2 Рабочие эталоны единицы плотности

Воспроизведение единицы плотности жидкостей и передачи ее от первичного эталона вторичным и рабочим эталонам, а также ра­бочим СИ плотности осуществляется в соответствии с государ­ственной поверочной схемой для СИ плотности (ГОСТ 8.024-99).

Согласно поверочной схеме поверка рабочих плотномеров мо­жет быть произведена методом непосредственного сличения с рабо­чим эталоном (РЭ) 1-го разряда, основанном на пикнометриче-ском или вибрационном методе измерения плотности, а также ме­тодом прямых измерений ГСО плотности.

Напорные пикнометры предназначены для точного измерения плотности продукта с целью контроля метрологических характерис­тик и поверки автоматических плотномеров на УУН. Они позволяют отбирать пробу продукта при давлении до 10 МПа и производить прямые измерения плотности с погрешностью не более ±0,06 кг/м³. Пикнометр представляет собой цилиндрический сосуд из нержаве­ющей стали, снабженный входным и выходным пробковыми кранами и предохранительной разрывной диафрагмой. Внутренний объем пикнометров, заключенный между кранами, определяется при его поверке с погрешностью ±0,025 см³.

Для поверки и контроля плотномеров на УУН обычно исполь­зуют установки фирмы "Fitzgerald LTD". Установка выполнена в виде шкафа, в котором размещено все оборудование: трубопрово­ды диаметром 12 мм, входной и выходной краны, теплоизолиро­ванный футляр с двумя последовательно соединенными пикномет­рами и датчиками температуры для измерения температуры стенок пикнометров, датчики давления и манометры для измерения давле­ния на входе и выходе установки и вторичные искробезопасные приборы для индикации температуры и давления. В комплект установки также входят электронные весы с образцовыми гирями, компьютер и портативный принтер.

При работе шкаф устанавливают в блоке контроля качества в непосредственной близости от поверяемого плотномера и соеди­няют с ним гибкими нержавеющими шлангами высокого давления с помощью быстроразъемных муфт. После этого открывают вход­ной и выходной краны установки и задают расход продукта через поверяемый плотномер и пикнометры с помощью задвижки, распо­ложенной на трубопроводе БКЫ. Расход контролируют с помощью ротаметра, входящего в состав установки. Через пикнометры про­пускают продукт до тех пор, пока давление и температура в плотномере и пикнометрах не будут постоянными. В процессе стабилизации температуры и давления не менее 5-7 раз записыва­ют выходной сигнал плотномера, по которому определяют значе­ние плотности (для датчика плотности 7835 это период колеба­ний). Затем закрывают краны на входном и выходном трубопро­водах и краны пикнометров, отсоединяют и переносят в лаборато­рию пикнометры с отобранной пробой продукта. Снаружи пикнометры обтирают, моют с помощью растворителей (бензина, метанола и др.) и сушат, обдувая сухим сжатым воздухом. Пикно­метры с пробой взвешивают на электронных весах. Одновремен­но записывают температуру воздуха и атмосферное давление. Взвешивают пикнометры повторно. Разница между результатами двух взвешиваний не должна превышать 0,01 г. После окончания измерений пикнометры сразу освобождают от продукта, промыва­ют, сушат сухим сжатым воздухом и взвешивают. Повторяют чи­стку, сушку и снова взвешивают. И так до тех пор, пока масса не окажется постоянной.

Плотность продукта определяют с учетом влияния температу­ры и давления на объем пикнометров, а также вытесняющей силы воздуха на массу пикнометра и продукта. Плотность продукта в условиях трубопровода

(1)

где М_о — масса продукта в пикнометре; V_tp — вместимость (объем) пикнометра при рабочих температуре и давлении,

(2)

V_o — вместимость пикнометра при нормальных условиях (из сер­тификата); F, и F_p — поправочные коэффициенты, учитывающие изменение вместимости от температуры и давления; t — темпера­тура пикнометра при отборе пробы продукта; t₀ - температура, при которой производилась калибровка пикнометра (из сертифи­ката о калибровке); р - избыточное давление при отборе пробы продукта.

Масса продукта в пикнометре

(3)

(4)

где АМ₀ — рассчитанная масса продукта в пикнометре; М._т — масса заполненного пикнометра; М_|Ш — масса пустого пикнометра; С — постоянная величина,

(5)

Рвозд — плотность воздуха; р_с — плотность стали гирь.

Формула справедлива при условии, что плотность материала пикнометров и гирь одинакова.

Плотность продукта определяют по обоим пикнометрам. Если разница в значениях плотности по двум пикнометрам не превыша­ет 0,06 кг/м³, то результаты измерений считают достоверными.

3 ПОВЕРКА С ПОМОЩЬЮ ТПУ И РАБОЧЕГО ЭТАЛОНА ПЛОТНОСТИ

1. Собрать гидравлическую схему: емкость - насос - массомер - ТПУ - регулятор расхода.

2. Собрать электрическую схему: частотный выход массомера подключить к счетному входу электронно-счетного частотомера, на входы "пуск" и "стоп" электронно-счетного частотомера и частото­мера-хронометра соответственно через контакты первого и второго детектора ТПУ подключить управляющее напряжение; регулято­ром расхода установить выбранное значение расхода, контроль за которым ведется по поверяемому массомеру; после стабилизации расхода произвести пуск поршня ТПУ; при прохождении порш­нем первого детектора начинается отсчет количества импульсов электронно-счетным частотомером и времени — частотомером-хро­нометром; при прохождении калиброванного участка ТПУ по сиг­налу второго детектора отсчет количества импульсов и времени прекращается.

В процессе движения поршня ТПУ снимают показания часто­томера, частотомера-хронометра; фиксируют температуру и давле­ние в массомере, на входе и выходе ТПУ; определяют плотность жидкости.

Показания массомера, соответствующие значениям массы, из­меренные образцовыми средствами, снимают или непосредственно со вторичного прибора (дисплея) в единицах массы, или в виде количества импульсов с электронного счетчика.

Способ обработки результатов поверки массомера зависит от метода поверки и от вида выходных сигналов. При этом различают два случая: соотношение погрешностей средств поверки и пове­ряемого массомера меньше 1 : 3 и больше 1:3.

Рассмотрим случай, когда соотношение погрешностей меньше 1:3. При этом в каждой точке диапазона производят по три изме­рения.

Если вторичный прибор массомера не позволяет отсчитывать значение массы, то M_t определяют по формуле

(6)

Где Ni; - количество импульсов выходного сигнала массомера при i-м измерении; К - коэффициент преобразования, указанный в серти­фикате и установленный изготовителем (имп/кг или имп/т).

Если при поверке определяют новое значение коэффициента пре­образования, то погрешность массомера (%) вычисляют по формуле

(7)

где К_{ — коэффициент преобразования при i-м измерении, опреде­ляемый по формуле

(8)

К_л — новое значение коэффициента преобразования в диапазоне измерений, который определяют по формуле

Здесь п - число измерений во всех точках диапазона.

Иногда в вычислительное устройство массомера вводят не но­вое значение коэффициента К, а коэффициент коррекции, кото­рый обозначим через MF:

(9)

В этом случае погрешность массомера (%) можно определить по формуле

(10)

где MF_cp — среднее значение коэффициента коррекции,

(11)

Значения погрешности, вычисленные по формулам (4.32), (4.35) и (4.39), не должны превышать пределов относительной до­пускаемой погрешности массомера δ₀, которые при коммерческом учете принимают равными ±0,25 %.

Рассмотрим случай, когда соотношение погрешностей повероч­ной установки и поверяемого массомера больше 1 : 3. В этом слу­чае поверку производят многократными измерениями — в каждой точке диапазона расходов выполняют по 5-11 измерений.

Относительная погрешность массомера складывается из систе­матической и случайной составляющих:

(12)

В качестве рабочего эталона плотности используют образцовые ареометры, образцовые плотномеры и напорные пикнометры.