Способ градуировки ротаметров газа

Изобретение относится к измерительной технике. Через градуируемый ротаметр пропускают стабилизированный поток газа под избыточным давлением. Пропущенный поток с помощью коллектора разделяют на несколько парциальных потоков, которые задают встроенными в коллектор дросселями. Последовательно измеряют парциальные потоки путем подключения к штуцерам коллектора серийного расходомера. Расход газа через градуируемый расходомер вычисляют как сумму расходов парциальных потоков. Изобретение позволяет значительно упростить способ градуировки ротаметров и расширить рабочий диапазон измерений до 10 м³/ч. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к расходометрии, и может быть использовано во всех отраслях промышленности для градуировки ротаметров газа.

Известный способ градуировки средств измерений расхода газа (счетчиков газа, ротаметров и др.) заключается в том, что градуируемый расходомер (например, ротаметр) подключают к выходному штуцеру расходомерной установки, задают требуемый расход газа и пропускают его через градуируемый ротаметр, после стабилизации расхода производят отсчет показаний ротаметра. Результат сравнивают с заданным. Используемые расходомерные установки, на которых осуществляют известный способ градуировки ротаметров, имеют в своем составе газовый мерник колокольного типа, трубопоршневой узел, сопло с надкритическим или докритическим истечением газа или образцовый расходомер [ГОСТ 8.324-2002. ГСИ. Счетчики газа. Методика поверки. Установка поверочная NPL 100. /Мир измерений. - 2004. - №1. с.38. Установка поверочная для счетчиков газа УПС-16. /Мир измерений. - 2004. - №2. с.33. Установка поверочная газодинамическая УПГ-10. /Мир измерений. - 2004. - №2. с.34. Установка для поверки бытовых счетчиков газа УП ГСБ-6Р.09. /Мир измерений. - 2004. - №2. с.35. Установка поверочная NPL 200/350. /Мир измерений. - 2004. - №2. с.35. Установка поверочная газодинамическая УПГ-9. /Мир измерений. - 2004. - №2. с.37. Установка поверочная для счетчиков газа УПСГ-1600. /Мир измерений. - 2004. - №7. с.43. Б.В.Бирюков и др. Средства испытаний расходомеров. М., «Энергоатомиздат», 1983, с.с.11-12, 19-22, 89-90, В.Г.Цейтлин. Расходоизмерительная техника. М., Издательство стандартов, 1977, с.41-44. В.Г.Цейтлин. Техника измерения расхода и количества жидкостей газов и паров. М., Издательство стандартов, 1981, с.184-188. П.П.Кремлевский. Измерение расхода и количества жидкости газа и пара. М., Издательство стандартов, 1980, с.164].

Недостатком известного способа градуировки ротаметров является необходимость применения дорогостоящих, конструктивно сложных, со значительными габаритными размерами, описанных выше установок. Причем чем шире рабочий диапазон задаваемых расходов газа, тем больше габаритные размеры установки. Например, поверочная установка NPL 100 [Установка поверочная NPL 100. /Мир измерений. - 2004. - №1. с.38] имеет габаритные размеры 4200×3500×1500. Серийно указанные установки не выпускают, а изготавливают по индивидуальному заказу предприятий.

В лабораториях предприятий в основном используют расходомеры с малыми и средними диапазонами измерений до 12,5 дм³/мин (газовый счетчик барабанный типа ГСБ-400 или РГ-7000), градуируемые с применением, чаще всего, образцовых установок [Патент RU №2169909 С2, кл. G01F 25/00, 2001] с таким же диапазоном измерений. Ротаметры с диапазоном измерений до 1,6 м³/ч (типа PM-I; РМ-II; PM-III) градуируют указанным способом с использованием специализированных грузокольцевых установок, например, типа ГКУ-1,6 А [Установка грузокольцевая ПСУ-1.6 А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации А 465.00.00.00 ТО] с рабочим диапазоном измерений до 27 дм³/мин (1,6 м³/ч).

Известный способ градуировки и поверки расходомеров газа [SU №546787 A, G01F 25/00, 15.02/1977], являющийся прототипом предлагаемого изобретения, заключается в пропускании стабилизированного газового потока из емкости известной вместимости со сжатым газом через градуируемый ротаметр и определении его расхода по изменению давления газа в емкости за известный промежуток времени.

Недостатком указанного способа является недостаточно широкий рабочий диапазон измерений, т.к. при градуировке ротаметров на отметках с большим расходом (10 м³/ч) падение давления газа в емкости происходит за короткий промежуток времени, которого не достаточно для настройки и стабилизации заданного потока. Кроме того, для реализации данного способа градуировки необходима метрологическая аттестация вместимости используемой емкости и подводящих коммуникаций, а также система заправки сосуда газом с высоким давлением.

Задачей изобретения является разработка упрощенного способа градуировки ротаметров, обеспечивающего возможность градуировки в более широком рабочем диапазоне измерений (до 10 м³/ч).

Технический результат изобретения заключается в:

- упрощении способа градуировки ротаметров,

- расширении рабочего диапазона измерений до 10 м³/ч.

Технический результат в способе градуировки ротаметров достигают тем, что через градуируемый ротаметр пропускают стабилизированный поток газа под избыточным давлением, разделяют его с помощью коллектора на несколько парциальных потоков, которые задают встроенными в коллектор дросселями, последовательно измеряют парциальные потоки путем подключения к штуцерам коллектора серийного расходомера и вычисляют расход Q газа через градуируемый ротаметр как сумму расходов парциальных потоков.

