Робочий еталон об’єму газу з рідинним розділювачем

Реферат: Робочий еталон об'єму газу з рідинним розділювачем належить до вимірювальної техніки та метрології. Робочий еталон містить мірну та компенсуючу ємності, з'єднані переливним трубопроводом, причому компенсуюча ємність містить датчики температури та тиску, трубопроводи з клапанами для під'єднання лічильника газу, що повіряється, та з'єднання з атмосферою, мірна ємність містить стабілізатор потоку рідини, переливний трубопровід містить вмонтований рідинний насос, керований регулятором частоти, крім того робочий еталон об'єму газу з рідинним розділювачем містить пульт керування та відображення інформації, виконаний з можливістю збору вимірювальної інформації, який з'єднаний зі згаданими датчиками тиску та температури, регулятором частоти та клапанами. Згідно з винаходом він додатково обладнаний набором еталонних лічильників рідини та кранами для їх під'єднання до переливного трубопроводу, які з'єднані з пультом керування та відображення інформації, байпасною лінією з триходовим клапаном, який з'єднаний з пультом керування та відображення інформації, при цьому лічильники рідини містять датчики імпульсів, що перетворюють виміряні об'єми рідини в пропорційну кількість імпульсів, які з'єднані з пультом керування та відображення інформації. Робочий еталон дає можливість точного відтворення контрольного об'єму газу, що забезпечує високу точність відтворення та передачі об'єму газу лічильникам газу, які будуть повірятися на такому робочому еталоні. UA 107750 C2 (12) UA 107750 C2 UA 107750 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до метрології, а саме до витратовимірювальної техніки, і може бути використаний для градуювання та повірки лічильників газу, для точного відтворення і вимірювання об'єму газу, а також для проведення випробувань лічильників газу різних типів. Відомий робочий еталон об'єму газу дзвонового типу для повірки та градуювання лічильників та витратомірів газу (А.с. СССР № 1408233,G01 F25/00, Бюл. № 25, 07.07.1988, Пат.56740 С2 Україна, МПК 7 G01F25/00, Бюл. №12, 15.12.2004), який складається із мірної ємності у вигляді дзвону, зануреного у розділювальну рідину, порожнина якого через один трубопровід під'єднана до джерела стиснутого повітря, а через другий трубопровід - до досліджуваного приладу. Дзвін частково врівноважений противагою і ланцюгом. Вузол знімача інформації про пропущений об'єм газу містить контрольну лінійку. Засіб стабілізації вертикального положення дзвону виконаний у вигляді не менше трьох вантажів, розташованих ззовні резервуара і з'єднаних через блоки тросами з нижнім торцем дзвона. Вантажі створюють додаткове тягове зусилля, розподілене по торцю дзвона. По заповненні порожнини дзвона повітрям, він спливає, збільшуючи об'єм, заповнений повітрям. Після відключення джерела витрати газу, починають робочий цикл повірки досліджуваного приладу, для чого по трубопроводу на нього подають повітря з-під дзвона. Переміщення дзвона вниз вимірюють контрольною лінійкою. Усереднене в часі значення пропущеного об'єму газу, відрахованого по контрольній лінійці, за допомогою системи збору та обробки інформації, співставляють з показами досліджуваного приладу, на підставі чого роблять висновок про його точність. У відомому робочому еталоні після спливання дзвонового мірника на його поверхні залишається шар розділювальної рідини. Товщина даного шару носить випадковий характер і не враховується при атестації робочого еталона, а саме при визначенні геометричних параметрів дзвонового мірника. Як наслідок, на таких робочих еталонах важко відтворити з достатньою точністю контрольні об'єми газу. Відомий робочий еталон об'єму газу на базі газового мірника з рідинним розділювачем, який складається з мірної і напірної ємностей, з'єднаних переливним трубопроводом, причому мірна ємність має трубопроводи для під'єднання лічильника, що повіряється, та з'єднання з атмосферним простором через клапани перетворювачів тиску і температури, регулюючої засувки (Газовая расходомерная установка на основе метода вытеснения и оценка точности. К.В. Черкас, Г.О. Татарченко, СП. Каленюк // Український метрологічний журнал.