Глава 12. средства и методы поверки счетчиков количества газов

Глава 12. СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ПОВЕРКИ СЧЕТЧИКОВ КОЛИЧЕСТВА ГАЗОВ

12.1. Принцип действия и основные конструктивные элементы испытательных установок для счетчиков количества газов

Принципиальная схема испытательной установки для поверки газосчетчиков показана на рис. 121. Установка состоит из колокольного газового мерника 2-го разряда, компрессора, регулировочного устройства, указателя расхода, а также ряда устройств и элементов (отмеченных на схеме), необходимых как для нормальной работы установки, так и для полной и качественной поверки счетчиков.

Газовый мерник (рис. 122) предназначен для вытеснения строго определенных объемных порций газа, подаваемых на поверяемый счетчик, при определенном давлении и расходе. Мерник состоит из измери-

Рис. 121. Схема установки для поверки газосчетчиков:

1 — колокол мерника; 2 — клапан автоматического останова; 3 — микроманометр; 4 — переключатель микроманометра; 5 — регулировочный кран; б — поверяемый газосчетчик; 7 — указатель расхода; 8 — обходной кран;

Р — проходной кран; 10 — кран для приема воздуха из помешения; 11 — кран для подсоединения манометра; /2 - приемный кран; 13 — пробка;

14 — компрессор; !5 — кран для слива воды из мерника

тельного колокола 2, рейки со шкалой 3, указателя 4, резервуара с водой 5, зажимного устройства 6 и приспособления для поддержания постоянного давления под колоколом при его погружении в резервуар. Измерительный колокол представляет собой полый цилиндр с верхним сферическим днищем. Колокол подвешен на цепи или тросе 1 и частично уравновешен противовесом 8 с дополнительными грузами 7. При работе установки колокол под действием собственного веса погружается в воду, находящуюся в резервуаре 5. При этом из пространства под колоколом вытесняется объем воздуха, пропорциональный площади внутреннего (пустотелого) сечения колокола и его перемещению по вертикали. Вертикальное перемещение колокола обеспечивается направляющими штангами и роликами. Кроме того, применение направляющих штанг и роликов обеспечивает постоянный зазор между стенками колокола и ре-эервуара с водой, а также между рейкой со шкалой, укрепленной на колоколе, и указателем, укрепленным на резервуаре. Равномерность шкалы мерника обусловливается соответствующими технологическими допусками на конусность и овальность сечения колокола, которые не должны превышать 0,1 %.

Точность отсчета положения колокола по шкале рейки, характеризующая точность определения объема воздуха, вытесненного из-под колокола, должна лежать в пределах ±0,5 мм.

Для увеличения точности отсчета указатель, обычно представляющий собой ножевую стрелку, может быть снабжен нониусом или оптическим визирным приспособлением.

Рабочий объем колокола выбирают равным объемному количеству воздуха, протекающему через поверяемый счетчик при наибольшем поверочном расходе за 3 мин.

Газосчетчики поверяют, как правило, при рабочих (эксплуатационных)' давлениях газа. На большинстве промышленных газопроводов рабочее избыточное давление составляет 40—80 мм ’ вод. ст. Это давление и принято за нормальное при поверке газосчетчиков.

Давление под колоколом создается его весом и регулируется сменой грузов противовеса. Если не принять никаких специальных мер, то при погружении колокола в воду вес его за счет изменения выталкивающей „архимедовой” силы также будет изменяться, а следовательно, будет меняться и Рис. 122. Газовый мерник испытательной давление газа под колоколом.

установки    Для обеспечения постоянст

ва давления под колоколом при работе установки мерники снабжаются весовыми, рычажными или объемными устройствами, автоматически поддерживающими постоянным вес колокола при его погружении в воду.

Весовое устройство, показанное на рис. 122, основано на изменении длины цепи со стороны колокола и со стороны подвески противовеса. При опускании колокола длина цепи противовеса уменьшается, а длина цепи колокола растет. Вызванное этими изменениями длины различных участков цепи перераспределение их веЬов компенсирует потерю в весе колокола.

Если AG — вес воды, вытесненной при опускании колокола на единицу длины (например, на 1 м), то естественно, что для компенсации изменения давления под колоколом вес единицы длины цепи должен быть равен g — AG/2.

Рычажное устройство (рис. 123) основано на добавочном утяжелении колокола моментом от веса гирьки, укрепленной на переменном плече а улитки.

При расчете рычажного устройства определяют профиль улитки, т. е. определяют зависимость г = f(<p), где г — текущий радиус улитки, ip — угол поворота улитки, закрепленной на ролике противовеса.

gtte:

Рис. 123. Рычажное компенсирующее устройство

Рис. 124. Объемное компенсирующее устройство

При опускании колокола на величину Дh момент веса колокола на плече R ролика противовеса за счет выталкивающей силы изменится на

AM=AhF_KyR,    (12.1)

где F_K — площадь кольцевого сечения колокола, 7 - объемный вес воды, заполняющей мерник.

