Орифисная пластина: устройство для измерения и регулирования расхода жидкости.

Введение

Устройство для измерения или ограничения потока жидкости. Орифисная пластина — это устройство, используемое для измерения расхода, снижения давления или ограничения потока (в двух последних случаях она часто называется дроссельной шайбой).

Применение

Орифисные пластины наиболее часто используются для измерения расхода в трубопроводах, когда жидкость является однофазной (а не смесью газов и жидкостей или жидкостей и твердых частиц) и хорошо перемешана, поток является непрерывным, а не пульсирующим, жидкость заполняет весь трубопровод (исключая ил или скопленный газ), профиль потока ровный и хорошо развит, а жидкость и расход соответствуют определенным другим условиям. При таких обстоятельствах и при изготовлении и установке пластины в соответствии с соответствующими стандартами, расход может быть легко определен с использованием опубликованных формул, основанных на обширных исследованиях и представленных в отраслевых, национальных и международных стандартах. Орифисная пластина называется калиброванным отверстием, если она была откалибрована с использованием подходящего потока жидкости и прибора для измерения расхода с прослеживаемой точностью. Пластины обычно изготавливаются с круговыми отверстиями с острыми кромками и устанавливаются концентрически относительно трубопровода, с отводами давления на одной из трех стандартных пар расстояний выше и ниже пластины по направлению потока; эти типы описаны в ISO 5167 и других основных стандартах. Существует множество других вариантов. Кромки могут быть закругленными или коническими, пластина может иметь отверстие того же размера, что и трубопровод, за исключением сегмента в верхней или нижней части, который перекрыт, отверстие может быть установлено эксцентрично относительно трубопровода, а отводы давления могут располагаться в других позициях. Вариации этих возможностей рассматриваются в различных стандартах и справочниках. Каждая комбинация приводит к различным коэффициентам расхода, которые можно предсказать при соблюдении определенных условий, которые различаются в зависимости от типа. После проектирования и установки орифисной пластины расход часто можно определить с приемлемо низкой погрешностью, просто извлекая квадратный корень из дифференциального давления между отводами давления и применяя соответствующую постоянную. Орифисные пластины также используются для снижения давления или ограничения расхода, в этом случае их часто называют дроссельными пластинами.

Orifice plates are most commonly used to measure flow rates in pipes, when the fluid is single phase (rather than being a mixture of gases and liquids, or of liquids and solids) and well mixed, the flow is continuous rather than pulsating, the fluid occupies the entire pipe (precluding silt or trapped gas), the flow profile is even and well developed and the fluid and flow rate meet certain other conditions. Under these circumstances and when the orifice plate is constructed and installed according to appropriate standards, the flow rate can easily be determined using published formulae based on substantial research and published in industry, national and international standards. An orifice plate is called a calibrated orifice if it has been calibrated with an appropriate fluid flow and a traceable flow measurement device. Plates are commonly made with sharp edged circular orifices and installed concentric with the pipe and with pressure tappings at one of three standard pairs of distances upstream and downstream of the plate; these types are covered by ISO 5167 and other major standards. There are many other possibilities. The edges may be rounded or conical, the plate may have an orifice the same size as the pipe except for a segment at top or bottom which is obstructed, the orifice may be installed eccentric to the pipe, and the pressure tappings may be at other positions. Variations on these possibilities are covered in various standards and handbooks. Each combination gives rise to different coefficients of discharge which can be predicted so long as various conditions are met, conditions which differ from one type to another. Once the orifice plate is designed and installed, the flow rate can often be indicated with an acceptably low uncertainty simply by taking the square root of the differential pressure across the orifice's pressure tappings and applying an appropriate constant. Orifice plates are also used to reduce pressure or restrict flow, in which case they are often called restriction plates.

Плитка

Стандарты и руководства в основном касаются пластин. На них передний край острый и не имеет заусенцев, а цилиндрическая часть отверстия короткая, либо из-за малой толщины пластины, либо из-за скошенного заднего края пластины. Исключения составляют отверстия с полностью закругленным передним краем и отсутствием цилиндрической части, а также пластины со скошенным передним краем и очень короткой цилиндрической частью. Отверстия обычно концентричны с трубой (за исключением отверстия), и имеют круглую форму (за исключением отверстия или отверстия, в котором пластина перекрывает лишь сегмент трубы). В стандартах и руководствах указывается, что поверхность пластины со стороны набегающего потока должна быть особенно плоской и гладкой. Иногда в месте соединения пластины с трубой просверливают небольшое дренажное или вентиляционное отверстие для отвода конденсата или пузырьков газа.

Труба

В стандартах и руководствах оговаривается хорошо развитый профиль потока: скорости будут ниже у стенки трубы, чем в центре, но не должны быть эксцентричными или струйными. Аналогично, поток ниже по течению от пластины должен быть беспрепятственным, иначе это повлияет на давление ниже по течению. Для этого труба должна быть достаточно круглой, гладкой и прямой на заданных участках. В тех случаях, когда невозможно обеспечить достаточную длину прямого участка трубы, в трубу устанавливают выравниватели потока, такие как пучки трубок или пластины с множеством отверстий, для выпрямления и развития профиля потока, однако даже им требуется дополнительный прямой участок трубы перед самим отверстием. Некоторые стандарты и руководства также рассматривают потоки из или в большие объемы, а не трубы, оговаривая, что область перед или после пластины должна быть свободна от препятствий и отклонений в потоке.