Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 6: Wedge meters

This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of wedge meters when they are inserted in a conduit running full to determine the flow rate of the fluid flowing in the conduit. NOTE 1 As the uncertainty of an uncalibrated wedge meter can be too large for a particular application, it could be deemed essential to calibrate the flow meter according to Clause 7. This document gives requirements for calibration which, if applied, are for use over the calibrated Reynolds number range. Clause 7 could also be useful guidance for calibration of meters of similar design but which fall outside the scope of this document. It also provides background information for calculating the flow rate and is applicable in conjunction with the requirements given in ISO 5167‑1. This document is applicable only to wedge meters in which the flow remains subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. Uncalibrated wedge meters can only be used within specified limits of pipe size, roughness, beta (or wedge ratio) and Reynolds number. It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of uncalibrated wedge meters in pipes whose internal diameter is less than 50 mm or more than 600 mm, or where the pipe Reynolds numbers are below 1 × 104. NOTE 2 A wedge meter has a primary element which consists of a wedge-shaped restriction of a specific geometry. Alternative designs of wedge meters are available; however, at the time of writing there is insufficient data to fully characterize these devices, and therefore these meters are calibrated in accordance with Clause 7.

Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire — Partie 6: Débitmètres à coin

Le présent document spécifie la géométrie et le mode d'emploi (conditions d'installation et d'utilisation) de débitmètres à coin insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide s'écoulant dans cette conduite. NOTE 1 Étant donné que l'incertitude d'un débitmètre à coin non étalonné risque d'être trop grande pour une application particulière, l'étalonnage du débitmètre conformément à l'Article 7 pourrait être considéré comme essentiel. Le présent document fournit des exigences relatives à l'étalonnage, qui, si elles sont appliquées, sont destinées à être utilisées sur la plage des nombres de Reynolds qui a été étalonnée. L'Article 7 peut également fournir des préconisations utiles pour l'étalonnage des appareils de mesure de conception similaire, mais qui n'entrent pas dans le domaine d'application du présent document. Il fournit également des informations de fond nécessaires au calcul du débit et il est applicable conjointement avec les exigences stipulées dans l'ISO 5167-1. Le présent document est applicable uniquement aux débitmètres à coin pour lesquels l'écoulement reste subsonique dans tout le tronçon de mesure et où le fluide peut être considéré comme monophasique. Les débitmètres à coin non étalonnés ne peuvent être utilisés que dans des limites spécifiées de diamètre de conduite, de rugosité, de valeur de bêta (ou rapport du coin) et de nombre de Reynolds. Il n'est pas applicable au mesurage d'un écoulement pulsé. Il ne couvre pas l'utilisation de débitmètres à coin non étalonnés dans des conduites dont le diamètre intérieur est inférieur à 50 mm ou supérieur à 600 mm, ni les cas où les nombres de Reynolds rapportés à la tuyauterie sont inférieurs à 1 × 104. NOTE 2 Un débitmètre à coin comporte un élément primaire composé d'une restriction en forme de coin de géométrie spécifique. D'autres conceptions de débitmètres à coin sont possibles; cependant, au moment de la rédaction du présent document les données permettant de caractériser complètement ces appareils étaient insuffisantes et ces derniers sont donc étalonnés conformément à l'Article 7.

General Information

Status
Published
Publication Date
03-Feb-2019
Current Stage
9092 - International Standard to be revised
Start Date
08-Sep-2021
Completion Date
08-Sep-2021
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ISO 5167-6:2019 - Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full
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ISO 5167-6:2019 - Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogenes insérés dans des conduites en charge de section circulaire
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5167-6
First edition
2019-02
Measurement of fluid flow by means of
pressure differential devices inserted
in circular cross-section conduits
running full —
Part 6:
Wedge meters
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge de section circulaire —
Partie 6: Débitmètres à coin
Reference number
ISO 5167-6:2019(E)
ISO 2019
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ISO 5167-6:2019(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2019

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 5167-6:2019(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

4 Principles of the method of measurement and computation ................................................................................ 2

5 Wedge meters .......................................................................................................................................................................................................... 3

5.1 Field of application .............................................................................................................................................................................. 3

5.2 General shape ........................................................................................................................................................................................... 4

5.3 Material and manufacture ............................................................................................................................................................. 5

5.4 Pressure tappings ................................................................................................................................................................................. 5

5.5 Discharge coefficient, C .....................................................................................................................................................................6

5.5.1 Limits of use ......................................................................................................................................................................... 6

5.5.2 Discharge coefficient of the wedge meter .................................................................................................. 6

5.6 Expansibility [expansion] factor, ε ........................................................................................................................................ 7

5.7 Uncertainty of the discharge coefficient, C ......................................................................................................................7

5.8 Uncertainty of the expansibility [expansion] factor, ε ......................................................................................... 7

5.9 Pressure loss ............................................................................................................................................................................................. 7

6 Installation requirements........................................................................................................................................................................... 8

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 8

6.2 Minimum upstream and downstream straight lengths for installations between

various fittings and the wedge meter .................................................................................................................................. 8

6.3 Additional specific installation requirements for wedge meters ................................................................ 8

6.3.1 Circularity and cylindricality of pipes upstream and downstream of the

wedge meter ........................................................................................................................................................................ 8

6.3.2 Roughness of the upstream and downstream pipe ........................................................................... 9

6.3.3 Positioning of a thermowell ................................................................................................................................... 9

6.3.4 Bidirectional wedge meters ................................................................................................................................... 9

7 Flow calibration of wedge meters ...................................................................................................................................................... 9

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 9

7.2 Test facility .................................................................................................................................................................................................. 9

7.3 Meter installation.................................................................................................................................................................................. 9

7.4 Design of the test programme .................................................................................................................................................10

7.5 Reporting the calibration results .........................................................................................................................................10

7.6 Uncertainty analysis of the calibration ...........................................................................................................................10

7.6.1 General...................................................................................................................................................................................10

7.6.2 Uncertainty of the test facility ...........................................................................................................................10

7.6.3 Uncertainty of the wedge meter ......................................................................................................................10

Annex A (informative) Table of expansibility [expansion] factor .......................................................................................11

Annex B (informative) Use of Kd parameter ............................................................................................................................................12

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................13

© ISO 2019 – All rights reserved iii
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ISO 5167-6:2019(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following

URL: www .iso .org/iso/foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed

conduits, Subcommittee SC 2, Pressure differential devices.
A list of all the parts in the ISO 5167 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2019 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 5167-6:2019(E)
Introduction

ISO 5167, divided into six parts, covers the geometry and method of use (installation and operating

conditions) of orifice plates, nozzles, Venturi tubes, cone and wedge meters when they are inserted in a

conduit running full to determine the flow rate of the fluid flow in the conduit. It also gives necessary

information for calculating the flow rate and its associated uncertainty.

ISO 5167 is applicable only to pressure differential devices in which the flow remains subsonic

throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase, but it is not

applicable to the measurement of pulsating flow. Furthermore, each of these devices can only be used

within specified limits of pipe size and Reynolds number.

ISO 5167 deals with devices for which direct calibration experiments have been made, sufficient

in number, spread and quality to enable coherent systems of application to be based on their results

and coefficients to be given with certain predictable limits of uncertainty. However, for wedge meters

calibrated in accordance with Clause 7, a wider range of pipe size, β and Reynolds number can be

considered.

The devices introduced into the pipe are called 'primary devices'. The term primary device also

includes the pressure tappings. All other instruments or devices required for the measurement are

known as 'secondary devices'. ISO 5167 covers primary devices; secondary devices are mentioned

only occasionally.
ISO 5167 is divided into the following six parts.

a) Part 1 gives general terms and definitions, symbols, principles and requirements as well as

methods of measurement and uncertainty that are to be used in conjunction with Part 2 to Part 6 of

ISO 5167.

b) Part 2 specifies requirements for orifice plates, which can be used with corner pressure tappings, D

and D/2 pressure tappings , and flange pressure tappings.

c) Part 3 specifies requirements for ISA 1932 nozzles , long radius nozzles and Venturi nozzles, which

differ in shape and in the position of the pressure tappings.
d) Part 4 specifies requirements for classical Venturi tubes .

e) Part 5 specifies requirements for cone meters, and includes a section on calibration.

f) Part 6 specifies requirements for wedge meters, and includes a section on calibration.

NOTE This document is complementary to ISO 5167-1:2003, ISO 5167-2:2003, ISO 5167-3:2003,

ISO 5167-4:2003 and ISO 5167-5:2015.
[1] [4]
1) See ISO 2186 and also ISO/TR 9464 .

2) Orifice plates with 'vena contracta' pressure tappings are not considered in ISO 5167.

3) ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was

succeeded by ISO in 1946.

4) In the USA the classical Venturi tube is sometimes called the Herschel Venturi tube.

© ISO 2019 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5167-6:2019(E)
Measurement of fluid flow by means of pressure
differential devices inserted in circular cross-section
conduits running full —
Part 6:
Wedge meters
1 Scope

This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of

wedge meters when they are inserted in a conduit running full to determine the flow rate of the fluid

flowing in the conduit.

NOTE 1 As the uncertainty of an uncalibrated wedge meter can be too large for a particular application, it

could be deemed essential to calibrate the flow meter according to Clause 7.

This document gives requirements for calibration which, if applied, are for use over the calibrated

Reynolds number range. Clause 7 could also be useful guidance for calibration of meters of similar

design but which fall outside the scope of this document.

It also provides background information for calculating the flow rate and is applicable in conjunction

with the requirements given in ISO 5167-1.

This document is applicable only to wedge meters in which the flow remains subsonic throughout

the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. Uncalibrated wedge

meters can only be used within specified limits of pipe size, roughness, beta (or wedge ratio) and

Reynolds number. It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of

uncalibrated wedge meters in pipes whose internal diameter is less than 50 mm or more than 600 mm,

or where the pipe Reynolds numbers are below 1 × 10 .

NOTE 2 A wedge meter has a primary element which consists of a wedge-shaped restriction of a specific

geometry. Alternative designs of wedge meters are available; however, at the time of writing there is insufficient

data to fully characterize these devices, and therefore these meters are calibrated in accordance with Clause 7.

2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 4006, Measurement of fluid flow in closed conduits — Vocabulary and symbols

ISO 5167-1, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-

section conduits running full — Part 1: General principles and requirements

ISO 5168, Measurement of fluid flow — Procedures for the evaluation of uncertainties

ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories

ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in

measurement (GUM: 1995)
© ISO 2019 – All rights reserved 1
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ISO 5167-6:2019(E)
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4006, ISO 5167-1 and the

following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
wedge gap

maximum gap between the apex of the wedge element and the pipe wall, in the plane perpendicular to

the pipe axis
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.2
wedge ratio
ratio of the wedge gap to the meter inlet diameter, D
Note 1 to entry: See ISO 4006:1991, Clause 2, for the meter inlet diameter, D.
3.3
wedge throat area
minimum cross-sectional open area of the wedge meter
4 Principles of the method of measurement and computation

The principle of the method of measurement is based on the installation of the wedge meter into a

pipeline in which a fluid is running full. Flow through a wedge meter produces a differential pressure

between the upstream and downstream tappings.
The mass flow rate can be determined by the following formulae:
C π
q = εβDp2Δ ρ (1)
m 1
1−β
and
β = (2)

A larger β corresponds to a larger wedge gap height, h (see Figure 1), and therefore a larger throat area

A . The value of β can be calculated using Formula (3):
 2 
1  2h  2h h  h 
 
β =−arccos 1 −−21 ×− (3)
     
 
π D D D D
     
 

NOTE For example, h/D = 0,5 does not correspond to β = 0,5, but to β = √0,5 ≈ 0,707. β = 0,5 corresponds to

h/D ≈ 0,298.
2 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 5167-6:2019(E)
Key
Flow.
Figure 1 — Wedge meter showing different values of wedge ratio

The uncertainty limits can be calculated using the procedure given in ISO 5167-1:2003, Clause 8.

Similarly, the value of the volume flow rate can be calculated since
q = (4)

where ρ is the fluid density at the temperature and pressure for which the volume is stated.

Computation of the flow rate, which is a purely arithmetic process, is performed by replacing the

different items on the right-hand side of Formula (1) by their numerical values. Formula (5) (or the

computed values in Table A.1) gives wedge meter expansibility factors (ε). The values in Table A.1 are

not intended for precise interpolation. Extrapolation is not permitted. However, for a meter calibrated

according to Clause 7, the coefficient of discharge, C, is generally related to the Reynolds number, Re,

which is itself related to q , and has to be obtained by iteration (see ISO 5167-1:2003, Annex A, for

guidance regarding the choice of iteration procedure and initial estimates).

The wedge gap, h, and the pipe diameter, D, mentioned in Formula (3) are the values of the lengths at

working conditions. Measurements taken at any other conditions should be corrected for any possible

expansion or contraction of the primary device and the pipe due to the values of the temperature and

pressure of the fluid during the measurement.

As the wedge meter flow rate calculation is particularly sensitive to the pipe diameter and wedge

gap values used, the user shall ensure that these are correctly entered into the flow computation

calculations. The measured internal diameter shall be used rather than a nominal value.

It is necessary to know the density and the viscosity of the fluid at working conditions. In the case

of a compressible fluid, it is also necessary to know the isentropic exponent of the fluid at working

conditions.

NOTE The turndown of all differential pressure flow meters is dependent upon the differential pressure

range. Typically a 10:1 turndown in flow rate (equivalent to 100:1 turndown in differential pressure) can be

achieved.
5 Wedge meters
5.1 Field of application

Uncalibrated wedge meters can be used in pipes with diameters between 50 mm and 600 mm and with

0,377 ≤ β ≤ 0,791 (wedge ratio 0,2 ≤ h/D ≤ 0,6). Wedge meters with β > 0,791 (h/D > 0,6) or β < 0,377

(h/D < 0,2) are not normally manufactured.
© ISO 2019 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 5167-6:2019(E)
There are
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 5167-6
Première édition
2019-02
Mesure de débit des fluides au moyen
d'appareils déprimogènes insérés
dans des conduites en charge de
section circulaire —
Partie 6:
Débitmètres à coin
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices
inserted in circular cross-section conduits running full —
Part 6: Wedge meters
Numéro de référence
ISO 5167-6:2019(F)
ISO 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5167-6:2019(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2019

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 5167-6:2019(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul ................................................................................................ 2

5 Débitmètres à coin.............................................................................................................................................................................................. 4

5.1 Domaine d’application ..................................................................................................................................................................... 4

5.2 Forme générale ....................................................................................................................................................................................... 4

5.3 Matériau et fabrication .................................................................................................................................................................... 5

5.4 Prises de pression ................................................................................................................................................................................ 5

5.5 Coefficient de décharge, C ...............................................................................................................................................................6

5.5.1 Limites d’utilisation ...................................................................................................................................................... 6

5.5.2 Coefficient de décharge du débitmètre à coin ........................................................................................ 6

5.6 Coefficient de détente, ε ...................................................................................................................................................................7

5.7 Incertitude du coefficient de décharge, C ..........................................................................................................................7

5.8 Incertitude du coefficient de détente, ε ..............................................................................................................................7

5.9 Perte de pression .................................................................................................................................................................................. 7

6 Exigences d’installation ................................................................................................................................................................................ 8

6.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 8

6.2 Longueurs droites minimales amont et aval à installer entre différents accessoires

et le débitmètre à coin ...................................................................................................................................................................... 8

6.3 Exigences spécifiques supplémentaires pour l’installation de débitmètres à coin ..................... 9

6.3.1 Circularité et cylindricité des conduites amont et aval du débitmètre à coin ............. 9

6.3.2 Rugosité de la conduite amont et aval ........................................................................................................... 9

6.3.3 Positionnement d’un doigt de gant .................................................................................................................. 9

6.3.4 Débitmètres à coin bidirectionnels .................................................................................................................. 9

7 Étalonnage en débit des débitmètres à coin ............................................................................................................................ 9

7.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 9

7.2 Installation d’essai ............................................................................................................................................................................10

7.3 Installation de l’appareil de mesure ..................................................................................................................................10

7.4 Conception du programme d’essai .....................................................................................................................................10

7.5 Consignation des résultats d’étalonnage .......................................................................................................................10

7.6 Analyse de l’incertitude de l’étalonnage ........................................................................................................................10

7.6.1 Généralités .........................................................................................................................................................................10

7.6.2 Incertitude de l’installation d’essai ...............................................................................................................11

7.6.3 Incertitude du débitmètre à coin ....................................................................................................................11

Annexe A (informative) Tableau du coefficient de détente ........................................................................................................12

Annexe B (informative) Utilisation du paramètre Kd .....................................................................................................................13

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................14

© ISO 2019 – Tous droits réservés iii
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ISO 5167-6:2019(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans

les conduites fermées, sous-comité SC 2, Appareils déprimogènes.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 5167 est disponible sur le site web de l’ISO.

iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 5167-6:2019(F)
Introduction

L’ISO 5167, qui comprend six parties, a pour objet la géométrie et le mode d’emploi (conditions

d’installation et d’utilisation) des diaphragmes, tuyères, tubes de Venturi, cônes de mesure et

débitmètres à coin insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide

s’écoulant dans cette conduite. Elle fournit également les informations nécessaires au calcul de ce débit

et de son incertitude associée.

L’ISO 5167 est applicable uniquement aux appareils déprimogènes dans lesquels l’écoulement reste

subsonique dans tout le tronçon de mesure et où le fluide peut être considéré comme monophasique;

elle n’est pas applicable au mesurage d’un écoulement pulsé. De plus, chacun de ces appareils ne peut

être utilisé que dans des limites spécifiées de diamètre de conduite et de nombre de Reynolds.

L’ISO 5167 traite d’appareils pour lesquels des étalonnages directs ont été réalisés, en nombre suffisant,

sur une gamme suffisante et avec une qualité suffisante pour permettre à des systèmes d’application

cohérents de se baser sur leurs résultats et coefficients dans certaines limites prévisibles d’incertitude.

Cependant, pour les débitmètres à coin étalonnés conformément à l’Article 7, une plage plus étendue

peut être envisagée pour le diamètre de conduite, la valeur de β et le nombre de Reynolds.

Les appareils interposés dans la conduite sont appelés «éléments primaires», en comprenant dans ce

terme les prises de pression, tandis que l’on appelle «éléments secondaires» tous les autres instruments

ou dispositifs nécessaires à l’accomplissement de la mesure. L’ISO 5167 concerne les éléments primaires;

les éléments secondaires ne sont mentionnés qu’exceptionnellement.
Les six parties formant l’ISO 5167 sont structurées comme suit:

a) La Partie 1 indique les termes généraux et leur définition, les symboles, les principes et les

exigences, ainsi que les méthodes de mesure et l’incertitude qui doivent être utilisés conjointement

avec les Parties 2 à 6 de l’ISO 5167.

b) La Partie 2 spécifie les exigences relatives aux diaphragmes avec lesquels sont utilisées des prises

de pression dans les angles, des prises de pression à D et à D/2 et des prises de pression à la bride.

c) La Partie 3 spécifie les exigences relatives aux tuyères ISA 1932 , aux tuyères à long rayon et

aux Venturi-tuyères, lesquelles diffèrent entre elles par leur forme et l’emplacement des prises de

pression.

d) La Partie 4 spécifie les exigences relatives aux tubes de Venturi classiques .

e) La Partie 5 spécifie les exigences relatives aux cônes de mesure et inclut un article sur l’étalonnage.

f) La Partie 6 spécifie les exigences relatives aux débitmètres à coin et inclut un article sur l’étalonnage.

NOTE Le présent document est complémentaire de l’ISO 5167-1:2003, l’ISO 5167-2:2003, l’ISO 5167-3:2003,

l’ISO 5167-4:2003 et l’ISO 5167-5:2015.
[1] [4]
1) Voir l’ISO 2186 et également l’ISO/TR 9464 .

2) Les diaphragmes à prises de pression « vena contracta » ne sont pas traités dans l’ISO 5167.

3) ISA est le sigle de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation, organisme auquel

l’ISO a succédé en 1946.

4) Aux États-Unis, le tube de Venturi classique est parfois nommé « tube de Herschel ».

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NORME INTERNATIONALE ISO 5167-6:2019(F)
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils
déprimogènes insérés dans des conduites en charge de
section circulaire —
Partie 6:
Débitmètres à coin
1 Domaine d’application

Le présent document spécifie la géométrie et le mode d’emploi (conditions d’installation et d’utilisation)

de débitmètres à coin insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide

s’écoulant dans cette conduite.

NOTE 1 Étant donné que l’incertitude d’un débitmètre à coin non étalonné risque d’être trop grande pour une

application particulière, l’étalonnage du débitmètre conformément à l’Article 7 pourrait être considéré comme

essentiel.

Le présent document fournit des exigences relatives à l’étalonnage, qui, si elles sont appliquées, sont

destinées à être utilisées sur la plage des nombres de Reynolds qui a été étalonnée. L’Article 7 peut

également fournir des préconisations utiles pour l’étalonnage des appareils de mesure de conception

similaire, mais qui n’entrent pas dans le domaine d’application du présent document.

Il fournit également des informations de fond nécessaires au calcul du débit et il est applicable

conjointement avec les exigences stipulées dans l’ISO 5167-1.