-2003 - випуск 1, с. 61-64). Недоліком такого мірника об'єму газу є нерівномірність створеної витрати об'єму газу, так як регулювання витрати здійснюється засувкою з електроприводом та забезпечення гідростатичного рівня в напірній ємності, що в результаті перевищує нормовані відхилення витрати більше як ±5 %. Відповідно, при зміні витрати газу змінюється його тиск на вході в лічильник і коливається гідростатичний тиск в мірній ємності, а це призводить до похибок при вимірюванні об'єму газу. Найбільш близьким до запропонованого відомий робочий еталон на базі мірника об'єму газу з рідинним розділювачем (Пат.87320 С2 Україна, МПК(2009) G01F25/00 G01F11/00, Бюл. №13, 10.07.2009), який складається із мірної та компенсуючої ємностей, з'єднаних переливним трубопроводом, причому компенсуюча ємність містить датчики температури та тиску, трубопроводи з клапанами для під'єднання лічильника газу, що повіряється, та з'єднання з атмосферою, мірна ємність містить датчик рівня рідини і стабілізатор потоку рідини, переливний трубопровід містить вмонтований рідинний насос, керований регулятором частоти, крім того мірник містить пульт керування та відображення інформації, виконаний з можливістю збору вимірювальної інформації, який з'єднаний зі згаданими датчиками тиску та температури, датчиком рівня рідини, регулятором частоти та клапанами. Недоліком таких робочих еталонів є невисока точність відтворення контрольного об'єму газу із-за наявності шару розділювальної рідини на внутрішній поверхні мірної ємності, що залишається після опускання рівня рідини. Задача, що ставилась при створенні винаходу, є вдосконалення робочого еталона об'єму газу з рідинним розділювачем шляхом введення нових конструктивних елементів, зміни структури і конструкції еталона, що дозволило б досягти можливості точного відтворення контрольного об'єму газу і таким чином забезпечити високу точність відтворення та передачі об'єму газу лічильникам газу, які будуть повірятися на такому робочому еталоні. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що робочий еталон об'єму газу з рідинним розділювачем, що містить мірну та компенсуючу ємності, з'єднані переливним трубопроводом, причому компенсуюча ємність містить датчики температури та тиску, трубопроводи з клапанами для під'єднання лічильника газу, що повіряється, та з'єднання з атмосферою, мірна ємність містить стабілізатор потоку рідини, переливний трубопровід містить вмонтований рідинний насос, керований регулятором частоти, крім того робочий еталон об'єму газу з рідинним розділювачем містить пульт керування та відображення інформації, виконаний з можливістю 1 UA 107750 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 збору вимірювальної інформації, який з'єднаний зі згаданими датчиками тиску та температури, регулятором частоти та клапанами, згідно з винаходом, він додатково обладнаний набором еталонних лічильників рідини та кранами для їх під'єднання до переливного трубопроводу, байпасною лінією з триходовим клапаном, при цьому лічильники рідини містять датчики імпульсів, що перетворюють виміряні об'єми рідини в пропорційну кількість імпульсів, які з'єднані з пультом керування та відображення інформації. Дообладнання робочого еталона набором еталонних лічильників рідини, що містять датчики імпульсів, дозволяє прямим методом вимірювати об'єм рідини, що переливається із компенсуючої в мірну ємність, чим забезпечується більша точність вимірювання об'єму розділювальної рідини у порівнянні з відомими аналогами, в яких дана фізична величина вимірюється непрямими методами (рівень рідини, геометричні параметри дзвонового мірника чи газового мірника), які завжди є менш точними, оскільки обтяжені більшою кількістю складових похибок вимірювань. Крім того набір еталонних лічильників рідини забезпечить розширення діапазону вимірюваних витрат розділювальної рідини і, як наслідок, діапазону витрат газу, на яких будуть повірятися лічильники газу. На кресленні подано схему запропонованого робочого еталона об'єму газу з рідинним розділювачем, який складається з компенсуючої ємності 1, мірної ємності 2, що з'єднані переливним трубопроводом 3, на якому розміщено насос 4, керований регулятором частоти 5, та набір еталонних лічильників рідини 6.1, 6.2…6.n з кранами 7.1, 7.2…7.n для їх під'єднання до переливного трубопроводу 3. Еталонні лічильники рідини містять датчики імпульсів 8.1, 8.2…8.n, де n - відповідно кількість еталонних лічильників рідини, кранів для їх під'єднання і датчиків імпульсів. В мірній ємності 2 розміщений стабілізатор потоку 9 кільцевої форми. Компенсуюча ємність 1 має під'єднувальний трубопровід 10 з клапаном 11 для під'єднання лічильника газу 18, що повіряється, і клапаном для з'єднання з атмосферою 12, датчики температури 13 і тиску 14. Для збору та відображення вимірювальної інформації застосовується пульт керування та відображення інформації 15, який з'єднаний з датчиками тиску 14 та температури 13, регулятором частоти 5, клапанами 11 і 12, кранами 7.1, 7.2…7.n та датчиками імпульсів 8.1, 8.2…8.n. Для перекачування рідини в зворотному напрямку (з мірної ємності 2 в компенсуючу ємність 1) насос 4 з'єднаний з компесуючою ємністю 1 байпасною лінією 16 через триходовий клапан 17, який з'єднаний з пультом керування та відображення інформації 15. Робочий еталон об'єму газу з рідинним розділювачем працює наступним чином. Перед вимірюванням рівень рідини в компенсуючій ємності 1 повинен бути у верхньому положенні, а триходовий клапан 17 в положенні, що від'єднує байпасну лінію 16 від насоса 4, а під'єднує еталонні лічильники рідини 6.1, 6.2…6.n. до насоса 4. Початок повірки здійснюється від команди із пульта керування та відображення інформації 15 встановленням необхідної витрати рідини та поданням команди на один із кранів 7.1, 7.2…7.n, які під'єднують один із еталонних лічильників рідини 6.1, 6.2…6.n до переливного трубопровода 3. За допомогою регулятора частоти 5 і насоса 4 через переливний трубопровід 3 та один із еталонних лічильників рідини 6.1, 6.2…6.n з компесуючої ємності 1 в мірну ємність 2 через стабілізатор потоку 9 перекачується рідина. Під час переміщення рідини з компенсуючої ємності 1 в мірну ємність 2 один із еталонних лічильників рідини 6.1, 6.2…6.n вимірює об'єм рідини, що протікає через нього та за допомогою відповідного датчика імпульсів 8.1, 8.2…8.n перетворює значення виміряного об'єму рідини в пропорційну кількість імпульсів, що надходять на пульт керування та відображення інформації 15, який перетворює кількість імпульсів у значення об'єму рідини та відображає його. При цьому клапан 11 відкритий, а клапан 12 закритий і по трубопроводу 10 та через лічильник газу 18 проходить витіснене рідиною повітря з компенсуючої ємності 1, об'єм якого рівний об'єму рідини, виміряному одним із еталонних лічильників рідини 6.1, 6.2…6.n. Пульт керування та відображення інформації 15, з урахуванням вимірювальної інформації від датчиків температури 13 і тиску 14, приводить цей об'єм до умов вимірювань чи до стандартних умов, в залежності від того, за яких умов здійснюється вимірювання об'єму лічильником газу 18. Після цього об'єм, приведений пультом керування та відображення інформації 15 до умов вимірювань чи до стандартних умов, порівнюється з показами лічильника газу 18 і визначається похибка лічильника газу 18. Після завершення вимірювання клапан 11 закритий, а клапан 12 відкритий для можливості виходу повітря з компенсуючої ємністі 1 в атмосферу. Регулятор частоти 5 забезпечує максимальну витрату насоса 4 в зворотному напрямку: триходовий клапан 17 від'єднує еталонні лічильники рідини 6.1, 6.2…6.n від насоса 4, приєднує до нього байпасну лінію 16 і рідина з ємності 2 перекачується в ємність 1. 2 UA 107750 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 Робочий еталон об'єму газу з рідинним розділювачем, що містить мірну та компенсуючу ємності, з'єднані переливним трубопроводом, причому компенсуюча ємність містить датчики температури та тиску, трубопроводи з клапанами для під'єднання лічильника газу, що повіряється, та з'єднання з атмосферою, мірна ємність містить стабілізатор потоку рідини, переливний трубопровід містить вмонтований рідинний насос, керований регулятором частоти, крім того робочий еталон об'єму газу з рідинним розділювачем містить пульт керування та відображення інформації, виконаний з можливістю збору вимірювальної інформації, який з'єднаний зі згаданими датчиками тиску та температури, регулятором частоти та клапанами, який відрізняється тим, що він додатково обладнаний набором еталонних лічильників рідини та кранами для їх під'єднання до переливного трубопроводу, які з'єднані з пультом керування та відображення інформації, байпасною лінією з триходовим клапаном, який з'єднаний з пультом керування та відображення інформації, при цьому лічильники рідини містять датчики імпульсів, що перетворюють виміряні об'єми рідини в пропорційну кількість імпульсів, які з'єднані з пультом керування та відображення інформації. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3