Назначение
Калориметры газовые серии WI предназначены для измерения в непрерывном режиме объемной низшей теплоты сгорания (модели WI/H и WI/НА) и числа Воббе (модели WI/W и WI/WA) горючих газов, включая природный газ (в дальнейшем - газы), и объемной низшей теплоты сгорания низкокалорийных (доменных и коксовых) газов (модели WI/WH и WI/WHA) в целях внутреннего учета потребления и осуществления учетно-расчетных операций между поставщиками и потребителями газа.
Область применения калориметров газовых серии WI - определение теплотехнических свойств газов на предприятиях топливно-энергетического комплекса, газовой, коксовой, металлургической и других отраслей промышленности.
Описание
Способ измерения газового калориметра основан на сохранении постоянной температуры отходящего газа в диапазоне (калибровки ± 5) °C во время горения рабочего газа путем добавления в отходящий газ холодного воздуха. Когда температура отходящих продуктов сгорания изменяется из-за изменения качества рабочего газа, изменяется соответствующее регулируемое количество холодного воздуха. Таким образом, количество холодного воздуха пропорционально измеряемой величине - низшей объемной теплоте сгорания (или числу Воббе).
Калориметр калибруется по тестовому газу, теплофизические параметры и компонентный состав которого должны быть близки к измеряемому газу. Калибровка проводится либо в ручном режиме (модели WI/H, WI/W и WI/WH), либо в автоматическом (модели WI/HA, WI/WA и WI/WHA).
Табл. 1 - Модели калориметров WI
| Модель | Режим калибровки | Измеряемый параметр | Условие измерения | Примечание |
| WI/H | Ручной | Низшая объемная теплота сгорания | Постоянная скорость подачи газа | |
| WI/HA | Автоматический | Низшая объемная теплота сгорания | Постоянная скорость подачи газа | |
| WI/W | Ручной | Число Воббе | Постоянное давление газа | |
| WI/WA | Автоматический | Число Воббе | Постоянное давление газа | |
| WI/WH | Ручной | Низшая объемная теплота сгорания | Постоянное давление газа | Для низкокалорийных газов (доменных, коксовых) |
| WI/WHA | Автоматический | Низшая объемная теплота сгорания | Постоянное давление газа | Для низкокалорийных газов (доменных, коксовых) |
Горючий газ поступает в горелку:
- в моделях для измерения числа Воббе - через точный регулятор давления газа при постоянном давлении;
- в моделях для измерения калорийности - через точный регулятор давления газа в газовую помпу, которая обеспечивает поступление в горелку постоянного объема газа в единицу времени, независимо от его плотности.
- в моделях для измерения низшей объемной теплоты сгорания низкокалорийных газов - через точный регулятор давления газа при постоянном давлении.
Газ проходит через сопло горелки и сгорает в ее верхней части.
Мощность горелки меняется:
- в моделях для измерения числа Воббе - в зависимости от калорийности и относительной плотности, а следовательно и числа Воббе рабочего газа;
- в моделях для измерения калорийности - только в зависимости от низшей объемной теплоты сгорания.
Охлаждающий воздух нагнетателем подается в трубу горелки через воздушный клапан. Горячий отходящий газ и холодный воздух перемешиваются в смесителе воздуха и продуктов горения, при этом нагревают компенсационную трубку, которая в зависимости от температуры изменяет свою длину, и выходят наружу через отверстия в трубе. При изменении длины компенсационной трубки через рычаг закрывается или открывается выходное измерительное отверстие. Измерительное отверстие и калиброванное отверстие для воздуха представляют собой ступень, давление в которой регулирует положение воздушного клапана, а, следовательно, и количество холодного воздуха подаваемого в трубу горелки. В результате перед калиброванным отверстием для воздуха создается давление, которое пропорционально квадрату измеряемой величины. Изменяющееся давление воздуха воздействует на чувствительный элемент преобразователя давления, на выходе которого образуется выходной токовый сигнал 0/4-20 мА, пропорциональный объемной теплоте сгорания (калорийности) или числу Воббе соответственно (в зависимости от модели калориметра), предназначенный для использования в системах контроля, управления и регулирования, обработки вычислителем или вывода на иные внешние устройства.
Управление калориметром производится посредством кнопок на передней панели прибора и дисплея. Калориметр имеет устройство защиты при погасании пламени.
Калориметр может быть оснащен блоком программируемой автоматической калибровки (модели WI\HA, WI\WA и WI/WHA) В этом случае прибор имеет дополнительный вход, к которому подключается баллон с калибровочным газом с известными теплотехническими характеристиками (калорийность и число Воббе), значение которых вводится в электронный блок калориметра. Пользователь имеет возможность назначить расписание (дни недели, время, продолжительность калибровки), по которому будет производиться переключение прибора с рабочего газа на калибровочный и обратно путем автоматического перекрытия клапанов. Таким образом, измеряя параметры калибровочного газа и сравнивая их с данными в электронном блоке, прибор автоматически производит корректировку, тем самым повышается точность и достигается высокая стабильность характеристик.
Программное обеспечение (ПО) калориметра располагается в ПЗУ, устанавливаемом на плате процессора блока управления и регулирования, выполняет функции сбора, обработки, представления и передачи измерительной информации, управления режимами работы калориметра, непрерывного контроля параметров. Оно функционирует независимо от других программ и является неотъемлемой частью калориметра.
На калориметре отсутствуют интерфейсы, с помощью которых может быть осуществлено недопустимое изменение ПО и данных внешними программно-аппаратными средствами.
Технические характеристики
Диапазон измерений (для всех приборов):
| -объемной теплоты сгорания (низшей), | От 2,5 до 55,5 (от 0,6 до 13,3) |
| МДж/м3 (Мкал/м3): -числа Воббе, МДж/м3 (Мкал/м3): Диапазон измерений (для индивидуального прибора): | От 2,5 до 56,0 (от 0,7 до 13,4) |
- объемной теплоты сгорания (низшей), МДж/м3 (Мкал/м3):
| Верхний предел | Свободный выбор (устанавливается изготовителем по заказу потребителя) |
| Нижний предел | Устанавливается изготовителем |
| - числа Воббе, МДж/м3 (Мкал/м3): | 50 % от верхнего предела |
| Верхний предел | Свободный выбор (устанавливается изготовителем по заказу потребителя) |
| Нижний предел | Устанавливается изготовителем 50% от верхнего предела |
| z Пределы допускаемой, приведенной к верхнему пределу диапазона измерений, погрешности по цифровому выходу при измерении - объемной теплоты сгорания (низшей), % - числа Воббе, % Выходной сигнал при нагрузке <500 Ом, мА Пределы допускаемой, приведённой к верхнему пределу измерений, погрешности по аналоговому (токовому) выходу при измерении - объемной теплоты сгорания (низшей), % - числа Воббе, % Время отклика, с Время выхода на режим, мин, не более Расход газа, л/ч Давление газа на входе, Па Условия эксплуатации диапазон температуры окружающей среды, °C относительная влажность воздуха, %, не более Габаритные размеры, мм, не более измерительный блок высота | ±1,5 ±1 0/4-20 ±1,5 ±1 3 30 от 60 до 80 от 1000 до 2000 от 15 до 35 80 600 |
| ширина | 600 |
| глубина | 210 |
| нагнетатель холодного воздуха высота | 355 |
| ширина | 475 |
| глубина | 435 |
| Масса, кг, не более | |
| измерительный блок | 40 |
| нагнетатель холодного воздуха | 22 |
| Напряжение питания переменного тока, В | 220+22. |
| Частота напряжения питания, Гц | 50±1 |
| Средний срок службы, лет | 8 |
■22
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации калориметра методом компьютерной графики и на боковую поверхность прибора в виде наклейки.
Комплектность
Комплект поставки определяется заказом и отражается в спецификации
Основной комплект поставки включает:
1. Измерительный прибор;
2. Нагнетатель холодного воздуха;
3. Шланг, длиной 1 м;
4. Фитинги для монтажа медной или стальной трубки 0 8x1 мм;
5. Руководство по эксплуатации.
6. МП 2414-0046-2010, «Калориметры газовые серии WI. Методика поверки», согласованным с ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" 20 апреля 2010 г.
Поверка
Поверка калориметров газовых серии WI проводится в соответствии с документом МП 2414-0046-2010, «Калориметры газовые серии WI. Методика поверки», согласованным с ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 20 апреля 2010 г.
Основные средства поверки:
- эталонные меры объёмной теплоты сгорания (числа Воббе) - рабочие эталоны 3-го разряда, относительная погрешность которых не превышает 0,3 % в соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений энергии сгорания (ГОСТ 8.026-96), размер единицы которым передается от государственного первичного эталона единицы энергии сгорания (ГЭТ 16-96);
- миллиамперметр с погрешностью не более ±0,05 % в диапазоне (4-20) мА или цифровой вольтметр с погрешностью не более ±0,015 % в диапазоне (0,4-2,0) В в комплекте с катушкой эталонной с электрическим сопротивлением 100 Ом.
Межповерочный интервал - 6 месяцев.
Нормативные документы
1. ГОСТ 8.026-96 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений энергии сгорания и удельной энергии сгорания (калориметров сжигания).
2. ГОСТ 8.577-2000 ГСИ. Теплота объемная (энергия) сгорания природного газа. Общие требования к методам определения.
3. ГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976) Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
4. ГОСТ 8.578-2008 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах.
5. Техническая документация фирмы изготовителя.
Заключение
Тип калориметров газовых серии WI (модели WI/H,WI/HA,WI/W,WI/WA WI/WH, WI/WHA) утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при ввозе в Россию и в эксплуатации согласно государственной поверочной схеме (ГОСТ 8.026).
