Анализ факторов, определяющих погрешность расходомеров с сужающими устройствами

Цель исследований – анализ факторов, определяющих погрешность измерения расхода воды расходомерами с сужающими устройствами (диафрагмами и мерными водосливами) в открытых потоках несжимаемой жидкости, применяемых в мелиоративных системах и на гидротехнических сооружениях, с особым вниманием к влиянию граничных условий эксплуатации (режима подтопления нижнего бьефа, подходной скорости потока, геометрических параметров каналов). В статье проводится анализ структуры градуировочной характеристики, выведенной на основе уравнения Бернулли и уравнения неразрывности, и оценивается влияние различных допущений, принятых при ее выводе. Рассматриваются водосливы с тонкой стенкой, водосливные пороги различного очертания, щелевые водосливы, лотки Вентури и Паршалла. Подчеркивается, что для сужающих устройств открытых потоков метрологическое обоснование погрешностей разработано недостаточно в отличие от напорных трубопроводов. Особое внимание уделяется недопустимости работы в подтопленном режиме, который вносит значительные дополнительные погрешности, делающие невозможным достижение нормативной точности измерений (0,25-1,0%). Показано, что применение эмпирических поправочных коэффициентов для учета влияния подтопления является неоправданным ввиду сложности воспроизведения многофакторных условий сопряжения бьефов. Делается вывод о том, что основным резервом повышения точности расходомеров являются применение более совершенных измерительных приборов, использование успокоительных устройств и строгий контроль граничных условий эксплуатации.

1. Догановский А.М. Гидрология суши (Общий курс): Учебник. СПб.: Российский государственный гидрометеорологический университет, 2012. 523 с. EDN: XEMKOV

2. Чугаев Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкости): Учебник. Изд. 5-е, репр. М.: Бастет, 2008. EDN: QMFWHR

3. Брянская Ю.В., Зуйков А.Л., Доронин Ф.Л., Юма шева М.А. Гидравлика гидротехнических сооружений: Учебно-методическое пособие. [Электронный ресурс]. М.: Издательство МИСИ – МГСУ, 2020. 57 с. mgsu.ru›resources/izdatelskaya-deyatelnost/…

4. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник. М.: Колос С, 2004. 655 с. EDN: QMEDIL

5. Хлебнова В.И. Методы и средства измерения расхода жидкости и газа: перспективы применения ультразвуковых преобразователей с широким измерительным лучом // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 9 (678). С. 45-52. EDN: WJUJKT

6. Шансон Х. Гидравлика потока в открытом канале: Введение. 2-е изд. Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн, 2004. 630 с.

7. Пильгунов В.Н., Ефремова К.Д. О применимости уравнения Д. Бернулли в исследованиях гидродинамических процессов в сужающих устройствах гидроавтоматики // Гидравлика. 2025. № 26. С. 43-64. EDN: HGXZXT

8. Наумова А.А., Пилипенко Т.В., Пономарчук К.Р. Классификация и обзор конструктивных схем расходомеров с сужающими устройствами для открытых водотоков // Природообустройство. 2024. № 5. С. 88-95. DOI: 10.26897/1997-6011-2024-5-88-95. EDN: SDEVHC

9. Государственная система обеспечения единства измерений расхода жидкости в безнапорных каналах систем водоснабжения и канализации. Методика выполнения измерений при помощи стандартных водосливов и лотков: Рекомендация. МИ 2406-97, ВНИИМС. 15.05.1997 г.

10. Даев Ж.А. Измерительные системы расхода и количества жидкости и газа переменного перепада давления: обзор и анализ достижений за последние десятилетия // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2017. № 2 (20). С. 19-24.