Е.1.2. Расчет действительных значений величин

E.1.2.1. Расчет давлений

Расчет действительных значений давлений, измеренных с помощью пружинных манометров, производится по формуле

, (2)

где р - действительное значение измеряемого давления;

р_изм - значение давления, измеренного с помощью пружинного манометра;

В_о - барометрическое давление в течение опыта;

D р_прис - поправка на высоту присоединения манометра;

, (3)

здесь D Н_прис - разность высот между центром манометра и местом врезки импульсной линии, м (если манометр расположен выше места врезки, то D Н_прис > 0, если ниже, то D Н_прис < 0;

D р_инс - инструментальная поправка, определяемая путем сравнения с показаниями образцового прибора (чаще всего грузопоршневого манометра).

Давления, измеряемые с помощью U-образных манометров, приводятся к действительным значениям по формулам (4) и (5).

Для U-образных манометров, залитых ртутью и установленных ниже места врезки импульсной линии

, (4)

где р - действительное значение измеряемого давления;

B_o - барометрическое давление в течение опыта, мм рт.ст.;

h ₁ и h ₂ - высоты столбов ртути в левом и правом коленах U-образного манометра, мм рт.ст.;

t - температура столбов ртути в U-образном манометре, °С;

H_уст - разность высот между " 0" шкалы и местом врезки импульсной линии, мм;

h_в - высота столба воды над ртутью в правом (открытом) колене U-образного манометра, мм.

Для U-образных манометров, залитых ртутью и установленных выше места врезки импульсной линии

, (5)

где h_{в 1} и h_{в 2} - высоты столбов воды над ртутью в левом и правом (открытом) коленах U-образного манометра, мм.

Давления, измеряемые с помощью однотрубного вакуумметра, залитого ртутью, приводятся к действительным значениям по формуле

, (6)

где h_изм - высота столба ртути в вакуумметре, мм рт.ст.;

D h_к - поправка на капиллярность в зависимости от высоты мениска и внутреннего диаметра трубки, мм рт.ст.

При измерении вакуума в конденсаторе с помощью баровакуумметра конструкции ВТИ действительное давление рассчитывается по формуле

, (7)

Для измерения барометрического давления в зависимости от характера испытаний используются ртутные барометры и анероиды (пружинные барометры). Действительное значение барометрического давления, измеренного ртутным барометром, определяется по формуле

, (8)

где В_о - действительное значение барометрического давления, мм рт.ст.;

В_изм - измеренное значение барометрического давления, мм рт.ст.;

K - коэффициент, учитывающий тепловое расширение ртути и материала шкалы (из паспорта барометра);

t - температура ртути в барометре, °С;

D В_инс - инструментальная поправка (берется из паспорта барометра), мм рт.ст.

Действительное значение барометрического давления, измеренного анероидом, определяется по формуле

, (9)

где D В - поправки по паспорту анероида.

В случае проведения упрощенных испытаний и отсутствия барометра можно пользоваться показаниями ближайшей метеостанции, учитывая при этом разность геодезических высот между метеостанцией и местом, где проводятся испытания, по формуле

, (10)

где D В_н - поправка к барометрическому давлению на разность геодезических высот между метеостанцией и местом, где проводятся испытания, мм рт.ст.;

D Н - разность геодезических высот между метеостанцией и местом, где проводятся, испытания, м.

Следует отметить, что при применении U-образных манометров и однотрубных вакуумметров, залитых ртутью, вводится поправка на географическую широту местности и высоту над уровнем моря по формуле

, (11)

где D h_д - поправка к показанию на широту местности и высоту над уровнен моря, мм рт.ст.;

h_изм - измеренная высота столба ртути (разность высот в приборе), мм рт.ст.;

j - географическая широта;

Н - высота над уровнем моря, м.

Данную поправку целесообразно вводить только при значительных отклонениях географической широты местности, где проводится испытание, от 45° и при большом превышении над уровнем моря.

Е.1.2.2. Расчет температур

При применении термоэлектрических преобразователей (термоэлектрических термометров) в качестве вторичных приборов возможно использование переносных потенциометров, дающих показания в милливольтметрах, и автоматических приборов, дающих показания непосредственно в градусах Цельсия. При использовании переносных потенциометров постоянного тока расчет температур производится следующим образом:

1) учитывается температура " холодного" спая по формуле

, (12)

где mV_изм - термо-ЭДС, измеренная переносным потенциометром, мВ;

mV_х.сп - термо-ЭДС " холодного" спая, найденная по таблице номинальной статической характеристики соответственно измеренной температуре (°С) " холодного" спая, мВ;

2) далее S mV переводится по таблице номинальной статической характеристики в градусы Цельсия (t_изм);

3) действительная температура находится по формуле

, (13)

где t - действительная температура, измеренная термоэлектрическим термометром, °С;

t_изм - температура, полученная соответственно S mV по таблице номинальной статической характеристики, °С;

D t_т.п - поправка на отклонение действительной характеристики термоэлектрического термометра от стандартной, °С.

При использовании автоматических приборов расчет действительных температур производится по формуле

, (14)

где t_изм - температура, измеренная автоматическим прибором, °С;

D t_инс - инструментальная поправка к прибору, определяемая путем сравнения с образцовым прибором до и после испытаний, °С.

При измерении температур с помощью термоэлектрических преобразователей сопротивления с переносным прибором температуры определяются по таблицам номинальных статических характеристик.

Е.1.2.3. Расчет перепадов давлений

Приборы для измерения разности давлений используются для определения расхода пара и воды, гидравлических сопротивлений в трубопроводах, регулирующих клапанах, запорной арматуре и теплообменных аппаратах. Эти приборы могут также использоваться для измерения уровня в различных сосудах. В автоматизированных системах измерений применяются преобразователи с унифицированным токовым сигналом, при прямых измерениях применяются U-образные и однотрубные дифманометры.

Разность давлений на сужающем устройстве для измерения расхода пара или воды приводится к действительному значению по формулам (15)-(17):

1) при применении преобразователей с унифицированным токовым сигналом

, (15)

где D р - действительное значение разности давлений;

D р_усл - разность давлений, измеренная в условных единицах, мА, мВ;

K - переводной коэффициент из условных единиц в абсолютные, , ;

D р_инс - инструментальная поправка, определенная путем сравнения с образцовым прибором до и после испытаний, кгс/см²,

2) при применении U-образных дифманометров, заполненных ртутью,

, (16)

где Н - действительное значение разности давлений, мм рт.ст.;

3) при применении однотрубных дифманометров, заполненных ртутью,

, (17)

где Н_изм - высота столба ртути в дифманометре, мм рт.ст.;

d ₁ - внутренний диаметр трубки дифманометра, мм;

D - внутренний диаметр чашки дифманометра, мм.

Е.1.2.4. Расчет массовых расходов пара и воды

На основании полученных действительных значений разностей давлений на сужающих устройствах производится расчет массовых расходов по формулам(18) и (19):

1) для разности давлений (кгс/м²)

, (18)

где G - массовый расход пара или воды, т/ч;

a - коэффициент расхода, определяется по [4];

e - поправочный коэффициент на расширение среды (для воды e = 1), определяется по [4];

K_t - коэффициент, учитывающий тепловое расширение материала сужающего устройства, определяется по [4];

d - внутренний диаметр сужающего устройства, мм;

D p - действительное значение разности давлений, измеренной на дифманометре, кгс/м²;

g - плотность измеряемой среды, определяется по [4], кг/м³;

2) для разности давлений, полученной в миллиметрах ртутного столба,

, (19)

Здесь не приводится подробная методика расчета массовых расходов, так как она изложена в [4], которая обязательна для изучения всеми работниками, занимающимися испытаниями турбинного оборудования тепловых электростанций (ТЭС).

Примечание. При измерении разности давлений в мегапаскалях в формулу (18) вводится дополнительный коэффициент, равный 3, 13.

Е.1.2.5. Расчет электрической мощности генератора и электродвигателей вспомогательного оборудования

Электрическая мощность на выводах генератора обычно изменяется по схеме двух ваттметров при испытаниях с использованием приборов прямого действия. При автоматизированных схемах измерений применяются преобразователи мощности с регистрирующими устройствами различных типов. При использовании схемы двух ваттметров мощность подсчитывается по формуле

, (20)

где N_т - электрическая мощность, МВт;

K_тт - коэффициент трансформации трансформатора тока;

K_тн - коэффициент трансформации трансформатора напряжения;

р ₁ и р ₂ - показания ваттметров (Вт)

, (21)

, (22)

здесь a₁ и a₂ - показания ваттметров, дел.;

С_{вт 1} и С_{вт 2} - постоянные ваттметров, Вт/дел.

При использовании автоматизированных систем измерения с преобразователем мощность подсчитывается по формуле

, (23)

где N_т - электрическая мощность, МВт;

С_нп - постоянная нормирующего преобразователя, Вт/мА (мВ);

П - показания вторичного регистрирующего устройства, усл.ед.

При использовании схемы трех ваттметров расчетная формула принимает вид

(24)

Одним из параметров, характеризующих работу генераторов, является коэффициент мощности cosj. При измерениях по схеме двух ваттметров cosj определяется по формуле

(25)

При применении преобразователя мощности необходимо измерять реактивную мощность. В этом случае cosj определяется по формуле

, (26)

где N_т - электрическая мощность на выводах генератора (активная), МВт;

N_p - реактивная мощность генератора, Мвар.

Мощность, потребляемая электродвигателями, может измеряться аналогично мощности генератора, а также с помощью счетчиков электрической энергии. Первый метод обычно применяется при измерении мощности, потребляемой крупными электродвигателями, например, питательных насосов, циркуляционных насосов и т.п. Для всех остальных измерений обычно применяется счетчики электрической мощности. Мощность потребителя при этом рассчитывается по формуле

, (27)

где N_м - мощность механизма, кВт;

С - постоянная счетчика, включающая в себя коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения, кВт·ч/об;

n ₂ и n ₁ - показания счетчика в конце и начале опыта, об;

t - продолжительность опыта, мин.