Le présent document est applicable uniquement aux débitmètres à coin pour lesquels l’écoulement reste

subsonique dans tout le tronçon de mesure et où le fluide peut être considéré comme monophasique. Les

débitmètres à coin non étalonnés ne peuvent être utilisés que dans des limites spécifiées de diamètre

de conduite, de rugosité, de valeur de bêta (ou rapport du coin) et de nombre de Reynolds. Il n’est pas

applicable au mesurage d’un écoulement pulsé. Il ne couvre pas l’utilisation de débitmètres à coin non

étalonnés dans des conduites dont le diamètre intérieur est inférieur à 50 mm ou supérieur à 600 mm,

ni les cas où les nombres de Reynolds rapportés à la tuyauterie sont inférieurs à 1 × 10 .

NOTE 2 Un débitmètre à coin comporte un élément primaire composé d’une restriction en forme de coin de

géométrie spécifique. D’autres conceptions de débitmètres à coin sont possibles; cependant, au moment de la

rédaction du présent document les données permettant de caractériser complètement ces appareils étaient

insuffisantes et ces derniers sont donc étalonnés conformément à l’Article 7.
2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des

exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels

amendements).

ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées — Vocabulaire et symboles

ISO 5167-1, Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en

charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales

ISO 5168, Mesure de débit des fluides — Procédures pour le calcul de l'incertitude

ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais

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ISO 5167-6:2019(F)

Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure

(GUM: 1995)
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 4006 et l’ISO 5167-1

ainsi que les suivants, s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
ouverture du coin

distance maximale entre le sommet de l’élément en coin et la paroi de la conduite, dans le plan

perpendiculaire à l’axe de la conduite
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
3.2
rapport du coin

rapport de l’ouverture du coin sur le diamètre d’entrée de l’appareil de mesure, D

Note 1 à l'article: Voir l’ISO 4006:1991, Article 2, pour le diamètre d’entrée de l’appareil de mesure, D.

3.3
aire de l’ouverture du coin
aire minimale de la section de passage du débitmètre à coin
4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul

Le principe de la méthode de mesure consiste à interposer un débitmètre à coin sur le passage d’un

fluide s’écoulant dans une conduite en charge, ce qui crée une pression différentielle entre les prises

aval et amont.
Le débit-masse peut être déterminé à l’aide des formules suivantes:
C π
q = εβDp2Δ ρ (1)
m 1
1−β
β = (2)

Une valeur de β plus grande correspond à une hauteur d’ouverture du coin h plus élevée (voir la Figure 1)

et donc à une aire d’ouverture du coin A plus importante. La valeur de β peut être calculée à l’aide de la

Formule (3):
 
1  2h  2h h  h 
 
β =−arccos 1 −−21 ×− (3)
     
 
π D D D D
     
 
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ISO 5167-6:2019(F)

NOTE Par exemple, h/D = 0,5 ne correspond pas à β = 0,5, mais à β = √0,5 ≈ 0,707. β = 0,5 correspond à

h/D ≈ 0,298.
Légende
Écoulement
Figure 1 — Débitmètre à coin avec différentes valeurs de rapport du coin

Les limites d’incertitude peuvent être calculées suivant le mode opératoire indiqué dans

l’ISO 5167-1:2003, Article 8.
De même, on peut calculer la valeur du débit-volume sachant que:
q = (4)

où ρ est la masse volumique du fluide à la température et à la pression pour lesquelles le volume est donné.

Le calcul du débit, qui est un procédé purement arithmétique, est effectué par le remplacement des

différents termes situés à droite de la Formule (1) par leur valeur numérique. La Formule (5) (ou les

valeurs calculées dans le Tableau A.1) donne les coefficients de détente (ε) du débitmètre à coin. Les

valeurs du Tableau A.1 ne sont pas prévues pour une interpolation précise. L’extrapolation n’est pas

permise. Cependant, pour un appareil de mesure étalonné conformément à l’Article 7, le coefficient de

décharge, C, est généralement fonction du nombre de Reynolds, Re, qui est lui-même fonction de q et

doit être obtenu par itération (voir l’ISO 5167-1:2003, Annexe A, pour des préconisations sur le choix du

procédé d’itération et des estimations initiales).

L’ouverture du coin, h, et le diamètre de la conduite, D, mentionnés dans la Formule (3) sont les valeurs

des longueurs dans les conditions de service. Il convient donc de corriger les valeurs mesurées dans

d’autres conditions pour tenir compte de la dilatation ou contraction éventuelle de l’élément primaire

et de la conduite résultant des valeurs de la température et de la pression du fluide lors du mesurage.

Comme le calcul du débit du débitmètre à coin est particulièrement sensible aux valeurs utilisées pour

le diamètre de la conduite et pour l’ouverture du coin, l’utilisateur doit s’assurer que celles-ci sont

correctement introduites dans les calculs de débit. Il faut utiliser le diamètre intérieur mesuré plutôt

que la valeur nominale.

Il est nécessaire de connaître la masse volumique et la viscosité du fluide dans les conditions de service.

Dans le cas d’un fluide compressible, il est également nécessaire de connaître l’exposant isentropique

du fluide dans les conditions de service.

NOTE L’étendue de mesure de tous les débitmètres basés sur une mesure de pression différentielle est

fonction de la plage de mesure de pression différentielle. Il est généralement possible d’obtenir une étendue de

10:1 pour le débit (équivalente à une étendue de 100:1 pour la pression différentielle).

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ISO 5167-6:2019(F)
5 Débitmètres à coin
5.1 Domaine d’application

Les débitmètres à coin non étalonnés peuvent être utilisés dans les conduites de diamètre compris

entre 50 mm et 600 mm et avec 0,377 ≤ β ≤ 0,791 (rapport du coin 0,2 ≤ h/D ≤ 0,6). Les débitmètres à

coin avec β > 0,791 (h/D > 0,6) ou β < 0,377 (h/D < 0,2) ne sont normalement pas fabriqués.

Il existe des limites à la rugosité qui sont traitées en 5.2.3, 5.2.7 et 6.3.2 et des limites au nombre de

Reynolds qui sont traitées en 5.5.2.
5.2 Forme générale

5.2.1 Le débitmètre à coin tel qu’illustré à la Figure 2 comprend (dans le sens d’écoulement) un

cylindre d’entrée, une prise de pression amont, un tronçon de conduite comprenant l’élément en coin,

une prise de pression aval et un cylindre de sortie. La forme des prises de pression est décrite en 5.4.

5.2.2 Le diamètre D doit être mesuré dans le plan de la prise de pression amont. Le nombre de

mesurages doit être au minimum de quatre, espacés de manière égale sur la circonférence intérieure de

la conduite. La moyenne arithmétique de toutes ces mesures doit être prise comme valeur de D dans les

calculs.

La longueur minimale du cylindre d’entrée doit être de 0,5D. La longueur minimale du cylindre de sortie

doit être de 0,5D.

Les diamètres doivent aussi être mesurés dans des plans autres que le plan de la prise de pression amont.

Aucun diamètre le long du débitmètre à coin ne doit différer de plus de 0,4 % de la valeur du diamètre

moyen. Cette exigence est satisfaite lorsque la différence de longueur de n’importe lequel des diamètres

mesurés par rapport à la moyenne des diamètres mesurés est conforme à ladite exigence.

Légende
1 corps de l’appareil de mesure
2 axe du corps de l’appareil de mesure
3 élément en coin
4 sommet du coin
5 prise haute pression
6 prise basse pression
Écoulement.
Figure 2 — Profil géométrique du débitmètre à coin
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ISO 5167-6:2019(F)

5.2.3 La surface intérieure du tronçon de conduite entre les plans des prises de pression amont et

aval doit être propre et lisse, et il convient que le critère de rugosité, Ra, soit aussi faible que possible et

inférieur à 10 D.

5.2.4 L’angle du plan du coin, θ , doit être de 90° ± 2° à tous les points d’intersection sur toute la

longueur du sommet du coin. La longueur du sommet du coin doit être perpendiculaire à l’axe des prises

de pression et aussi à l’axe du débitmètre à coin.

5.2.5 Le rayon de courbure du sommet du coin, R , comme illustré à la Figure 3, doit être inférieur ou

égal à 1 mm sur toute la longueur du sommet du coin.
Figure 3 — Rayon de courbure, R , au sommet du coin

5.2.6 L’angle extérieur amont, θ , et l’angle extérieur aval, θ , du coin doivent être mesurés et doivent

1 2
tous les deux être de 135° ± 2°.

5.2.7 La surface du coin doit être propre et lisse, et le critère de rugosité, Ra, doit être aussi faible que

possible et toujours inférieur à 10 D.

5.2.8 Lorsque le coin est attaché au corps de l’appareil de mesure par soudage, il convient que le

fabricant veille à minimiser la taille des cordons de soudure, dans les limites requises pour assurer

l’intégrité structurelle.

5.2.9 Lorsque le coin est attaché au corps de l’appareil de mesure par soudage, le fabricant doit

s’assurer qu’il n’y a aucune intrusion de la soudure dans l’aire de l’ouverture du coin.

5.3 Matériau et fabrication

5.3.1 Le débitmètre à coin peut être fabriqué en n’importe quel matériau et selon n’importe quelle

technique de construction, pourvu qu’il soit et reste conforme à la description ci-dessus pendant

l’utilisation.

5.3.2 Les éléments en coin conçus creux doivent inclure un système d’égalisation de la pression afin

d’assurer la stabilité structurelle du coin en cas de variations rapides de pression.

5.4 Prises de pression

5.4.1 La prise de pression amont doit se présenter soit sous la forme d’une prise de pression à la paroi

de la conduite, soit sous la forme d’une prise de pression à grand passage. Il est recommandé d’utiliser

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ISO 5167-6:2019(F)

des prises de pression aussi petites que possible et compatibles avec le fluide (par exemple avec sa

viscosité et sa propreté).

La conception des prises de pression à grand passage peut être considérée comme davantage applicable

pour les boues, les fluides corrosifs ou les fluides qui nécessitent des séparateurs.

5.4.2 L’axe des prises de pression doit être perpendiculaire à et doit passer par l’axe du corps de

l’appareil de mesure (voir la Figure 2). L’axe des prises de pression doit aussi être perpendiculaire à

l’arête du sommet du coin ±2°. Les prises de pression doivent être situées sur le même côté du corps de

l’appareil de mesure que l’élément en coin.

5.4.3 L’axe des prises de pression doit être situé à 1D ± 0,02D du bord le plus proche de l’élément en coin.

5.4.4 Le diamètre des prises de pression à la paroi de la conduite doit être compris entre 4 mm et 10 mm.

5.4.5 Le diamètre des prises de pression à grand passage doit être compris entre 25 mm et 75 mm, et il

ne doit en outre jamais être supérieur à D.

5.4.6 La débouchure du trou des prises de pression doit être circulaire. Les bords doivent être arasés

à la surface de la conduite et ne doivent comporter aucune bavure. Leur rayon ne doit pas dépasser le

dixième du diamètre de la prise de pression.
5.4.7 Il convient que chaque prise de pression soit cylindrique sur sa longueur.

5.4.8 La conformité des prises de pression aux deux exigences précédentes est évaluée par inspection

visuelle.
5.5 Coefficient de décharge, C
5.5.1 Limites d’utilisation

L’emploi simultané des valeurs extrêmes pour D, β et Re doit être évité car les incertitudes données en

5.7 pourraient alors augmenter.

Pour des installations en dehors des limites définies en 5.5.2 pour D, β et Re , il est nécessaire de

déterminer le coefficient de décharge pour chaque appareil de mesure par étalonnage conformément à

l’Article 7 sur toute la plage opérationnelle des nombres de Reynolds.

Les effets de Re , Ra/D et β sur C ne sont pas encore suffisamment connus pour que l’on puisse donner

des valeurs fiables de C en dehors des limites définies dans le présent document.

Se reporter à l’Annexe B pour plus d’informations concernant le paramètre traditionnel Kd , qui est lié

géométriquement au coefficient de décharge, C.
5.5.2 Coefficient de décharge du débitmètre à coin

Les débitmètres à coin ne peuvent être utilisés conformément au présent document que lorsque:

50 mm ≤ D ≤ 600 mm
0,377 ≤ β ≤ 0,791 (0,2 ≤ h/D ≤ 0,6)
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ISO 5167-6:2019(F)
4 6
1 × 10 ≤ Re ≤ 9 × 10

Dans ces conditions, le coefficient de décharge, C, d’un appareil de mesure non étalonné a pour valeur:

C = 0,77 – 0,09β
5.6 Coefficient de détente, ε

Comme il n’existe aucune donnée ou équation relative au coefficient de détente pour les débitmètres à

coin, l’équation théorique de détente isentropique, indiquée par la Formule (5), est appliquée.

κ−1
 () 
 
 
κ κ
 
κτ 1−β 1−τ
 
 
ε = (5)
 
  2 
κ −1 1−τ
  
 
1−βτ
  
 
Cette for
...

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