Генератор влажного газа родник-6 эталон 1-го разряда для поверки гигрометров




Скачать 53.89 Kb.
Дата13.08.2016
Размер53.89 Kb.

УДК 543.275.1.089.68

Генератор влажного газа РОДНИК-6 – эталон 1-го разряда для поверки гигрометров
Рудых И.А., ООО “НПП ОКБА”

БЕЛОШИЦКИЙ А.П., ООО “НПП ОКБА”

ЧЕРНЯЕВ и.г., ООО ”НПП ОКБА

КОНДРАТЬЕВ и.а., ООО ”НПП ОКБА
В докладе рассматривается средство метрологического обеспечения для поверки проточных гигрометров микроконцентраций влаги в газах – динамический генератор влажного газа РОДНИК-6.
Разработка генератора РОДНИК-6 преследовала цель по созданию автономного средства для комплектной поверки проточных гигрометров, предназначенных для измерения объемной доли влаги (далее - ОДВ) в области микроконцентраций.

Наиболее широкое применение в различных областях промышленности (химическая, нефтехимическая, металлургическая, электронная и др.), в энергетике, газо- и нефтедобыче, а также в сфере научных исследований получили рабочие гигрометры, основанные на кулонометрическом принципе измерений (серии БАЙКАЛ, БАРГУЗИН, ОНИКС и др.). Эти гигрометры основаны на абсолютном методе, заключающемся в полном количественном извлечении влаги из дозируемого потока анализируемого газа и последующем электролитическим ее разложении на водород и кислород в кулонометрическом чувствительном элементе (ЧЭ), по измеряемому току которого определяется ОДВ газа. Ранее поверка этих гигрометров осуществлялась поэлементным методом. Введение методики поверки кулонометрических гигрометров МИ 2947-2005 г., вызвало необходимость создания средства для комплектной поверки кулонометрических гигрометров.



Серийное производство генератора влажного газа РОДНИК-6 будет способствовать оснащению автономным поверочным средством региональных Центров стандартизации и метрологии, а также метрологических служб юридических лиц, что позволит постепенно перейти на комплектную поверку всех гигрометров микроконцентраций.

Генератор РОДНИК-6 представляет собой настольное лабораторное устройство для получения парогазовой смеси с заданной ОДВ в динамическом режиме (рис. 1).

Генератор относится к рабочим эталонам первого разряда по ГОСТ 8.547-2009.

Принцип действия генератора основан на реализации метода двух давлений в том варианте, когда насыщение газа влагой осуществляется надо льдом при повышенном давлении от 0,02 до 10 МПа (от 0,2 до 10 кгс/см2) и стабильной отрицательной температуре от минус 1 до минус 70 С с последующим понижением давления перед датчиком гигрометра, находящимся при комнатной температуре.

Расчет получаемой ОДВ (В, млн-1) проводится по формуле:
,

где Р0 – нормальное атмосферное давление, равное 101,325 кПа (1,033 кгс/см2);

Вн – справочное (табличное) значение ОДВ в состоянии насыщения газа для температуры термостатирования насытителя и нормального атмосферного давления, млн-1;

Ра – абсолютное давление газа в насытителе, кПа (кгс/см2);

Zн – поправочный коэффициент, учитывающий отклонение свойств реального газа при давлении и температуре в насытителе от свойств идеального газа.

Питание генератора осуществляется:



    • от сети переменного тока 220 В (потребляемая мощность не более 400 Вт);

    • от баллона со сжатым газом (азот, аргон, гелий) давлением 12 МПа (120 кгс/см2);

    • от двух сосудов Дьюара объемом 17,5 л с жидким азотом.

Расход газа, подаваемого к внешнему гигрометру – от 0,2 до 1,0 л/мин при давлении на выходе из генератора (на входе в гигрометр) от 0,2 до 1,0 МПа (от 2 до 10 кгс/см2).


Рисунок 1 - Генератор влажного газа РОДНИК-6

1 – блок измерений; 2 – газовый блок; 3 – криостат; 4 - ноутбук

Относительная погрешность воспроизведения ОДВ – не более  1,5 % при абсолютной погрешности измерения температуры не более  0,05 С и погрешности измерений давления (приведенной к верхнему пределу диапазона измерений) не более  0,1 %.

Нестабильность воспроизведения ОДВ в течение 8 ч непрерывной работы – не более 3 %.

Время установления заданной температуры не превышает 1,5 ч.

Время Т0,9 установления заданной ОДВ при изменении ее от (25020) до (95020) млн-1 и постоянной температуре насытителя не превышает 30 мин.

Генератор состоит из блока измерений и газового блока, соединенных межблочным кабелем. Для получения низких температур в насытителе газовый блок помещается в криостат, охлаждаемый жидким азотом из сосудов Дьюара через устройства подачи хладагента УПХ. Предусмотрена одновременная подача хладагента из двух сосудов (форсированный режим) или попеременная с автоматическим переключением (режим резервирования).

Для измерения текущего значения температуры используется эталонный цифровой термометр ТЦЭ-005/М2, а для измерения давления – эталонный преобразователь давления абсолютного давления ПДЭ-010И.

Газовый блок предназначен для получения газа с заданной ОДВ.

В состав газового блока входят:


    • насытитель;

    • панель с элементами газового тракта.

Насытитель предназначен для насыщения влагой потока газа. Насытитель [1] состоит из набора дисков (тарелок) с уплотняющими прокладками, верхнего и нижнего стаканов, верхнего и нижнего фланцев и стягивающих шпилек. Тарелки содержат пластинчатые направляющие, расположенные концентрически относительно их оси и патрубки, которые служат для прохода газа из одной тарелки в другую и для ограничения уровня воды на тарелке [2].

Между верхней тарелкой и верхним фланцем расположен волокнистый фильтр, предназначенный для улавливания из потока газа частиц льда или воды (тумана).

В верхнем фланце размещен эталонный платиновый термопреобразователь сопротивления ПТСВ-2-1.

Криостат предназначен для охлаждения насытителя до необходимой температуры.

Криостат представляет собой теплоизолированную ванну, внутри которой размещены два змеевика. В ванну заливают теплоноситель, а через змеевики дозировано пропускают хладагент (жидкий азот). Для уменьшения температурного градиента теплоносителя в ванне размещена мешалка с электроприводом, а для контроля и регулирования температуры теплоносителя – платиновый термометр сопротивления. Термометр соединен с терморегулятором, находящимся в блоке измерений. Терморегулятор управляет подачей хладагента из сосудов Дьюара посредством включения и выключения УПХ.

Генератор работает следующим образом.

Газ из баллона через стабилизатор давления газа поступает в осушитель. Для получения влажного газа с заданной ОДВ осушенный поток газа направляется в насытитель, помещенный в криостат и находящийся при отрицательной температуре. Насытитель обеспечивает получение насыщенного водяного пара над поверхностью льда.

При выходе влажного газа из генератора его объем увеличивается пропорционально снижению давления.

ОДВ газа, подаваемого в поверяемый гигрометр, рассчитывается по температуре и давлению в насытителе. Программное обеспечение, поставляемое с генератором, позволяет автоматизировать процесс вычислений, рассчитывать оптимальные параметры воспроизведения заданной ОДВ, производить вычисления воспроизводимой ОДВ в реальном масштабе времени, и, дополнительно, вычислять температуру точки росы (для гигрометров, показывающих точку росы).

Персональный компьютер соединяется с эталонными средствами измерений через СОМ-порты и служит для автоматизации расчетов.

Средства измерений, входящие в состав генератора и регулятор температуры, при поставке имеют свидетельства о поверке.

Реальный прогноз по выпуску генераторов РОДНИК-6: в течение 2012-2015 г.г. планируется выпустить 30-40 комплектов.



Литература


  1. Авторское свидетельство № 1018111 (А.П. Белошицкий, М.Д. Симулик).

  2. Авторское свидетельство № 890350 (А.П. Белошицкий, М.Д. Симулик).








База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница