Jste zde

Státní etalon průtoku plynu v rozsahu 0,15 m3/h až 17 m3/h

Název etalonu: státní etalon průtoku plynu v rozsahu 0,15 m3/h až 17 m3/h (EZEM)

Kódové označení: ECM 140-2/00-009

Rok vyhlášení: 2000

Pracoviště: odd. 5012 ČMI OI Pardubice

Garant: Ing. Tomáš Valenta

Počet zajišťovaných CMC řádků: 1

Rozsah průtokůNejistota U(k = 2)
0,15 m3/h až 17 m3/h0,18 %

Princip etalonážního zařízení založeného na principu ekvivalentního množství kapaliny (EZEM) je z mezinárodního hlediska druhým nejčastější používaný základem primárního zařízení v oboru průtok plynu.  

Základní konstrukční schéma EZEM je na níže uvedeném obrázku.

Princip stanovení proteklého objemu plynu je na tomto zařízení založen na rovnosti objemu kapaliny, která je vypuštěna z výškové nádrže, a objemu vzduchu, který vypuštěnou kapalinu nahradí.

Základní částí je hermeticky uzavřená široká válcová nádrž (1), která je umístěna na ocelové konstrukci ve výšce 4,5 m. Tato nádrž je naplněna minerálním olejem, přičemž výšku hladiny lze kontrolovat vizuálně stavoznakem. Nad hladinu oleje v nádrži je vyvedeno potrubí, na které se napojuje vně nádrže zkoušený plynoměr (6) a na kterém je umístěn boční ventil (7). Dole v nejnižším místě kuželového dna horní nádrže je ústí výtokového potrubí (11), kterým proudí při zkoušce olej do spodní nádrže (4) nebo na váhu (3). Na výtokovém potrubí se nachází filtr, který slouží k čištění oleje, a tři pneumatické ventily (10). Tyto tři pneumatické ventily (10) určují, kterou větví bude proudit olej z horní nádrže. Olej může protékat přímo k výtokové hubici, která se nachází na konci výtokového potrubí, nebo přes dvě kapalinová objemová průtočná měřidla (8). Při měření se v současné době používá pouze přímá větev k výtokové hubici. Před hubicí je do výtokového potrubí ještě vestavěna pneumaticky ovládaná irisova clona (9), která slouží k regulaci průtoku. Výtoková hubice ústí do přepínacího zařízení (2), které přepíná tok oleje během zkoušky buď na váhu (3), nebo na počátku a při ukončení zkoušky do spodní nádrže (4).  Spodní (4) a horní (1) nádrž je spojena výtlačným potrubím (13), na kterém se nachází pneumatický ventil (12) a čerpadlo (5), a přepadovým potrubím (14).

Na začátku zkoušení se otevře jeden z pneumatických ventilů (10), který uvolní přímou větev k hubici, a výtokovým potrubím vytéká olej z horní válcové nádrže nejdříve do spodní nádrže (4). Nad hladinou horní nádrže vzniká podtlak, který způsobí nasávání vzduchu z klimatizovaného prostoru laboratoře přes zkoušený plynoměr nad hladinu oleje v této nádrži. Po ustálení proudění se při určitém impulsu ze zkoušeného plynoměru přepne klapka přepínacího zařízení (2) a olej začne téci na váhu. Po protečení nadefinovaného objemu vzduchu přes zkoušený plynoměr se při určitém impulsu z plynoměru přepne klapka přepínacího zařízení (2) tak, aby olej již netekl na váhu, a zároveň se uzavře otevřená pneumatická klapka (10). Po ustálení vah (3) se odečte hmotnost vyteklého oleje. Vyteklý objem oleje je ekvivalentní objemu vzduchu, který nahradí olej v horní nádrži, a který je nasán přes zkoušené měřidlo. Tento objem se stanovuje nepřímo ze známé hustoty oleje a hmotnosti vyteklého oleje. Hustota oleje během zkoušky se určuje také nepřímo, a to měřením teploty vytékajícího oleje a ze známé teplotní závislostí hustoty oleje. Po zvážení se olej z váhy vypustí do spodní nádrže (4) a z té se přečerpává čerpadlem (9) výtlačným potrubím (13). Přečerpávání trvá do té doby, až výška hladiny oleje v horní nádrži dosáhne hodnotu před začátkem zkoušení. Výška hladiny oleje je měřena kapacitním snímačem. Při přečerpávání oleje ze spodní do horní nádrže se automaticky otevírá boční ventil (7), aby vzduch z horní nádrže nebyl vytlačován do zkoušeného plynoměru. Aby nedošlo k případnému přeplnění horní nádrže olejem a jeho výtoku do zkoušeného plynoměru, je v ní zabudováno přepadové potrubí (14) do spodní nádrže.

Celé zkoušení na EZEM je řízeno a ovládáno osobním počítačem, který je vybaven příslušným softwarem. Pomocnými měřidly jsou dále měřeny hodnoty teploty vytékajícího oleje, barometrického tlaku v laboratoři, podtlaku vzduchu v horní nádrži, teploty vzduchu v horní nádrži a teploty vzduchu ve zkoušeném plynoměru během zkoušky. Během jedné zkoušky jsou všechny měřené veličiny z pomocných měřidel snímány jedenkrát za sekundu. Na konci každé zkoušky je vypočten průměr ze všech těchto naměřených hodnot. Za referenční tlak na zkoušeném plynoměru se považuje barometrický tlak v laboratoři. Uvedené hodnoty se použijí v níže uvedeném vztahu, který stanovuje relativní chybu zkoušeného plynoměru. Níže uvedený vztah v sobě zahrnuje kompenzaci na rozdíl hustoty závaží, které se používá při kalibraci vah, a na hustotu oleje, který se při daném měření váží.

Kde značí:

fc 

...........….

relativní chyba zkoušeného plynoměru s jakou zaznamenává proteklý, objem (%),

ΔI

...........….

je počet impulsů generovaný zkoušeným plynoměrem během zkoušky (imp),

pB

...........….

je barometrický tlak během zkoušky (Pa),

Te

...........….

je termodynamická teplota vzduchu v horní nádrži (K)

ρzav

...........….

je hustota závaží použitého ke kalibraci vah (kg.m-3),

k

...........….

je směrnice  přímky   vyjadřující  závislost  hustoty  oleje  na  jeho teplotě (kg.m-3.oC-1),

t3

...........….

je teplota oleje během zkoušky (oC)

q

...........….

je konstanta v rovnici  vyjadřující závislost hustoty oleje  na jeho teplotě (kg.m-3) ,

Imp

...........….

je impulsní číslo zkoušeného plynoměru vyjadřující kolik impulsů plynoměr vygeneruje, když zaznamená proteklý objem 1m3 (imp/m3)

m

...........….

je hmotnost oleje naváženého na váze během zkoušky (kg)

ρvzd

...........….

je hustota vzduchu během zkoušky (kg.m-3)

phub

...........….

je podtlak v horní nádrži; jeho hodnota má záporné znaménko (Pa)

Tp

...........….

je termodynamická teplota vzduchu v plynoměru (K)

Minimálně jedenkrát za tři roky se EZEM účastní mezinárodního porovnání, které bylo vždy úspěšné.

Obrázková galerie: