Рабочие эталоны 1-го разряда - калибраторы газовых смесей 146i

Назначение

Рабочие эталоны 1-го разряда - калибраторы газовых смесей модели 146i (далее - калибраторы) предназначены для приготовления поверочных газовых смесей (ПГС) с заданным содержанием компонентов в воздухе (азоте).

Калибраторы газовых смесей модели 146i являются рабочими эталонами 1-го разряда в соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений содержания компонентов в газовых средах ГОСТ 8.578-2008 и служат для передачи единицы молярной доли (массовой концентрации) компонентов в воздухе или азоте.

Калибраторы применяется в комплекте

- с рабочими эталонами - стандартными образцами состава: газовыми смесями в баллонах под давлением по ТУ 6-16-2956-92;

- с рабочими эталонами - источниками микропотоков газов и паров по

ИБЯЛ. 418319.013 ТУ.

Описание

Конструктивно калибраторы выполнены в одном блоке, в состав которого входят газовая система и устройство управления.

Калибраторы имеют четыре канала:

- канал динамического разбавления;

- термодиффузионный канал;

- фотометрический канал (О3);

- канал титрования в газовой фазе (преобразования NO в NO2).

Принцип действия калибраторов по каналу динамического разбавления заключается в смешении потоков исходного газа и газа-разбавителя, расход которых регулируется и измеряется с помощью регуляторов массового расхода газа. В качестве исходного газа используются газовые смеси в баллонах под давлением.

Рабочие эталоны обеспечивает приготовление газовых смесей с возможностью одновременного использования от одного до шести баллонов.

Принцип действия калибраторов по термодиффузионному каналу заключается в смешении потоков исходного газа, находящегося в термостате с контролируемой температурой, и газа-разбавителя, расход которого регулируется и измеряется с помощью регуляторов массового расхода газа. В качестве исходного газа используются ИМ, представляющие собой ампулу с проницаемой стенкой, заполненную жидкостью или сжиженным газом. При заданной температуре вещество диффундирует через стенку ампулы в поток газа-разбавителя с постоянной скоростью, характеризующейся производительностью источника.

В качестве газа-разбавителя используются газы поверочные нулевые (ПНГ): очищенный воздух, полученный при помощи генератора чистого воздуха, азот газообразный особой частоты по ГОСТ 9293-74.

В состав калибратора входит встроенный генератор для получения озона из кислорода воздуха при воздействии УФ-излучения. Содержание озона в газовой смеси на выходе генератора зависит от степени интенсивности источника УФ-излучения - ртутной лампы.

Примечание. Генератор озона может применяться в калибраторе для создания ПГС озона в воздухе в качестве рабочего эталона 2-го разряда.

От генератора или от внешнего источника озона ГС поступает на фотометр. Через кювету фотометра поочередно пропускается ГС озона и ПНГ. Приемник фотометра последовательно регистрирует интенсивность УФ-излучения, прошедшего через кювету с ГС (I) и ПНГ (I0). Кон-

центрация озона в ГС пропорциональна поглощению УФ-излучения прошедшего через кювету с ГС (в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера).

Принцип титрования в газовой фазе (преобразования NO в NO2) основан на реакции взаимодействия оксида азота (NO) с озоном, поступающим от генератора. Содержание NO2, в получаемой на выходе генератора ГС, пропорционально содержанию озона.

Калибраторов может работать в автоматическом или ручном режимах. В автоматическом режиме задается содержание компонента в ПГС и микропроцессор рассчитывает необходимый расход газов. В ручном режиме требуемые расходы газов вводятся оператором с дисплея, расположенного на передней панели калибраторов.

При помощи меню, отображаемого на дисплее калибраторов, можно выбрать канал (компонент), задать необходимую концентрацию компонента в ГС и расход, ввести значение концентрации в исходной ГС, а также получить фактическое значение концентрации и расхода.

Калибраторы имеют следующие выходные сигналы:

- показания цифрового дисплея;

- аналоговые выходы по току (0-20, 4-20) мА и по напряжению (0-1, 0-5, 0-10, 0-100) В;

- цифровой выход RS-232 или RS-485.

Внешний вид калибраторов приведен на рисунке 1.

Рис.1. Внешний вид калибратора 146i

Программное обеспечение

Газоанализаторы имеют встроенное программное обеспечение, разработанное фирмой-изготовителем.

Программное обеспечение идентифицируется по запросу пользователя через сервисное меню путем вывода на экран версии программного обеспечения.

Калибраторы имеет полную защиту программного обеспечения от преднамеренных или непреднамеренных изменений, реализованную изготовителем на этапе производства путем установки системы защиты микроконтроллера от чтения и записи. Уровень защиты по МИ 32862010 - С.

Программное обеспечение защищено паролем, которым владеет только изготовитель калибраторов.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Нормирование метрологических характеристик проведено с учетом того, что встроенное программное обеспечение версии «2.05» является неотъемлемой частью калибраторов.

Технические характеристики

1 При работе с ИМ - рабочими эталонами 1-го разряда по ИБЯЛ. 418319.013 ТУ калибраторы обеспечивают воспроизведение заданных значений объемной доли (массовой концентрации) следующих компонентов:

аммиак NH3, диоксид азота NO2, диоксид серы SO2, сероводород H2S, хлористый водород HCl, хлор С12, фтористый водород HF, сероуглерод CS2, сероокись углерода COS, метилмеркаптан CH3SH, этилмеркаптан C2H5SH, ацетон СН3СОСН3, бензол C6H6, толуол C7H8, ксилол C8H10 и другие органические вещества.

Диапазон воспроизведения заданного значения объемной доли при работе с ИМ: от наименьшей концентрации Cmin до наибольшей концентрации Cmax, определяемых по формулам:

Cmin = 0,2 ± Пmin, мг/м ;

Стах = 2,4 ± Пмах, мг/м ,

где nmin и Пмах - наименьшая и наибольшая номинальные производительности ИМ данного типа, мкг/мин.

Примечание. Пересчет массовой концентрации С, мг/м3, в объемную долю X, млн-1, проводят по формуле:

X=CVm/M

где Vm - молярный объем газа-разбавителя - азота или воздуха, равный 24,04 или 24,06, соответственно, при стандартных условиях (20 °С и 101,3 кПа), дм3/моль;

M - молярная масса целевого компонента, г/моль.

2 При работе с ГС в баллонах под давлением - рабочими эталонами по ТУ 6-16-2956-92 (объемная доля определяемого компонента не более 2 % (об.)), калибраторы обеспечивают воспроизведение заданных значений объемной доли следующих компонентов:

оксид азота NO, диоксид азота NO2, диоксид серы SO2, сероводород H2S, аммиак NH3, оксид углерода CO, метан CH4, закись азота N2O, диоксид углерода СО2, сероуглерод CS2, хлористый водород HC1, хлор С12, кислород О2, водород Н2, ацетилен C2H2, этилен C2H4, этан C2H6, пентан C5H12, пропан C3H8, бутан C4H10, гексан С6Н14, метилмеркаптан CH3SH, бутилмеркаптан, этил-меркаптан C2H5SH, пропилмеркаптан C3H8S, фтор F2, сероокись углерода COS, диэтиловый эфир, дихлорэтан, пропен, хладон R-22 CHC1F2, хладон 112В2, C2Br2F4, хладон R134a C2H2F4, хладон 227еа C3F7H, фтористый водород HF, метанол CH3OH, этанол C2H5OH, бутанол, этилацетат, ацетон СН3СОСН3, бензол C6H6, толуол C7H8, ксилол C8H10, аргон Ar, гелий He, азот N2.

Диапазон воспроизведение заданных значений объемной доли компонентов при работе с ГС в баллонах под давлением: от 0,01 млн-1 до 1000 млн-1.

3 Пределы допускаемой относительной погрешности воспроизведения заданных значений объемной доли: ± (3 - 7) %.

При работе с ИМ относительная погрешность воспроизведения заданных значений объемной доли зависит от погрешности аттестации ИМ, изменения температуры термостата, изменения расхода газа-разбавителя, содержания компонента в газе-разбавителе*.

При работе с ГС относительная погрешность воспроизведения заданных значений объемной доли зависит от погрешности аттестации ГС, изменения расхода исходной ГС, изменения расхода газа-разбавителя, содержания компонента в газе-разбавителе*.

*Примечание: Погрешность от содержания компонента в газе-разбавителе составляет 1/2 от максимального допускаемого значения, при условии введения в программу калибратора поправки.

Конкретные значения пределов допускаемой относительной погрешности (6 в %) определяются по формулам:

при работе с ИМ:

"„+W ". "

6 = 1,1- u                2LC     ,

при ГС в баллонах под давлением:

П2     2     2   гГ. 100 2

6 = 1,1. <5-^ -^" "2С- "

где:

6 им — пределы допускаемой относительной погрешности ИМ, приведенной в паспорте, %;

6 Т - относительное отклонение производительности ИМ от паспортного значения при изменении температуры термостата в пределах ± (0,1 - 0,2) °С, %;

6Q - пределы допускаемой относительной погрешности измерения расхода газа-разбавителя, %;

6П ГС - пределы допускаемой относительной погрешности аттестации исходной ГС, %;

6Q nrc - пределы допускаемой относительной погрешности измерения расхода исходной ПГС, %;

СГР и С - максимальное допускаемое содержание компонента в газе-разбавителе и содержание компонента, подлежащее воспроизведению, соответственно, мг/м3 (млн-1).

4 Канал динамического разбавления

4.1 Диапазон коэффициентов разбавления

(конкретный диапазон задается пользователем)             от 2 до 2000.

4.2 Пределы допускаемой относительной погрешности

коэффициента разбавления, %                                        ±3

4.3 Диапазоны расходов газа-разбавителя

(конкретный диапазон задается пользователем), дм3/мин 0,3-5; 0,5-10; 0,8-15; 1,0-20

4.4 Диапазоны расходов исходной ГС

(конкретный диапазон задается пользователем), см3/мин 10 - 25; 10 - 50; 10 - 100;10 - 200;

25-500

4.5 Пределы допускаемой относительной погрешности установления расхода газа-разбавителя и исходной ГС, %                            ±2,0

4.6 Пределы допускаемой относительной погрешности поддержания

расхода газа-разбавителя и исходной ГС в течение 8 ч непрерывной работы, %±1,0

4.7 Время установления заданного значения объемной доли компонента

в ПГС на выходе калибратора (в зависимости от режима работы), мин от 5 до 60

4.8 Количество одновременно подключаемых баллонов с исходной ГС3; 6

5 Термодиффузионный канал

5.1 Номинальные значения температуры в термостате, 0С      30; 35; 40

5.2 Пределы допускаемой абсолютной погрешности установления температуры в термостате, 0С                                           ±0,1

5.3 Пределы допускаемой абсолютной погрешности поддержания

температуры в термостате в течение 8 ч непрерывной работы, 0С

5.4 Объемный расход ГС на выходе калибратора

для термодиффузионного канала, дм3/мин                   от 0,3 до 2

5.5 Пределы допускаемой относительной погрешности установления

расхода, %

5.6 Пределы допускаемой относительной погрешности поддержания

расхода в течение 8 ч непрерывной работы, %

6 Фотометрический канал

6.1 Диапазон воспроизведения объемной доли озона в приготавливаемой

ПГС, млн-1                                                    0,05 — 5,0

6.2 Пределы допускаемой относительной погрешности воспроизведения объемной доли

озона в ПГС, %                                                    ± 5

7 Канал титрования в газовой фазе

7.1 Диапазон воспроизведения объемной доли NO2 в приготавливаемой

ПГС, млн-1                                                    0,05 — 1,0

7.2 Пределы допускаемой относительной погрешности воспроизведения объемной доли

NO2 в ПГС, %.

8 Время прогрева, мин, не более

9 Время непрерывной работы, ч, не менее

10 Габаритные размеры, мм, не более

Длина: 585;

Ширина: 425;

Высота: 220.

11 Масса, кг, не более

12 Потребляемая мощность, В^А, не более

13 Питание калибраторов осуществляется от сети переменного тока напряжением (230±23) В с частотой (50±1).

14 Средний срок службы калибратора, лет, не менее

15 Условия эксплуатации:

- температура окружающей воздуха: от 15 до 25 °С;

- относительная влажность: от 30 до 80 %;

- атмосферное давление: от 84 до 106,7 кПа.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на корпус калибраторов и на титульный лист Руководства по эксплуатации.

Комплектность

В комплект поставки калибраторов входят:

1. Рабочий эталон 1-го разряда - калибратор газовых смесей модели 146i             1 шт.

2. Руководство по эксплуатации (с дополнением)                               1 экз.

3. Методика поверки МП-242-1106-2011                                      1 экз.

Поверка

осуществляется по документу МП-242-1106-2011 «Рабочие эталоны 1-го разряда - калибраторы газовых смесей модели 146i. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 20 января 2011 г.

Основные средства поверки

- эталонные установки, входящие в состав Государственного первичного эталона единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов в газовых средах ГЭТ 154-01;

- эталоны сравнения - газовые смеси в баллонах под давлением и источники микропотоков газов и паров с содержанием определяемых компонентов по ГОСТ 8.578-2008;

- калибратор расхода газа Cal=Trak SL-800 (№ 37946-08 в Госреестре СИ РФ), диапазон измерений расхода газа от 0,002 до 50 дм3/мин, пределы допускаемой относительной погрешности ± 0,2 %;

- секундомер СДПпр-1-2 по ТУ 25-07.1834.003-90, класс точности 3.

Сведения о методах измерений

методика измерений приведена в документе «Рабочие эталоны 1-го разряда - калибраторы газовых смесей модели 146i. Руководство по эксплуатации».

Нормативные документы

1 ГОСТ 8.578-2008 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах».

2 Техническая документация фирмы - изготовителя.

Рекомендации к применению

- единицы величин, эталоны единиц величин, стандартные образцы и средства измерений, к которым установлены обязательные требования.