Расчетные соотношения. Обработка экспериментальных данных

Метрология, стандартизация и сертификация

 

 

Исполнитель:
студент группы	Д-5б4а1		Чалов Дмитрий Юрьевич
Руководитель:
Преподаватель			Кац Марк Давыдович

 

 

Томск - 2016

 

Цель: изучить эталонные средства измерения давления и освоение методики поверки технических манометров.

 

Задачи:

1. исследованиетехническихпараметров средств измерения давления;

2. определение методики поверки технических манометров;

3. выполнение операций поверки технического манометра;

4. обработка результатов поверки.

Принцип действия и устройство манометра

Принцип действия грузопоршневых манометров (ГПМ) основан на уравновешивании давления измеряемой среды на свободно перемещающий­ся в цилиндре поршень силой, создаваемой калиброванным грузом. Между поршнем, представляющим собой стержень правильной цилин­дрической формы, и стенками цилиндра имеется зазор в 1 – 5 мкм. за­полненный рабочей жидкостью. В зависимости от верхнего предела из­мерения в качестве рабочей жидкости используются трансформаторное и касторовое масло или керосин.

В момент измерения поршень находится во взвешенном состоянии и оказывает на жидкость давление, величина которого обусловлена мас­сой поршня и грузов, размещаемых на грузоприемной тарелке, соеди­ненной с поршнем. Цилиндр с находящимся в нем поршнем образуют так называемую колонку, которая является чувствительным элементом ГПМ.

На рис. 1 показана схема ГПМ типа МП-60 с диапазоном измерения 1 60 кгс/см² (6 МПа). ГПМ включает колонку I и гидравлический винтовой пресс II, конструктивно объединенные в одном корпусе. В состав ГПМ входит набор калиброванных грузов, который обеспечивает давление равное верхнему пределу измерения.

Рис. 1. Схема грузопоршневого манометра

 

Грузовая колонка содержит полый цилиндр 1, заполненный рабочей жидкостью. Внутри цилиндра находится поршень 2 с грузоприемной тарелкой 3. Внутренняя полость цилиндра соединена каналами 4 с поверяемым прибором 5 и гидравлическим прессом. Гидравлический пресс содержит уплотненный манжетами поршень 6 в цилиндре 7 и винт 8 с рукояткой 9, при вращении которой поршень перемещается в цилиндре. Каналы 4 могут перекрываться вентилями 10–12. Для заполнения гидравлической системы ГПМ рабочей жидкостью предусмотрена емкость 13 с игольчатым вентилем 14. К грузопоршневому манометру можно подключить поверяемый манометр 5 и эталонный деформационный манометр 15, либо одновременно два поверяемых манометра.

При измерении давления, создаваемого гидравлическим прессом при вращении рукоятки, на грузоприемную тарелку помещают грузы 16 в таком количестве, которое обеспечивает состояние равновесия поршня грузопоршневого манометра. О достижении положения равновесия судят по совпадению рисок на стойке 17 и на ребре грузоприемной тарелки 3.

В состоянии равновесия для ГПМ справедливо равенство

,(1)

где – измеряемое давление,

– масса поршня,

– масса грузов,

– плотность воздуха,

– плотность материала грузов,

– приведенная площадь поршня,

– ускорение свободного падения.

Приведенная площадь поршня является основным метрологическим параметром ГПМ, который определяется экспериментальным путем. У МП-60 приведенная площадь поршня .

Приведенное выше соотношение имеет место при отсутствии сил сухого трения. Во время измерения для обеспечения этого условия вращают грузоприемную тарелку.

 

РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Основную абсолютную погрешность вычисляют для каждой поверяемой отметки как разность показаний поверяемого и эталонного манометров:

(2)

где , – основная абсолютная погрешность поверяемого манометра при прямом и обратном ходе, кгс/см² (МПа);

, – показания поверяемого манометра при прямом и обратном ходе, кгс/см² (МПа);

– показания эталонного манометра, кгс/см² (МПа).

Основную приведенную погрешность вычисляют для каждой поверяемой отметки как частное от деления основной абсолютной погрешности на диапазон измерений поверяемого манометра:

(3)

где , – основная приведенная погрешность поверяемого манометра при прямом и обратном ходе, %;

– конечное и начальное значения шкалы поверяемого манометра, кгс/см² (МПа).

Вариацию вычисляют как разность показаний манометра, соответствующих одной и той же поверяемой отметке, при прямом и обратном ходе:

(4)

Приведенную вариацию вычисляют как частное от деления значения вариации на диапазон показаний поверяемого манометра:

(5)

Допускаемые значения основной приведенной погрешности и приведенной вариации численно равны классу точности поверяемого манометра. Например, если класс точности манометра равен 1,5, то допускаемые значения основной приведенной погрешности и вариации равны:

.

Допускаемые значения основной абсолютной погрешности и вариации вычисляют по формулам:

(6)

Вывод о годности поверяемого технического манометра делают на основании сравнения максимальной абсолютной погрешности и вариации манометра с их основными допускаемыми значениями. Вместо максимальной абсолютной погрешности и вариации можно использовать основную максимальную приведенную погрешность и приведенную вариацию.

Если выполняются условия

 

, (7)

 

где , – максимальные значения основной абсолютной погрешности и вариации, полученные в результате поверки, кгс/см² (МПа);

, – допускаемые значения основной абсолютной погрешности и вариации поверяемого манометра, кгс/см² (МПа);

или условия:

 

, (8)

 

где , – максимальные значения основной приведенной погрешности и приведенной вариации, %;

, – допускаемые значения основной приведенной погрешности и приведенной вариации, %;

то поверяемый манометр годен к эксплуатации, о чем в протокол поверки заносится соответствующая запись. Если условия (10) или (11) не выполняются, то поверяемый манометр негоден к эксплуатации. Результаты расчетов заносят в протокол поверки.

 

 

Порядок выполнения работы

1. Начало работы. Перед началом работы необходимо ознакомится с внешним видом и принципом работы лабораторной установки.

2. Подготовка лабораторной установки.

3. Выбираем режим проведения поверки – «по грузопоршневому манометру».

3.1. Выбираем тип поверяемого манометра - манометр МПЗ-У, пределы измерения 0-60 ; класс точности 1,5.

3.2. Показания снимаем во всех оцифрованных точках: 10, 20, 30, 40, 50, 60 . Для этого проводим нагружение грузами с общим весом – 10, 20, 30, 40, 50 и 60 кг соответственно. Показания снимаем при прямом и обратном ходе. Результаты заносим в протокол поверки.

3.3. Рассчитываем основную абсолютную погрешность поверяемого манометра при прямом и обратном ходе по (2), по (4) рассчитываем вариацию, приведенные погрешности (3) и приведенную вариацию (5):

Для :

.

;

Результаты заносим в протокол поверки. Аналогично проводим обработку результатов наблюдений в остальных оцифрованных точках.

3.4. Определяем допускаемые значения основной абсолютной погрешности и вариации вычисляют по формулам (6):

и

.

3.5. Проверяем выполнение условий (7):

, .

Т.к. условия не выполняются данный манометр использовать нельзя. Заполняем заключение в протоколе поверки.

4. Выбираем режим проведения поверки – «по образцовому манометру».

3.4. Выбираем тип поверяемого манометра - манометр МТИ, пределы измерения 0-100 ; класс точности 0,6.

3.5. Показания снимаем во всех оцифрованных точках: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 . Показания снимаем при прямом и обратном ходе. Результаты заносим в протокол поверки.

3.6. Рассчитываем основную абсолютную погрешность поверяемого манометра при прямом и обратном ходе по (2), по (4) рассчитываем вариацию, приведенные погрешности (3) и приведенную вариацию (5):

Для :

.

;

Результаты заносим в протокол поверки. Аналогично проводим обработку результатов наблюдений в остальных оцифрованных точках.

3.4. Определяем допускаемые значения основной абсолютной погрешности и вариации вычисляют по формулам (6):

и

.

3.5. Проверяем выполнение условий (7):

, .

Т.к. условия выполняются данный манометр можно использовать. Заполняем заключение в протоколе поверки.

 

 

Протокол

поверки манометра типа МПЗ-У № конечное значение

шкалы 60 кгс/см² (МПа), цена деления шкалы 10 кгс/см² (МПа)

класс точности 1,5.

Показания эталонного манометра, МПа	Показания поверяемого манометра, МПа	Основная абсолютная погрешность, МПа	Основная приведенная погрешность, %	Вариация, МПа	Приведенная вариация, %
Прямой ход	Обратный ход	Прямой ход	Обратный ход	Прямой ход	Обратный ход
	10,05	10,82	0,05	0,82	0,10	1,64	0,77	1,56
	19,99	21,03	-0,01	1,03	0,02	2,06	1,04	2,08
	29,95	29,99	-0,05	-0,01	0,10	0,02	0,04	0,08
	40,06	40,04	0,06	0,04	0,12	0,08	0,02	0,04
	50,05	49,95	0,05	-0,05	0,1	0,1	0,1	0,2
	60,02	59,91	0,02	-0,09	0,04	0,18	0,11	0,22

 

Допускаемая приведенная Максимальная приведенная

погрешность прибора _1,5 %. погрешность прибора __1,64 %.

Предел допускаемой Максимальная приведенная

вариации прибора 1,5_ %. вариация прибора 2,08__ %.

Заключение

Поверяемый манометр негоден к эксплуатации, т.к. и

 

Протокол

поверки манометра типа МТИ № конечное значение

шкалы 60 кгс/см² (МПа), цена деления шкалы 10 кгс/см² (МПа)

класс точности 0,6.

Показания эталонного манометра, МПа	Показания поверяемого манометра, МПа	Основная абсолютная погрешность, МПа	Основная приведенная погрешность, %	Вариация, МПа	Приведенная вариация, %
Прямой ход	Обратный ход	Прямой ход	Обратный ход	Прямой ход	Обратный ход
	10,05	9,97	0,05	-0,03	0,06	0,06	0,08	0,16
	19,99	20,02	-0,01	0,02	0,02	0,04	0,03	0,06
	29,95	29,96	-0,05	-0,04	0,1	0,08	0,01	0,02
	40,02	39,98	0,02	-0,02	0,04	0,04	0,04	0,08
	49,97	49,98	-0,03	-0,02	0,06	0,04	0,01	0,02
	59,95	59,97	-0,05	-0,03	0,1	0,06	0,02	0,04

 

Допускаемая приведенная Максимальная приведенная

погрешность прибора _0,6 %. погрешность прибора __0,1 %.

Предел допускаемой Максимальная приведенная

вариации прибора 0,6_ %. вариация прибора 0,12__ %.

Заключение

Поверяемый манометр годен к эксплуатации, т.к. , .

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: