GB/T18688—2023/ISO9644:2018代替GB/T18688—2012農業灌溉設備灌溉閥的壓力損失(ISO9644:2018,IDT)國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會GB/T18688—2023/ISO9644:2018本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定本文件代替GB/T18688—2012《農業灌溉設備灌溉閥的壓力損失試驗方法》,與a)更改了范圍(見第1章，2012年版的第1章);b)更改了試驗臺的壓力損失的定義(見3.5,2012年版的2.5);c)更改了流量測量儀器的要求(見4.2.3,2012年版的4.2.3);d)更改了測壓孔的要求(見4.2.5,2012年版的4.2.5);e)更改了測量量的允許波動值要求(見5.2.1,2012年版的5.2.1);f)更改了閥的試驗方法(見5.4,2012年版的5.4)。本文件等同采用ISO9644:2018《農業灌溉設備灌溉閥的壓力損失試驗方法》。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國機械工業聯合會提出。本文件由全國農業機械標準化技術委員會(SAC/TC201)歸口。I1GB/T18688—2023/ISO9644:2018農業灌溉設備灌溉閥的壓力損失試驗方法本文件僅適用于手動閥。本文件規定了在穩定狀態下測定水流經農業灌溉閥(以下簡稱閥)時產生的壓力損失的試驗方法。給出的閥性能參數范圍和準確度有助于農業灌溉系統設計者比較各種類型閥的壓力損失。本文件還規定了試驗數據的處理方法和試驗報告的內容。本文件描述的試驗方法適用于進口和出口公稱尺寸相等的閥。2規范性引用文件3術語和定義用于表示閥規格的數字標記。體積流量volumeflowrate流量flowrate單位時間內流經閥的水的體積。水流經系統內兩個規定點或系統內某一部分時產生的壓力差。△pp被試閥上游和下游兩個測壓孔之間試驗管路的壓力損失，不包括被試閥的壓力損失。(見5.4.4)試驗臺的壓力損失benchpressureloss2閥的壓力損失valvepressureloss被試閥的壓力損失。閥的實際流量除以閥的參考截面積得出的流速。通過某一截面的流量不隨時間變化而改變的流動狀態。流動阻力系數flowresistancecoefficient5表示閥的壓力損失的無量綱系數。4試驗裝置測量儀器的讀數值相對于真值的允許偏差如下：流量：±2%;壓力和壓力差：±2%;測量儀器應按國家現行的校準規范進行校準。被試閥上游和下游的管路直徑應與被試閥的接口相同。直管段、等徑管的長度應符合圖1的規定。各管件/裝置應按圖1中標示布置，管路的長度應保證試驗設備的間距不小于圖1虛線框中標注的尺寸，并且圖中標明的2d和10d為最小允許長度。4.2.2節流閥在下游安裝節流閥用于控制被試閥的流量。該節流閥的類型和規格不受限制。節流閥應安裝在下游測壓孔(用于測量試驗臺的壓力)之后。將測量儀器放置在系統頂部。3GB/T18688—2023/ISO9644:2018如果采用開式測量儀器(例如經過標定的量水槽),應安裝在系統下游末端，例如下游節流閥之后。流量測量儀器應按使用說明書進行安裝。安裝流量測量儀器前后直管段的長度應滿足要求。測量儀器準確度應為±2%。可以采用任何型式的滿足準確度要求的壓差測量儀器。管路中應有測量靜水壓力的測壓孔(見圖2),其位置如圖1所示。測壓孔的中心線應與管子的中心線垂直相交，如圖2所示。測壓孔的直徑應按照閥的DN選取，見表1。表1測壓孔直徑最小孔徑最大孔徑22335測壓孔的長度l應不小于2d?(d?為測壓孔直徑)。對于壁厚小于2d?的薄壁管應在設置測壓孔處的管壁上加一個凸臺(見圖2)。設置測壓孔處的管子內壁應進行機加工處理，測壓孔不應有毛刺和形狀不規則等缺陷。對于直徑不小于50mm的管路，應在同一圓周上設置4個測壓孔，并在圓周方向呈90°±5°分布，使所有測壓孔均不位于管路圓周上的最低點。對于直徑小于50mm的管路，應在同一圓周上設置2個測壓孔。管路安裝后，測壓孔不應位于管路圓周上的最低點。全部測壓孔(2個或4個)都應由導管引出，導管內孔的截面積應不小于測壓孔截面積的2倍。測壓孔的d?和1應設計合理，可根據圖2制作。圖1試驗裝置4GB/T18688—2023/ISO9644:2018b)角閥及多通閥L?~L——測壓孔前后管路長度；圖1試驗裝置(續)a)厚壁管應采用任何滿足準確度要求(見4.1)、能夠測量水溫的溫度傳感器。該儀器應安裝在節流閥的4.2.7過濾裝置5GB/T18688—2023/ISO9644:20185.1試驗安裝將被試閥安裝在適當的閥試驗臺中，如圖1所示。試驗過程中，確保水溫保持在5℃~50℃。表2和表3給出了每個測量量允許的波動。如果出現的波動大于表2和表3的值，可以通過安裝阻尼裝置進行測量。阻尼裝置的安裝不應影流動阻力系數5波動幅度%士60.1≤5≤1"見6.2.2。量波動幅度%體積流量，qv5上游壓力，p5在每個測試點，以任意時間間隔但不少于10s,對被測量重復讀數。每個試驗點讀數應不少于6GB/T18688—2023/ISO9644:2018表4讀數最少組數的要求讀數組數量的最大讀數和最小讀數差與平均值比值允許值%3579測得的試驗臺的壓力損失應包括節流閥(見4.2.2)的壓力損失△p、和管路的壓力損失△p,5.4.2壓力損失曲線應在制造商聲明的流量范圍內至少5個流量下進行測定。試驗壓力應為比制造5.4.4試驗臺的壓力損失△pb由壓差測量儀器測得。被試閥的壓力損失△p、由試驗臺的壓力損失7GB/T18688—2023/ISO9644:2018a)將對應流量qv下的壓力損失值和相關系數列成表格(見表5);b)將壓力損失△p、和流量qv之間的函數關系繪成曲線。如果加大流量和減小流量試驗得出的試驗結果基本相同(兩個壓力損失值偏差不大于較大值的5%),則應只用一列壓力損失數據編制表格(a)]或僅繪制一條曲線[b]]。6.2閥各種系數的計算6.2.1通則對于內部幾何形狀固定，如內部截面積不隨壓力或流量變化表格或曲線中給出的數據進行計算。6.2.2流動阻力系數ζ式中：p——質量密度，單位為千克每立方米(kg/m3);Vre——參考流速，按式(4)計算。式中：3個流動阻力系數ζ、52和ζ3的算術平均值。利用3個壓力損失值△pmin、△pvm和△pvma對應qv測量值計算公式中對應的vre值。3個qy值從得到的6.1a)數據表格或b)曲線中查取。僅當51、52和5。的值相對于其平均值5的偏差不大于2.5%時，利用流動阻力系數ζ表征閥的壓力損失才是有效的。閥的流量系數通常用于比較不同閥的過流能力方面的性能，流量系數K、表示產生單位壓力損失時通過閥的流量。……8GB/T18688—2023/ISO9644:2018p——試驗溫度下水的質量密度；po——15℃水的質量密度；被試閥的K、值應是計算得到的3個流量系數值的算術平均值。從6.1a)規定表格或6.1b)規定分別代入式(6)可計算得到閥的3個流量系數值。最大流量系數和最小流量系數之間的允許差值不應大于最大值的4%。e)試驗期間水的壓力和溫度；f)按6.1規定方式描述的試驗結果；流量m3/s壓力損失kPa流動阻力系數5流量系數9(資料性)測量不確定度即使測量程序和儀器以及分析方法嚴格符合現行法規尤其是本文件中的程序，測量也不可避免地會受到不確定度的影響。測量不確定度部分取決于儀器或測量方法中的殘留不確定度。一旦通過校準消除了所有已知的誤差，并且嚴格記錄了尺寸測量值并采用了適當的儀器設備，則如果采用相同的儀器和相同的測量方法，將仍然存在不確定度，該不確定度永遠不會被消除，且無法通過重復測量來減小。基于所使用的儀器和對測量方法的認知，該不確定度分量稱為系統不確定度。由于測量系統特性或被測樣數量改變，或由于這兩者而導致的另一個誤差源直接以測量分布的形式出現。該測量不確定度分量稱為隨機不確定度。隨機不確定度評定需要對所測物理量的波動情況和穩定性進行測量和分析(采用統計方法)。為減少系統不確定度，操作員采用更精密的儀器或使用多種測量方法。可通過在相同條件下使用相同的儀器和測量方法，增加對相同物理量的測量次數來減少由隨機不確定度引起的不確定度。確定系統不確定度和隨機不確定度后，總測量不確定度通過系統不確定度和隨機不確定度采用方和根法計算在本文件中，如果系統不確定度的有關要求(4.1)和對試驗程序的所有要求(如本文件所示)都適用，則可假定總測量不確定度不超過5.2.1的規定值。A.2允許的測量波動A.2.1概述以下示例基于此假設：被測量在被測量系統獲取前沒有衰減。A.2.2目測系統傳輸信號如果測量裝置不包括電子阻尼器系統，則來自測量裝置的信號值會在采集所需的時間內波動。波動幅度見圖A.1。測試者將信號最大值和最小值可視化。一般情況下，讀數見式(A.1)。GB/T18688—2023/ISO9644:2018標引說明：1——波動幅度；2——儀器傳輸信號；3——單次目測所需時間。圖A.1波動幅度(目測系統傳輸信號)標引說明：1——波動幅度；2——一組測量的時間；十——數據記錄系統傳輸值。最大值(Xmx)和最小值(Xmm)的測量值取自n次測量，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應與表1～表3中的值進行比較。如果所使用的測量系統包括一個積分模塊，該模塊自動以要求的準確度確保在比相應的系統響應時間更長的積分周期內進行平均值計算所需的積分，則讀取值的波動通常會大大低于5.2.2和5.2.3的規定值。A.3物理量測量值的穩定性圖A.3顯示了信號的3個系列的讀數。Xk?、XR?、Xg?的值是按A.2.2或A.2.3的規定確定的平均值。標引說明：Y-—信號；1——儀器傳輸信號。圖A.3讀取儀器傳輸信號要驗證信號是否穩定，執行以下操作。a)按式(A.5)計算3個值的平均值。Xv.1=(XRi+Xk?十XR?)/3…………(A.5)b)確定讀數的最大值和最小值(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%,則該信號被認為是穩定的；—如果(Xr?-Xng)/X或者(Xg-XR2)/Xa略高于1.8%,則進行兩次額外的采集。c)按式(A.6)計算5個值的平均值。Xavg.2=(Xki+Xk?+Xk?十XR?+Xk?)/5……(A.6)d)確定讀數的最大值和最小值：———如果(Xmx一Xav.2)/Xv.2和(Xwg.2-Xmin)/Xay.2均低于3.5%,該信號被認為是穩定的；——如果(Xmax一Xav.2)/Xvg.2和(Xavg.2-Xmin)/Xayg.2略高于3.5%,則進行兩次額外的采集。e)重復此過程，直到非常接近5.2.3的規定值。但是，如果達到20個測量系列，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,則該程序應停止：信號不是永久性的。A.4測定湍流額定條件下的流量和壓力損失系數對于DN50閥的測試，表A.1列出了3個不同點的測量值平均值。表A.1測量值平均值測量點流量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，雷諾數的最小值是本文件要求的授權值(4E+04)的5倍。事實證明，在足夠高的壓差下操作可以獲得要求的準確度的測量值。(90.0+90.3+91.2)/3=90.5[(91.2-90.0)×100]/90.5=1.32%當兩者之差小于4%時，在無汽蝕的情況下系數K、被認為等于90.5。(資料性)評定流量系數K、和壓力損失系數ζ的不確定度ISO/IEC指南98-3(稱為GUM)提供了估算測量不確定度的國際方法。估算測量不確定度的方法有很多，在GUM中對嚴格的數學方法的描述最多，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數據獲得方式可分為A類和B類。A類由重復測量的統計方法計算得到，而B類則從其他來源得到，例如參考材料、校準證書、常數的接受值、分辨率、不穩定性、環境條件。復合方法通常是最合適的，且經常被應用，因為不可能單獨估計各個不確定度。在此，B類不確定度與參考傳感器和質量控制傳感器一起使用，以避免一些系統不確定度。A類不確定度是對試驗數據進行統計分析得出的一種估計值。當被測對象的值是幾個測試結果的平均值或與非獨立變量有關時，優選使用A類不確定度評估。B.2K、測量不確定度的評定(Cv)B.2.1流量系數的確定閥的流量特性參數是流量系數K、,式(B.1)給出了被測量和輸入量。…………(B.1)式中：qv——體積流量，單位為立方米每小時(m3/h);p——試驗流體(水)的密度，單位為千克每立方米(kg/m3);po—15℃時試驗流體(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別根據式(B.1),需要測量的輸入量如下。根據表2給出的測量儀器準確度確定不確定度e,的最大值。對于流量測量設備中的某些技術，可能會出現額外的不確定度；有時流量測量值取決于上游壓力。需評估這種偏差，并將其加到之前的e。中。因此，流量計建議位于上游測量管的前面，因為該部分不會受到明顯的壓力變化。——上游停滯壓力△p。根據表1中給出的測量儀器的準確度確定不確定度e△的最大值。這些輸入量是獨立變量，且可計算靈敏度。B.2.3靈敏度系數根據輸入參數，從式(B.1)的偏導數獲得靈敏度系數，見式(B.2)。靈敏度系數a△p由式(B.4)給出。靈敏度系數a,由式(B.5)給出。靈敏度系數a。由式(B.6)給出。…………(B.3)…………(B.5)…………(B.6)B.2.4A類不確定度評定系數K,平均值的估計是通過幾個測量點的平均值獲得的，見式(B.7)。…………(B.7)式中：n——測量點數量；K——i處數據的測量結果。試驗標準偏差σx,表征了測量期間觀測值K,的變化性，見式(B.8)。…………(B.8)B.2.5相對不確定度的表達表B.1總結了不確定度計算中要使用的系數。表B.1不確定度計算系數不確定度來源相對不確定度U(x)概率分布類型標準不確定度除數靈敏度系數對整體不確定度的貢獻a相對不確定度U(x)測量重復性———1壓力測試U(△p)正常2u(△p)0.25u2(△p)流量測試U(qv)正常2u(qv)1u2(qy)密度測試U(p)矩形u(p)0.25u2(p)15℃時密度U(pn)矩形u(po)0.25u2(po)系數K、的擴展不確定度由式(B.9