Розробка установки для перевірки побутових лічильників газу

     Тоді:        Р_{h max}  = 9.81 * 1000 * 1.6 = 15700 Па

     Максимальний  тиск знизу витіснювача рівний:

          (3.13)

     що  буде становити  19700 Па

     Вихідні дані: - 19.7*10³ Па;

     - Д_в = 1м;

     -[о]=550МПа/м²;

     -К=7

     Товщину стінки витіснювача визначимо із умови надійності її на розрив що дорівнює 0.00013.

     Виходячи  із конструктивних міркувань і необхідності забезпечення заданої жорсткості витіснювача, приймаємо товщину стінки 5 мм. Вагу дзвону визначимо за формулою:

           (3.15)

     де  р_нерж - густина матеріалу дзвону ( нержавіюча сталь );

     g - прискорення земного тяжіння;

     δ₁ - товщина стінки дзвону; δ

     ₂ - товщина днища дзвону;

     Вихідні дані:

     - h_к =1.11м;

     -Д=0.7м; 

     -δ₁= 0.004 м;

     - δ₂ = 0.005 м;

     -Р_нерж=7.78*10³кг/м³.

     Вага  дзвону рівняється:

       (3.16)

     Розрахунок  тиску, який створюється дзвоном.        

     Тиск  під дзвоном визначається по формулі:

     що  буде становити Р = 2400 Па.

     Додаткова вага визначається по формулі:

               (3.18)

     тобто додаткова вага буде 616 Н

     Слід  відмітити, що знайдена додаткова вага дзвону входить в вагу рами і вагу додаткових вантажів, розміщених зверху дзвону. Вага додаткових вантажів визначається в процесі випробувань установки. Додаткова вага дзвону з врахуванням противаги рівного 98 і складає 714 Н.

     Розрахунок  компенсатора "втрати" ваги дзвону.

     Вага  компенсатора (погонна вага) визначається за формулою:

          (3.19)

     де  h₁ - висота занурення дзвону, яка рівна 1 м;

     р_м- густина масла при температурі 20 С.

     Вага  компенсатора рівняється:                                                   

     

     Розрахунок непостійності тиску під дзвоном    і його вплив на постійність створюваної витрати.,

     Висока  степінь інтенсифікації роботи в  розроблювальній установці, а як наслідок і велика швидкість руху дзвону, можуть привести до деякого  зростання сил опору руху його стінок в затворній рідині по мірі їх опускання і безпосереднього збільшення площі поверхонь що труться.

     Для здійснення розрахунку скористаємося  рекомендаціями і аналітичними залежностями, приведеними [ 17 ].

     Силу  опору руху дзвону можна розділити  на дві складові - опір тертя його стінок в затворній рідині і лобовий опір переміщенню. Дві складові непостійні і залежать від швидкості і глибини занурення дзвону.

     Розрахунок  сили тертя стінок дзвону в затворній  рідині.                 

     Розрахунок  ведемо по формули

       (3.20)

     де  r_к =0.354 - середній радіус дзвону,

     r_кн=0.352 - радіус дзвону зовнішній;

     r_кв = 0.35 - радіус дзвону внутрішній;

     І_вн = 0.5 - радіус витіснювача зовнішній;

     L = 0.6 - глубина занурення дзвону;

      =026.4*10³ кг/мс- динамічна в’язкість масла;

     U =* 0.208 м/с - швидкість занурення дзвону.

     Після підстановки числових даних знаходимо, що сила опору руху дзвону буде дорівнювати  F_т= 0.333 Н

     Розрахунок  сили лобового опору руху стінки дзвону в затворній рідині. Розрахунок ведемо за формулою:

                         (3.21)

     де  h = 0.1 м - віддаль від низу дзвону до днища витіснювача.

     Після підстановки числових даних одержимо, що F_р =0.068 Н

     Пониження тиску під дзвоном визначимо  за формулою:

           (3.22)

     При площі днища дзвону   S=0,55м².

        

     Як  видно , в даній конструкції   пониження тиску під дзвоном навіть на самих великих витратах дуже мале і практично не може обумовити нестабільність витрати. 

     3.2 Розробка програми метрологічної атестації дзвонової витратомірної установки

     Метрологічна  атестація установки передбачає проведення зовнішнього огляду а  після цього знаходження таких  складових похибки:

     - визначення похибки атестації об’єму дзвону;

     - визначення похибки атестації каналів вимірювання тиску;

     - визначення похибки атестації каналів вимірювань температури;

     - визначення похибки атестації лінійки;

     - визначення сумарної похибки атестації діагностування.

     При проведенні зовнішнього огляду перевіряють  відповідність установки наступним вимогам:

     - склад і комплектність установки повинна відповідати вимогам технічної документації на установку;

     - відсутність механічних пошкоджень та інших дефектів, які перешкоджають роботі установки;

     - маркування та пломбування згідно технічної документації на установку.

     - Визначення похибки атестації об’єму дзвону.

     Дзвін встановлюють в горизонтальне положення. На внутрішній поверхні дзвону олівцем  наносять повздовжні твірні, які зміщені  одна відносно другої на 45 градусів, починаючи від торця дзвону наносять кола через кожні 50 мм. Місця перетину твірних з колами визначають місця, на яких будуть проводитись вимірювання діаметрів дзвону за допомогою нутроміра. Вимірювання діаметрів дзвону ведуть в чотирьох парах точок, зміщення через 45 градусів у 15 січеннях.

     В кожній парі точок січення проводять  по 11 вимірювань діаметру дзвону. Дані заносять в таблицю протоколу.

     Для кожного січення визначають середнє  значення внутрішнього діаметру дзвону за формулою:

           (3.23)

     де  D_j - середнє значення діаметра в даному січенні, мм;

     D_і - текучі значення діаметра в даній парі точок, мм;

     n - кількість вимірювань (11);

     k - кількість серій вимірювань діаметрів в одному січенні, виконанні через кожні 45 градусів (4).

     Для кожного січення обчислюється середнє квадратичне відхилення за формeлою

          (3.24)

     та  випадкову складову похибки за формeлою (у відсотках)

          (3.25)

     де  t_a - коефіцієнт Стьюденга.    

     Аналогічні  вимірювання діаметрів дзвону проводять  і для інших січень дзвону. Після  цього визначають площу внутрішнього січення дзвону в кожному січенні  та за допомогою комп'ютерної техніки  методом інтерполяції визначають функцію зміни площі січення дзвону від його довжини. Знаючи цю залежність, обчислюють площу та об’єм дзвону через кожний міліметр. Результати обчислень об’єму дзвону заносять в память комп’ютера.

     В кожному січенні дзвону визначають мінімальне Ц _fflm та максимальне Ц _т„ значення середніх діаметрів дзвону за результатами вимірювань діаметрів у двох напрямках, які зміщенні між собою на 90 градусів, та їх різницю.

     Максимальну різницю середніх значень діаметрів  заносять в протокол атестації і  вона буде використана при обчисленні похибки від еліпсності дзвону.

     - Визначення похибки атестації каналів вимірювання тиску.

     Від’єднують засоби вимірювання тиску від  витратомірної установки і під’єднують  їх до манометра вантажопоршневого  МП-2.5 згідно схеми рисунку 3.1. Тиск в діапазоні від 1 до 4 кПа задається манометром вантажопорпшевим МП-2.5, а вимірюється мікроманометром МКМ-4, а діапазоні від 5 до 10 кПа -задається та ивмірюється манометром вантажопорппШм МП-2.5.

     Задають манометром МП-2.5 певне значення тиску  і підтримують його протягом часу, необхідного для опитування комп'ютером не менше 20 разів, але не частіше ніж через одну секунду . Операція запису значень тиску рекомендується проводити програмно за допомогою компьютера.

     Після цього тиск в системі змінюють і створюють інше значення тиску. Кількість досліджуваних значень тиску повинна бути не менше 5 в діапазоні вимірювань тиску від 0 до 4 кПа (наприклад -0, 1, 2, 3 та 4 кПа) і не менше 5 значень в діапазоні вимірювань тиску від 0 до 10 кПа.

     За  одержаними  20 значеннями тиску для даного заданого значення тиску обчислюють середнє арифметичне для кожного засобу вимірювань за формулою:

            (3.26)

     де  Р_ij - значення тиску для і-го засобу вимірювань при j-му заданому значенні тиску.

     Обчислюють  середнє квадратичне відхилення за формулою:

   (3.27)

     та  випадкову складову похибки, у відсотках  за формулою:

          (3.28)

     Середнє значення тиску для кожного заданого значення та засобу вимірювань

     заносять  в пам’ять комп’ютера.

     - Визначення похибки атестації каналів вимірювань температури.

     Проводять демонтаж термометрів опору з  установки і занурюють їх у  ванну ультра   термостата.    Збирають   схему   згідно   рисунку   3.2.       Задають   і застабілізовують одне із значень температури рідини у ванні   ультратермостата. Термостат витримують при даній температурі протягом не менше 5 хвилин. Вимірювання    температури     проводять    за допомогою     термометра    опору платинового зразкового ПТС10 і компаратора напруги Р3003. Для цього один вхід компаратора напруги під’єднують до зразкової котушки опору Р321 величиною 10 Ом. Змінюючи опір ланцюга, що складається з опорів: катушки Р321, термометра ПТС10 та магазину опору, створюють магазином опору струм в ланцюзі рівним 1 мА. Контроль стуму ведуть компаратором напруги шляхом контролю падіння напруги на котушці опоруР321 (напруга повинна бути рівною 10 мВ). Другий вхід компаратора під’єднують до ПТС10  і проводять вимірювання спаду напруги на ньому. Одночасно проводять вимірювання не менше 20 раз температури, виміряні засобами   вимірювань   температури   установки,   що   відповідає   заданому фіксованому  значенню температури, але не частіше ніж через одну секунду. За допомогою градуювальних таблиць залежності опору ПТС10 від температури, обчислюють значення температури в ультра термостаті.