Количество парциальных потоков определяется таким образом, чтобы значение каждого из них не превышало значения наибольшего расхода диапазона измерений используемого серийного расходомера. В случае использования ГСБ типа РГ-7000 (далее ГСБ) в качестве образцового расходомера, расход парциального потока не должен быть более 12,5 дм³/мин.

Сопоставительный анализ прототипа и заявляемого изобретения показывает, что общим признаком является пропускание стабилизированного потока газа под избыточным давлением через градуируемый ротаметр. Заявленный способ градуировки ротаметров отличается от известного тем, что поток газа разделяют с помощью коллектора на несколько парциальных потоков, которые задают встроенными в коллектор дросселями, последовательно измеряют парциальные потоки путем подключения к штуцерам коллектора серийного расходомера и вычисляют расход Q газа через градуируемый ротаметр по формуле

где q_i - расход парциального потока через i-й штуцер коллектора, дм³/мин;

i - порядковый номер выходного штуцера коллектора;

n - количество задействованных выходных штуцеров коллектора;

j - номер градуируемой отметки шкалы ротаметра;

Т - температура окружающего воздуха, °С.

Практически предложенный способ градуировки ротаметров реализуют с помощью газовой системы, которую собирают в соответствии со схемой, приведенной на фиг.1.

Закрывают дроссель 3, а переменные дроссели 7 (1-n) прикрывают. Редуктором 2 устанавливают давление газа на его выходе 2,0-2,2 кгс/см². Контроль давления осуществляют по выходному манометру редуктора. Приоткрывая дроссель 3, устанавливают требуемое давление газа в системе, контролируя его по манометру 5. Давление в системе устанавливают в соответствии с паспортом на конкретный ротаметр. Рекомендуемое давление газа - 0,4 кгс/см². Подключают вспомогательный ротаметр РМ-ГУЗ (в качестве индикатора) к одному из выходных штуцеров 8 (Q₁-Q_n) коллектора 6 и, вращая иглу дросселя, устанавливают расход газа 11,5-12,0 дм³/мин по вспомогательному ротаметру.

Аналогично настраивают остальные (требуемое количество) дроссели коллектора 6. При настройке расходов через выходные штуцеры коллектора поддерживают постоянным установленное давление газа в системе при помощи дросселя 3, контроль давления по манометру 5. Настраивая последний дроссель, устанавливают поплавок градуируемого ротаметра точно на отметку 100 шкалы ротаметра (j=1).

Подключают серийный расходомер, например, ГСБ к одному из выходных штуцеров 8 (Q₁-Q_n) коллектора 6. Дросселем 3 корректируют давление газа до установленного первоначально и с помощью секундомера измеряют время прохождения через ГСБ объема газа не менее 15 дм³.

Аналогичным образом измеряют расходы газа через остальные штуцеры.

Устанавливают поплавок градуируемого ротаметра на другую оцифрованную отметку шкалы (j=2). Для этого заглушают один или два (предпоследних) выходных штуцера коллектора. Прикрывая иглу последнего дросселя, устанавливают поплавок ротаметра точно на требуемую отметку шкалы ротаметра. Дросселем 3 корректируют давление газа до установленного и снова измеряют расходы через все работающие штуцеры коллектора.

Указанные операции повторяют для всех требуемых отметок шкалы градуируемого ротаметра.

Расход газа в парциальном потоке вычисляют по результатам измерений времени прохождения заданного объема газа через образцовый ГСБ - t_i и значения заданного объема - V_i:

Предлагаемый способ градуировки ротаметров позволяет довольно просто расширить диапазон задаваемых расходов газа до 10 м³/ч, что позволяет проводить градуировку большинства эксплуатируемых ротаметров. При этом погрешность градуировки определяется в основном погрешностью применяемого серийного расходомера и составляет 1,3% (для доверительной вероятности Р=0,95) при использовании в качестве образцового счетчика газа барабанного типа РГ-7000, пределы допускаемой основной относительной погрешности которого равны ±1%.

Особенно эффективно задача решается при необходимости градуировки небольшого числа ротаметров. Приобретать или изготавливать дорогостоящую, громоздкую и сложную образцовую установку с диапазоном измерений до 10 м³/ч для градуировки двух десятков ротаметров экономически неоправданно и нецелесообразно.

Оптимальным в этом случае является вариант градуировки ротаметров предлагаемым способом с применением простого коллектора и серийного расходомера.

Способ градуировки ротаметра газа, заключающийся в пропускании через него стабилизированного потока газа под избыточным давлением, отличающийся тем, что поток газа разделяют с помощью коллектора на несколько парциальных потоков, которые задают встроенными в коллектор дросселями, последовательно измеряют парциальные потоки путем подключения к штуцерам коллектора серийного расходомера и вычисляют расход Q газа через градуируемый ротаметр как

где q_i - расход парциального потока через i-й штуцер коллектора, дм³/мин;

i - порядковый номер выходного штуцера коллектора;

n - количество задействованных выходных штуцеров коллектора;

j - номер градуируемой отметки шкалы ротаметра;

Т - температура окружающего воздуха, °С.