файл даних lab6. ddp, який буде застосовуватися як файл для розрахунку втрати тиску на СЗП при максимальній витраті середовища, вибравши розділ основного меню Файл.

Записуємо формат команди:

 

Основне меню à Файл à Відкрити файл даних à lab6. ddp à Відкрити

 

6. Почергово вводячи значенняверхньої границі вимірювання перепаду тиску на СЗП D p _в, взяте з табл. 8, і здійснюючи розрахунок, вибравши розділ основного меню Розрахунок, з вікна параметрів і коефіцієнтів, що входять у рівняння витрати середовища, виписати у табл. 8 втрати тиску на СЗП при максимальній витраті середовища.

7. Конвертуємо в файл даних lab7. dvt, який буде застосовуватися як файл даних для розрахунку ВЗПТ, який забезпечує мінімальну невизначеність результату вимірювання витрати та кількості середовища, як функцію відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП, вибравши розділ основного меню Файл підрозділ Конвертувати в пункт Розрахунок витратоміра за допустимою втратою тиску на звужувальному пристрої.

Записуємо формат команди:

 

Основне меню à Файл à Конвертувати в à Розрахунок витратоміра за допустимою втратою тиску на звужувальному пристрої à lab7. dvt à Зберегти

 

8. Робимо розрахунок коефіцієнтів і параметрів, які входять у рівняння витрати середовища, вибравши розділ основного меню Розрахунок.

Записуємо формат команди:

 

Основне меню à Розрахунок

Зберігаємо вікно значень коефіцієнтів і параметрів, які входять у рівняння витрати середовища, для ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища, як функцію відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, як показано на рис. 7.

Виписуємо з вікна значень коефіцієнтів і параметрів, які входять у рівняння витрати середовища, значення:

- відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску b=0.52058;

- верхньої границі діапазону вимірювань перепаду тиску на СЗП D p _в=1600 кгс/м²;

- діаметра отвору СЗП за температури середовища 20 ^оС =52.061 мм;

- діапазону вимірювання витрати середовища від 264.441 м³/год (за с.у.) … 1600 м³/год (за с.у.).

- втрати тиску на СЗП при максимальній витраті середовища =1136.6 кгс/м².

 

Рис. 7. Вікно значень коефіцієнтів і параметрів, які входять у рівняння витрати середовища.

 

Як бачимо з проведених досліджень значення втрати тиску на СЗП при максимальній витраті середовища =1136.6 кгс/м² отримані для діафрагми з кутовим способом відбору тиску, що застосовується у ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну сумарну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища, є більшим за значення допустимої втрати тиску на СЗП, яке наведене у завданні і становить =600 кгс/м². Для цього застосуємо тип розрахунку параметрів ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища, як функцію відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП.

9. Відкриваємо файл даних lab7. dvt, який буде застосовуватися для розрахунку ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища, як функцію відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП, вибравши розділ основного меню Файл. Записати формат команди.

Записуємо формат команди:

 

Основне меню à Файл à Відкрити файл даних à lab7. dvt à Відкрити

 

10. Вводимо задане значення допустимої втрати тиску = 600 кгс/м² на СЗП, вибравши розділ основного меню Правка.

Записуємо формат команди:

 

Основне меню à Правка à Параметри і характеристики засобів вимірювань і обчислень à Перепаду тиску на ЗП à Допустима максимальна втрата тиску на ЗП при максимальній витраті середовища à600

 

 

11. Робимо розрахунок коефіцієнтів і параметрів, які входять у рівняння витрати середовища, вибравши розділ основного меню Розрахунок.

Записуємо формат команди:

 

Основне меню à Розрахунок

Зберігаємо вікно значень коефіцієнтів і параметрів, які входять у рівняння витрати середовища, для ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища, як функцію відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП, як показано на рис. 8.

Виписуємо з вікна значень коефіцієнтів і параметрів, які входять у рівняння витрати середовища, значення:

- відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску b=0.63431;

- верхньої границі діапазону вимірювань перепаду тиску на СЗП D p _в=630 кгс/м²;

- діаметра отвору СЗП за температури середовища 20 ^оС =63.434 мм;

- діапазону вимірювання витрати середовища від 263.045 м³/год (за с.у.) … 1600 м³/год (за с.у.).

- втрати тиску на СЗП при максимальній витраті середовища =600 кгс/м².

 

Рис. 8. Вікно значень коефіцієнтів і параметрів, які входять у рівняння витрати середовища.

12. Виводимо графік відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища як функції відносної витрати, з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП, вікно якого показано на рис. 9.

Записуємо формат команди:

 

Основне меню à Графік à Відносна розширена невизначеність результату вимірювання витрати середовища як функція витрати à Перегляд

Рис. 9. Графік відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища як функції витрати.

13. Виводимо графік відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища як функції відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП, вікно якого показано на рис. 10.

Записуємо формат команди:

 

Основне меню à Графік à Відносна розширена невизначеність результату вимірювання витрати середовища як функція відносного діаметру ЗП à Перегляд

Рис. 10. Графік відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища як функції відносного діаметра отвору стандартного звужувального пристрою.

14. Виводимо таблицю відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища як функції відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП, як наведено у табл. 9.

Записуємо формат команди:

Основне меню à Графік à Відносна розширена невизначеність результату вимірювання витрати середовища як функція відносного діаметру ЗП à Перегляд

Таблиця 9

Таблиця значень основних параметрів витратоміра змінного перепаду тиску та значень відносної розширеної невизначеності параметрів, як функції відносного діаметра отвору стандартного звужувального пристрою.

№	b	Dv, кгс/м^2	Dp, кгс/м^2	d20, мм	U'q, %
	0.69378	205.52		69.382	1.122
	0.63431	368.84		63.434	0.99

15. Розраховуємо максимально допустиме підвищення точності D U’_{q max} при застосуванні ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища, як функцію відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП за рівнянням

 

D U’_{q max}= U’_{q max} - U’_{q min} =1,122-0,990=0,132.

 

де U’_{q min}, U’_{q max} – відповідно мінімальне та максимальне значення відносної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища, як функції відносного діаметра отвору діафрагми з кутовим способом відбору тиску, які були визначені з табл. 9.

16. Будуємо графік залежності відношення як функції відносного діаметра отвору діафрагми , за даними табл. 8, як показано на рис. 11.

 

Рис. 11. Графік залежності відношення як функції відносного діаметра отвору діафрагми .

17. Закінчуємо роботу в середовищі “САПР “Расход–РУ” із запису файлів даних на диск.

Записуємо формат команди:

Основне меню à Файл à Вихід

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ.

1. У чому полягає розрахунок параметрів та проектування ВЗПТ, який забезпечує мінімальну невизначеність результату вимірювання витрати середовища з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП?

2. Що необхідно зробити, щоб зрозуміти процес визначення параметрів ВЗПТ, який забезпечує мінімальну невизначеність результату вимірювання витрати середовища з врахуванням втрати тиску на СЗП при максимальній витраті середовища?

3. Що представляють собою втрати тиску на СЗП?.

4. На якій відстані від СЗП вимірюють значення статичного тиску, щоб знайти втрати тиску на СЗП?

5. Який характер має графік залежності втрати тиску на СЗП від відносного діаметра отвору СЗП?

6. Для якого типу СЗП є найменші втрати тиску на СЗП при одному і тому ж відносному діаметрі отвору СЗП?

7. Записати рівняння для визначення втрати тиску на діафрагмі, соплі ISA 1932, еліпсному соплі.

8. Від яких величин залежить рівняння для визначення втрати тиску на діафрагмі, соплі ISA 1932, еліпсному соплі?

9. Від яких коефіцієнтів, що входять у рівняння витрати середовища, залежить коефіцієнт гідравлічного опору діафрагми?

10. Від яких коефіцієнтів, що входять у рівняння витрати середовища, залежить коефіцієнт гідравлічного опору сопла ISA 1932?

11. Від яких коефіцієнтів, що входять у рівняння витрати середовища, залежить коефіцієнт гідравлічного опору еліпсного сопла?

12. Записати рівняння для визначення втрати тиску на соплі Вентурі або трубі Вентурі.

13. Від яких коефіцієнтів та параметрів, що входять у рівняння витрати середовища, залежить рівняння для визначення втрати тиску на соплі Вентурі або трубі Вентурі?

14. Від яких параметрів залежить коефіцієнт гідравлічного опору сопла Вентурі?

15. Від яких параметрів залежить коефіцієнт гідравлічного опору труби Вентурі?

16. Який формат команди має порядок виконання операцій для виклику типу розрахунку параметрів витратоміра за заданим значенням допустимої втрати тиску на звужувальному пристрої у САПР “Расход – РУ”?

17. Чим відрізняється у САПР “Расход – РУ” ввід вхідних даних для розрахунку параметрів ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну сумарну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП, від вводу вхідних даних для розрахунку параметрів ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну сумарну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища без врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП?

18. Розказати блок-схему алгоритму розрахунку параметрів ВЗПТ, який забезпечує мінімальну невизначеність результату вимірювання витрати середовища у “САПР “Расход–РУ”.

19. Записати формат виконання команди побудови графіка для швидкого визначення мінімального значення відносної сумарної розширеної невизначеності результату вимірювання витрати середовища з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП як функції відносного діаметра отвору СЗП.

20. Чи можуть змінитися розраховані у “САПР “Расход–РУ” параметри ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну сумарну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища з врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП, від параметрів ВЗПТ, який забезпечує мінімальну відносну сумарну розширену невизначеність результату вимірювання витрати середовища без врахуванням заданого значення допустимої втрати тиску на СЗП?

 

Список літератури

1. Метрологія. Вимірювання витрати та кількості рідин і газів за допомогою стандартних звужуючих пристроїв. Частина 5. Методика виконання вимірювань. (ГОСТ 8.586.5–2005, IDT) [Текст]: ДСТУ ГОСТ 8.586.5:2009. – [Чинний від 2010–04–01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2010. – 196 с. – (Національний стандарт України).

2. Застосування “САПР “Расход - РУ“ для розрахунку витратоміра змінного перепаду тиску, який забезпечує мінімальну невизначеність результату вимірювання витрати середовища. Інструкція до виконання лабораторної роботи № 6 з дисципліни “Основи САПР” для студентів базового напрямку 6.050202 “Автоматизація і компютерно-інтегровані технології”. Укладач Лесовой Л.В., Матіко Ф.Д., Федоришин Р.М. - Львів: Кафедра АТХП Національного університету “Львівська політехніка”, 2016. – 32 с.

3. Метрологія. Вимірювання витрати та кількості рідини і газу із застосуванням стандартних звужувальних пристроїв. Частина 1. Принцип методу вимірювання та загальні вимоги: ГОСТ 8.586.1–2005 (ИСО 5167-1:2003), IDT; ISO 5167-1:2003, NEQ) [Текст]: ДСТУ ГОСТ 8.586.1:2009. – [Чинний від 2010–04–01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2010. – 98 с. – (Національний стандарт України).

4. Пістун Є.П. Нормування витратомірів змінного перепаду тиску / Є.П. Пістун, Л.В.Лесовой. – Львів: Вид-во ЗАТ «Ін-т енергоаудиту та обліку енергоносіїв», 2006. - 576 с.

5. Метрологія. Вимірювання витрати та кількості рідин і газів за допомогою стандартних звужуючих пристроїв. Частина 2. Діафрагми. Технічні вимоги. (ГОСТ 8.586.2–2005 (ИСО 5167-2:2003), IDT; ISO 5167-2:2003, NEQ) [Текст]: ДСТУ ГОСТ 8.586.2:2009. – [Чинний від 2010–04–01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2010. – 90 с. – (Національний стандарт України).

6. Метрологія. Вимірювання витрати та кількості рідини і газу із застосуванням стандартних звужувальних пристроїв. Частина 3. Сопла та сопла Вентурі. Технічні вимоги. (ГОСТ 8.586.3–2005 (ИСО 5167-3:2003), IDT; ISO 5167-3:2003, NEQ) [Текст]: ДСТУ ГОСТ 8.586.3:2009. – [Чинний від 2010–04–01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2010. – 68 с. – (Національний стандарт України).

7. Метрологія. Вимірювання витрати та кількості рідини і газу із застосуванням стандартних звужувальних пристроїв. Частина 4. Труби Вентурі. Технічні вимоги. (ГОСТ 8.586.4–2005 (ИСО 5167-4:2003), IDT; ISO 5167-4:2003, NEQ) [Текст]: ДСТУ ГОСТ 8.586.4:2009. – [Чинний від 2010–04–01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2010. – 53 с. – (Національний стандарт України).

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