СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ ГИГРОМЕТРА
METHOD OF HYGROMETER CALIBRATING AND CHECKING

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано во всех отраслях промышленности для поверки, градуировки, сличений конденсационных гигрометров, а также для измерения температуры точки росы (ТТР) природного газа (воздуха) при рабочих давлениях в лабораторных условиях. Возможно также использование изобретения для поверки других типов гигрометров.
Известно устройство для градуировки и поверки гигрометров (РФ №2008704, опубл. 28.02.1994 г.), которое реализуют метод двух давлений для получения газа с известной влажностью. Принцип работы устройства заключается в насыщении газа влагой при повышенном давлении и стабильной температуре с последующим изотермическим понижением давления до рабочего давления первичных преобразователей влажности.
Недостатками его являются большой габарит и вес, работа при небольших избыточных давлениях, большое количество расходного материала (жидкий азот, очищенный воздух, специальные фильтры-осушители, конденсаторы и пр.).
Известен поверочный комплекс «КОНГ» (Селезнев С.В., Деревягин A.M., Агальцов А.Г., Степанов А.Р., Ефимов Р.Н., Михайлов Ю.В., Губанов В.А., Истомин В.А. / Наука и техника в газовой промышленности №1, 2003, с. 43-50). Принцип работы поверочного комплекса «КОНГ» заключается в создании замкнутого объема, в котором требуемая температура точки росы (далее ТТР) достигается созданием гидродинамического равновесия между паровой и конденсированной фазой воды. При установке измерителя точки росы (без пробоотборного устройства) на образцовую камеру, между камерой и датчиком измерителя создается замкнутый объем, в котором находится конденсационное зеркало. Температура зеркала регулируется при помощи трехкаскадного "элемента Пельтье". Рабочий газ, соприкасаясь с зеркалом, принимает его температуру и насыщается над поверхностью воды или льда, предварительно сконденсировавшись на зеркале. Циркуляция газа в измерительной камере осуществляется за счет тепловой диффузии между охлаждаемым зеркалом комплекса и чувствительным элементом преобразователя за счет циклической работы преобразователя в режиме нагрев/охлаждение. Мерой содержания влаги созданной паровоздушной смеси служит точка росы, равная температуре конденсационного зеркала.
Недостатком поверочного комплекса «КОНГ» является то, что комплекс «КОНГ» предназначен только для одного типа гигрометра «КОНГ-ПРИМА», работает при атмосферном давлении и только на воздухе. К недостаткам можно отнести большие погрешности в определении температуры точки росы.
Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.
Техническим результатом использования изобретения является поверка гигрометров разных типов, повышение точности задаваемой ТТР.
Указанный технический результат достигается применением способа градуировки и поверки гигрометра, включающего создание замкнутого объема, в котором требуемую температуру точки росы достигают созданием гидродинамического равновесия между паровой и конденсированной фазой воды/иней над плоской поверхностью раздела фаз, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, осуществляют циркуляцию природного газа (воздуха) по замкнутой системе под давлением, приближенным к давлению в гигрометре в рабочих условиях, ротаметром задают и измеряют его расход, эталонным гигрометром зеркального типа, последовательно подключенным к поверяемому гигрометру, производят измерения температуры точки росы и определяют погрешности поверяемого (градуируемого) гигрометра, при этом задаваемую температуру точки росы для отрицательных температур определяют по формуле
Тт = ТТР/К,
где
Тт - температура в термостате;
ТТР - задаваемая температура точки росы при отрицательных температурах;
K - коэффициент, учитывающий разницу ТТР над водой и инеем.
Преимуществом такой схемы по «кольцу» перед проточной является высокая стабильность задаваемой ТТР и быстрый выход на задаваемую точку, кроме того, есть возможность подавать в систему природный газ.
Способ поясняется чертежом, на котором показана система для градуировки и поверки гигрометра эталонным гигрометром зеркального типа.
Система состоит из:
1 - сепаратора (теплообменника);
2 - жидкостного термостата промышленного исполнения (типа Термотест-05-2 или калибратора температуры КТ-1М (на элементах Пельтье) с возможностью поддержания заданной температуры);
3 - датчика температуры для измерения точной температуры носителя в термостате 2 (охладителе на элементах Пельтье) или температуры природного газа (воздуха) непосредственно на выходе сепаратора 1 для определения заданной ТТР;
4 - сатуратора (сосуд с водой);
5 - поверяемого гигрометра;
6 - насоса для создания постоянного протока до 10 л/мин;
7 - эталонного гигрометра зеркального типа;
8 - ротаметра с регулятором расхода для измерения и создания необходимого протока (расхода) газа через поверяемый 5 и эталонный 7 гигрометры,
9 - датчика давления;
10 - баллона с природным газом (воздухом) под давлением;
11, 12, 13 - вентиля для подключения и отключения сатуратора и дополнительного увлажнения природного газа (воздуха);
14 - вентиль для сброса давления газа из системы;
15 - вентиль для удаления газа из системы;
16 - вентиль для подачи газа в систему.
Способ градуировки и поверки гигрометра осуществляют следующим образом.
К системе для градуировки и поверки гигрометра под давлением подключают поверяемый гигрометр 5 и эталонный гигрометр зеркального типа 7. Заполняют систему до рабочего давления до 10 МПа природным газом (воздухом) при открытых вентилях 11, 12, 13 и закрытых вентилях 14, 15 из баллона 10 через вентиль 16, после этого вентиль 16 закрывают. Давление в системе контролируют при помощи датчика давления 9. В жидкостном (или на элементах Пельтье) термостате 2 устанавливают необходимую температуру, до которой будут охлаждать природный газ (воздух) в сепараторе 1 и поддерживать на заданном значении. Требуемая ТТР природного газа (воздуха) в сепараторе 1 достигается созданием гидродинамического равновесия между паровой и конденсированной фазой воды (при температурах выше нуля) и становится равной температуре стенок сепаратора 1 (температуре в термостате 2), излишняя влага оседает на стенках сепаратора 1. Для стабилизации ТТР в системе обеспечивают циркуляцию газа за счет включения насоса 6, ротаметром 8 регулируют необходимый проток природного газа (воздуха) в системе. Эталонным гигрометром зеркального типа 7 производят измерения температуры точки росы и сравнивают с измерениями ТТР поверяемого гигрометра 5, определяют погрешности поверяемого (градуируемого) гигрометра.
При температурах ниже нуля вода в сепараторе 1 оседает в виде инея. Чтобы задать требуемую ТТР в диапазоне температур ниже нуля с точностью в ±0,1C°, например, в диапазоне температур от -1C° до -22C°, можно использовать усредненный коэффициент K=1,117 (более точный коэффициент для отрицательных температурах в каждой точки при задании температуры росы по инею рассчитывается по ГОСТ 8.811-2012). Температуру в термостате 2 рассчитывают по формуле
Тт = ТТР/К,
где
Тт - температура в термостате 2;
ТТР - задаваемая температура точки росы при отрицательных температурах;
K - коэффициент, учитывающий разницу ТТР над водой и инеем.
При необходимости, если ТТР поданного газа в систему из баллона 10 ниже задаваемой температуры в термостате 2, необходимо увлажнять природный газ (воздух). Для увлажнения поток природного газа (воздуха) пропускают через сатуратор 4 при помощи открытия вентиля 11, 13 и закрытия вентиля 12. При достаточном насыщении природного газа (воздуха), когда ТТР станет равной заданной ТТР, открывают вентиль 12 и закрывают вентили 11, 13 для исключения дальнейшего увлажнения природного газа (воздуха).
Для контроля задаваемой температуры точки росы используют датчик температуры 3 для измерения точной температуры теплоносителя в термостате 2 (охладителе на элементах Пельтье) или (и) температуры природного газа (воздуха) непосредственно на выходе сепаратора 1.