(高清版)GBT 18688-2023 正式版 農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備 灌溉閥的壓力損失 試驗(yàn)方法

GB/T18688—2023/ISO9644:2018代替GB/T18688—2012農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備灌溉閥的壓力損失(ISO9644:2018,IDT)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T18688—2023/ISO9644:2018本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件代替GB/T18688—2012《農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備灌溉閥的壓力損失試驗(yàn)方法》,與a)更改了范圍(見第1章，2012年版的第1章);b)更改了試驗(yàn)臺(tái)的壓力損失的定義(見3.5,2012年版的2.5);c)更改了流量測(cè)量?jī)x器的要求(見4.2.3,2012年版的4.2.3);d)更改了測(cè)壓孔的要求(見4.2.5,2012年版的4.2.5);e)更改了測(cè)量量的允許波動(dòng)值要求(見5.2.1,2012年版的5.2.1);f)更改了閥的試驗(yàn)方法(見5.4,2012年版的5.4)。本文件等同采用ISO9644:2018《農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備灌溉閥的壓力損失試驗(yàn)方法》。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC201)歸口。I1GB/T18688—2023/ISO9644:2018農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備灌溉閥的壓力損失試驗(yàn)方法本文件僅適用于手動(dòng)閥。本文件規(guī)定了在穩(wěn)定狀態(tài)下測(cè)定水流經(jīng)農(nóng)業(yè)灌溉閥(以下簡(jiǎn)稱閥)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失的試驗(yàn)方法。給出的閥性能參數(shù)范圍和準(zhǔn)確度有助于農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)者比較各種類型閥的壓力損失。本文件還規(guī)定了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法和試驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容。本文件描述的試驗(yàn)方法適用于進(jìn)口和出口公稱尺寸相等的閥。2規(guī)范性引用文件3術(shù)語(yǔ)和定義用于表示閥規(guī)格的數(shù)字標(biāo)記。體積流量volumeflowrate流量flowrate單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)閥的水的體積。水流經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)規(guī)定點(diǎn)或系統(tǒng)內(nèi)某一部分時(shí)產(chǎn)生的壓力差?！鱬p被試閥上游和下游兩個(gè)測(cè)壓孔之間試驗(yàn)管路的壓力損失，不包括被試閥的壓力損失。(見5.4.4)試驗(yàn)臺(tái)的壓力損失benchpressureloss2閥的壓力損失valvepressureloss被試閥的壓力損失。閥的實(shí)際流量除以閥的參考截面積得出的流速。通過(guò)某一截面的流量不隨時(shí)間變化而改變的流動(dòng)狀態(tài)。流動(dòng)阻力系數(shù)flowresistancecoefficient5表示閥的壓力損失的無(wú)量綱系數(shù)。4試驗(yàn)裝置測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)值相對(duì)于真值的允許偏差如下：流量：±2%;壓力和壓力差：±2%;測(cè)量?jī)x器應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行的校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行校準(zhǔn)。被試閥上游和下游的管路直徑應(yīng)與被試閥的接口相同。直管段、等徑管的長(zhǎng)度應(yīng)符合圖1的規(guī)定。各管件/裝置應(yīng)按圖1中標(biāo)示布置，管路的長(zhǎng)度應(yīng)保證試驗(yàn)設(shè)備的間距不小于圖1虛線框中標(biāo)注的尺寸，并且圖中標(biāo)明的2d和10d為最小允許長(zhǎng)度。4.2.2節(jié)流閥在下游安裝節(jié)流閥用于控制被試閥的流量。該節(jié)流閥的類型和規(guī)格不受限制。節(jié)流閥應(yīng)安裝在下游測(cè)壓孔(用于測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)的壓力)之后。將測(cè)量?jī)x器放置在系統(tǒng)頂部。3GB/T18688—2023/ISO9644:2018如果采用開式測(cè)量?jī)x器(例如經(jīng)過(guò)標(biāo)定的量水槽),應(yīng)安裝在系統(tǒng)下游末端，例如下游節(jié)流閥之后。流量測(cè)量?jī)x器應(yīng)按使用說(shuō)明書進(jìn)行安裝。安裝流量測(cè)量?jī)x器前后直管段的長(zhǎng)度應(yīng)滿足要求。測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度應(yīng)為±2%?？梢圆捎萌魏涡褪降臐M足準(zhǔn)確度要求的壓差測(cè)量?jī)x器。管路中應(yīng)有測(cè)量靜水壓力的測(cè)壓孔(見圖2),其位置如圖1所示。測(cè)壓孔的中心線應(yīng)與管子的中心線垂直相交，如圖2所示。測(cè)壓孔的直徑應(yīng)按照閥的DN選取，見表1。表1測(cè)壓孔直徑最小孔徑最大孔徑22335測(cè)壓孔的長(zhǎng)度l應(yīng)不小于2d?(d?為測(cè)壓孔直徑)。對(duì)于壁厚小于2d?的薄壁管應(yīng)在設(shè)置測(cè)壓孔處的管壁上加一個(gè)凸臺(tái)(見圖2)。設(shè)置測(cè)壓孔處的管子內(nèi)壁應(yīng)進(jìn)行機(jī)加工處理，測(cè)壓孔不應(yīng)有毛刺和形狀不規(guī)則等缺陷。對(duì)于直徑不小于50mm的管路，應(yīng)在同一圓周上設(shè)置4個(gè)測(cè)壓孔，并在圓周方向呈90°±5°分布，使所有測(cè)壓孔均不位于管路圓周上的最低點(diǎn)。對(duì)于直徑小于50mm的管路，應(yīng)在同一圓周上設(shè)置2個(gè)測(cè)壓孔。管路安裝后，測(cè)壓孔不應(yīng)位于管路圓周上的最低點(diǎn)。全部測(cè)壓孔(2個(gè)或4個(gè))都應(yīng)由導(dǎo)管引出，導(dǎo)管內(nèi)孔的截面積應(yīng)不小于測(cè)壓孔截面積的2倍。測(cè)壓孔的d?和1應(yīng)設(shè)計(jì)合理，可根據(jù)圖2制作。圖1試驗(yàn)裝置4GB/T18688—2023/ISO9644:2018b)角閥及多通閥L?~L——測(cè)壓孔前后管路長(zhǎng)度；圖1試驗(yàn)裝置(續(xù))a)厚壁管應(yīng)采用任何滿足準(zhǔn)確度要求(見4.1)、能夠測(cè)量水溫的溫度傳感器。該儀器應(yīng)安裝在節(jié)流閥的4.2.7過(guò)濾裝置5GB/T18688—2023/ISO9644:20185.1試驗(yàn)安裝將被試閥安裝在適當(dāng)?shù)拈y試驗(yàn)臺(tái)中，如圖1所示。試驗(yàn)過(guò)程中，確保水溫保持在5℃~50℃。表2和表3給出了每個(gè)測(cè)量量允許的波動(dòng)。如果出現(xiàn)的波動(dòng)大于表2和表3的值，可以通過(guò)安裝阻尼裝置進(jìn)行測(cè)量。阻尼裝置的安裝不應(yīng)影流動(dòng)阻力系數(shù)5波動(dòng)幅度%士60.1≤5≤1"見6.2.2。量波動(dòng)幅度%體積流量，qv5上游壓力，p5在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)，以任意時(shí)間間隔但不少于10s,對(duì)被測(cè)量重復(fù)讀數(shù)。每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)讀數(shù)應(yīng)不少于6GB/T18688—2023/ISO9644:2018表4讀數(shù)最少組數(shù)的要求讀數(shù)組數(shù)量的最大讀數(shù)和最小讀數(shù)差與平均值比值允許值%3579測(cè)得的試驗(yàn)臺(tái)的壓力損失應(yīng)包括節(jié)流閥(見4.2.2)的壓力損失△p、和管路的壓力損失△p,5.4.2壓力損失曲線應(yīng)在制造商聲明的流量范圍內(nèi)至少5個(gè)流量下進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)壓力應(yīng)為比制造5.4.4試驗(yàn)臺(tái)的壓力損失△pb由壓差測(cè)量?jī)x器測(cè)得。被試閥的壓力損失△p、由試驗(yàn)臺(tái)的壓力損失7GB/T18688—2023/ISO9644:2018a)將對(duì)應(yīng)流量qv下的壓力損失值和相關(guān)系數(shù)列成表格(見表5);b)將壓力損失△p、和流量qv之間的函數(shù)關(guān)系繪成曲線。如果加大流量和減小流量試驗(yàn)得出的試驗(yàn)結(jié)果基本相同(兩個(gè)壓力損失值偏差不大于較大值的5%),則應(yīng)只用一列壓力損失數(shù)據(jù)編制表格(a)]或僅繪制一條曲線[b]]。6.2閥各種系數(shù)的計(jì)算6.2.1通則對(duì)于內(nèi)部幾何形狀固定，如內(nèi)部截面積不隨壓力或流量變化表格或曲線中給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。6.2.2流動(dòng)阻力系數(shù)ζ式中：p——質(zhì)量密度，單位為千克每立方米(kg/m3);Vre——參考流速，按式(4)計(jì)算。式中：3個(gè)流動(dòng)阻力系數(shù)ζ、52和ζ3的算術(shù)平均值。利用3個(gè)壓力損失值△pmin、△pvm和△pvma對(duì)應(yīng)qv測(cè)量值計(jì)算公式中對(duì)應(yīng)的vre值。3個(gè)qy值從得到的6.1a)數(shù)據(jù)表格或b)曲線中查取。僅當(dāng)51、52和5。的值相對(duì)于其平均值5的偏差不大于2.5%時(shí)，利用流動(dòng)阻力系數(shù)ζ表征閥的壓力損失才是有效的。閥的流量系數(shù)通常用于比較不同閥的過(guò)流能力方面的性能，流量系數(shù)K、表示產(chǎn)生單位壓力損失時(shí)通過(guò)閥的流量?！?GB/T18688—2023/ISO9644:2018p——試驗(yàn)溫度下水的質(zhì)量密度；po——15℃水的質(zhì)量密度；被試閥的K、值應(yīng)是計(jì)算得到的3個(gè)流量系數(shù)值的算術(shù)平均值。從6.1a)規(guī)定表格或6.1b)規(guī)定分別代入式(6)可計(jì)算得到閥的3個(gè)流量系數(shù)值。最大流量系數(shù)和最小流量系數(shù)之間的允許差值不應(yīng)大于最大值的4%。e)試驗(yàn)期間水的壓力和溫度；f)按6.1規(guī)定方式描述的試驗(yàn)結(jié)果；流量m3/s壓力損失kPa流動(dòng)阻力系數(shù)5流量系數(shù)9(資料性)測(cè)量不確定度即使測(cè)量程序和儀器以及分析方法嚴(yán)格符合現(xiàn)行法規(guī)尤其是本文件中的程序，測(cè)量也不可避免地會(huì)受到不確定度的影響。測(cè)量不確定度部分取決于儀器或測(cè)量方法中的殘留不確定度。一旦通過(guò)校準(zhǔn)消除了所有已知的誤差，并且嚴(yán)格記錄了尺寸測(cè)量值并采用了適當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備，則如果采用相同的儀器和相同的測(cè)量方法，將仍然存在不確定度，該不確定度永遠(yuǎn)不會(huì)被消除，且無(wú)法通過(guò)重復(fù)測(cè)量來(lái)減小?；谒褂玫膬x器和對(duì)測(cè)量方法的認(rèn)知，該不確定度分量稱為系統(tǒng)不確定度。由于測(cè)量系統(tǒng)特性或被測(cè)樣數(shù)量改變，或由于這兩者而導(dǎo)致的另一個(gè)誤差源直接以測(cè)量分布的形式出現(xiàn)。該測(cè)量不確定度分量稱為隨機(jī)不確定度。隨機(jī)不確定度評(píng)定需要對(duì)所測(cè)物理量的波動(dòng)情況和穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)量和分析(采用統(tǒng)計(jì)方法)。為減少系統(tǒng)不確定度，操作員采用更精密的儀器或使用多種測(cè)量方法?？赏ㄟ^(guò)在相同條件下使用相同的儀器和測(cè)量方法，增加對(duì)相同物理量的測(cè)量次數(shù)來(lái)減少由隨機(jī)不確定度引起的不確定度。確定系統(tǒng)不確定度和隨機(jī)不確定度后，總測(cè)量不確定度通過(guò)系統(tǒng)不確定度和隨機(jī)不確定度采用方和根法計(jì)算在本文件中，如果系統(tǒng)不確定度的有關(guān)要求(4.1)和對(duì)試驗(yàn)程序的所有要求(如本文件所示)都適用，則可假定總測(cè)量不確定度不超過(guò)5.2.1的規(guī)定值。A.2允許的測(cè)量波動(dòng)A.2.1概述以下示例基于此假設(shè)：被測(cè)量在被測(cè)量系統(tǒng)獲取前沒有衰減。A.2.2目測(cè)系統(tǒng)傳輸信號(hào)如果測(cè)量裝置不包括電子阻尼器系統(tǒng)，則來(lái)自測(cè)量裝置的信號(hào)值會(huì)在采集所需的時(shí)間內(nèi)波動(dòng)。波動(dòng)幅度見圖A.1。測(cè)試者將信號(hào)最大值和最小值可視化。一般情況下，讀數(shù)見式(A.1)。GB/T18688—2023/ISO9644:2018標(biāo)引說(shuō)明：1——波動(dòng)幅度；2——儀器傳輸信號(hào)；3——單次目測(cè)所需時(shí)間。圖A.1波動(dòng)幅度(目測(cè)系統(tǒng)傳輸信號(hào))標(biāo)引說(shuō)明：1——波動(dòng)幅度；2——一組測(cè)量的時(shí)間；十——數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)傳輸值。最大值(Xmx)和最小值(Xmm)的測(cè)量值取自n次測(cè)量，見式(A.3)Xmax=max{x?,x?,…,x,}Xmin=min{x?,r?,…,x,}…………(A.2)和式(A.4)。…………(A.3))百分比(Xmax一XR)/Xk和(Xk一Xmm)/Xk應(yīng)與表1～表3中的值進(jìn)行比較。如果所使用的測(cè)量系統(tǒng)包括一個(gè)積分模塊，該模塊自動(dòng)以要求的準(zhǔn)確度確保在比相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)的積分周期內(nèi)進(jìn)行平均值計(jì)算所需的積分，則讀取值的波動(dòng)通常會(huì)大大低于5.2.2和5.2.3的規(guī)定值。A.3物理量測(cè)量值的穩(wěn)定性圖A.3顯示了信號(hào)的3個(gè)系列的讀數(shù)。Xk?、XR?、Xg?的值是按A.2.2或A.2.3的規(guī)定確定的平均值。標(biāo)引說(shuō)明：Y-—信號(hào)；1——儀器傳輸信號(hào)。圖A.3讀取儀器傳輸信號(hào)要驗(yàn)證信號(hào)是否穩(wěn)定，執(zhí)行以下操作。a)按式(A.5)計(jì)算3個(gè)值的平均值。Xv.1=(XRi+Xk?十XR?)/3…………(A.5)b)確定讀數(shù)的最大值和最小值(在此例中X=X?、Xmn=Xk?):—如果(X?-Xav.1)/Xavg.1和(Xavg.1-Xk?)/Xw.1均低于1.8%,則該信號(hào)被認(rèn)為是穩(wěn)定的；—如果(Xr?-Xng)/X或者(Xg-XR2)/Xa略高于1.8%,則進(jìn)行兩次額外的采集。c)按式(A.6)計(jì)算5個(gè)值的平均值。Xavg.2=(Xki+Xk?+Xk?十XR?+Xk?)/5……(A.6)d)確定讀數(shù)的最大值和最小值：———如果(Xmx一Xav.2)/Xv.2和(Xwg.2-Xmin)/Xay.2均低于3.5%,該信號(hào)被認(rèn)為是穩(wěn)定的；——如果(Xmax一Xav.2)/Xvg.2和(Xavg.2-Xmin)/Xayg.2略高于3.5%,則進(jìn)行兩次額外的采集。e)重復(fù)此過(guò)程，直到非常接近5.2.3的規(guī)定值。但是，如果達(dá)到20個(gè)測(cè)量系列，并且讀取的最高值和最低值與平均值之間的允許偏差大于6,則該程序應(yīng)停止：信號(hào)不是永久性的。A.4測(cè)定湍流額定條件下的流量和壓力損失系數(shù)對(duì)于DN50閥的測(cè)試，表A.1列出了3個(gè)不同點(diǎn)的測(cè)量值平均值。表A.1測(cè)量值平均值測(cè)量點(diǎn)流量m3/b上游壓力MPa閥和管的壓差MPa管壓差MPa閥壓差MPa流速m/sK5141.440.51500.02540.00420.02122.93E+0590.0236.360.55560.01940.00320.01622.58E+0590.3328.990,56790.01220.00210.01014,102,05E+0591.2GB/T18688—2023/ISO9644:2018在本例中，雷諾數(shù)的最小值是本文件要求的授權(quán)值(4E+04)的5倍。事實(shí)證明，在足夠高的壓差下操作可以獲得要求的準(zhǔn)確度的測(cè)量值。(90.0+90.3+91.2)/3=90.5[(91.2-90.0)×100]/90.5=1.32%當(dāng)兩者之差小于4%時(shí)，在無(wú)汽蝕的情況下系數(shù)K、被認(rèn)為等于90.5。(資料性)評(píng)定流量系數(shù)K、和壓力損失系數(shù)ζ的不確定度ISO/IEC指南98-3(稱為GUM)提供了估算測(cè)量不確定度的國(guó)際方法。估算測(cè)量不確定度的方法有很多，在GUM中對(duì)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法的描述最多，但也可使用其他與之相符的方法。GUM組的不確定度類型根據(jù)數(shù)據(jù)獲得方式可分為A類和B類。A類由重復(fù)測(cè)量的統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算得到，而B類則從其他來(lái)源得到，例如參考材料、校準(zhǔn)證書、常數(shù)的接受值、分辨率、不穩(wěn)定性、環(huán)境條件。復(fù)合方法通常是最合適的，且經(jīng)常被應(yīng)用，因?yàn)椴豢赡軉为?dú)估計(jì)各個(gè)不確定度。在此，B類不確定度與參考傳感器和質(zhì)量控制傳感器一起使用，以避免一些系統(tǒng)不確定度。A類不確定度是對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出的一種估計(jì)值。當(dāng)被測(cè)對(duì)象的值是幾個(gè)測(cè)試結(jié)果的平均值或與非獨(dú)立變量有關(guān)時(shí)，優(yōu)選使用A類不確定度評(píng)估。B.2K、測(cè)量不確定度的評(píng)定(Cv)B.2.1流量系數(shù)的確定閥的流量特性參數(shù)是流量系數(shù)K、,式(B.1)給出了被測(cè)量和輸入量。…………(B.1)式中：qv——體積流量，單位為立方米每小時(shí)(m3/h);p——試驗(yàn)流體(水)的密度，單位為千克每立方米(kg/m3);po—15℃時(shí)試驗(yàn)流體(水)的密度，單位為千克每立方米(kg/m3);△p——閥的壓力損失，單位為0.1MPa。B.2.2輸入量的不確定度識(shí)別根據(jù)式(B.1),需要測(cè)量的輸入量如下。根據(jù)表2給出的測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度確定不確定度e,的最大值。對(duì)于流量測(cè)量設(shè)備中的某些技術(shù)，可能會(huì)出現(xiàn)額外的不確定度；有時(shí)流量測(cè)量值取決于上游壓力。需評(píng)估這種偏差，并將其加到之前的e。中。因此，流量計(jì)建議位于上游測(cè)量管的前面，因?yàn)樵摬糠植粫?huì)受到明顯的壓力變化。——上游停滯壓力△p。根據(jù)表1中給出的測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度確定不確定度e△的最大值。這些輸入量是獨(dú)立變量，且可計(jì)算靈敏度。B.2.3靈敏度系數(shù)根據(jù)輸入?yún)?shù)，從式(B.1)的偏導(dǎo)數(shù)獲得靈敏度系數(shù)，見式(B.2)。靈敏度系數(shù)a△p由式(B.4)給出。靈敏度系數(shù)a,由式(B.5)給出。靈敏度系數(shù)a。由式(B.6)給出?！?B.3)…………(B.5)…………(B.6)B.2.4A類不確定度評(píng)定系數(shù)K,平均值的估計(jì)是通過(guò)幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)的平均值獲得的，見式(B.7)?！?B.7)式中：n——測(cè)量點(diǎn)數(shù)量；K——i處數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差σx,表征了測(cè)量期間觀測(cè)值K,的變化性，見式(B.8)?！?B.8)B.2.5相對(duì)不確定度的表達(dá)表B.1總結(jié)了不確定度計(jì)算中要使用的系數(shù)。表B.1不確定度計(jì)算系數(shù)不確定度來(lái)源相對(duì)不確定度U(x)概率分布類型標(biāo)準(zhǔn)不確定度除數(shù)靈敏度系數(shù)對(duì)整體不確定度的貢獻(xiàn)a相對(duì)不確定度U(x)測(cè)量重復(fù)性———1壓力測(cè)試U(△p)正常2u(△p)0.25u2(△p)流量測(cè)試U(qv)正常2u(qv)1u2(qy)密度測(cè)試U(p)矩形u(p)0.25u2(p)15℃時(shí)密度U(pn)矩形u(po)0.25u2(po)系數(shù)K、的擴(kuò)展不確定度由式(B.9