Назначение
Калориметры сгорания бомбовые АБК-1В (далее - калориметры) предназначены для измерений энергии сгорания твердых, жидких и газообразных топлив, в том числе угля, кокса, нефти и нефтепродуктов, природного газа промышленного и коммунально-бытового назначения.
Описание
Калориметр сгорания бомбовый АБК-1В представляет собой измерительный прибор с внешним компьютером, позволяющим осуществлять управление процессом измерения удельной энергии сгорания топлива, информирование оператора о протекании процесса измерения, обработку результатов измерений с внесением дополнительных параметров для расчета удельной энергии сгорания топлив в рабочем состоянии, печатать протокол результатов опыта, сохранение результатов опытов в базе данных.
Удельная энергия сгорания пробы топлива определяется путем ее сжигания в калориметрической бомбе в среде сжатого кислорода. Бомба с анализируемой пробой помещается в калориметрический сосуд с водой, который устанавливается в калориметр, где он окружен двумя коаксиально расположенными цилиндрическими оболочками, разделенными воздушным зазором. Теплопроводность пространства между оболочкой и сосудом минимальна. Калориметр АБК-1В относится к калориметрам с переменной температурой оболочки, в которых изменение температуры калориметрической жидкости с учетом поправки на теплообмен калориметрического сосуда и оболочки пропорционально выделившейся в процессе горения энергии, а коэффициент пропорциональности определяется заранее измеренным энергетическим эквивалентом.
Калориметрический сосуд представляет собой съёмный цилиндр, который перед опытом заполняется дистиллированной водой из мерного сосуда. Массу сосуда с водой определяется взвешиванием на электронных весах, показания которых вводятся в компьютер. Калориметр закрывается откидной крышкой, на которой расположены контакты цепи зажигания и термометр калориметрического сосуда.
В результате выделения энергии при сгорании пробы топлива повышается температура воды калориметрического сосуда, которая измеряется термометром сопротивления с разрешающей способностью 0,00001 °С. Компьютер рассчитывает подъём температуры калориметрического сосуда с учетом поправки на его теплообмен с оболочкой. Ближайшая к сосуду оболочка также имеет термометр сопротивления, измеряющий её температуру с разрешающей способностью, как и у термометра калориметрического сосуда, до 0,00001 °С. Таким образом контролируется температура поверхности оболочки, через которую осуществляется ее теплообмен с калориметрическим сосудом. Компьютер дважды в секунду измеряет температуры оболочки и калориметрического сосуда и по этим данным рассчитывает поправку на их теплообмен, что повышает точность измерений. На дисплее отображаются графические и цифровые показания температуры калориметрической системы, исходные данные об исследуемом веществе, результаты анализа, меню и диалоговые окна для ввода данных.
Программное обеспечение предусматривает возможность учета энергии образования и растворения азотной и/или серной кислот по данным химического анализа и вычисления низшей энергии сгорания исследуемого вещества в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Программным путем можно обеспечить т.н. «динамический» режим измерений, который сокращает время опыта до 6 минут.
Калориметр сгорания бомбовый АБК-1В состоит из калориметрического блока со съёмными калориметрическими бомбами и калориметрическим сосудом, электронных весов, компьютера, дисплея и принтера.
Рисунок 1 - Общий вид калориметра сгорания бомбового АБК-1В (позиция «п» обозначает место нанесения знака поверки)
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) калориметров сгорания бомбовых АБК-1В состоит из двух частей:
- встроенной части, размещаемой на микроконтроллере, находящемся в корпусе СИ;
- внешней части - программного комплекса «КАЛОРИМЕТР 3.0», который устанавливается на персональном компьютере (ПК), входящем в комплект поставки калориметров, и работает под управлением операционной системы Microsoft Windows.
Обе части ПО являются неотъемлемыми составляющими калориметра, обеспечивающими его работоспособность.
Основной задачей встроенного ПО является базовое (низкоуровневое) управление режимами работы калориметра и передача измерительной информации программному комплексу «КАЛОРИМЕТР 3.0» (далее - программному комплексу) посредством двунаправленного интерфейса RS-422 для ее дальнейшей обработки.
Программный комплекс состоит из отдельных модулей, реализующих функции измерений, расчетов, архивирования результатов измерений, настройки параметров работы калориметра, и выполняет следующие операции:
- управление работой калориметра путём взаимодействия со встроенным ПО микроконтроллера в корпусе СИ;
- управление процессом измерений энергии сгорания твердых, жидких и газообразных топлив, управление процессом калибровки калориметра. Функции расчета результатов измерений реализованы в соответствии с требованиями действующих нормативных документов для конкретного типа сжигаемого топлива / конкретной процедуры измерений и представлены отдельными модулями программного комплекса;
- представление результатов измерений (архивирование во внутренние или внешние (серверные) базы данных, печать, импорт массивов измерений, промежуточных и окончательных расчетов в электронные таблицы форматов Microsoft Excel и Open Office Calc);
- получение информации о массе навески и массе калориметрического сосуда от электронных лабораторных весов, подключаемых к калориметру по интерфейсу RS-232C или Ethernet, обмен информацией с устройством заполнения калориметрических бомб газом УЗГ-02 производства ООО ИНПК «РЭТ» по интерфейсу Ethernet;
- вывод информационных и аварийных сигналов;
- предоставление возможности управления несколькими (до 8) калориметрами производства ООО ИНПК «РЭТ» при помощи одного ПК.
К метрологически значимой части ПО относится встроенное ПО калориметра, а также модули внешнего программного комплекса, реализующие функции измерений, расчетов, калибровки калориметра и печати протоколов измерений.
Идентификационные данные метрологически значимой части ПО представлены в таблицах 1.1 - 1.5.
Таблица 1.1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентиф икационные данные (признаки) | Значения |
| Идентиф икационные наименования модулей ПО | Встроенное ПО микроконтроллера калориметра | КАЛОРИМЕТР 3.0 |
| Номера версий модулей ПО | v2.0-ABK-1B | 3.0.х.хх1) |
| Цифровые идентификаторы (контрольные суммы) модулей ПО | недоступен | 879E4B01F9F7508F002B01894 084C4412) |
| Другие идентиф икационные данные | - | контрольная сумма рассчитана по алгоритму MD5 |
| 1) - «х» и «хх» - номер подверсии, в диапазоне: «х» - от 0 до 9, «хх» - от 0 до 99, отвечающий за метрологически незначимую часть ПО; 2) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.3.23). |
Таблица 1.2 - Идентификационные данные модулей программного комплекса «КАЛОРИМЕТР 3.0»
| Идентиф икационные данные (признаки) | Значения |
| Идентиф икационные наименования модулей ПО | Расчет по ГОСТ 147-2013 | Расчет по ГОСТ 8.789-2012 | Расчет по ГОСТ Р 56025-2014 |
| Номера версий модулей ПО | 3.0.х.хх1) |
| Цифровые идентификаторы (контрольные суммы) модулей ПО | 2F3BF4968832E534 D164A40E16EF7 6FC2) | C1693DBF41595BE1 73033FB855ACF3 013) | 9540225E9322C92D 35CBEB85A8B6EC 344) |
| Другие идентиф икационные данные | контрольная сумма рассчитана по алгоритму MD5 |
| 1) - «х» и «хх» - номер подверсии, в диапазоне: «х» - от 0 до 9, «хх» - от 0 до 99, отвечающий за метрологически незначимую часть ПО; 2) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.106); 3) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.61); 4) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.30). |
Таблица 1.3 - Идентификационные данные модулей программного комплекса «КАЛОРИМЕТР 3.0»
| Идентиф икационные данные (признаки) | Значения |
| Идентиф икационные наименования модулей ПО | Расчет по ГОСТ 33106-2014 | Расчет по ГОСТ 33108-2014 | Расчет по ГОСТ 21261-91 |
| Номера версий модулей ПО | 3.0.х.хх1) |
| Цифровые идентификаторы (контрольные суммы) модулей ПО | 449A1121AA18F4C F0CFBE3E8F041E2 7F2) | DE850F12AE8D689 92FCA1CB4CC23AF CC3) | B78F1DCC1C2627F FC057A4DCDBC3C 9AC4) |
| Другие идентиф икационные данные | контрольная сумма рассчитана по алгоритму MD5 |
| 1) - «х» и «хх» - номер подверсии, в диапазоне: «х» - от 0 до 9, «хх» - от 0 до 99, отвечающий за метрологически незначимую часть ПО; 2) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.43); 3) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.33); 4) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.37). |
Таблица 1.4 - Идентификационные данные модулей программного комплекса «КАЛОРИМЕТР 3.0»
| Идентиф икационные данные (признаки) | Значения |
| Идентиф икационные наименования модулей ПО | Расчет по ГОСТ 10062-75 | Расчет по ГОСТ Р 8.816-2013 |
| Номера версий модулей ПО | 3.0.Х.ХХ1) |
| Цифровые идентификаторы (контрольные суммы) модулей ПО | AD75E5A6AE2F4754D44DE8 6E2C01DF4E2) | 44AB1A2B5226A0D45FC1822 02E5D68203) |
| Другие идентиф икационные данные | контрольная сумма рассчитана по алгоритму MD5 |
| 1) - «х» и «хх» - номер подверсии, в диапазоне: «х» - от 0 до 9, «хх» - от 0 до 99, отвечающий за метрологически незначимую часть ПО; 2) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.30); 3) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.29). |
Таблица 1.5 - Идентификационные данные модулей программного комплекса «КАЛОРИМЕТР 3.0»
| Идентиф икационные данные (признаки) | Значения |
| Идентиф икационные наименования модулей ПО | Калибровка по МИ 2096-2009 | Калибровка по ГОСТ Р 8.816-2013 | Настройка печати протоколов |
| Номера версий модулей ПО | 3.0.X.XX1) |
| Цифровые идентификаторы (контрольные суммы) модулей ПО | 83BF6C046F671A7 0CE43A6868D0081 E12) | 30D1CC721B75FCE 18C63B40368483E AE3) | 680B0C86ECDFD9 8A30CC4E20F8C95 5084) |
| Другие идентиф икационные данные | контрольная сумма рассчитана по алгоритму MD5 |
| 1) - «х» и «хх» - номер подверсии, в диапазоне: «х» - от 0 до 9, «хх» - от 0 до 99, отвечающий за метрологически незначимую часть ПО; 2) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.32); 3) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.29); 4) - контрольная сумма указана применительно к текущей версии модуля ПО (3.0.2.42). |
Метрологические характеристики калориметров сгорания бомбовых АБК-1В нормированы с учетом влияния программного обеспечения.
Уровень защиты ПО и измерительной информации от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с п. 4.5 документа Р 50.2.077-2014 соответствует уровню «низкий».
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений энергии сгорания, кДж | от 8 до 40 |
| Предел допускаемого относительного среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности калориметра, % | 0,05 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности калориметра, % | ±0,1 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Время измерения, мин | 14 |
| Разрешающая способность измерений температуры, °С | 0,00001 |
| Вместимость калориметрического сосуда, дм3 | 1,6 |
| Вместимость калориметрической бомбы*, см3 | 320 |
| Напряжение питания переменного тока, В | 230 (от -15 % до +10 %) |
| Частота, Гц | 50 / 60 |
| Потребляемая мощность (без компьютера и принтера), Вт, не более | 12 |
| Масса, кг | 14 |
| Габаритные измерительного блока калориметра, мм: - высота - ширина - глубина | 360 255 390 |
| Условия эксплуатации: - диапазон температуры окружающей среды, °С - относительная влажность окружающего воздуха, % | от +18 до +28 от 20 до 80 |
| * - вместимость калориметрической бомбы, рабочее и испытательное давление могут изменяться по согласованию с заказчиком. |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист «Руководства по эксплуатации» методом компьютерной графики и на заднюю поверхность прибора в виде голографической наклейки.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность калориметров
| Наименование | Обозначение | Количество |
| калориметрический блок | - | 1 шт. |
| калориметрическая бомба | - | 2 шт. |
| весы электронные с пределом взвешивания от 3 кг и дискретностью отсчета 0,01 г | - | 1 шт. |
| комплект запасных принадлежностей и расходных материалов | «ЗИП» | 1 шт. |
| комплект: ПК, монитор, принтер, клавиатура | «ПК и комплектующие» | 1 шт. |
| дистрибутив «Программный комплекс «КАЛОРИМЕТР 3.0» на электронном носителе | «ПО» | 1 шт. |
| комплект: паспорт, руководство по эксплуатации, руководство пользователя ПО | «документация» | 1 экз. |
В дополнительный комплект поставки по желанию заказчика могут быть включены: бомбы калориметрические, устройство для автоматической заправки калориметрической бомбы кислородом, устройство для автоматической заправки калориметрической бомбы газом типа УЗГ-02, термостат или криотермостат, запасные принадлежности и расходные материалы.
Поверка
осуществляется по документу МП 2414-0071-2018 «ГСИ. Калориметры сгорания бомбовые АБК-1В. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 17 мая 2018 г.
Основное средство поверки: ГСО 5504-90 Бензойная кислота «К-3» (рабочий эталон 1-го разряда по ГОСТ Р 8.667-2009).
Допускается применение средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых калориметров с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и (или) на калориметр (см. рисунок 1).
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.789-2012 ГСИ. Калориметры сжигания с бомбой. Методика поверки
ГОСТ Р 8.667-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений энергии сгорания, удельной энергии сгорания и объемной энергии сгорания (калориметров сжигания)
Технические условия ТУ 42 1895-301-18470232-2009 «Калориметр сгорания бомбовый АБК-1В»
