Витратовимірювальна установка поршневого типу для газового середовища при тиску до 1,6 МПа

Abstract

Дисертація присвячена розробленню сучасної високоточної поршневої установки одиниць об’єму та об’ємної витрати газу на газовому середовищі при тиску до 1,6 МПа. З проведеного аналізу слідує, що найбільш перспективним варіантом реалізації є установка поршневого типу з примусовим переміщенням механічного поршневого розділювача і кільцевою схемою руху потоку газу. В основу розроблення установки закладений вдосконалений адаптивний метод побудови еталонів в умовах обмежених ресурсів. Побудова фізичної моделі установки включала в себе розробку структурної, функціональної і кінематичної схем. Структурна схема була конкретизована в частині удосконалення вузла приводу. З цією метою реалізовано збільшення контрольного об’єму за рахунок паралельного застосування ідентичних поршневих секцій та застосовано електромеханічний вузол приводу з використанням частотно-регульованого електродвигуна та комплексу зубчастих та ланцюгової передач. Викладені результати теоретичних та експериментальних досліджень впливових факторів відтворення та передавання одиниць об’єму та об’ємної витрати газу поршневою установкою при тиску до 1,6 МПа. Розроблена математична модель процесу відтворення та передавання поршневою установкою цих одиниць. Розроблена система передавання одиниць у вигляді ланцюга калібрування для засобів вимірювання об’єму та об’ємної витрати газу при тиску до 1,6 МПа. Диссертация посвящена решению важной научной задачи с прикладным применением в сфере обеспечения единства измерений объема и объемного расхода газа – разработке современной высокоточной поршневой установки единиц объема и объемного расхода газа на газовой среде при давлении до 1,6 МПа. Из проведенного анализа следует, что наиболее перспективным вариантом реализации является установка поршневого типа с принудительным перемещением механического поршневого разделителя и кольцевой схеме движения потока газа. В основу разработки установки заложен усовершенствованный адаптивный метод построения эталонов в условиях ограниченных ресурсов и минимизации расходов. Применение усовершенствованного адаптивного метода позволило реализовать итеративное совершенствование физической модели эталона поршневого типа, на основании которой формируется математическая модель и устанавливаются источники неопределенности. Построение физической модели установки включало в себя разработку структурной, функциональной и кинематической схемы установки. Структурная схема была конкретизирована в части совершенствования узла привода. С этой целью реализовано увеличение контрольного объема за счет параллельного применения идентичных поршневых секций и применен электромеханический узел привода с использованием частотно-регулируемого электродвигателя и комплекса зубчатых и цепной передач. Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований влиятельных факторов воспроизведения и передачи единиц объема и объемного расхода газа поршневой установкой при давлении до 1,6 МПа. Разработана математическая модель процесса воспроизведения и передачи поршневой установкой единиц объема и объемного расхода газа на газовой среде при давлении до 1,6 МПа, исследования которой позволили установить наиболее значимые источники неопределенности и провести их априорную оценку. Разработана система передачи единиц в виде цепи калибровки для средств измерений объема и объемного расхода газа на газовой среде при давлении до 1,6 МПа. Разработанная цепь калибровки синтезирована и гармонично соединенная с существующей иерархией воспроизведения и передачи единиц при атмосферном давлении в части обеспечения возможности проведения сличений с действующим государственным эталоном. Для реализации передачи поршневой установкой воспроизведенных единиц предложено применить схему накопления значение объемного расхода газа путем применения параллельных эталонных счетчиков. The dissertation is devoted the development of modern high-precision piston prover gas volume and volumetric flow rate in a gaseous environment at a pressure of 1.6 MPa. From the analysis it follows that the most promising option for the implementation is to piston prover with forced displacement mechanical separator piston and ring pattern of the flow of gas. The basis of the development of advanced settings laid adaptive method of construction standards in light of limited resources. Construction of a physical model of the prover included the development of structural, functional and kinematic scheme. Structural scheme was concretized in terms of improving drive unit. To this end, the control volume increase implemented by the parallel application of identical piston measuring sections and applied electromechanical drive unit using variable-frequency motor and gear set and chain transmissions. The results of theoretical and experimental studies of influential factors of piston prover reproduction and transfer gas volume and volumetric flow rate unit up to 1.6 MPa. The mathematical model of the process of reproduction and transfer piston prover this unit. The developed system transfer units in a chain calibration means for measuring the gas volume and volumetric flow rate at a pressure of 1.6 MPa.