Устройство для градуировки и поверки газоанализаторов

Авторы патента:

G01W1/18 - испытание или градуировка метеорологических приборов

Владельцы патента RU 2365948:

Открытое акционерное общество "Ангарская нефтехимическая компания" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к газоаналитическим измерениям, и может быть использовано во всех отраслях промышленности для градуировки и поверки газоанализаторов. Устройство для градуировки и поверки газоанализаторов содержит измерители температуры и давления, выходные коммуникации, стабилизатор высокого давления, пассивный жидкостный термостат и насытитель, представляющий собой стальной сосуд, рассчитанный на высокое давление газа, на 30-60% объема заполненный жидким дозируемым компонентом, через который пропускают газ-носитель, подаваемый через барботер. Предлагаемый простой, сравнительно малогабаритный генератор ПГС гексана, метанола, бензола и др. компонентов с высокими метрологическими (относительная погрешность 2-3%) и динамическими характеристиками. Технический результат - улучшение динамических характеристик и упрощение конструкции устройства. 1 ил.

Известны устройства для градуировки и поверки гигрометров и газоанализаторов, представляющие собой абсолютные генераторы, в основу работы которых положен метод двух давлений, заключающийся в насыщении газа-носителя (далее газа) парами дозируемого компонента при повышенном давлении и последующем изотермическом понижении его до рабочего давления поверяемого газоанализатора [Белошицкий А.П. / Приборы и системы управления. 1994. - №5. - С.36-39.].

Указанные устройства содержат измерители температуры и давления, жидкостный термостат, в который помещен насытитель, выходные коммуникации и систему термостатирования [А.С. СССР №890350, кл.3 G01W 1/11, 1979. Генератор влажного газа образцовый РОДНИК-3. ТУ 6-86 5К1.550.109 ТУ. Пат. 2245565 Российской Федерации. Бюл. №3. 2005. Пат.2275661 Российской Федерации. Бюл. №12. 2006].

Наиболее близким из них к изобретению является устройство для градуировки и поверки гигрометров [Пат.2245565 Российской Федерации. Бюл. №3. 2005], которое содержит измерители температуры и давления, выходные коммуникации, жидкостный термостат, в который помещен выполненный в виде вертикального набора сообщающихся тарелок насытитель, и систему термостатирования, включающую терморегулятор, блок сопряжения и резервирования, теплообменник, устройства подачи хладагента (2 шт.), криогенные сосуды (2-4 шт.) и мешалку.

Указанное устройство предназначено для получения ПГС с заданным значением объемной доли водяного пара. В том случае когда насытитель заполнен другим компонентом, например гексаном, метанолом или др., получают ПГС с заданной объемной долей этого компонента (ОДК), и устройство может быть использовано для градуировки и поверки соответствующих газоанализаторов.

Необходимость получения ПГС с ультрамалыми значениями ОДК обусловила использование в составе устройства сложной системы термостатирования для понижения температуры насытителя с целью понижения равновесного давления паров (давления насыщения) дозируемого компонента. Снизить значения ОДК в ПГС возможно также, понижая давление газа-носителя в насытителе, но его конструкция рассчитана на максимальное давление газа в 1 МПа, и возможность регулирования давления в насытителе в узком диапазоне (от 0,01 до 1 МПа) не позволяет получать ПГС с ультрамалыми значениями ОДК без значительного понижения температуры насытителя.

Несмотря на чрезвычайно высокие метрологические характеристики (относительная погрешность 1,5-2%; диапазон воспроизводимой ОДК от 0,3 до 20000 млн^-1 и др.) данное устройство отличается невысокими динамическими характеристиками. Время выхода устройтсва на предельный режим термостатирования (t=-70°С) составляет 45-50 мин [Белошицкий А.П., Толстихин В.П. / Нефтепереработка и нефтехимия. - 2003. - №8. - С.64-68], требуется значительное время для перехода с одного значения ОДК на другое требуемое значение, что неудобно при оперативном ремонте и настройке порогов срабатывания различных сигнализаторов.

Задачей изобретения является улучшение динамических характеристик устройства для градуировки и поверки газоанализаторов, упрощение его конструкции, а также расширение ассортимента динамических генераторов.

Технический результат, заключающийся в улучшении динамических характеристик и упрощении конструкции устройства для градуировки и поверки газоанализаторов, достигается тем, что в состав устройства, включающего измерители температуры и давления, жидкостный термостат и насытитель, введен дополнительно стабилизатор высокого давления, используется пассивный жидкостный термостат, а насытитель представляет собой стальной сосуд, рассчитанный на высокое давление газа, на 30-60% объема заполненный жидким дозируемым компонентом, через который пропускают газ-носитель, подаваемый через барботер.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное устройство для градуировки и поверки газоанализаторов отличается от известного тем, что оно содержит стабилизатор высокого давления, пассивный жидкостный термостат, в который помещен насытитель, представляющий собой стальной сосуд, рассчитанный на высокое давление газа, на 30-60% объема заполненный жидким дозируемым компонентом, через который пропускают газ-носитель, подаваемый через барботер.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство. Устройство состоит из стабилизатора высокого давления 1, измерителя температуры 2, измерителей давления 3, 9, пассивного жидкостного термостата 4, насытителя барботажного типа 5, переменного дросселя 6 и вентилей 7, 8.

Устройство работает следующим образом.

Насытитель 5 устройства на 30-60% объема заполняют дозируемым компонентом, помещают в пассивный термостат 4, с помощью вентилей 7 и 8 задают давление газа в управляющей полости стабилизатора высокого давления (контроль давления по манометру 9) и, соответственно, в насытителе 5. Давление газа выбирают в зависимости от требуемой массовой концентрации дозируемого компонента (МКК) или ОДК в ПГС на выходе устройства. В насытителе поток газа, барботируя через слой залитой жидкости, насыщается парами дозируемого компонента. Далее газовая смесь проходит дроссель 6, с помощью которого устанавливают требуемый расход ПГС на выходе устройства, и поступает в градуируемый газоанализатор.

Массовая концентрация дозируемого компонента (МКК, мг/м³) в ПГС на выходе устройства для температуры 20°С и нормального атмосферного давления рассчитывается по формуле:

объемная доля дозируемого компонента (ОДК, млн^-1) в ПГС на выходе устройства для тех же условий рассчитывается по формуле:

где Р_o - нормальное атмосферное давление, Р_о=101,325 кПа (1,033 кгс/см²); р - давление насыщения паров дозируемого компонента при температуре термостатирования насытителя, Па (мм рт.ст.) [Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972 г.; Зубарев В.Н. Теплофизические свойства метилового спирта // ГСССД, Справочник. М.: Изд-во стандартов, 1973 г.; У.Д.Верятин и др. / Термодинамические свойства неорганических веществ. - М.: Атом-издат. - 1965. - С.262];

k - коэффициент размерности, k=9,869 млн^-1/ Па или k=1315,789 млн^-1/мм рт.ст.;

f - повышающий коэффициент, характеризующий отличие давления паров дозируемого компонента в присутствии газа-носителя при заданном давлении от значения давления его паров в вакууме (равновесное давление) при одной и той же температуре;

MB - молярная масса дозируемого компонента, г/моль;

Рн - избыточное давление газа в насытителе, кПа (кгс/см²);

Ра - атмосферное давление, кПа (кгс/см²);

z - коэффициент сжимаемости газа-носителя для температуры и давления газа в насытителе [В.В.Сычев и др. Термодинамические свойства азота. ГСССД, М.: Издательство стандартов. 1977];

Vм - молярный объем дозируемого компонента при температуре 20°С и атмосферном давлении 101,325 кПа (760 мм рт.ст.), Vм=24,05 дм³/моль.

Возможность эксплуатации насытителя, представляющего собой стальной сосуд, при избыточном давлении газа в диапазоне от 0,01 до 10 МПа и включение стабилизатора высокого давления в состав устройства позволяет получать ПГС с малыми значениями ОДК без термостабилизации насытителя при отрицательных температурах и позволяет исключить сложную систему термостатирования, значительно упрощая конструкцию устройства. Температура насытителя, погруженного в пассивный термостат, равна температуре воды и практически равна температуре окружающего воздуха, таким образом, устройство в любой момент готово к работе. Время выхода устройства на установившийся режим сокращается до 3-5 мин (установление сорбционного равновесия в выходных коммуникациях), значительно сокращается время перехода с одного значения ОДК в ПГС на другое требуемое значение (улучшение динамических характеристик).

Возможность термостатирования насытителя только при положительной температуре обусловливает возможность применения конструктивно простого насытителя барботажного типа и простейшего лабораторного ртутного термометра типа ТЛ-4 вместо используемого в прототипе термометра сопротивления платинового с электронным блоком.

Предлагаемое устройство для градуировки и поверки обеспечивает воспроизведение ОДК в диапазоне, например для гексана от 0,1595 до 15,95 об.% (от 1595 до 159513 млн^-1); для метанола от 0,1052 до 10,52 об.% (от 1052 до 105263 млн^-1). При этом сохраняется абсолютность устройства: МКК рассчитывается по приведенной формуле (1), а ОДК - по формуле (2) с использованием фундаментальных экспериментальных данных по определению значений давления насыщения дозируемого компонента от температуры.

Несмотря на то что наименьшее значение диапазона воспроизводимой ОДК предлагаемого устройства значительно выше, чем у генератора, взятого в качестве прототипа, для сигнализаторов довзрывных концентраций, например, типа ЩИТ-3, градуируемых по гексану при ОДК 0,28 и 0,475 об.%, оно является вполне достаточным [Сигнализатор ЩИТ-3. Руководство по эксплуатации. 5В2.840.410 РЭ].

Таким образом, предложен простой, сравнительно малогабаритный генератор ПГС гексана, метанола, бензола и др. компонентов с высокими метрологическими (относительная погрешность 2-3%) и динамическими характеристиками, предназначенный для градуировки и поверки газоанализаторов и сигнализаторов довзрывных концентраций, особенно удобный для применения при наладке и настройке порогов срабатывания сигнализаторов.

Устройство для градуировки и поверки газоанализаторов, содержащее измерители температуры и давления, выходные коммуникации, жидкостный термостат и насытитель, отличающееся тем, что дополнительно содержит стабилизатор высокого давления, используемый жидкостный термостат - пассивный, а насытитель представляет собой стальной сосуд, рассчитанный на высокое давление газа, на 30-60%
объема заполненный жидким дозируемым компонентом, через который пропускают газ-носитель, подаваемый через барботер.

Изобретение относится к области испытания гигрометров и может быть использовано на установках осушки газа, станциях подземного хранения газа и других предприятиях газовой отрасли.

Способ получения газового потока с заданной влажностью // 2249239

Изобретение относится к получению влажных газовых потоков, как калибровочных стандартов, и может быть использовано в аналитической химии в качестве эталона для градуировки кулонометрических анализаторов влажности в области микроконцентраций.

Устройство для калибровки и поверки гигрометров // 2245565

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к гигрометрии, и может быть использовано во всех отраслях промышленности для калибровки и поверки гигрометров.

Генератор влажности сжатых газов // 2243576

Изобретение относится к гигрометрии. .

Устройство для поверки конденсационных гигрометров - генератор влажности газа // 2167442

Изобретение относится к измерительной технике. .

Устройство для калибровки и поверки гигрометров // 1589240

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к гигрометрии, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для калибровки и поверки гигрометров.

Способ получения смеси воздуха и пара с известным значением влажности // 1569763

Изобретение относится к области метеорологии и может быть применено для измерения влажности газов при градуировке и поверке пирометров. .

Способ воспроизведения относительной влажности воздуха // 1518820

Изобретение относится к области испытаний, контроля, аттестации и поверки гигрометров, в частности метеорологических, и может быть использовано в других областях измерительной техники, а также при научных исследованиях.

Устройство для определения погрешности датчиков влажности // 1390589

Изобретение относится к метеорологической измерительной технике, в частности к устройствам для испытаний и поверки датчиков относительной влажности, которые при измерениях помещают (погружают) в анализируемую среду, и может быть использовано в метрологических службах.

Установка для определения динамических характеристик гигрометров // 1193623

Способ поверки приборов измерения скорости воздушного потока и устройство для его реализации // 2377613

Изобретение относится к метеорологии, а именно к способам и устройствам поверки средств измерений подвижности воздуха (анемометров, термоанемометров)

Устройство для поверки гигрометров природного газа // 2395824

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при калибровке (поверке) гигрометров природного газа

Устройство для градуировки и поверки сигнализаторов довзрывоопасных концентраций паров многокомпонентных жидкостей в воздухе рабочей зоны // 2464595

Изобретение относится к области газоаналитических исследований и может быть использовано для градуировки и поверки сигнализаторов довзрывоопасных концентраций паров многокомпонентных жидкостей

Устройство для воспроизведения и передачи единиц массовой концентрации кислорода и водорода в жидких средах // 2552598

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерению концентрации кислорода и водорода, предназначенных для поверки, калибровки анализаторов растворенного в жидких средах кислорода и водорода. Устройство для воспроизведения и передачи единиц массовой концентрации кислорода и водорода в жидких средах основано на последовательном приготовлении образцовых растворов жидкости и определении в них содержания растворенного кислорода или водорода. Устройство содержит рабочую камеру, систему терморегуляции, включающую термостат и теплообменный контур, эталонный барометр, эталонный термометр с датчиком, погруженным в среду рабочей камеры, мешалку. Также устройство снабжено анализаторами кислорода и водорода, рабочая камера рассчитана на высокое давление газа и выполнена с предусмотренным смотровым окном и посадочными местами для электрохимических и оптических датчиков анализаторов кислорода или водорода, которым передаются единицы массовой концентрации кислорода и водорода. Кроме того, устройство снабжено системой подачи газовых смесей, состоящей из баллонов с поверочными газовыми смесями, баллона с инертным газом и системы регулирования потока и расхода поверочных газовых смесей, включающей в себя газовую линию, барботер для прокачивания газовых смесей в рабочую камеру, клапаны тонкой регулировки, установленные на входе и выходе рабочей камеры. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности проведения поверки и градуировки анализаторов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ поверки ультразвуковых анемометров и портативные устройства для его осуществления // 2568993

Использование: для поверки ультразвуковых анемометров. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой анемометр помещают в неподвижную воздушную среду с произвольно установившейся температурой воздуха, включают в режим измерений и сравнивают значения скорости ветра, полученные ультразвуковым анемометром, со значением скорости ветра в неподвижной воздушной среде, которые должны совпадать, при этом об окончательном соответствии метрологических характеристик ультразвукового анемометра паспортным данным судят после того, как преобразовывают акустические импульсы, излучаемые акустическими излучателями ультразвукового анемометра, в электрические, исключая при этом распространение акустического импульса через воздушную среду, и задерживают полученные электрические импульсы на время ti, устанавливаемое испытателем, которое определяют по заданному математическому выражению. Технический результат: обеспечение возможности существенного сокращения временных затрат на проведение операций по поверке ультразвуковых анемометров. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

Генератор влажного газа // 2622833

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и предназначено для определения составляющих погрешности потребителем при эксплуатации во время обязательных регламентных работ и перед периодической поверкой гигрометров для измерения объемной доли влаги чистых нейтральных газов, указанных в технических условиях на конкретный тип гигрометра. Генератор влажного газа, представляющий собой полый металлический цилиндр с входными и выходными штуцерами для входа и выхода анализируемого газа, внутри цилиндра находится полая металлическая капсула, по торцам которой закреплены пневмосопротивления с калиброванными отверстиями, внутри полой капсулы находится источник влаги - вода и капсула с помощью центрирующих прокладок из фторопласта с поперечными отверстиями для прохождения газа закреплена по центру металлического цилиндра. Все это представляем из себя простую конструкцию, малые габариты, легко изготавливается и просто эксплуатируется. С помощью такого генератора можно задавать необходимую влажность для определения составляющей погрешности гигрометра, а изменение задаваемой влажности можно регулировать изменением общего расхода газа через проверяемый гигрометр. 1 табл., 1 ил.

Способ поверки роторных анемометров с применением измерителя динамического крутящего момента // 2631912

Изобретения относятся к области измерительно-преобразующей техники и могут быть использованы для поверки роторных анемометров. Способ позволяет проводить поверку роторного анемометра непосредственно на месте его эксплуатации. Устройство для осуществления способа содержит образцовый торсиометр с системой отсчета показаний, электродвигатель и контроллер. При этом вращение оси анемометра осуществляется электродвигателем через образцовый торсиометр. Скручивание торсиометра пропорционально крутящему моменту, создаваемому на оси анемометра. Система отсчета расположена вне торсиометра и позволяет измерять частоту вращения анемометра и угол скручивания. Крутящий момент, создаваемый на оси анемометра, имеет две составляющие, обусловленные трением оси анемометра и аэродинамическими характеристиками воздушного винта. Отклонение крутящего момента от номинального для каждой из моделей анемометров в рабочем диапазоне скорости вращения служит критерием годности. Технический результат заключается в упрощении процедуры поверки анемометра. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.