Для компенсации изменения веса колокола необходимо, чтобы

ДM=Arg_T,    (12.2)

где g_T — масса гирьки рычажного устройства.

Из формул (12.1) и (12.2), приняв во внимание, что Ah = R#, получим расчетную зависимость для определения необходимого профиля улитки

r =    (12.3)

бг

Объемное компенсирующее устройство (рис. 124) состоит из цилиндрического сосуда с донышком, прикрепленным к колоколу, и сифонной трубки, один конец которой опущен в цилиндрический сосуд, а другой в резервуар мерника. При опускании колокола вытесняемая им жидкость по сифонной трубке переливается в цилиндрический сосуд. Для компенсации изменения давления под колоколом сечение цилиндрического сосуда F_c (с учетом сечения сифонной трубки) должно быть таким, чтобы вес воды, переливающейся в сосуд из резервуара мерника, был равен весу воды, вытесненной колоколом, т. е.

AkF_Ky = (Дй + Ak_y)F_cy,    (12.4)

где Ah у — возрастание уровня жидкости в резервуаре при опускании колокола на величину Ah.

Приняв во внимание, что Ah_y = AhF_K/F_p, TReF_p — площадь свободной поверхности жидкости в резервуаре мерника, на основании формулы (12.4) получим искомую площадь сосуда

F_nF_K

(12.5)

Р ^ГК

Сифонное устройство в отличие от весового и рычажного не только компенсирует потерю веса колокола, но и поддерживает постоянство уровня воды в резервуаре мерника.

Колебания давления воздуха под колоколом могут быть вызваны также и трением при движении роликов по направляющим штангам и перемещении цепи противовеса по подпятникам. Для уменьшения трения ролики свободно насаживаются на оси, которые крепятся к стенкам колокола с помощью упругих пластин. Между направляющими штангами и роликами должен быть небольшой зазор, а штанги смазываться вазелином. Подпятники для цепи или троса противовеса имеют шариковые подшипники с хорошей смазкой. Звенья цепи или трос выбирают достаточно гибкими.

Выполнение всех указанных конструктивных и технологических требований обеспечивает постоянство давления под колоколом при работе установки ±5 мм вод. ст. Для измерения и контроля давления применяют стеклянные микроманометры с наклонной трубкой.

Существенно на работу газового мерника влияет нестабильность температуры окружающего воздуха во времени и непостоянство температуры по высоте колокола. Изменение температуры влечет за собой изменение объема вытекающего из-под колокола воздуха. Вследствие этого при работе установки не допускаются колебания температуры воды, заполняющей резервуар мерника, и температуры окружающего воздуха более чем на ±0,1° С во время проведения опыта и по высоте колокола. Кроме того, температуры воды и воздуха не должны отличаться более чем на 0,5° С. Столь высокие требования к температурному режиму работы мерника обусловливают необходкмость тщательного термостати-рования лабораторных помещений для поверки газосчетчиков с помощью колокольных испытательных установок.

Конструкция и методы расчета устройств для регулирования расхода (регулировочных насадок с указателями расхода) на газомерных испытательных установках не отличаются от регулировочных устройств испытательных установок для счетчиков жидкостей.

Для автоматического прекращения подачи воздуха из-под колокола в поверяемый счетчик применяют пружийные клапаны, срабатывающие от контактных устройств, сблокированных с перемещающимся колоколом.

Для поверки газосчетчиков большой производительности (более 40 м³ /ч) находят применение автоматизированные газомерные установки с двумя колоколообразными мерниками, работающими в непрерывном режиме. Пока один колокол опускается и вытесняет воздух, другой, поднимаясь, заполняется воздухом от непрерывно действующей воздуходувки.

В последние годы существенное развитие в отечественной и зарубежной практике получают газомерные трубопоршневые установки, установки с жидкостным вытеснением газа и другие.

12.2. Поверка испытательных установок для газосчетчиков

Установки с колокольными мерниками, предназначенные для поверки газосчетчиков, после изготовления, ремонта и установленного срока эксплуатации подлежат обязательной государственной поверке.

Ме1рологическая часть поверки установок сводится к оценке погрешностей указателей расхода и показаний газового мерника.

В основе поверки указателей расхода газомерных установок лежат те же принципы, что и в основе поверки указателей расхода испытательных установок для жидкостных счетчиков.

Поверка образцового газового мерника заключается в проверке его герметичности и установлении правильности нанесения отметок на шкале колокола. При проверке мерника на герметичность нагнетают воздух под колокол до тех пор, пока он не займет верхнего положения. Закрепляют цепь противовеса с тем, чтобы при наличии утечки колокол оставался неподвижным. При этом о герметичности мерника судят по показаниям микроманометра, подсоединенного к выходному газопроводу установки (см. рис. 122). Если в течение 2 мин положение мениска манометрической жидкости, заполняющей трубку дифманометра, не изменится, мерник считается герметичным.

Правильность нанесения отметок на шкале колокола проверяют, измеряя количество воздуха, выходящего из-под колокола, образцовыми газовыми мерниками 1-го разряда, номинальный объем которых определен весовым методом с погрешностью не более 0,03 %.

При выборе объема и количества образцовых мерников следует исходить из допустимой продолжительности поверки всей шкалы мерника, которая не должна быть более 1 ч. В процессе поверки поддерживают равенство и постоянство температур воздуха и воды в пределах ±0,2° С.

Образцовый газовый мерник 1-го разряда показан на рис. 125. Колбу 2 мерника через кран 7, соединенный гибким шлангом со специальным хранилищем, предварительно заполняют водой. Полный залив колбы контролируют при помощи ниппельного крана 1, установленного на шарообразной крышке мерника. Затем мерник при помощи резиновой трубки, накидываемой на ниппель крана 1, соединяют с пространством под поверяемым колоколом. Если после этого открыть кран 4, то вода из колбы будет вытекать, и колба будет за-

полниться воздухом, посту-

р,,„ ПС ЛЯ    »    *.    ,    пающим    из-под    колокола,

гас. 125. Образцовый газовый мерник 1-го раз- ,,    _    _

ряда    ^{Вода    из    колбы}    будет выте

кать до тех пор, пока ее уровень не установится на отметке 0, нанесенной на толстостенной стеклянной трубке 6. Обычно эта отметка наносится на 40 мм ниже уровня сливной трубы, что соответствует давлению воздуха под колоколом, равному 40 мм вод. ст. Таким образом, количество воздуха, поступившего в мерник, равно объему вытекшей из мерника воды. Если объем мерника известен (его определяют в процессе аттестации самого мерника и подгоняют под номинальное значение при помощи регулирующего цилиндра 5), можно подсчитать погрешности отметок шкалы колокола. Для полного опорожнения мерника служит кран 5.

12.3. Основы поверки газосчетчиков

В процессе поверки газосчетчиков определяют соответствие их герметичности, чувствительности, потерь давления, колебаний потерь давления (мигания) и погрешностей показаний требованиям нормативных документов.

При проверке герметичности счетчика компрессором или воздуходувкой закачивают в него воздух с избыточным давлением, равным

2 кгс/см² для ротационных газосчетчиков, 0,075 кгс/см² — для газосчетчиков с мерными мехами; 0,12 кгс/см² — для барабанных газосчетчиков и наблюдают за давлением воздуха по показаниям манометров. Если в течение 5 мин показания манометров не изменятся, то счетчик считается герметичным

Чувствительность газосчетчиков проверяют на испытательных установках. При зтом на установке создают расход газа, соответствующий 2,5 % номинального расхода для ротационных газосчетчиков, 0,0375 м³/ч -для газосчетчиков с мерными мехами и номинальным расходом 2,5 м³/ч;

0,060 м /ч - для газосчетчиков с мерными мехами и номинальным расходом 6 м³/ч, 1 % номинального расхода — для барабанных счетчиков.

Прибор считают удовлетворяющим требованиям по чувствительности, если большая стрелка или наименьший ролик счетного механизма при указанных значениях расхода на установке (контролируемых по показаниям микроманометра) будут вращаться.

Методика поверки погрешности показаний газосчетчиков на испытательных установках не отличается от методики, принятой при поверке счетчиков количества жидкостей на рабочих средах.

Разность показаний счетчиков и испытательной установки для метрологически исправных счетчиков (признаваемых по результатам поверки годными) не должна превышать 2 % при расходах 100 и 50 % номинального и 3 % при расходе 10 % номинального.

Потери давления на счетчике и колебания зтих потерь (мигания) при его работе определяют при помощи микроманометра и переключательного крана, соединяющего с микроманометром попеременно входной и выходной патрубки работающего счетчика.

Допустимые потери давления и колебания потери давления при номинальных расходах для различных типов газосчетчиков составляют: для ротационных газосчетчиков 30 и 3 мм вод. ст. соответственно; для барабанных газосчетчиков 8 и 3 мм вод. ст.; для газосчетчиков с мерными мехами 11 и 5 мм вод. ст. при номинальных расходах до 6 м³/ч и 20 и 8 мм вод. ст. при номинальных расходах свыше 6 м³/ч

К контрольному вопросу № 18

Проанализировав данные, приведённые в таблице, нетрудно убедиться, что результаты поверки счетчика на жидкостях-заменителях могут быть представлены следующим образом:

Формула (10.6), приведенная к виду

и.

з п

^sp-⁵»‘-V>

С„ =

Теперь, подсчитав по формуле (10.6) погрешности показаний счетчика на рабочей жидкости (эфирном масле), получим, что относительная погрешность показаний счетчика на рабочей жидкости составляет +0,46 %; +0,49 % и +0,53 % при первом, втором и третьем пропусках соответственно.

Таким образом, по результатам последнего поверочного пропуска счетчик забракован Вами правильно.

Глава 13. методы и средства измерения уровня жидкостей  »

Библиотека »