RU2314500C2 - Method of calibrating gas rotameter - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring technique.

SUBSTANCE: method comprises causing the gas to flow through the rotameter to be calibrated under excess pressure, separating the flow into several partial branches, measuring partial flows by means of connecting the standard flow meter to the collector. The rate of the flow through the flow meter is assumed to be the sum of the rates of the partial flows.

EFFECT: expanded functional capabilities.

1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к расходометрии, и может быть использовано во всех отраслях промышленности для градуировки ротаметров газа.The invention relates to measuring equipment, in particular to flow measurement, and can be used in all industries for the calibration of gas flowmeters.

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].A known method for calibrating gas flow measuring instruments (gas meters, rotameters, etc.) is that a calibrated flow meter (for example, a rotameter) is connected to the outlet fitting of the flowmeter installation, the required gas flow is set and passed through a calibrated rotameter, after stabilization of the flow rate readout of the rotameter. The result is compared with the set. Used flowmeter installations, which carry out the known method for calibrating rotameters, incorporate a bell type gas meter, a tube-piston assembly, a nozzle with supercritical or subcritical gas outflow, or a standard flowmeter [GOST 8.324-2002. GSI. Gas meters. Verification technique. Testing installation NPL 100. / World of measurements. - 2004. - No. 1. p.38. Testing unit for UPS-16 gas meters. / World of measurements. - 2004. - No. 2. p.33. Installation testing gas-dynamic UPG-10. / World of measurements. - 2004. - No. 2. p.34. Installation for checking household gas meters UP GSB-6R.09. / World of measurements. - 2004. - No. 2. p.35. Testing installation NPL 200/350. / World of measurements. - 2004. - No. 2. p.35. Installation testing gas-dynamic UPG-9. / World of measurements. - 2004. - No. 2. p.37. Testing unit for gas meters UPSG-1600. / World of measurements. - 2004. - No. 7. p. 43. BV Biryukov and other means of testing flowmeters. M., "Energoatomizdat", 1983, pp. 11-12, 19-22, 89-90, V.G. Zeitlin. Flow measuring equipment. M., Publishing House of Standards, 1977, pp. 41-44. V.G. Zeitlin. Technique for measuring the flow rate and amount of liquid gases and vapors. M., Publishing House of Standards, 1981, p. 188-188. P.P. Kremlevsky. Measurement of the flow rate and amount of liquid gas and steam. M., Publishing house of standards, 1980, p.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.A disadvantage of the known method for calibrating rotameters is the need to use expensive, structurally complex, with significant overall dimensions described above installations. Moreover, the wider the working range of the set gas flow rates, the larger the overall dimensions of the installation. For example, calibration installation NPL 100 [Installation calibration NPL 100. / World of measurements. - 2004. - No. 1. p.38] has overall dimensions of 4200 × 3500 × 1500. These units are not commercially available, but are manufactured by individual order of enterprises.

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).In the laboratories of enterprises mainly use flowmeters with small and medium measuring ranges up to 12.5 dm ³ / min (gas counter type GSB-400 or RG-7000), graduated using, most often, exemplary installations [Patent RU No. 2169909 C2 , cl. G01F 25/00, 2001] with the same measuring range. Rotameters with a measuring range of up to 1.6 m ³ / h (type PM-I; RM-II; PM-III) are graduated in the indicated manner using specialized load-ring installations, for example, type GKU-1.6 A [Load-ring installation PSU-1.6 A. Technical description and operating instructions A 465.00.00.00 TO] with a working measurement range of up to 27 dm ³ / min (1.6 m ³ / h).

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.A known method of calibration and calibration of gas flow meters [SU No. 546787 A, G01F 25/00, 15.02 / 1977], which is the prototype of the invention, consists in passing a stabilized gas stream from a tank of known capacity with compressed gas through a calibrated rotameter and determining its flow rate by changing gas pressure in the tank for a known period of time.

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.The disadvantage of this method is not a wide working range of measurements, because when calibrating rotameters at high flow rates (10 m ³ / h), the gas pressure in the tank drops over a short period of time, which is not enough to set and stabilize a given flow. In addition, for the implementation of this calibration method, metrological certification of the capacity of the used tank and supply communications, as well as a system for refueling the vessel with high-pressure gas, are required.

Задачей изобретения является разработка упрощенного способа градуировки ротаметров, обеспечивающего возможность градуировки в более широком рабочем диапазоне измерений (до 10 м³/ч).The objective of the invention is to develop a simplified method for calibrating rotameters, providing the possibility of graduation in a wider measuring range (up to 10 m ³ / h).

Технический результат изобретения заключается в:The technical result of the invention is:

- упрощении способа градуировки ротаметров,- simplifying the method of calibrating rotameters,

- расширении рабочего диапазона измерений до 10 м³/ч.- expanding the operating range of measurements to 10 m ³ / h.

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.The technical result in the method of calibrating rotameters is achieved by passing a stabilized gas flow under overpressure through a calibrated rotameter, using a manifold, divide it into several partial flows, which are set by throttles integrated into the collector, and partial flows are successively measured by connecting a serial flow meter to the manifold fittings and calculate the flow rate Q of gas through a calibrated rotameter as the sum of the partial flow rates.

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.The number of partial flows is determined in such a way that the value of each of them does not exceed the value of the highest flow rate of the measuring range of the used serial flow meter. In the case of using GSB type RG-7000 (hereinafter referred to as GSB) as an exemplary flow meter, the partial flow rate should not exceed 12.5 dm ³ / min.

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 формулеA comparative analysis of the prototype and the claimed invention shows that a common feature is the transmission of a stabilized gas flow under excessive pressure through a graduated rotameter. The claimed method for calibrating rotameters differs from the known one in that the gas flow is divided by a collector into several partial flows, which are set by inductors integrated in the collector, the partial flows are sequentially measured by connecting a serial flow meter to the manifold fittings and the gas flow rate Q through the calibrated rotameter is calculated by the formula

где q_i - расход парциального потока через i-й штуцер коллектора, дм³/мин;where q _i - partial flow rate through the i-th nozzle manifold, dm ³ / min;

i - порядковый номер выходного штуцера коллектора;i - serial number of the outlet manifold;

n - количество задействованных выходных штуцеров коллектора;n is the number of involved output manifold fittings;

j - номер градуируемой отметки шкалы ротаметра;j is the number of the graduated mark of the rotameter scale;

Т - температура окружающего воздуха, °С.T is the ambient temperature, ° C.

Практически предложенный способ градуировки ротаметров реализуют с помощью газовой системы, которую собирают в соответствии со схемой, приведенной на фиг.1.Practically the proposed method for calibrating rotameters is implemented using a gas system, which is collected in accordance with the scheme shown in figure 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.Choke 3 is closed, and variable chokes 7 (1-n) are closed. Reducer 2 set the gas pressure at its outlet of 2.0-2.2 kgf / cm ² . Pressure control is carried out on the output pressure gauge of the gearbox. Opening the throttle 3, set the required gas pressure in the system, controlling it by a manometer 5. The pressure in the system is set in accordance with the passport for a specific rotameter. The recommended gas pressure is 0.4 kgf / cm ² . Connect the auxiliary rotameter RM-GUZ (as an indicator) to one of the output nozzles 8 (Q ₁ -Q _n ) of the collector 6 and, rotating the throttle needle, set the gas flow rate of 11.5-12.0 dm ³ / min for the auxiliary rotameter.

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).Similarly, the rest (required quantity) of the manifold chokes are adjusted 6. When adjusting the flow rates through the outlet nozzles of the manifold, the set gas pressure in the system is constant by means of a throttle 3, pressure control by a manometer 5. By setting the last throttle, set the graduated rotameter float exactly to the 100 mark of the rotameter scale (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.A serial flow meter, for example, a GSB, is connected to one of the outlet fittings 8 (Q ₁ -Q _n ) of the collector 6. The gas pressure is adjusted to the initial pressure set by the throttle 3 and the time of passing through the GSB of a gas volume of at least 15 dm ^{3 is} measured.

Аналогичным образом измеряют расходы газа через остальные штуцеры.Similarly measure the flow of gas through the remaining fittings.

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.Set the float of the graduated rotameter to another digitized scale mark (j = 2). To do this, drown one or two (penultimate) output nozzle collector. Covering the needle of the last throttle, set the rotameter float exactly to the required mark of the rotameter scale. The throttle 3 adjusts the gas pressure to the set value and again measures the flow rates through all working collector fittings.

Указанные операции повторяют для всех требуемых отметок шкалы градуируемого ротаметра.These operations are repeated for all required grades of the graduated rotameter scale.

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:The gas flow rate in the partial flow is calculated from the measurement results of the time it takes for a given volume of gas to pass through an exemplary GSB — t _i and a given volume — 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%.The proposed method for calibrating rotameters allows you to quite simply expand the range of set gas flow rates to 10 m ³ / h, which allows calibration of most of the rotameters in operation. In this case, the calibration error is determined mainly by the error of the used serial flow meter and is 1.3% (for a confidence probability of P = 0.95) when using drum type RG-7000 as an exemplary gas meter, the limits of the permissible main relative error of which are ± 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.Particularly effectively, the problem is solved when it is necessary to graduate a small number of rotameters. Acquiring or manufacturing an expensive, bulky and complex model installation with a measurement range of up to 10 m ³ / h for graduation of two dozen rotameters is economically unjustified and impractical.

Оптимальным в этом случае является вариант градуировки ротаметров предлагаемым способом с применением простого коллектора и серийного расходомера.Optimal in this case is the option of calibrating the rotameters by the proposed method using a simple collector and a serial flow meter.

Claims (1)

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 какA method for calibrating a gas rotameter, which consists in passing through it a stabilized gas flow under excess pressure, characterized in that the gas flow is divided by a manifold into several partial flows, which are set by throttles integrated in the collector, and partial flows are successively measured by connecting a serial flow meter to the manifold fittings and calculate the flow rate Q of gas through a calibrated rotameter as

где q_i - расход парциального потока через i-й штуцер коллектора, дм³/мин;where q _i is the partial flow rate through the i-th collector fitting, dm ³ / min; i - порядковый номер выходного штуцера коллектора;i - serial number of the outlet manifold; n - количество задействованных выходных штуцеров коллектора;n is the number of involved output manifold fittings; j - номер градуируемой отметки шкалы ротаметра;j is the number of the graduated mark of the rotameter scale; Т - температура окружающего воздуха, °С.T is the ambient temperature, ° C.