ĐLVN VĂN BẢN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VIỆT NAM ĐLVN 309 : 2016

CHUẨN DUNG TÍCH KHÍ KIỂU CHUÔNG QUY TRÌNH HIỆU CHUẨN

Bell prover standard- Calibration procedure

HÀ NỘI – 2016

Lời nói đầu:

ĐLVN 309 : 2016 thay thế ĐLVN 194 : 2009.

ĐLVN 309 : 2016 do Ban kỹ thuật đo lường TC 8 “Đo các đại lượng chất lỏng” biên soạn, Viện Đo lường Việt Nam đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng ban hành

VĂN BẢN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VIỆT NAM            ĐLVN 309 : 2016

Chuẩn dung tích khí kiểu chuông – Quy trình hiệu chuẩn

Bell prover standard – Calibration procedure

1. Phạm vi áp dụng

Văn bản kỹ thuật này quy định quy trình hiệu chuẩn cho các chuẩn dung tích khí kiểu chuông có độ không đảm bảo đo 0,1 %, 0,2 %, 0,5 % dùng để kiểm định đồng hồ đo khí có cấp chính xác ≥ 0,3.

2Giải thích từ ngữ

Trong văn bản này, các từ ngữ dưới đây được hiểu như sau:

1. Chuẩn lưu lượng khí kiểu chuông là hệ thống đo đếm thể tích khí chảy vào hệ thống, trong đó thể tích khí được xác định bởi khoảng không gian thay đổi do sự dịch chuyển của chuông khí (bao gồm các chi tiết từ van 1 đến 2 hình 1).

Hình 1. Sơ đồ hệ thống chuẩn lưu lượng khí kiểu chuông

ĐLVN 309 : 2016

1. Chuông khí là thiết bị đưa ra được độ thay đổi của thể tích tương ứng với một phạm vi dịch chuyển nhất định – Vị trí bắt đầu là vị trí của hệ thống chuẩn mà tại đó bắt đầu quá trình thu nhập dữ liệu khí nạp vào chuông khí (hay khí xả từ chuông khí).
2. Vị trí bắt đầu là vị trí của hệ thống chuẩn mà tại đó bắt đầu quá trình thu nhập dữ liệu khí nạp vào chuông khí (hay khí xả từ chuông khí).
3. Vị trí kết thúc là vị trí của hệ thống chuẩn mà tại đó kết thúc quá trình thu nhập dữ liệu khí nạp vào chuông khí (hay khí xả từ chuông khí).
4. Diện tích làm việc (S, m²) là diện tích bên trong phần hình trụ của chuông khí.
5. Độ dịch chuyển (L_S, m) là khoảng cách mà chuông khí dịch chuyển được từ vị trí bắt đầu đến vị trí kết thúc.
6. Thể tích chứa ban đầu (V_L, L) là thể tích bên trong của hệ thống được giới hạn từ chuông khí đến thiết bị đo lưu lượng tại vị trí bắt đầu.
7. Thể tích kiểm soát (V_C, L) là thể tích bên trong chuông khí được kiểm soát bằng diện tích làm việc và độ dịch chuyển của chuông khí.
8. UCC: Giá trị thứ nguyên của độ không đảm bảo đo.
9. ĐKĐBĐ: Độ không đảm bảo đo.

3Các phép hiệu chuẩn

Phải lần lượt tiến hành các phép hiệu chuẩn ghi trong bảng 1.

Bảng 1

4. Phương tiện hiệu chuẩn

Các phương tiện dùng để hiệu chuẩn được nêu trong bảng 2.

ĐLVN 309 : 2016

Bảng 2

5. Điều kiện hiệu chuẩn

Khi tiến hành hiệu chuẩn, phải đảm bảo các điều kiện môi trường sau đây:

– Địa điểm làm việc phải sạch sẽ, thoáng mát.

• Nhiệt độ: (20 ¸ 30) °C. Sự thay đổi của nhiệt độ không vượt quá ± 2 °C.
• Áp suất: (96 ¸ 108) kPa. Sự thay đổi của áp suất không vượt quá ± 1 kPa.
• Độ ẩm không khí: (40 ¸ 85) %RH. Sự thay đổi của độ ẩm không vượt quá ± 5 %RH.

6Chuẩn bị hiệu chuẩn

Trước khi tiến hành hiệu chuẩn phải thực hiện công việc sau:

• Phương tiện cần hiệu chuẩn và các phương tiện hiệu chuẩn phải được ổn định nhiệt độ không ít hơn 12 giờ trong khoảng (20 ¸ 30) °C.
• Bảo dưỡng, tra dầu mỡ các trục dẫn hướng, trục đỡ pu ly của chuẩn lưu lượng khí kiểu chuông.
• Vệ sinh, lau chùi sạch sẽ chuông khí.
• Vận hành chuẩn lưu lượng khí kiểu chuông tại lưu lượng lớn nhất tối thiểu 3 lần.

ĐLVN 309 : 2016

7. Tiến hành hiệu chuẩn

7.1Kiểm tra bên ngoài

Phải kiểm tra bên ngoài theo các yêu cầu sau đây:

• Mỗi chuẩn dung tích khí kiểu chuông phải có các thông số sau được thể hiện trên nhãn mác:

+ Nhãn hiệu hoặc tên thương mại của nhà sản xuất;

+ Số và năm chế tạo;

+ Lưu lượng lớn nhất, Q_max;

+ Lưu lượng nhỏ nhất, Q_min.

• Mỗi chuẩn dung tích khí kiểu chuông phải có các tài liệu cung cấp các thông tin sau:

+ Một bản mô tả chuẩn dung tích khí kiểu chuông gồm có đặc tính kỹ thuật và nguyên lý hoạt động;

+ Một bản vẽ giới thiệu tổng quan chuẩn dung tích khí kiểu chuông: sơ đồ khối, sơ đồ kết nối;

+ Một bản vẽ mô tả kích thước hình học chiếm chỗ của chuẩn dung tích khí kiểu chuông;

+ Hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng.

• Lớp vỏ ngoài của quả chuông chuẩn phải nhẵn, bóng, đồng đều, không bị cào xước.
• Trục dẫn hướng của chuẩn dung tích khí kiểu chuông phải nhẵn, bóng, không bị cào xước.
• Chuẩn dung tích khí kiểu chuông trong quá trình vận hành không phát ra tiếng động lạ và không có hiện tượng gián đoạn rõ rệt.
• Chất lỏng dung làm kín chuông khí không được rò rỉ ra ngoài.
• Các đầu ghép nối với các thiết bị khác phải theo đúng tiêu chuẩn.
• Đơn vị đo lường của chuẩn dung tích khí kiểu chuông là L và L/h.
• Chuẩn dung tích khí kiểu chuông phải có bộ chỉ thị thể tích đo được, lưu lượng đang vận hành.
• Chuẩn dung tích khí kiểu chuông phải có bộ chỉ thị nhiệt độ và áp suất trong quả chuông chuẩn.

7.2Kiểm tra kỹ thuật

Phải kiểm tra kỹ thuật theo các yêu cầu sau đây:

Chuẩn dung tích khí kiểu chuông phải có các thiết bị đo nhiệt độ, áp suất và thời gian. Các thiết bị đo này phải được hiệu chuẩn bởi các phòng hiệu chuẩn có năng lực trước không quá 3 tháng và thỏa mãn các yêu cầu sau:

ĐLVN 309 : 2016

• Thiết bị đo nhiệt độ phải có phạm vi đo phù hợp với được phạm vi nhiệt độ làm việc của chuẩn dung tích khí kiểu chuông, ĐKĐBĐ ≤ 0,05 ^oC;
• Thiết bị đo áp suất trong chuông khí phải có phạm vi đo phù hợp với phạm vi áp suất làm việc của chuẩn dung tích khí kiểu chuông, ĐKĐBĐ ≤ 0,04 %;
• Thiết bị đo chiều dài dịch chuyển của chuông khí phải có phạm vi đo phủ kín chiều dài dịch chuyển của chuông, ĐKĐBĐ ≤ 0,1 mm.

7.3Kiểm tra đo lường

Chuẩn dung tích khí kiểu chuông được kiểm tra đo lường theo trình tự nội dung, phương pháp và yêu cầu sau:

7.3.1Kiểm tra độ kín

Việc kiểm tra độ kín được tiến hành theo phương pháp sau:

– Thiết lập quả chuông ở vị trí cao nhất trong phạm vi của hành trình dịch chuyển.

– Đặt lượng tải trọng đủ tạo một áp suất lớn hơn 50 mbar trong chuông.

– Đọc và ghi lại giá trị vị trí thiết lập H₁, mm.

– Sau tối thiểu 12 giờ đọc và ghi lại giá trị mới H₂, mm.

– Tính độ rò rỉ theo công thức:

Q = (H1 – H2 ) ×S ×10-3

 Trong đó:

Q_r: Độ rò rỉ, L/h; t_ri: Thời gian đo, h;

S: Diện tích làm việc của chuông, m².

Chuẩn dung tích khí kiểu chuông phải đảm bảo độ rò rỉ không vượt quá các giá trị tới hạn. Giá trị tới hạn là giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị sau:

• 0,05 % lưu lượng nhỏ nhất;

– 0,00001 m³/h.

7.3.2Xác định thể tích đo của chuông khí

1. Xác định đường kính của chuông khí

Đường kính của chuông khí (D, m) được xác định theo công thức (tính trung bình):

 Trong đó:

D = C – 2 × lc

(2)

C: Chu vi ngoài của chuông khí, m;

lc: Độ dày thành tôn, m.

ĐLVN 309 : 2016

1. Xác định chu vi ngoài chuông khí

Chia chuông khí thành n cao độ theo suốt chiều cao chuông (L_s), n không nhỏ hơn 10. Sử dụng thước Pitape đo chu vi của chuông khí.

Chu vi ngoài của chuông khí được xác định theo công thức:åCi

C =  i=1                                                                                                                                                                                        (3)

n

Trong đó: C_i: chu vi tại cao độ thứ i, mm

2. Xác định độ dày thành tôn

Chia chuông khí thành k đường sinh theo suốt đường tròn chuông (C), k ≥ 10. Sử dụng thước đo độ dày thành tôn.

Độ dày thành tôn được xác định theo công thức:

l = i=1       

k

 Trong đó: l_i: Độ dày thành tôn tại cao độ thứ i, mm

1. Xác định diện tích làm việc của chuông khí

Diện tích làm việc của chuông khí (S, m²) được xác định theo công thức:

p × D²

1. Xác định thể tích khí vào chuông khí

Thể tích khí vào chuông được xác định ít nhất tại 3 điểm lưu lượng: (0,9 ÷ 1)Q_max, (0,45 ÷ 0,55)Q_max, (1 ÷ 1,1)Q_min. Tại mỗi điểm lưu lượng thực hiện đo ít  nhất 5   lần.

Tại mỗi lưu lượng kiểm tra, tiến hành quá trình đo như sau:

Bước 1: Điều chỉnh lưu lượng cần hiệu chuẩn qua van xả; Bước 2: Chuyển hệ thống chuẩn về trạng thái bắt đầu;

Bước 3: Chuyển dòng lưu lượng cho chất khí chảy vào chuông khí;

Bước 4: Đóng van và xác định giá trị thể tích khí chỉ thị trên V_đ, m³, đọc giá trị dịch chuyển của chuông khí bằng thước đo hành trình dịch chuyển L_s, m.

Bước 5: Lặp lại ít nhất 5 lần các bước từ 2 đến 4.

Thể tích khí đi vào chuông khí (V_C, m³) được xác định theo công thức:

VC  = Vin  – Vad + Vlevel                                                                                         (6)

 Trong đó:

V_in: Thể tích bên trong của chuông khí tại điều kiện nhiệt độ 20^oC, m³; V_ad: Độ dính ướt của chất lỏng lên thành chuông, m³;

V_level: Độ thay đổi của mực chất lỏng, m³_.

ĐLVN 309 : 2016

Các giá trị V_in , V_ad , V_level lần lượt được xác định theo các mục dưới đây:

1. Xác định thể tích bên trong của chuông khí

Thể tích bên trong của chuông khí (V_in, L) được xác định theo công thức:

Vin = S× LS

Trong đó: L_S: độ dịch chuyển của chuông khí, m.

2. Xác định độ dính ướt

Độ dính ướt của chất lỏng lên thành chuông (V_ad, L) được xác định theo công thức:

 Trong đó:

V_ad: độ dính ướt của chất lỏng lên thành chuông, L;

n: độ nhớt động học của chất lỏng, m²/s; t: thời gian, s;

g: là gia tốc trọng trường, m/s².

Độ nhớt động học của chất lỏng được xác định từ số liệu của nhà cung cấp.

3. Xác định độ thay đổi của mực chất lỏng

Độ thay đổi của mực chất lỏng (V_level, L) được xác định theo công thức:

p× D² Vlevel = LS × (Sl – Sdt ) = LS × (C× l – dt )

 Trong đó:

S_l: diện tích chiếm chỗ của thành chuông, m²; S_dt: diện tích chiếm chỗ của quả đối trọng, m²; D_dt: đường kính của quả đối trọng, m.

Đường kính của quả đối trọng được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

D_dti: đường kính của quả đối trọng đo bằng thước cặp tại điểm thứ i, m; n_d: số điểm đo đường kính quả đối trọng.

1. Yêu cầu độ lệch thể tích khí

1. Xác định độ lệch tương đối thể tích khí

Độ lệch tương đối giữa thể tích khí (tại điều kiện tiêu chuẩn) vào chuông với thể tích khí chỉ thị của chuông, ΔV (%) được tính theo công thức:

ĐLVN 309 : 2016

 Trong đó:

V_c: thể tích khí đi vào chuông xác định được tại ĐKTC, m³; V_đ : chỉ thị thể tích trên chuông tại ĐKTC, m³;

2. Yêu cầu độ lệch tương đối thể tích  khí

• ΔV không được vượt quá ½ UCC;
• Sai lệch giữa các lần xác định ΔV không được vượt quá ¼ UCC.

8Ước lượng độ không đảm bảo đo

8.1Mô hình tính toán

Mô hình tính toán của ĐKĐBĐ được triển khai từ công thức (6).

8.2Các thành phần ĐKĐBĐ

ĐKĐBĐ khi xác định thể tích bên trong chuông khí, u    (m³) được xác định theo

hướng dẫn tại mục 1, phụ lục 2.

1. ĐKĐBĐ khi xác định độ dính ướt, mục 2, phụ lục 2.

  (m³) được xác định theo hướng dẫn tại

1. ĐKĐBĐ khi xác định độ thay đổi của mực chất lỏng, theo hướng dẫn tại mục 3, phụ lục 2.

(m³) được xác định

Độ không đảm bảo chuẩn tổng hợp, u_C

Độ không đảm bảo đo chuẩn tổng hợp được xác định theo công thức:

Độ không đảm bảo đo mở rộng, U

Độ không đảm bảo đo mở rộng được xác định theo công thức:

U = k × uC

Trong đó: U: Độ không đảm bảo đo mở rộng, %;

k: hệ số phủ, k = 2 ứng với xác suất tin cậy xấp xỉ 95 %.

8.3Yêu cầu về ĐKĐBĐ

• Đối với chuẩn lưu lượng khí kiểu chuông có UCC 0,1 thì U ≤ 0,05 %.
• Đối với chuẩn lưu lượng khí kiểu chuông có UCC 0,2 thì U ≤  0,1 %.
• Đối với chuẩn lưu lượng khí kiểu chuông có UCC 0,5 thì U ≤  0,2 %.

ĐLVN 309 : 2016

9. Xử lý chung
   1. Chuẩn dung tích khí kiểu chuông sau khi hiệu chuẩn nếu đạt các yêu cầu trong mục 7 và 8 thì được cấp chứng chỉ hiệu chuẩn (tem hiệu chuẩn, dấu hiệu chuẩn, giấy chứng nhận hiệu chuẩn…) theo quy định.
   2. Chuẩn dung tích khí kiểu chuông sau khi hiệu chuẩn nếu không đạt các yêu cầu trong mục 7 và 8 thì không cấp chứng chỉ hiệu chuẩn mới và xóa dấu hiệu chuẩn cũ (nếu có).
   3. Chu kỳ hiệu chuẩn của chuẩn dung tích khí kiểu chuông là 12 tháng.

Phụ lục 1

Tên cơ quan hiệu chuẩn                                 BIÊN BẢN HIỆU CHUẨN

………………………….                                                  Số: ………………………

Tên chuẩn/phương tiện đo:                                                                                                         Kiểu:                                                                                                Số:                                                   Cơ sở sản xuất:                                                                                      Năm sản xuất:                                 Đặc trưng kỹ thuật:

Độ nhớt của chất lỏng:                          n       =                                    10^-6 m²/s

n_min  =                                    10^-6 m²/s

n_max  =                                    10^-6 m²/s

3.1Đo chu vi và độ dày thành tôn

1. Đo đường kính quả đối trọng

3.3Đo thể tích chuông

Phụ lục 2

HƯỚNG DẪN XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN ĐKĐBĐ

ĐKĐBĐ khi xác định thể tích bên trong chuông khí,

uL : độ không đảm bảo khi đo dịch chuyển L_S của chuông khí, m;

u_S: độ không đảm bảo khi đo diện tích làm việc S của chuông khí, m².

u_cn độ không đảm bảo khi đo chu vi ngoài của chuông khí, m; u_l: độ không đảm bảo khi đo độ dày thành tôn, m.

Độ không đảm bảo khi đo dịch chuyển của chuông khí được xác định theo công thức:

D_L : sai số của thiết bị đo dịch chuyển khi đo L_S (xác định từ giấy chứng nhận), m;

u_dc: độ không đảm bảo của thiết bị đo dịch chuyển khi đo L_S (xác định từ giấy chứng nhận), m;

d_dc: độ phân giải của bộ phận đo dịch chuyển, m.

Độ không đảm bảo khi đo chu vi ngoài của chuông khí được xác định theo công thức:

D_C: sai số của thước Pitape khi đo C (xác định từ giấy chứng nhận), m;

u_cv: độ không đảm bảo của thước Pitape khi đo C (xác định từ giấy chứng nhận), m; d_dc: độ phân giải của thước Pitape, m.

Độ không đảm bảo khi đo độ dày thành tôn được xác định theo công thức:

D_l: sai số của thiết bị đo độ dày khi đo l (xác định từ giấy chứng nhận), m;

u_day: độ không đảm bảo của thiết bị đo độ dày khi đo l (xác định từ giấy chứng nhận), m; d_day: độ phân giải của thiết bị đo độ dày, m.

ĐKĐBĐ khi xác định độ dính ướt, u

Từ công thức (8), coi gia tốc trọng trường g là hằng số, ta có: