PN 3952328
November 2010 (Russian)
© 2010 Fluke Corporation. All rights reserved. Printed in USA. Specifications are subject to change without notice.
All product names are trademarks of their respective companies.
RUSKA 2465A-754
Gas Piston Gauge
Руководство пользователя
ОГРАНИЧЕННАЯ ГАРАНТИЯ И ОГРАНИЧЕНИЕ ОТВЕТСТВЕННОСТИ
Для каждого продукта Fluke гарантируется отсутствие дефектов материалов и изготовления при
нормальном использовании и обслуживании. Срок гарантии один год, начиная с даты поставки. На
запчасти, ремонт оборудования и услуги предоставляется гарантия 90 дней. Эта гарантия действует
только для первоначального покупателя или конечного пользователя, являющегося клиентом
авторизованного реселлера Fluke, и не распространяется на предохранители, одноразовые батареи и
на любые продукты, которые, по мнению Fluke, неправильно или небрежно использовались, были
изменены, загрязнены или повреждены вследствие несчастного случая или ненормальных условий
работы или обработки. Fluke гарантирует, что программное обеспечение будет работать в
соответствии с его функциональными характеристиками в течение 90 дней, и что оно правильно
записано на исправных носителях. Fluke не гарантирует, что программное обеспечение будет
работать безошибочно и без остановки.
Авторизованные реселлеры Fluke расширят действие этой гарантии на новые и неиспользованные
продукты только для конечных пользователей, но они не уполномочены расширять условия гарантии
или вводить новые гарантийные обязательства от имени Fluke. Гарантийная поддержка
предоставляется, только если продукт приобретен на авторизованной торговой точке Fluke, или
покупатель заплатил соответствующую международную цену. Fluke оставляет за собой право
выставить покупателю счет за расходы на ввоз запасных/сменных частей, когда продукт,
приобретенный в одной стране, передается в ремонт в другой стране.
Гарантийные обязательства Fluke ограничены по усмотрению Fluke выплатой покупной цены,
бесплатным ремонтом или заменой неисправного продукта, который возвращается в авторизованный
сервисный центр Fluke в течение гарантийного периода.
Для получения гарантийного сервисного обслуживания обратитесь в ближайший авторизованный
сервисный центр Fluke за информацией о праве на возврат, затем отправьте продукт в этот
сервисный центр с описанием проблемы, оплатив почтовые расходы и страховку (ФОБ пункт
назначения). Fluke не несет ответственности за повреждения при перевозке. После осуществления
гарантийного ремонта продукт будет возвращен покупателю с оплаченной перевозкой (ФОБ пункт
назначения). Если Fluke определяет, что неисправность вызвана небрежностью, неправильным
использованием, загрязнением, изменением, несчастным случаем или ненормальными условиями
работы и обработки, включая электрическое перенапряжение из-за несоблюдения указанных
допустимых значений, или обычным износом механических компонентов, Fluke определит стоимость
ремонта и начнет работу после получения разрешения. После ремонта продукт будет возвращен
покупателю с оплаченной перевозкой, и покупателю будет выставлен счет за ремонт и транспортные
расходы при возврате (ФОБ пункт отгрузки).
ЭТА ГАРАНТИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ЕДИНСТВЕННОЙ И ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ И ЗАМЕНЯЕТ ВСЕ ОСТАЛЬНЫЕ
ГАРАНТИИ, ПРЯМЫЕ ИЛИ СВЯЗАННЫЕ, ВКЛЮЧАЯ, ПОМИМО ПРОЧЕГО, СВЯЗАННЫЕ ГАРАНТИИ
ГОДНОСТИ ДЛЯ ПРОДАЖИ ИЛИ ГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ. FLUKE НЕ НЕСЕТ
ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА СПЕЦИАЛЬНЫЕ, СЛУЧАЙНЫЕ ИЛИ КОСВЕННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЛИ УЩЕРБ,
ВКЛЮЧАЯ ПОТЕРЮ ДАННЫХ, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ РЕЗУЛЬТАТОМ КАКИХ-ЛИБО ДЕЙСТВИЙ ИЛИ МЕТОДОВ.
Поскольку некоторые страны не допускают ограничения срока связанной гарантии или исключения и
ограничения случайных или косвенных повреждений, ограничения этой гарантии могут относиться не
ко всем покупателям. Если какое-либо положение этой гарантии признано судом или другим
директивным органом надлежащей юрисдикции недействительным или не имеющим законной силы,
такое признание не повлияет на действительность или законную силу других положений.
Fluke Corporation
P.O. Box 9090
Everett, WA 98206-9090
США
Fluke Europe B.V.
P.O. Box 1186
5602 BD Eindhoven
Нидерланды
ООО «Флюк СИА
Й
ЭС»
125167, г. Москва,
Ленинградский проспект дом 37,
корпус 9, подъезд 4, 1 этаж
i
Содержание
Глава Название Страница
Характеристики ................................................................................... 1-1
Поршень низкого диапазона ........................................................... 1-1
Поршень низкого-среднего диапазона ............................................ 1-1
Поршень высокого-среднего диапазона .......................................... 1-2
Поршень высокого диапазона ......................................................... 1-2
Набор грузов .................................................................................. 1-2
Диапазон температур ..................................................................... 1-3
Диапазон влажности ....................................................................... 1-3
Среда давления .............................................................................. 1-3
Давление ........................................................................................ 1-3
Требования к электропитанию ........................................................ 1-3
Общая информация по поршневым манометрам ............................ 2-1
Введение ........................................................................................ 2-1
Как связаться с Fluke ...................................................................... 2-1
Меры безопасности ......................................................................... 2-1
Символы, используемые в данном руководстве .............................. 2-2
Типы поршневых манометров ......................................................... 2-3
Расчеты .......................................................................................... 2-5
Измерение давления с помощью поршневого манометра ............... 2-5
Упругая деформация цилиндра ....................................................... 2-5
Ускорение свободного падения....................................................... 2-5
Влияние выталкивающей силы воздуха .......................................... 2-6
Температура ................................................................................... 2-7
Эталонная плоскость измерений ..................................................... 2-7
Сличение ........................................................................................ 2-9
Библиография ................................................................................. 2-10
Описание .............................................................................................. 3-1
Общая информация ........................................................................ 3-1
Описание набора грузов ................................................................. 3-2
RUSKA 2465A-754
Руководство пользователя
ii
Установка ............................................................................................. 4-1
Введение ........................................................................................ 4-1
Работа .................................................................................................. 5-1
Меры предосторожности ................................................................. 5-1
Общая информация ........................................................................ 5-2
Поршень низкого диапазона в сборе .............................................. 5-2
Поршень среднего диапазона в сборе............................................. 5-6
Узел на 35 бар ................................................................................ 5-8
Поршень высокого диапазона в сборе ............................................ 5-9
Регулировка давления манометра ................................................... 5-10
Давления манометра ................................................................... 5-10
Техническое обслуживание манометра ........................................... 5-11
Инструкции по очистке поршня/цилиндра ...................................... 6-1
Общая информация и подготовка ................................................... 6-1
Функциональная проверка поршня/цилиндра в сборе .................... 6-2
Очистка поршня/цилиндра низкого диапазона в сборе ................... 6-2
Поршень/цилиндр среднего диапазона ........................................... 6-6
Очистка поршня/цилиндра на 35 бар в сборе ................................. 6-8
Очистка поршня/цилиндра высокого диапазона в сборе ................. 6-11
Расчеты ................................................................................................ A-1
Пояснения к таблице расчетов давления ........................................ A-1
Для английской системы мер ...................................................... A-2
Для единиц системы СИ .............................................................. A-3
УРАВНЕНИЕ A-4 ............................................................................... A-6
Плотность воздуха .......................................................................... A-6
Плотность азота - английская система мер (от 0 до
1000 фунт/кв.дюйм изб.) ............................................................. A-6
Плотность азота - английская система мер (от 1 000 до 15 000
фунт/кв.дюйм изб.) ..................................................................... A-6
Плотность азота - система СИ (от 0 до 6,9 МПа) ......................... A-6
Плотность азота - система СИ (от 6,9 до 100 МПа) ...................... A-7
Плотность очищенного воздуха - система СИ (от 0 до 20,7 МПа) A-7
Плотность гелия - система СИ (от 0 до 6,9 МПа) ......................... A-7
Плотность гелия - система СИ (от 6,9 до 100 МПа) ..................... A-7
Пересчетные коэффициенты .......................................................... A-8
Таблица расчетов давления для поршневого манометра
(английская система мер) ............................................................... A-9
Таблица расчетов давления для поршневого манометра
(система СИ) ................................................................................... A-11
Чертежи и ведомости материалов .................................................... B-1
Чертежи и ведомости материалов .................................................. B-1
1-1
Глава 1
Характеристики
Поршень низкого диапазона
Диапазон давления
(модель 2465)
От 1,4 до 172 кПа (от 0,2 до 25 фунт/кв. дюйм),
абсолютное, манометрическое и отрицательное значения
давления (1)
Диапазон давления
(модель 2468)
От 1,4 до 345 кПа (от 0,2 до 50 фунт/кв. дюйм),
абсолютное, манометрическое и отрицательное значения
давления (1)
Номинальная
неопределенность давления 0,0010 % от показания (10 ppm) или 0,07 Па (1,0E-05
фунтов/кв. дюйм), большее из значений (2, 3)
Пороговое значение
неопределенности 7 кПа (1 фунт/кв. дюйм)
Разрешение 1 ppm или 1 мг, большее из значений
Т
очность
(Типичная неопред. типа A) 2 ppm (3)
Долгосрочная стабильность 1 ppm в год
Материал поршня/цилиндра Нержавеющая сталь 440C/карбид вольфрама
Т
епловой коэффициен
т
1,5E-05 на град. C
Максимальная скорость
погружения Модель 2465 при максимальном давлении: 3,8 мм/мин
(0,15 дюйма/мин)
Модель 2468 при среднем давлении: 1,27 мм/мин (0,05
дюйма/мин)
Поршень низкого-среднего диапазона
Диапазон давления
(модель 2465):
От 12 до 700 кПа (от 1,7 до 100 фунтов/кв. дюйм),
абсолютное или манометрическое значение давления
Диапазон давления
(модель 2468):
От 12 до 1380 кПа (от 1,7 до 200 фунтов/кв. дюйм),
абсолютное или манометрическое значение давления
Номинальная
неопределенность давления:
0,0010 % от показания (10 ppm) или 0,28 Па (4,0E-05
фунтов/кв. дюйм), большее из значений (2, 3)
Пороговое значение
неопределенности:
27,6 кПа (4 фунт/кв. дюйм)
Разрешение: 1 ppm или 1 мг, большее из значений
Точность
(Типичная неопред. типа A):
2 ppm (3)
Долгосрочная стабильность: 1 ppm в год
Материал поршня/цилиндра: Карбид вольфрама/карбид вольфрама
Тепловой коэффициент: 9,1E-06 на град. C
Скорость погружения при
максимальном давлении:
Модель 2465 при максимальном давлении: 3,8 мм/мин
(0,15 дюйма/мин) Модель 2468 при среднем давлении:
1,27 мм/мин (0,05 дюйма/мин)
RUSKA 2465A-754
Руководство пользователя
1-2
Поршень высокого-среднего диапазона
Диапазон давления
(модель 2465)
От 14 до 3500 кПа (от 2 до 500 фунтов/кв. дюйм),
абсолютное или манометрическое значение давления
Диапазон давления
(модель 2468)
От 14 до 7000 кПа (от 2 до 1000 фунтов/кв. дюйм),
абсолютное или манометрическое значение давления
Номинальная
неопределенность давления
0,0026 % от показания (26 ppm) или 2,8 Па (4,0E-04
фунт/кв. дюйм), большее из значений (2, 3)
Пороговое значение
неопределенности 110 кПа (16 фунт/кв. дюйм)
Разрешение 1 ppm или 1 мг, большее из значений
Точность
(Типичная неопред. типа A) 2 ppm (3)
Долгосрочная стабильность 1 ppm в год
Материал поршня/цилиндра Карбид вольфрама/карбид вольфрама
Тепловой коэффициент 9,1E-06 на град. C
Максимальная скорость
погружения
Модель 2465 при максимальном давлении: 3,8 мм/мин
(0,15 дюйма/мин)
Модель 2468 при среднем давлении: 1,27 мм/мин (0,05
дюйма/мин)
Поршень высокого диапазона
Диапазон давлений От 14 до 7000 кПа (от 2 до 1000), абсолютное или
манометрическое значение давления
Номинальная
неопределенность давления
0,0026 % от показания (26 ppm) или 2,8 Па (4,0E-04
фунт/кв. дюйм), большее из значений (2, 3)
Пороговое значение
неопределенности
248 кПа (36 фунт/кв. дюйм)
Разрешение 1 ppm или 1 мг, большее из значений
Точность
(Типичная неопред. типа A)
2 ppm (3)
Долгосрочная стабильность 1 ppm в год
Материал поршня/цилиндра Карбид вольфрама/карбид вольфрама
Тепловой коэффициент 9,1E-06 на град. C
Скорость погружения при
максимальном давлении
Модель 2465 при максимальном давлении: 3,8 мм/мин
(0,15 дюйма/мин)
Набор грузов
Примерная общая масса, модель
2465:
6,31 кг
Примерная общая масса, модель
2468:
12,31 кг
Примерная масса транспортера: 0,1 кг
Наименьший шаг: 10 г
Материал груза: Серия 300, немагнитная, аустенитная, нержавеющая
сталь (4)
Метод регулировки: Полная машинная обработка без заливки полостей
Неопределенность массы: 0,0005 % (5 ppm) или 5E-07 кг, большее из значений
Дополнительный набор для
подгонки с малым шагом
ASTM, класс 1, от 20 г до 1 мг
Характеристики
Диапазон температур 1
1-3
Диапазон температур
При работе от 18 ºC до 28 ºC
При хранении от -40 ºC до 70 ºC (5)
Диапазон влажности
При работе от 20 % до 75 % без конденсации
При хранении от 0 % до 90 % без конденсации
Среда давления
Чистый сухой газ, азот или эквивалентный, регулируется до давления,
совместимого с каждым конкретным поршнем/цилиндром в сборе. Точка
росы меньше или равна -51 °С (-60 ºF).
Давление
Максимальное рабочее давление
2465
С поршнем/цилиндром высокого
диапазона
7000 кПа (1000 фунт/кв. дюйм
изб.)
С поршнем высокого-среднего
диапазона
3500 кПа (500 фунт/кв. дюйм
изб.)
С поршнем/цилиндром низкого
диапазона
700 кПа
(100 фунт/кв. дюйм
изб.)
С поршнем/цилиндром низкого
диапазона
172 кПа
(25 фунт/кв. дюйм
изб.)
2468
С поршнем высокого-среднего
диапазона
7000 кПа (1000 фунт/кв. дюйм
изб.)
С поршнем/цилиндром низкого-
среднего диапазона
1380 кПа (200 фунт/кв. дюйм
изб.)
С поршнем/цилиндром низкого
диапазона
345 кПа (50 фунт/кв. дюйм
изб.)
Требования к электропитанию
2465A-754 (основа DWG): 15 Вт, 115 или 230 В пер. тока; 50 или 60 Гц
(1) Отрицательное давление ограничивается локальным атмосферным давлением.
(2) Неопределенность в абсолютном режиме выше из-за датчика эталонного давления.
(3) Приблизительный уровень достоверности 95% (см. отчет о калибровке.)
(4) Носитель и пластина с малой массой могут быть изготовлены из другого немагнитного
материала.
(5) Ограничено разнородными металлами поршня/цилиндра низкого диапазона.
RUSKA 2465A-754
Руководство пользователя
1-4
2-1
Глава 2
Общая информация по поршневым
манометрам
Введение
В настоящем руководстве содержатся инструкции по эксплуатации и проведению
текущего и профилактического обслуживания прибора RUSKA 2465A-754 Gas Piston
Gauge производства компании Fluke.
Как связаться с Fluke
Для заказа вспомогательного оборудования, получения поддержки по эксплуатации
или уточнения местоположения ближайшего дистрибьютора компании Fluke или
сервисного центра позвоните по телефону:
• Служба технической поддержки в США: 1-800-99-FLUKE (1-800-993-5853)
• Служба калибровки/ремонта в США: 1-888-99-FLUKE (1-888-993-5853)
• Канада: 1-800-36-FLUKE (1-800-363-5853)
• Европа: +31-402-675-200
• Китай: +86-400-810-3435
• Россия: +7(499)745-05-29
• В Сингапуре: +65-738-5655
• В других странах мира: +1-425-446-5500
Или посетите веб-сайт Fluke в Интернете: www.fluke.com.
Зарегистрировать прибор можно на сайте http://register.fluke.com.
Чтобы просмотреть, распечатать или загрузить самые последние дополнения к
руководствам, посетите раздел веб-сайта http://us.fluke.com/usen/support/manuals.
Меры безопасности
Предупреждение
Сосуды под давлением и связанное с ними оборудование
представляют потенциальную опасность. Прибор,
описываемый в настоящем руководстве, должен
обслуживаться только квалифицированным персоналом,
прошедшим специальную подготовку и способным обеспечить
свою собственную безопасность, безопасность других лиц и
оборудования.
RUSKA 2465A-754
Руководство пользователя
2-2
Предупреждение
Запрещается использовать кислород в качестве среды,
подаваемой под давлением. Используйте только сухой, чистый
азот. Не превышайте значения безопасных максимальных
давлений на входе, указанных далее:
Для поршня/цилиндра
низкого диапазона: 40 фунт/кв. дюйм. абс.
(фунтов на квадратный дюйм, абсолютное давление)
Для поршня/цилиндра
среднего диапазона: 115 фунт/кв. дюйм. абс.
Для поршня/цилиндра
среднего/высокого диапазона: 515 фунт/кв. дюйм. абс.
Для поршня/цилиндра высокого
диапазона: 1015 фунт/кв. дюйм. абс.
Предупреждение
Запрещается использовать углеводородные смазки. Применяйте
только смазку, поставляемую компанией Fluke, если в данном
руководстве не указано иное. Используйте только запасные части,
указанные компанией Fluke.
Предупреждение
Прежде чем выполнять какую-либо операцию по техническому
обслуживанию, выключайте электропитание и отсоединяйте кабель
питания.
Предостережение
Этот прибор был разработан с использованием компонентов, которые
не требуют использования углеводородов в процессе калибровки.
-Запрещается заменять уплотнительное кольцо и смазку, поставляемые
вместе с прибором, другими лабораторными принадлежностями.
Разрешается выполнять очистку прибора для проверки совместимости с
кислородом, используя жидкий фреон и ультразвуковые системы
очистки, за исключением очистки поршней и цилиндров. Необходимо
выполнять процедуры Fluke для очистки поршня/цилиндра, описанные
в Главе 6 настоящего руководства. Ультразвуковая очистка может
привести к повреждению кристаллической структуры поршней и
цилиндров, изготовленных из карбида вольфрама.
Символы, используемые в данном руководстве
В рамках данного руководства Предупреждение обозначает ситуации и действия,
которые представляют опасность для пользователя. Предостережение
обозначает условия и действия, которые могут повредить поршневой манометр.
Пояснения символов, присутствующих на поршневом манометре и в данном
руководстве, приведены в Таблица 2-1.
Таблица 2-1. Символы
Символ Описание
AC (переменный ток)
Заземление
Важная информация; обратитесь к руководству
Не утилизируйте данный прибор вместе с неотсортированными
бытовыми отходами. Информацию по утилизации можно найти на веб-
сайте компании Fluke.
Общая информация по поршневым манометрам
Типы поршневых манометров 2
2-3
Предостережение
Если оборудование используется способом, не
предусмотренным производителем, то обеспечиваемая
оборудованием защита может быть повреждена.
Типы поршневых манометров
Иногда поршневой манометр рассматривают в качестве абсолютного прибора из-за
принципа, по которому измеряется давление. Абсолютным прибором считается
такой прибор, который может измерять величины в основных единицах массы,
длины, времени и т.д. Можно допустить, что к этой категории могут быть отнесены
лишь некоторые типы поршневых манометров.
На Рисунках 2-1, 2-2 и 2-3 показаны три наиболее распространенных типа
размещения цилиндра.
A
glg01.eps
Рисунок 2-1. Простой цилиндр
B
glg44.eps
Рисунок 2-2. Цилиндр с возвратным входом
glg45.eps
Рисунок 2-3. Цилиндр с регулируемым зазором
Когда простой цилиндр 2-1 подвергается воздействию повышенного давления,
жидкость, создающая относительно большую суммарную силу, перпендикулярную к
поверхности сдерживания, расширяет цилиндр и таким образом увеличивает его
площадь. Падение давления проявляется на стенке цилиндра, вблизи точки А, что
приводит к упругому расширению отверстия цилиндра.
RUSKA 2465A-754
Руководство пользователя
2-4
Можно продемонстрировать, что эффективная площадь поршня и цилиндра в сборе
представляет собой среднее значение отдельных площадей поршня и цилиндра;
Поэтому, по мере увеличения давления цилиндр расширяется и эффективная
площадь становится больше. Как правило, но не всегда, скорость увеличения
является линейной функцией приложенного давления. Поршень также подвержен
деформации под действием конечной нагрузки и давления жидкости, но в гораздо
меньшей степени, чем цилиндр. Очевидно, что простой цилиндр на Рисунке 2-1 не
подойдет для использования в первичном поршневом манометре, если не будут
предоставлены какие-либо средства для прогнозирования изменения площади.
Кроме того, увеличение эффективной площади простого цилиндра сопровождается
увеличением утечки жидкости через поршень. На самом деле, при некоторых
давлениях утечка становится настолько велика, что при определенном давлении
перемещения поплавка будет недостаточно для точного измерения давления.
На Рисунке 2-2 жидкость под давлением окружила корпус цилиндра. Здесь падение
давления возникает по стенке цилиндра рядом с верхней частью цилиндра в точке
В, но в направлении, противоположном направлению простого цилиндра,
показанному на Рисунке 2-1. Вследствие этого, упругая деформация направлена в
сторону поршня, стремясь уменьшить площадь цилиндра.
Изменение площади при изменении давления накладывает ограничение на
полезность цилиндра в 2-2 для первичного прибора. Однако существуют
определенные преимущества использования этого цилиндра в конструкции
поршневого манометра, поскольку это позволяет достичь более высокого давления
без потери времени в режиме поплавка. Создается небольшая потеря времени в
режиме поплавка при более низком давлении, поскольку общий зазор между
поршнем и цилиндром при низком давлении обязательно должен быть больше в
цилиндре на 2-2, чем в цилиндре на Рисунке 2-1.
В конструкции с регулируемым зазором на Рисунке 2-3 цилиндр окружен рубашкой,
к которой подсоединена система вторичной жидкости, находящейся под давлением.
Регулировка вторичного давления, или рубашки, позволяет оператору при желании
изменить зазор между цилиндром и поршнем. Ряд наблюдений, включающих
скорость погружения поршней при различных давлениях в рубашке, приводит к
эмпирическому определению эффективной площади сборки. Поршневой манометр с
регулируемым зазором является признанным по всему миру эталоном давления.
Использование простых цилиндров и цилиндров с возвратным входом может
обеспечить работу поршневых манометров с очень высоким разрешением.-
Коэффициенты искажения для таких манометров можно определить путем
непосредственного сравнения с показателями манометров с регулируемым зазором.
Большинство поршневых манометров имеют определенную упругую деформацию,
однако некоторые приборы, используемые при очень низких давлениях, имеют
лишь небольшие коэффициенты, а в некоторых случаях корректировкой
деформации можно пренебречь.
Измерение давления с использованием поршневых манометров характеризуется
неопределенностями, вызванными воздействиями, отличными от упругой
деформации. Однако сначала логично обсудить упругую деформацию, поскольку
эта характеристика во многом отвечает за различные разработанные конструкции.
Процессы измерения, предлагаемые для обеспечения высокой точности,
сдерживаются ограничениями производительности оборудования, малыми
изменениями в окружающей среде и оперативными процедурами. Управление
устройством позволяет до определенной степени уменьшить помехи прибора.
Некоторыми помехами сложно управлять; проще наблюдать за их величинами и
применять корректировки по результату их воздействия.
Ниже описаны факторы, которые влияют на процесс измерения давления с
использованием поршневого манометра. Оператор должен самостоятельно
ознакомиться с этими факторами и научиться распознавать их наличие. Успех
измерения будет зависеть от степени реализации контроля или от степени полноты
корректировок, примененных к этим факторам.
• Упругие деформации поршня и цилиндра.
• Влияние ускорения свободного падения на грузы.
Общая информация по поршневым манометрам
Расчеты 2
2-5
• Температура поршня и цилиндра.
• Влияние выталкивающей силы атмосферы на грузы.
• Гидравлические и газообразные градиенты давления внутри
оборудования.
Расчеты
Сводную информацию по этим различным корректировкам см. в Приложении A
данного руководства. В Приложении A представлена таблица расчетов давления (в
системе СИ и английской системе мер) вместе с инструкциями. Таблица расчетов
давления предлагает пользователю последовательность шагов, позволяющих
применить необходимые корректировки при выполнении калибровки с помощью
поршневого манометра.
Измерение давления с помощью поршневого
манометра
Давление возникает при приложении силы к определенной области. В численном
выражении это соотношение силы, деленной на площадь, к которой она
приложена:
A
F
P=
Где:
P представляет давление
F представляет силу
A представляет площадь
Упругая деформация цилиндра
По мере увеличения давления внутри поршневого манометра результирующее
усилие вызывает временную и обратимую деформацию цилиндра. Конечным
результатом является изменение эффективной площади комбинации поршень-
цилиндр. Если изменение площади является линейной функцией приложенного
давления, то соотношение может быть описано уравнением:
()
2
210 1PbPbAAe++=
Где:
P
номинальное давление
e
A эффективная площадь приложения давления P
0
A эффективная площадь узла поршень-цилиндр на уровне
эталонного давления
21 &bb коэффициенты упругой деформации, определенные
экспериментально.
Ускорение свободного падения
Поскольку давление определяется в виде силы, воздействующей на единицу
площади, то все, что изменяет силу, приложенную к поршню манометра, также
изменяет давление, производимое этим манометром. Таким образом, необходимо
учитывать влияние ускорения свободного падения на грузы, установленные на
поршне. Корректировка ускорения свободного падения, как правило, очень
значительная, и ее необходимо использовать при расчетах для достижения
заявленной точности поршневого манометра.
Результатом использования английской системы мер является неясность в
RUSKA 2465A-754
Руководство пользователя
2-6
отношении терминов «масса» и «вес». Использование Международной системы
единиц исключает какую-либо двусмысленность, поэтому ее следует использовать
всегда, когда возможно.
Известно, что некоторые компании до сих пор работают с использованием
английской системы мер. Таким образом, данное руководство предоставляет
данные калибровки и инструкции по расчетам как для английской, так и для
международной системы единиц.
Корректировки для местного значения ускорения свободного падения могут
меняться до 0,5%, поэтому очень важно получить надежное значение для местного
ускорения свободного падения. Рекомендуется выполнить гравиметрические
исследования с неопределенностью менее 0,00001 м/с2.
Влияние выталкивающей силы воздуха
Согласно закону Архимеда, вес тела в жидкости уменьшается на величину, равную
весу вытесненной жидкости. Вес предмета (в воздухе), у которого масса
скорректирована с поправкой на эффекты местного ускорения свободного падения,
на самом деле меньше, чем показывает скорректированное значение. Это
уменьшение веса равно весу количества воздуха, вытесненного предметом, или
объему предмета, умноженному на плотность воздуха. Однако вычислить объем
предмета неправильной формы путем прямого измерения сложно. Корректировки
выталкивающей силы, как правило, производятся с использованием значения
плотности материала, из которого изготовлен предмет. Если значение массы
сообщается в единицах кажущейся массы относительно эталонов из латуни, а не в
единицах истинной массы, необходимо использовать значения плотности эталонов
из латуни. Кажущаяся масса описана в виде значения массы, которую должен иметь
груз, при определении в воздухе с плотностью 0,0012 г/см3 по отношению к
эталонам из латуни плотностью 8,4 г/см3, для которых коэффициент объемного
расширения составляет 5,4 х 10-5/ºC, и значение которых основано на значении
истинной массы (см. ссылку 4).
Хотя существует тенденция использования истинной массы вместо кажущейся
массы, использование последнего значения имеет небольшое преимущество. При
проведении расчетов для выталкивающей силы воздуха на основе значений
кажущейся массы знать плотность груза не требуется. Если в расчет включены
предметы различной плотности, нет необходимости определять разницу в расчетах.
Это преимущество достигается путем небольшой потери точности и, вероятно, не
будет оправдано при рассмотрении неясности, которая может возникнуть, если
придется использовать эти две системы по очереди.
Удовлетворительная приблизительная оценка силы, действующей на поршень,
которая создана под действием нагрузки, определяется по формуле:
gMF
brass
air
A
−=
ρ
ρ
1
Где:
F сила, воздействующая на поршень
MA масса нагрузки, представленная в виде «отношения кажущейся массы к
эталонам латуни»
ρ
воздуха плотность воздуха
ρ
латунь плотность латуни (8,4 г/см³)
g местное ускорение свободного падения
Общая информация по поршневым манометрам
Температура 2
2-7
Температура
Поршневые манометры чувствительны к температуре, поэтому их показания
необходимо корректировать относительно исходного уровня температуры.
Изменения в отображаемом давлении, ставшие результатом изменений
температуры, возникают из-за изменения эффективной площади поршня за счет
расширения или сжатия, вызванного колебаниями температуры. Решение
представляет собой непосредственное применение тепловых коэффициентов для
материалов поршня и цилиндра. Чтобы определить площадь, соответствующую
новой температуре, необходимо подставить разницу между рабочей и эталонной
температурой и коэффициент термического расширения площади в формулу
следующим образом:
() ()
()
[]
rtcAA rt −+= 1
00
Где:
Ao(t) эффективная площадь при температуре, t
Ao(r) эффективная площадь при нулевом давлении и эталонной
температуре, r
c коэффициент теплового расширения
Эталонная плоскость измерений
Измерение давления связано с гравитационным воздействием на среду давления.
Независимо от того, что находится в системе — газ или жидкость —
гравитационные силы производят вертикальные градиенты давления, которые
являются значимыми и подлежат оценке. Градиенты давления жидкости и
выталкивающие силы равновесного давления, действующие на поршень, требуют
назначения определенного положения, при котором существует отношение P = F/A.
Обычно это положение ассоциируется непосредственно с поршнем в качестве
исходной точки, относительно которой выполняются все измерения, связанные с
поршнем. Это называется эталонной плоскостью измерения, и ее расположение
определяется размерами поршня. Если погруженная часть поршня имеет
равномерное сечение, то эталонная плоскость удобно располагается в нижней
крайней точке, как показано на Рисунке 2-4. Однако если часть поршня погружена
неравномерно, эталонная плоскость выбирается в той точке, где поршень, с
неизменным объемом, мог бы заканчиваться, если бы его диаметр был
равномерным.
Эталонная плоскость эталона является эффективным дном измерительного поршня.
Это местоположение может быть соотнесено с индексом набора грузов, используя
размер L1 (представлен в отчете о калибровке для поршня/цилиндра) и размер D
(представлен в Отчете о калибровке для набора грузов).
RUSKA 2465A-754
Руководство пользователя
2-8
glg02.bmp
Рисунок 2-4. Определение эталонной плоскости
При расчете давления для поршневого манометра полученное значение является
действительным в эталонной плоскости. Значение давления в любой другой
плоскости системы может быть получено путем умножения расстояния от другой
плоскости до эталонной плоскости на градиент давления и прибавления (или
вычитания) этого значения к значению, наблюдаемому в эталонной плоскости
поршня.
glg03.bmp
Рисунок 2-5. Измерение корректировки напора
Общая информация по поршневым манометрам
Сличение 2
2-9
()
ghPPP airmH **−=
Где:
h расстояние по вертикали между эталонной плоскостью эталона и эталонной
плоскостью ПУ (проверяемого устройства)
air
P плотность воздуха
m
P плотность проверяемой среды
g
местное ускорение свободного падения
L1 расстояние по вертикали от места загрузки груза до эффективной нижней
части поршня.
D расстояние по вертикали от места загрузки груза до нижней части
подвешенного груза
Примечание
Для случаев, когда эталонная плоскость проверяемого
устройства НИЖЕ эталонной плоскости эталона, h является
отрицательным числом, и, соответственно, P
H
становится
отрицательным числом.
Кроме того, при расчетах, связанных с поршневым манометром, смазываемым
газом, следует учитывать тот факт, что градиент давления, упомянутый в
предыдущем абзаце, изменяется по мере изменения давления в системе. Это
связано с тем, что удельный вес газа изменяется в зависимости от давления, не
оставаясь приблизительно постоянным, как в случае с гидравлической жидкостью.
Для хорошей работы поршневой манометр должен быть снабжен указательной
меткой для привязки эталонной плоскости поршня к другим плоскостям системы,
представляющим интерес. Внешний вид этой метки будет изменяться в зависимости
от конструкции и особенностей производства прибора, она может быть в виде
градиентной рейки с разметкой, индексной канавки на колонке прибора или
другого типа фиксированного индикатора. Помимо того, что метка служит для
установления фиксированных значений дифференциального давления в системе,
она указывает на положение поршня относительно цилиндра, для которого
проводится калибровка и предполагается последующее использование. Если
поршень имеет коническую форму, важно поддерживать равномерное положение
поплавка для калибровки и использования. Это положение называется положением
«Mid-Float» (Середина поплавка), поскольку оно представляет собой середину
диапазона калибровки поршня/цилиндра.
При нормальной работе система находится под давлением до тех пор, пока
поршень находится в плавающем положении чуть выше указательной метки. После
определенного периода времени поршень и его нагрузка будут опускаться до
линии, на которой условия внутри системы являются стабильными. Если возникает
вопрос в отношении ошибки, которая может возникнуть при принятии слишком
высокого или слишком низкого положения поплавка, то ошибка будет равна напору
жидкости на той же высоте, что и ошибка положения поплавка. Это утверждение
предполагает, что площадь поршня является равномерной по этой длине.
Сличение
Ранее отмечалось, что некоторые поршневые манометры должны быть
откалиброваны по эталонному манометру. На лабораторном языке этот процесс
называется сличением. При сличении двух манометров они соединяются между
собой и образуют общий баланс при различных давлениях. Операция балансировки
идентична той, которая применяется для равноплечных весов, когда масса одного
предмета сравнивается с массой другого предмета. В каждом случае оператор
должен принять решение о том, когда будет завершена балансировка. Во время
сличения два манометра считаются уравновешенными, когда скорость погружения
в каждом приборе является нормальной для этого конкретного давления. При таком
RUSKA 2465A-754
Руководство пользователя
2-10
условии падение давления в соединительной линии отсутствует, а следовательно
не произойдет перемещения среды давления. Это состояние с трудом поддается
определению, особенно если метод наблюдения не предусматривает средств
усиления. Точность сравнения будет напрямую зависеть от способности оператора
судить о степени, до которой баланс является полным. Эта процедура повторяется
для нескольких давлений, а полученные значения площадей отображаются в виде
зависимости от номинального давления для каждой точки. На графике проводится
линия по методу наименьших квадратов, которая является наилучшей оценкой
значения площади при любом давлении.
Существует два общепринятых метода определения баланса двух давлений. Во-
первых, можно наблюдать за скоростями погружения и отображать их на графике с
помощью высокочувствительных датчиков. Во-вторых, можно установить
чувствительный датчик с нулевым давлением, который будет непосредственно
отображать небольшие перепады давления.
При использовании подходящего усиливающего устройства разброс в
отображенных на графике областях для качественного поршневого манометра не
должен превышать нескольких частей на миллион.
Библиография
1. Bridgman, P. W., "The Physics of High Pressure", G. Bell & Sons, London, 1952.
2. Cross, J. L., "Reduction of Data for Piston Gauge Pressure Measurements", NBS
Monograph 65 (1963).
3. Dadson, R. S., "The Accurate Measurement of High Pressures and the Precise
Calibration of Pressure Balances", Proc. Conf. Thermodynamic and Transport
Properties of Fluids, London, pp. 32-42, 1957, Institute of Mechanical Engineers.
4. "Design and Test of Standards of Mass", NBS Circular No. 3 (Dec., 1918), Included in
NBS Handbook 77, Volume III.
5. Johnson, D.P., J. L. Cross, J. D. Hill, and H.A. Bowman, "Elastic Distortion Error in
the Dead Weight Piston Gauge", Ind. Engineering Chem., 40, 2046 (Dec., 1957).
6. Johnson, D. P., and D. H. Newhall, "The Piston Gauge is a Precise Measuring
Instrument", Trans. of ASME, April, 1953.
7. Newhall, D. H. and L. H. Abbot, "Controlled-Clearance Piston Gauge", Measurements
and Data, Jan.-Feb. 1970.
8. "Pressure Measurement", Measurements & Data Home Study Course, No. 17,
Measurements and Data, September-October, 1969.
9. Tate, D. R., “Gravity Measurements and the Standards Laboratory”, National Bureau
of Standards Technical Note No. 491 (1969).
10. Heydemann and Welch, Chapter 4, Part 3, "Pure and Applied Chemistry",
Butterworths.
11. Kirk K. Mosher, RUSKA Instrument Corporation, "The Traceability Chain of the Piston
Pressure Gauge to NIST", представлено на Канадской национальной
конференции метрологических лабораторий, 1991.
12. Ken Kolb, RUSKA Instrument Corporation, "Reduced Uncertainty and Improved
Reliability for the Pneumatic Piston Pressure Gauge Through Statistical Process
Control", опубликовано в сборнике «Proceedings» в рамках ежегодной
конференции по метрологии, 1991.
3-1
Глава 3
Описание
Общая информация
RUSKA 2465A-754 Gas Piston Gauge (см. Рисунки 3-1 и 3-2) представляет собой
пневматический эталон давления, предназначенный для точного нагнетания и
измерения давления газа до 1000 фунтов/кв. дюйм. Это измерение осуществляется
по базовой методике с использованием фундаментального уравнения давления
AREAFORCEPRESSURE /= (дополнительную информацию см. в Главе 2).
Манометр используется в качестве прецизионного измерительного устройства в
RUSKA Gas Lubricated Piston Pressure Gauge System.
Из приведенного выше общего уравнения можно увидеть, что при приложении
известного усилия, производимого известной массой к поршню с известной
площадью, образуется давление, которое можно вычислить (подробную
информацию см. в Приложении А). Датчик RUSKA спроектирован так, чтобы
прикладывать тщательно определенные грузы к поршню с известной площадью.
Основной функцией манометра является его способность точно воспроизводить
свои характеристики при более низком давлении. Низкая вязкость газа
обеспечивает отличную смазку для узла поршня/цилиндра с плотной посадкой.
Конструкция предусматривает относительное движение между поршнем и
цилиндром, которое достигается с помощью электродвигателя, используемого для
равномерного распределения молекул газа по всему кольцевому пространству узла.
Это обеспечивает относительное отсутствие трения между стенками поршня и
цилиндра, обеспечивающее те показатели производительности, за которые так
ценится этот манометр.
Второй функцией манометра является его способность измерять абсолютное
давление или показатели давления относительно атмосферного. Манометр
оборудован колпаком, который, при размещении над грузами, позволяет уменьшить
внешнее эталонное давление воздуха до значения 100 микрон Hg (ртуть) при 0 °С.
Номинальный диапазон давления (интервал), в котором способен работать
манометр — от 1,4 кПа (0,2 фунт/кв. дюйм) до 4,8 МПа (1000 фунт/кв. дюйм). Этот
интервал обеспечивается тремя сменными поршнями/цилиндрами в сборе, которые
имеют достаточную площадь перекрытия для осуществления непрерывных
измерений и для проведения подробных исследований подынтервалов в пределах
общего диапазона (интервала).
В промышленности поршневой манометр, смазываемый газом, часто используется
в качестве эталона для калибровки датчиков, стандартных манометров, манометров
с трубкой Бурдона
и других грузопоршневых манометров.
RUSKA 2456A-754
Руководство пользователя
3-2
Описание набора грузов
Все грузы набора, кроме гильзы, поставляемые с этим манометром, изготовлены из
немагнитной аустенитной нержавеющей стали (серия 300). Грузы изготовлены
путем проката или штамповки, снятие любого металла осуществляется таким
образом, чтобы поддерживать равновесие относительно осевой линии. Как
правило, окончательная корректировка груза осуществляется путем сверления
симметричного шаблона отверстий, концентрических относительно оси. Гильза
изготовлена из двух материалов. Верхняя часть гильзы изготовлена из
алюминиевого сплава 6061-T6, а нижнее кольцо — из титана.
УРОВЕНЬ
ВЫПУСК ЭТАЛОННОГО ВАКУУМА СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ
НАГНЕТАНИЯ
ДАВЛЕНИЯ
ДАТЧИК
ПОЛОЖЕНИЯ
ПОПЛАВКА
ПРЕЦИЗИОННЫЙ
ДОЗИРУЮЩИЙ КЛАПАН
ДЛЯ ЭТАЛОННОГО
ВАКУУМА
ТЕРМОМЕТР
(ДОСТУПЕН В
КАЧЕСТВЕ ОПЦИИ)
ДАТЧИК
ВРАЩЕНИЯ
ФИКСИРУЮЩИЙ
КОЛПАЧОК
ЦИЛИНДРА
РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ
ВИНТ
RСОЕДИНЕНИЕ
ДЛЯ ЭТАЛОННОГО
ВАКУУМА KF-16
ПОРТ
ТЕРМОМЕТРА
СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПОРТ ВАКУУМНОГО
ДАТЧИКА
СИГНАЛЬНАЯ
ЛАМПА
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
MANUAL/AUTO
(РУЧНОЙ/АВТОМАТИЧЕСКИЙ)
РАЗЪЕМ
ПИТАНИЯ
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
РАЗЪЕМ FPI
glg04.eps
Рисунок 3-1. Газовый поршневой манометр - Вид сверху
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
Страница загружается...
/