Содержание к диссертации
Введение S
1. Обзор современного состояния метрологического обеспечения газоанализаторов (методы и устройства синтеза
1.1. Анализ существующих проектов поверочных схем для средств измерения концентрации 10
1.2. Анализ известных схемных решений синтезаторов
1.3. Анализ структурных элементов динамических синтезаторов
1.3.1. Устройства формирования потоков (УФП) /8
1.3.2. Устройства коммутации потоков (УШІ) Z°
1.3.3. Элементы ограничения расхода (ЭОР) 20
1.3.4. Измерители расхода газа (ИРГ) гч
Выводы 23
2. Разработка универсального метода аттестации процесса динамического синтеза газовых смесей
2.1. Основная формула работы компаратора газовых расходов (КГР)
2.2. Источники суммарной погрешности и математическая модель метода 32
2.2.1. Исследование входного импеданса элемента
2.2.2. Влияние перетока сквозь зазор элемента
ЦПН 37
2.2.3. Исследование процессов на участках разгона и торможения. Оптимальный диапазон скоростей поршня 59
2.2.4. Обеспечение постоянства плотности и вязкости среды в элементе
2.2.5. Погрешность температурного изменения измерительного объема элемента ЦНП 45
2.2.6. Погрешность пространственного отклонения поршня
2.2.7. Оценка погрешностей, связанных с измерением интервалов времени 41
2.2.8. Влияние изменений параметров газового состояния на процесс компарирования газовых расходов 49
2.2.9. Влияние сорбционных процессов
2.3. Алгоритм расчета элемента ЦНП с планируемыми метрологическими характеристиками 53
2.4. Экспериментальные исследования КГР
2.4.1. Исследование сопротивления КГР измеряемому расходу 58
2.4.2. Экспериментальные исследования эффективности мер обеспечения неизменности плотности и вязкости газовой среды в элементе ЦНП во
2.4.3. Формальный критерий и методика независимой поверки КГР
2.5. Предельная оценка суммарной погрешности 64
2.6. Проект поверочной схемы с алгоритмом самопроверки КГР
2.7. Достоинства и ограничения метода 68
Выводы 68
3. Разработка новых универсальных методов динамического синтеза ГС для метрологического обеспечения газоанализаторов
3.1. Метод синтеза ГС на основе звукового истечения газовых компонентов, соединенных
энтропийной заслонкой (метод ЗИЭЗ) 10
3.1.1. Теоретическая оценка погрешности приготовления концентрации методом ЭИЭЗ 7Z
3.1.2. Алгоритм расчета элементов энтропийной заслонки 77
3.2. Метод ступенчатого изменения концентрации (метод) 81
3.2.1. Теоретическая оценка погрешности приготовления концентрации методом СК
3.3. Регулируемый элемент ограничения расхода для критических режимов истечений 88
3.4. Источники инструментальной погрешности струйных .динамических многоступенчатых синтезаторов. Основные метрологические характеристики 90
3.5. Экспериментальные исследования инструментальной погрешности динамических синтезаторов, реализующих методы ЗИЗЗ и СК
3.6. Достоинства, ограничения и направление совершенствования новых методов
синтеза ГС 105
3.7. Автоматическая газо-синтезирующая система метрологического обеспечения газоанализаторов -
3.8. Проект поверочной схемы на основе газо-сиятезирующей системы (принципиальный подход) и этапы внедрения Н2
Заключение
Список использованных источников 122
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Результаты промежуточных измерений и их статистическая обработка
ПРИЛОЖЕШЕ 2. Копии актов об использовании результатов исследований
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Фотографии внешнего вида устройств метрологического обеспечения газоанализаторов, реализующих разработанные методы
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. В решениях ХХУІ съезда КПСС важное место отводится вопросам повышения качества и эффективности производства, сохранению окружающей среды, экономии трудовых ресурсов. Одно из ведущих направлений по выполнению этих задач - совершенствование методов и средств метрологического обеспечения конкретных видов приборов. Диссертация посвящена разработке комплекса новых методов динамического синтеза газовых смесей ( ГС ), предназначенных для поверки и градуировки газоанализаторов, активно эксплуатируемый парк которых в стране непрерывно пополняется и составляет в настоящее время не менее миллиона приборов.
Способы синтеза условно делятся на статические, согласно которым ГС приготавливаются коммутированием объёмов, и динамические, в которых перемешивание компонентов ГС происходит в движущемся потоке. Широко распространенные в метрологической практике динамические способы превосходят статические практически по всем основным сравнительным технико-экономическим параметрам: универсальности к используемым газам, широте диапазона концентраций, быстродействию, автоматизации, экономичности расхода компонентов, потребляемой в процессе синтеза ГС энергии, не требуют существенных затрат на транспорт. Однако, до постановки настоящей диссертации они более чем на порядок уступали статическим способам в точности. Это определяло сферу их применения областью, которую по принципиальным техническим причинам не охватывают статические способы: метрологическое обеспечение ( МО ) газоанализаторов в диапазоне, а также МО газоанализаторов для нестойких во времени и взрывоопасных ГС. Таким образом, работа над повышением точности динамических методов синтеза ГС ведет к комплексу положительных технико-экономических достижений в МО газоанализаторов в целом.
ЦЕЛЬЮ создание группы универсальных динамических методов поверки газоанализатороЕ, отличающихся высокой точностью и устойчивостью к внешним воздействиям, обеспечивающих единство измерений при децентрализованной передаче единицы концентрации рабочим средствам измерений.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в создании нового перспек тивного направления метрологического обеспечения газоанализатороЕ, развиваемого на основе ранее не используемых в поверке МЄТОДОЕ ПНЄЕМОНИКИ для синтеза и аттестации процесса синтеза поверочных газовых смесей.
ОСНОВАНИЕМ ДЛЯ ПОСТАНОВКИ ТЕМЫ диссертации являются руководящие документы ряда министерств, в которых, в частности, определены задачи исследований в области метрологического обеспечения газоанализаторов:
по созданию комплексов исходных, образцовых средств измерений для воспроизведения единицы концентрации основных промышленных газов;
по разработке ун иве реальной поверочной газосмесительной установки.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУШИЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:
1. Предложено новое направление развития метрологического обеспечения газоанализаторов, основанное на применении МЄТОЦОЕ пневмо-ники.
2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена устойчивость процесса синтеза поверочных газовьх смесей к воздействию температуры и давления.
3. Разработана и экспериментально исследована группа взаимно контролирующих методов синтеза поверочных газовых смесей, включающая:
расчетный метод компарирования газовых расходов, основанный на элементе пнегмоники "цилиндр - неуплотненный поршень";
метод стабильного синтеза поверочных газовых смесей, основанный на эффекте критического истечения потоков компонентов смеси, соединенных энтропийной заслонкой, позволяющий осуществлять плавное изменение концентрации Е диапазоне 3-=-97 % об.;
метод стабильного масштабно - ступенчатого изменения концентрации компонентов поверочных газовых смесей, основанный на критическом режиме работы струйного компрессора.
ВНЕДРЕНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЕ :
1. В экспериментальном образце автоматической многопрограммной измерительно-информационной газосинтезируюшей системы "Сюита". Представлено 2 акта внедрения по ТИПОЕОЙ межведомственной форме Р-2, утвержденной ЦСУ СССР.
2. В выпускаемую серийно /к 1984 г. изготовлено 12 шт./, динамическую газосмесительную установку УДТ-01 /номер регистрации Госреестра средстЕ измерений 6673-78/. Представлены акты Енедрения установки УДТ-ОІ от следующих предприятий:
НПО Госниихлорпроект г.МоскЕа, с ожидаемой годовой экономической эффективностью 4 тыс. руб. от одной установки.
Волгоградского ПО Каустик" с экономической эффективностью 4 тыс. руб. в год от одной установки Калушского ПО Хлорвинил".
Имеется заключение НПО Госниихлорпроект о положительном эффекте применения установок УДГ-01 на пяти предприятиях хлорной подотрасли:
Калушском ПО "Хлорвинил", Волгоградском ПО "Каустик", Стерлитамакском ПО Каустик", Усольском ПО "Химпром" и Е НПО Госниихлорпроект.
Первой Всесоюзной конференции по анализу неорганических газов, г. Ленинград, 1983 г.
ПУЕЛЖЩИЙ И 0SEM РАБОТЫ
По материалам диссертации опубликовано 12 работ, среди которых 4 авторских свидетельства. В том числе без соавторов 5 работ.
Диссертация состоит из ЕЕЄДЄНИЯ, трех глав с выводами, заключения с формулировкой основных итогов работы, списка использованных источников, содержащего 145 наименований. Она изложена на 155 страницах, Е ТОМ числе 2Ї таблица, 37 рисункоЕ. Три приложения включают 20 страниц, 5 таблиц, 4 рисунка.
