Сигнализатор СТМ 10: Методические указания к лабораторному практикуму

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации

В.А. НИКИТИН, К.В. НЕСТЕРЕНКО, Г.Н. АРТЁМОВА

СИГНАЛИЗАТОР СТМ 10 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургского государственного университета»

Оренбург 2004

ББК 30.10 я73 Н-62 УДК 681.1 (075)

Рецензент кандитат технических наук, старший преподаватель Воробьёв А.Л.

Н-62

Никитин В.А., Нестеренко К.В., Артёмова Г.Н. Сигнализатор СТМ 10: Методические указания к лабораторному практикуму. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. – 26 с.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу «Методы и средства измерений, испытаний и контроля» для студентов третьего курса по специальности 072000 «Стандартизация и сертификация».

ББК 30.10 я73

© Никитин В. А., Нестеренко К.В., Артёмова Г.Н. 2004 © ГОУ ОГУ,2004

2

Введение В эру промышленного прогресса, который ежегодно наращивает свои потенциалы, возросли требования от органов гостехнадзора к оснащению современных предприятий средствами автоматизации, адекватно соответствующих современным требованиям «Правил технической эксплуатации установок во взрывопожароопасных помещениях, а также экологическим нормативам для автотранспорта. Поэтому современные промышленные предприятия регулярно модернизируют свой парк КИПиА, в соответствии с этими требованиями. В настоящем методическом указании даётся возможность познакомиться с сигнализатором СТМ 10, изучить его устройство, принцип действия, технические характеристики.

3

1 Назначение. Условия эксплуатации Сигнализаторы СТМ10 (в дальнейшем сигнализаторы) общетехнического применения предназначены для непрерывного контроля доз взрывоопасных концентраций в воздухе помещений и открытых пространств горючих газов, паров и их смесей в условиях макроклиматических районов с умеренным или влажным тропическим воздухом. Сигнализаторы являются автоматическими стационарными приборами, состоящими из блока сигнализации и питания в выносных датчиков или блоков датчика. Блок сигнализации и питания выполнен в обыкновенном исполнении по ГОСТ 12997-84 и должен быть установлен за пределами взрывоопасной зоны. Датчики и блоки датчика выполнены взрывозащищёнными с маркировкой взрывозащиты по ГОСТ 12.2.020-76. Степень прочности оболочки датчика высокая. Датчики и блоки датчика могут эксплуатироваться во взрывоопасных зонах помещений всех классов и наружных установок согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ) и другим документам, регламентирующим применение электрооборудования и взрывоопасных условиях. Датчики и блоки датчика сигнализаторов должны устанавливаться в контролируемых точках. Содержание механических, агрессивных примесей в окружающей и контролируемой среде (хлора, серы, фосфора, мышьяка, сурьмы и их соединений), отравляющие каталитически активные элементы датчика, не должно превышать санитарные нормы согласно ГОСТ 12.1.005-88 и уровня ПДК (для сероводорода H2S уровень ПДК не должен превышать 10 в мг/м3 за время непрерывной работы не менее 300 часов). Сигнализаторы предназначены для работы в следующих рабочих условиях: 1) температура окружающей и контролируемой среды: от минус 60 до плюс 50 °С для датчиков; от 1 до 50 °С для блоков датчика и блока сигнализации и питания; 2) относительная влажность окружающей и контролируемой среды до 98 % при температуре 25 °С или 98 % при температуре 35 °С для тропического исполнения.; 3) атмосферное давление в пределах от 84 до 106,7 кПа; 4) вибрация с частотой 25 Hz и амплитудой не более 0,1 мм; 5) напряженность внешних постоянных и переменных магнитных полей не более 450 А/м; 6) напряженность внешнего однородного переменного электрического поля не более 10 В.

4

2 Устройство Сигнализаторы являются стационарными приборами с конвекционной или принудительной подачей контролируемой среды с основным питанием от модуля преобразователя основного питания (МПОП) и количеством каналов 1, 2, 4, 6, 8, 10 или основным и резервным питанием от МПОП и модуля преобразователя резервного питания (МПРП) и количеством каналов 1, 3, 5, 7, 9. Сигнализаторы могут быть с цифровым отсчетным устройством или без него. Сигнализаторы с конвекционной подачей среды состоят из блока сигнализации и питания и одного или нескольких датчиков в соответствии с количеством каналов. Сигнализаторы с принудительной подачей среды состоят из блока сигнализации и питания и одного или нескольких блоков датчике в соответствии с количеством каналов. Сигнализатор СТМ10-0101Пц одноканальный, с принудительной подачей среды, с отсчетным устройством. Он состоит из блока датчика, блока сигнализации и питания, в котором имеются МПОП и один модуль измерительного преобразователя (МИП), и потенциометра автоматического. Сигнализаторы имеют: − сигнализацию красного цвета о достижении концентрации срабатывания предупредительной сигнализации; − сигнализацию красного цвета прерывистую о достижении концентрации срабатывания, аварийной сигнализации; − сигнализацию красного цвета прерывистую о наиболее вероятной неисправности сигнализаторов; − контакты для коммутации внешних цепей сигнализации при срабатывании предупредительной сигнализации концентрации "ПОРОГ 1" или сигнализации неисправности; − контакты для коммутации внешних цепей сигнализации и исполнительных механизмов при срабатывании аварийной сигнализации концентрации "ПОРОГ 2". На переднюю панель выведены индикаторы единичные световой сигнализации "ОТКАЗ" и "КОНЦЕНТР.". Сигнализация "ОТКАЗ" осуществляется прерывистым свечением (миганием) ее индикатора; сигнализация порога "1" - постоянным свечением и порога "2" - прерывистым свечением индикатора "КОНЦЕНТР.". Через отверстия в передней панели МИП имеется доступ к переменным резисторам для: регулирования порогов "1" и "2" ("C1" и "С2"), корректирования нуля сигнализаторов ("УСТ.О"), для калибровки сигнализаторов по поверочной смеси ("КАЛИБР."), для подстройки устройства коррекции после замены датчика "•" (Рисунок 1). На переднюю панель выведены световой индикатор питания "СЕТЬ" и переключатель для его включения "СЕТЬ 220". В сигнализаторах с отсчетным устройством преобразование аналогового

5

сигнала в цифровой осуществляет устройство цифровой индикации с аналогоцифровым преобразователем (АЦП) D30; индикацию концентрации в процентах от концентрационного предела распространения пламени (НКПР) осуществляют цифровые индикаторы: НЗ - в разряде десятков, Н2 -в разряде единиц, H1 - в разряда десятых долей процентов НКПР. В случае преобразования отрицательного сигнала, обусловленного дрейфом выходного сигнала датчика, высвечивается вторая запятая (запятая после цифры в разряде десятых долей в индикаторе H1).

1 – кнопка включения сетевого питания. 2 – индикатор «Сеть». 3 – кнопка индикации уставки предупредительной сигнализации. 4 – кнопка индикации уставки аварийной сигнализации. 5 – цифровой индикатор НКПР. 6 – световая сигнализация. 7 – сигнализация «неисправность». 8 – резистор установки порога срабатывания предупредительной сигнализации (ПОРОГ 1). 9 – резистор установки порога срабатывания аварийной сигнализации (ПОРОГ 2). 10 – резистор установки «0». 11 – калибровка диапазона. 12 – выводы для контроля АЦП. Рисунок 1 - Сигнализатор СТМ 10

6

3 Принцип действия и работа сигнализатора Принцип действия сигнализатор - термохимический, основанный на измерении теплового эффекта от окисления горючих газов и паров на каталитически активном элементе датчика (2 чувствительных платиновых элемента), дальнейшем преобразовании полученного сигнала в модуле МИП и выдачи сигнала о достижении сигнальной концентрации. Рассматриваются аспекты квантово-химических каталитических реакций при беспламенном сжигании углеводородных топлив при их различных процентных концентрациях. Первая стадия – образование промежуточного активированного комплекса АКт: А+Кт→АКт где А - кислород О2; Кт – катализаторный элемент, Затем АКт реагирует со вторым реагентом с образованмем следующего комплекса катализатора: АКт+В→ RКт где В – молекула СН4. RКт → R+Кт+hν где R-продукты сгорания (H2О; СО2); Кт-катализаторный элемент; hν – кванты инфракрасного излучения с энергией от 1,24 до 0,12 эВ с эмиссионным спектром. Величина hν – это и есть тепловой эффект преобразования полученного сигнала в модуле МИП в зависимости от измеряемой концнтрации горючего газа. Сигнаизаторы состоят из датчиков или блоков датчика и блока сигна лизации и питания, состоящего из МИП, МПОП и МПРП. Количество датчиков или блоков датчика зависит от исполнения сигнализаторов от исполнения сигнализаторов. В корпусе датчика сигнализатора установлены два чувствительных платиновых элемента. Платиновая спираль сравнительного элемента закрыта глухим металлическим колпачком, платиновая спираль измерительного элемента окружена латунной сеткой. В датчике установлены три взрывозащитных устройства (латунные цилиндры со щелями), два из них расположены на входе и на выходе анализируемого воздуха, а третье – между чувствительными элементами. Датчик имеет три штуцера – два для входа и выхода анализируемого воздуха, а третий для подачи чистого воздуха при проверке нуля прибора. Переключение датчика с «анализа» на «контроль» при проверке нуля осуществляют трехходовым краном. В приборе применена измерительная схема неуравновешенного моста, два плеча которого представляют собой сравнительный и измерительный элементы, а два других – постоянные сопротивления. Плечи измерительного моста подобраны так, что при прохождении через датчик прибора чистого воздуха ток в измерительной диагонали равен нулю. При достижении в воздухе концентрации газов и паров, равной 20% от нижнего предела взрывоопасной концентрации, разбаланс моста достигает величины, при которой 7

регистрирующий прибор размыкает цепь питания обмотки реле и включает цепь аварийного сигнала. Одновременно реле обесточивает чувствительные элементы. В случае повреждения электрической схемы, отключается цепь питания обмотки реле и включается цепь неисправности прибора. Пневматическая принципиальная схема блока датчика представлена на рисунке 2. Анализируемый воздух не должен содержать туманообразной щёлочи, паров кислот, этилированного бензина и сероводорода. При наличии пыли в воздухе необходимо установить противопылевой фильтр на входе на датчик прибора. Чувствительность прибора по анализируемым газам и парам составляет около 10% от концентраций, принятых за сигнальные.

Ф1-фильтр воздуха; Н1-эжектор воздушный; ИП1-индикатор расхода; З1-датчик; КР1-кран трёхходовой; В-вентиль запорно-регулирующий. Рисунок 2 - Блок датчика.

8

4 Порядок работы Сигнализаторы осуществляют в местах отбора пробы или установки их датчиков контроль содержания газов и паров горючих веществ, указанных в приложении А. Контроль - непрерывный за исключением времени проведения технического обслуживания. Все сигнализаторы градуированы по метановоздушной смеси. При контроле метановоздушной среды (если другие горючие компоненты отсутствуют) показания цифрового индикатора соответствуют содержанию метана в процентах НКПР напряжение сигнала концентрации Uс (в милливольтах) и напряжение унфицированного сигнала концентрации Uс.у. (в милливольтах) пропорциональны концентрации метана С (процентах НКПР). Uс = 10*С U с.у. = 20*С

(1) (2)

При контроле сигнализаторов СТМО-0201Дц нефраса в воздухе (если другие горючие вещества отсутствую) показания, цифрового индикатора соответствуют содержанию нефраса (в процентах НКПР); напряжение сигнала концентрации Uс (в миливольтах) и выходной токовый сигнал Iс.т. (в миллиамперах) пропорциональны концентрации нефраса (в процентах НКПР) согласно формулам Uc= 10*С Iс.т = 0,32*С + 4

(3) (4)

При контроле совокупности горючих компонентов индикатор позволяет судить о динамике контролируемой среды. При концентрациях, соответствующих порогу "1" срабатывает сигнализация: реле "ПОРОГ 1" и световая - начинает постоянно светиться индикатор "КОНЦЕНТР". При концентрациях, соответствующих порогу "2", срабатывает сигнализация: реле 'ПОРОГ 2" и световая - начинает мигать индакатор "КОНЦЕНТР." (реле "ПОГОГ 1" остается во включенном состоянии). При концентрациях, превышающих диапазон измерений (50 % НКПР), срабатывает сигнализация о превышении диапазона измерений: цифровой индикатор начинает мигать, стрелка аналогового индикатора уйдет за риску конца шкалы, реле "ПОРОГ 1" и "ПОРОГ 2" останутся во включенном состоянии, индикатор "КОНЦЕНТР." будет мигать. Контакты реле "ПОРОГ 1" и "ПОРОГ 2" могут использоваться во внешних цепях управления и сигнализации по усмотрению потребителя.

9

По усмотрению потребителя могут использоваться: унифицированный сигнал, сигнал о включении МПОП, вход для дистанционного выключения датчика (уменьшением его тока). При замыкании входа дистанционного выключения датчика срабатывает сигнализация превышения диапазона измерения. При перегорании чувствительных элементов (или одного из них) срабатывает сигнализация "ОТКАЗ": начинает мигать световой индикатор "ОТКАЗ" в неисправном канале и должно включиться реле "ОТКАЗ" (одно для всех каналов). При выключении основного питания (сеть 220"В") сигнализаторы автоматически перейдут на резервное нитаниь (сеть 24"В") в МПРП будет светиться индикатор "СЕТЬ "В". Переход на основное питание (сеть 220"В") также автоматический Выключатель "СЕТЬ 24"В" должен быть во включённом положении. При наличии в контролируемой среде сероводорода H2S с кониентрацией на уровне ПДК рекомендуем в течение первых суток зафиксировать уровень выходного сигнала.

5 Технические данные Грючие вещества, образующие газо- и; паровоздушные смеси, контролируемые сигнализаторами, приведены в приложении А. Диапазон измерения сигнализаторов по поверочному компоненту в процентах от концентраций, соответствующих нижнему концентрационному пределу распространение пламени (НКПР), 0-50 Поверочным компонентом в поверочной газовоздушной смеси (ПГС) для сигнализаторов является метан Номинальная функция преобразования измерительного преобразователя имеет вид: Uc=Кп · С

(5)

где Uc —выходной сигнал измерительного преобразователя, мВ; Кп - коэффициент пропорциональности, равный: по метану - 10, по гексану - 5,5. С - концентрация измеряемого компонента в ПГС, % НКПР. Предел допускаемого значения основной абсолютной погрешности сигнализаторов по поверочному компоненту не более - 5 % НКПР Предел допускаемого значения вариации выходного сигнала измерительного преобразователя не более 2,5 % НКПР. Предел допускаемого значения дополнительной абсолютной погрешности сигнализаторов от изменения температуры окружающей и контролируемой среды в диапазоне рабочих температур на каждые 10°С не более - 1 % НКПР. 10

Предел допускаемого значения дополнительной абсолютной погрешности сигнализаторов от изменения влажности окружающей и контролируемой среды не более ± 4,5 % НКПР. Предел допускаемого значения дополнительной абсолютной погрешности сигнализаторов от изменения атмосферного давления на каждые 30 мм Hg от номинального значения (730 - 30) мм Hg не более ± 0,9 % НКПР. Время срабатывания сигнализации, при концентрации поверочной смеси в 1,6 раза выше сигнальной. Время прогрева сигнализаторов не более 10 мин. Время непрерывной работы сигнализаторов без технического обслуживания и ручного корректирования - 1080 часа. Дрейф выходного сигнала измерительного преобразователя за 168 часов не более ± 2,5 % НКПР. Давление в линии сжатого воздуха для сигнализаторов с принудительной подачей смеси от 0,25 до 0,6 Па при изменении давления не более ±10 %. Загрязненность сжатого воздуха должна быть не более класса "5" по ГОСТ 17433-80. Габаритные размеры составных частей сигнализаторов, мм., не более указанных в таблице 1. Таблица 1 – Габаритные размеры составных частей сигнализатора Условное сигнализатора

обозначение Габаритные размеры сосгавных частей, мм. не более блока сигнализации и питания датчик

блок датчика

137x77x71 235x130x300 CTMIO-OOIO CTMIO-OG09 460x200x282 Полный средний срок службы сигнализаторов 10 лет. Средний ресурс до среднего ремонта - 10000 часов. Установленный срок сохраняемости 1 год на вводасигнализаторов в эксплуатацию.

период

до

11

6 Указание мер безопасности Требования безопасности при монтаже, установке и эксплуатации сигнализаторов должны соответствовать «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ). Прием сигнализаторов в эксплуатацию после монтажа, эксплуатации и ремонта должны соответствовать руководящим документам о работе электроустановок во взрывоопасных зонах. Эксплуатировать сигнализаторы имеют право лица, ознакомленные с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации, правилами ведения работ на объекте, где возможна взрывоопасная ситуация, и освоившие правила эксплуатации сигнализаторов. Категорически запрещается, снимать крышку датчика, не отсоединив его кабель от блока сигнализации и питания. Блок сигнализации и питания устанавливают только вне взрывоопасной зоны, ремонт проводят при отключенном питании сети 220В. Заземляющие устройства должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ 21130-75. Заземление сигнализатора - в соответствии с ПУЭ. Необходимо соблюдать требования по обеспечению взрывозащищённости. Эксплуатация датчика с поврежденными элементами или пломбами категорически запрещается.

7 Подготовка сигнализатора к работе 7.1 Установка порогов срабатывания сигнализации Сигнализаторы выпускаются с настроенным «ПОРОГОМ 2», равным (110 ± 3) мВ, что соответствует 11 % НКПР метановоздушной смеси. В случае метановоздушой смеси сигнализация сработает при концентрации, заданной "ПОРОГОМ 2" (с учетом погрешностей). При контроле совокупности компонентов сигнализация «ПОРОГ 2» сработает в диапазоне расчетных концентраций С2н - С2в (с учетом погрешностей измерения), где - С2н = Uc2 / 10 – нижняя, расчетная границ диапазона, % НКПР; С2в = Uc2 / 5 - верхняя расчетная граница диапазона, % НКПР. Uc1, Uc2 – измерение напряжения порогов срабатывания сигнализации концентрации соответственно «ПОРОГА 1» и «ПОРОГА 2». «ПОРОГ 1» (Uс1) устанавливается предприятием-потребителем. Он должен быть ниже «ПОРОГА 2». При контроле метановоздушной смеси во всех сигнализаторах сигнализация сработает при расчетной концентрации C1 (в

12

процентах НКПР), заданной напряжением Uc1 (в милливольтах) «ПОРОГА 1» (с учетом погрешностей измерения, то есть ± 5 % НКПР). C1 = Uc1 / 10

(6)

При контроле совокупности компонентов сигнализация порог "1" сработает в диапазоне расчетных концентрации С1н – С1в, где С1н = С1 = Uc1 / 10 - нижняя расчетная граница диапазона, % НКПР; С1в = Uc1 / 5 – верхняя расчетная граница диапазона, % НКПР. 7.2 Проверка сигнализаторов по поверочной смеси Сигнализаторы должны быть прогреты после включения; должег быть выставлен куль. Сигнализаторы проверяются по метановоздушной смеси концентрации 20 % НКПР. Контроль показаний сигнализаторов с отсчетны устройством ведите по цифровому индикатору (в процентах НКПР), остальных сигнализаторов - по вольтметру, подсоединенному к гнезду "Uс" (в милливольтах) или по потенциометру автоматическому. При нормальной температуре поверочной смеси или контролируемой среды (25 ± 10)°С показания цифрового индикатора и вольтметра должны соответствовать концентрации метановоздушной смеси, указанной на баллоне, согласно следующим формулам: С = (С' · 18, 94) ± 5, Uс = (С' · 18, 94) ± 5 · 10.

(7) (8)

где С - показание цифрового индикатора сигнализатора, % НКПР; С' - концентрация метановоздушной поверочной смеси, объемная доля, в процентах; Uc - напряжечие сигнала на гнезде "Uc", мВ. При температурах поверочной или контролируемой среды, отличающихся от нормальной, показания цифрового индикатора и вольтметра должны соответствовать концентрации метановоздушной смеси, указанной на баллоне, согласно следуюшим формулам: С = (С' · 18, 94) ± 5 ± (T – 25) / 10, Uc = (С' · 18, 94) ± 5 ± (Т-25) / 10 · 10.

(9) (10)

где Т - температура поверочной смеси, равная температуре среды в месте установки датчика, °С. 13

После подачи поверочных смесей переменным резистором "КАЛИБР." отрегулировать показания сигнализаторов по цифровому индикатору и вольтметру и установить их равными следующим величинам: при нормальной температуре: С = С' · 18, 94 + 0,5, Uc = С' · 18, 94 + 0, 5) · 10.

(11) (12)

При температуре, отличающейся от нормальной: С = С' · 18,94 + 0,5 +∆Ст, Uc = (С' · 18, 94 + 0,5 +∆Ст) · 10.

(13) (14)

где ∆Ст - температурная поправка, % НКПР, при проверке сигнализаторов по метановоздушной смеси концентрации 40 % НКПР. Температурная поправка приведена в таблице 2.

Таблица 2 – Температурные поправки Температура 50 45 40 25 смеси, (среды), °С Ст, % НКПР -2,1 -2,0 -2,5 0

15

5

-5

-15

-25

-35

-45

-50

0

0

0,5

1,0

1,0

1,0

0,5

0,0

Если концентрация поверочной смеси отличается от 40 % НКПР более чем 5 % НКПР, то значение температурной поправки, приведенной в таблице 2, пересчитать по формуле ∆Ст = С' / 40

(15)

где ∆Ст - тешературная поправка из таблице 2, % HКПP; С'- концентрация поверочной смеси, % HКПP. Если концентрация поверочной смеси при проверке сигнализаторов отличается от 20 % НКПР, более чем на 2,5 % НКПР, то значение температурной поправки приведённой в таблице 2. пересчитать по формуле: ∆Ст= С'/20

14

(16)

8 Измерение параметров и регулирование После монтажа, ремонта и в процессе эксплуатации необходимо производить контроль параметров и регулирование сигнализаторов. Для контроля и регулирования используются гнезда: «Uc1», «U», «С2»; переменные резисторы «C1», «С2», на передней панели МИП, выключатели «C1», «C2» в МПОП, цифровой индикатор и вольтметор типа В7-38. Проверку (установку) нуля с анализаторов производить при отсутствии на датчике горючих газов и паров. Установку порогов срабатывания сигнализации порог 1 и порог 2 поизводить в соответствии с указанием п.7.1 Проверка сигнализаоров по поверочной смеси сигнализаторы проверяются в соответствии с п.7.2. Определить после каждой проверки изменение коэффициента преобразования (∆К) сигнализаторов и сравнить с допустимым значением 0,5. В случае, если при каждой проверке производится калибровка сигнализаторов с установкой расчетного значения (Срасч.), то изменение коэффициента преобразования (∆К) сигнализаторов определите по формулам для сигнализаторов с отечетным устройством: ∆К1 = С1 изм. / С1 расч. - для первой проверки, ∆К2 = ∆К1 · С2 изм. / С2 расч. - для второй проверки, ∆К3 = ∆К2 · С3 изм. / С3 расч. – для третьей проверки, ∆Кn = ∆Кn-1 · Cn изм. / Сn расч. – для n-ой проверки.

(17) (18) (19) (20)

где ∆К1; ∆К2; ∆К3; … ∆Кn – изменение коэффициента преобразования сигнализаторов, определяемое как отношение измеренного и расчётного значения концентрации с учётом предыдущей калибровки; С1 изм., С2 изм., С3 изм., … Сn изм. - измеренные значения концентрации соответственно при первой, второй, третьей, ..... и n-ой проверке, % НКПР. С1 расч., С2 расч., С3 расч., ..... Сn расч.. - расчетные значения концентраций, определённые для первой, второй и т.д. проверок. В случае, если при какой-нибудь проверки калибровка не производилась, то изменение коэффициента преобразования (∆К) определяют следующим образом. Например, при второй проверке сигнализаторы не калибровались, тогда: ∆К2 = ∆К1 · С2 изм. / С2 расч. – для второй проверки, ∆К3 = ∆К1 · С3 изм. / С3 расч. – для третьей проверки.

(21) (22)

При уменьшении изменения коэффициента преобразованш до значений, меньших 0,5 - датчик подлежит замене.

15

Для сигнализаторов без индикатора и отсчетного устройства при измерении сигнала вольтметром изменение коэффициента преобразования (∆К) определяется по формулам ∆К1 = U1 изм. / U1 расч. - для первой проверки, ∆К2 = ∆К1 · U2 изм. / U2 расч. - для второй проверки, ∆К3 = ∆К2 · U3 изм. / U3 расч. – для третьей проверки, ∆Кn = ∆Кn-1 · Un изм. / Un расч. – для n-ой проверки.

(23) (24) (25) (26)

где U1 изм., U2 изм., U3 изм., ... , Un изм. - измеренные значения выходного сигнала при первой, второй, третьей и n-ой проверки, мВ; U1 расч., U2 расч., U3 расч., …Un расч. – расчётные значения выходного сигнала, определённые для первой, второй и т.д. проверок. В случае если при какой либо, проверки калибровка не производилась, то изменение коэффициента преобразования (∆К) определяется следующим образом. Например, при второй проверки сигнализаторы не калибровались, тогда ∆К2 = ∆К1 · U2 изм. / U2 расч. – для второй проверки, ∆К3 = ∆К1 · U3 изм. / U3 расч. – для третьей проверки.

(27) (28)

Определение времени срабатывания сигнализации производить после проверки по п. 7.1 и 7.2. и калибровки сигнализаторов с использованием той же поверочной смеси. Так как время срабатывания сигнализации определяется при подаче поверочной смеси концентрации, превышающей в 1,6 раза проверяемый порог, то необходимо установить порог "2" равным С2 = С расч. / 1,6, Uс2 = U расч. / 1,6.

(29) (30)

где С2 - величина порога "2" по цифровому индикатору, % НКПР; Uс2 - величина порога "2", измеренная вольтметром на гнезде "Uc2", мВ; Срасч. - расчетное значение концентрации, определенное в зависимости от реальной концентрации поверочной смеси и условии проверки но формуле (11). Для нормальных условии и по формуле (12) для температур, отличающихся от нормальной; U расч. - расчетное значение выходного сигнала, определенное в зависимости от реальной концентрации поверочной смеси и условий проверки по формуле (12) для нормальных условии и по формуле (14) для температур, отличающихся от нормальной.

16

9 Погрешности измерений 9.1 Суммарная погрешность Суммарная погрешность с входящими в её состав предельными погрешностями определяется по формуле ∆∑= ∆мод + ∆м + ∆си + ∆усл + ∆о ≤ ∆д,

(31)

где ∆мод – модель измерения; ∆м – метод измерения; ∆си – средства измерений; ∆усл – дополнительная погрешность, обусловленная воздействием влияющих факторов условий измерений. ∆о – погрешность самого оператора; ∆д – предельно-допустимая погрешность результатов измерений. 9.2 Неисключённая систематическая погрешность (НСП) Θ =±|∑Θі|

(32)

где Θі – граница і-й составляющей неисключённой систематической погрешности при N ≤ 3; N – число слагаемых, состоящих из пределов допускаемых основных и дополнительных погрешностей СИ, рабочих эталонов и т.д. Если N ≥ 4, то N

Θ = Кp · ∑ Θi 2 ,

(33)

i =1

где N – количество предельных дополнительных погрешностей (СИ+СИдатч.). 9.3 Среднее квадратическое отклонение (СКО) Среднее квадратическое отклонение обозначается S и вычисляют по формуле S(X)

N

= ∑ i =1

_

( xi − x ) 2 n −1

,

результата

наблюдений

(34)

где x - среднее арифметическое значение. 17

9.4 Отношение НСП к СКО Если Θ(Р)/S(X) < 0,8 то НСП пренебрегают и окончательно принимают за погрешность результата измерения ∆p принимают СКО. Если Θ(Р)/S(X) > 8 то пренебрегают случайной погрешностью СКО и принимают ∆p = НСП. Если 0,8 ≤ Θ(Р)/S(X) ≤ 8, то доверительную границу погрешности результата измерений вычисляют по формуле ∆p = Кp · [Θ(Р) + S (х)],

(35)

где Кр = К Σ (γ ) = γ=

18

[

(1 + γ ) 2 ; (1 + γ )

Θ(Ρ ) 3 • Kp • S ( X )

]

(36) (37)

Заключение. В ходе лабораторной работы мы ознакомились с сигнализатором СТМ 10. Изучили характер работы этого прибора. Ознакомились с конструкцией и назначением, техническими и метрологическими характеристиками и приобрели навыки в обращении с прибором, а также провели лабораторную работу с измерением концентраций.

19

Список использованных источников 1 Сигнализатор СТМ 10. Техническое описание и инструкция по эксплуатации – Смоленский газоанализаторный завод, 1998.- 43 с. 2 Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе Под ред. Е.А. Перегуд, М.С. Быховская , Е.В. Гернет М.: Химия , 1970. – 357 с. 3 Определение вредных веществ в воздухе О.Д. Хализова, Е.А. Батмановский– Медтиз, 1957. – 206 с. 4 Волков Э. П., Поливода А.И., Поливода Ф.А.- Экологически чистые каталитические теплоэлектростанции с турбоэксиандерами М.: Химия, 2002. – 303 с. 5 Никитин В.А. Методы и средства измерений, испытаний и контроля Оренбург : ОГУ, 2001. –74с.

20

Приложение А (справочное) Горючие вещества, контролируемые СТМ 10 1 Акрилонитрил, нитрил акриловой кислоты 2 Акролеин, акриловый альдегид 3 Аллиловый спирт 4 Амилены (смесь) 5 Амиловый спирт, 1-пентанол 6 Ацетилен 7 Ацетон, диметилкатон 8 Ацетальдегид 9 Ацетонитрил 10 Бензин А-72 11 Бензин А-76 12 Бензин АИ-93 13 Бензин АИ-96 14 Бензин Б-70 15 Бензин "Калоша" 16 Бензол 17 Бензин экстракционный марки А (гексановая фракция) 18 Бутан 19 Бутадиен 20 Бутилен 21 Бутилены (различные изомеры) 22 Бутиловый спирт, бутанол 23 Водород 24 Водявой газ 25 Винилнорборнен 26 Газ коксовых печей 27 Газ пиролиза керосина 27.1 Газ природный топливный сжатый 28 Газ пиролиза этана 29 Газ каталитического крекинга 30 Гаксан 31 Гептан 32 Диизопропиловый эфир 33 Дивинил, бутадиен-1, 3 34 Диоксан, диэтилен-диоксан 35 Диметилдиоксан 36 Диоксановые спирты - 3 изомера 37 Диэтиламин 38 Диэтиловый эфир, этиловый эфир 39 Двойной водяной газ 21

40 Дициклопентадиен 41 Изобутан 42 Изобутиловый спирт, изобутанол 43 Изобутилен 44 Изопропиловый спирт, изопропанол 45 Изопентан 46 Изопрен 47 Ксилол 48 Магнитный лак 49 Метакриловометиловый эфир, метилметакрилат 50 Метиловый эфир акриловой кислоты, метилакрилат 51 Метиловый спирт, метанол, карбинол, древесный спирт 52 Метан 53 Метанол 54 Метилбутандиол 55 Метилаль 56 Мотилэтилкетон, этилметилкетон 57 Муравьинопропиловый эфир 57.1 Газы углеводородные сжиженные 58 Муравьиная кислота 59 Метилаллен 60 Метилфигидропиран 61 Непредельные спирты - 3 изомера 62 Окись пропилена 63 Окись углерода, угарный газ 64 Окись этилена 65 Октан 66 Пентан 67 Петролейный эфир 68 Пиперилены (смесь) 69 Пропан 70 Пропилен 71 Пропиловый спирт 72 Попутный нефтяной газ 73 Сильван (метилфуран) 74 Скипидар 75 Сольвент каменноугольный 76 Сольвент нефтяной 77 Стирол 78 Тетрагидрофуран, окись диэтилена 79 Толуол 80 Топливо T-I 81 Тринетилкарбинол 82 Триэтиламин 22

83 Формальдегид (в виде формалина) 84 Фуран 85 Фурфурол 86 Уайт-спирит 87 Уксусная кислота, этановая кислота 88 Уксуснобутиловый эфир, бутилацетат 89 Уксусновиниловый эфир, винилацетат 90 Уксусный альдегид, ацетальдегид 91 Уксуснометиловый эфир, метилацетат 92 Уксусноэтиловый афир, атилацетат 93 Циклогексан 94 Циклогексанон 95 Циклопентадиен 96 Этан 97 Этилбензол 98 Этилен 99 Этиловый спирт, этанол, винный спирт 100 Этилцеллозольв 101 Этилидеинонорборнен 101.1 Пары нефти (смесь газов и паров бутана, гексана. метана, пентана, пропана, этана)

23

Приложение Б (обязательное) Пример выполнения лабораторной работы Даны три результата показаний цифрового индикатора в % НКПР x1 = 15 % НКПР; x2 = 15,5 % НКПР; x3 = 15,7 % НКПР. Среднее арифметическое значение вычисляем по формуле x1 + x 2 + x3 ; 3 15 + 15,5 + 15,7 x = = 15,4 3 x=

Находим СКО по формуле (34) S(X ) =

(15 − 15,4) 2 + (15,5 − 15,4) 2 + (15,7 − 15,4) 2 = 0,361 3 −1

Определяем НСП по формуле (32) В нашем случае N = 3, сюда входят: - предел допускаемого значения основной абсолютной погрешности не более 5 % НКПР; - предел допускаемого значения вариации выходного сигнала измерительного преобразвателя не более 2,5 % НКПР; - погрешность самого оператора 5 % НКПР. В случае если измерения производятся при условиях отличных от нормальных, учитываются дополнительные погрешности: - погрешность от изменения влажности окружающей и контролируемой среды не более ± 4,5 % НКПР; - погрешность от изменения температуры окружающей и контролируемой среды на каждые 10 ºC не более ±1 НКПР; - погрешность от изменения атмосферного давления на каждые 30 mm Hg не более ± 0,9 % НКПР. т.к. в нашем случае N = 3, Следовательно, НСП вычисляем по формуле (32) Θ = (0,77 + 0,77 + 0,388) = 1,928

24

Находим отношение НСП к СКО 1,928 Θ = = 5,341 S(X ) 0,361

т.к. 0,8 ≤ Θ(Р)/S(X) ≤ 8 то доверительную границу погрешности результата измерений находим по формуле (35) γ=

[

1,928 = 2,75; 3 ⋅ 1,12 ⋅ 0,361

]

при γ = 2,75 Kp = 0,79 ∆p = 0,79 · (1,928 + 0,361) = 1,808 1,808 % от 15,4 % = 0,278% Результат измерений можем записать: x ± ∆p = 15,4 % ± 0,278 %

Однократные измерения имеют право на осуществление т.к. доверительная граница погрешности результата измерения не превышает допустимую погрешность измерения.

25