Метрологічне забезпечення сертифікаційних випробувань газових опалювальних котлів

ЗМІСТ

Вступ

1. Аналіз параметрів безпеки системи опалювання приміщень

1.1 Особливості побудови опалювальних систем з водяним контуром

1.2 Елементи опалювальної системи

1.3 Газогорілочні пристрої

1.4 Основи роботи побутових опалювальних апаратів з водяним контуром малої потужності

2. Вимоги стандарту на проведення сертифікаційних випробувань газових опалювальних апаратів з водянім контуром

2.1 Умови проведення випробувань

2.2 Контроль шкідливих речовин в продуктах згорання газу

2.3 Визначення потужності і коефіцієнта корисної дії

2.4 Вимірювання температури газів, що йдуть

2.5 Вимірювання температури поверхонь

2.6 Аналіз вимог і пропозицій про введення змін до ДСТУ 2205-93

3. Вибір засобів вимірювальної техніки

3.1 Вибір газоаналізатора

3.2 Вибір приладів для виміру температури

4. Обробка результатів вимірювань і видача протоколу випробувань

4.1 Обробка результатів виміру

5 Охорона праці та навколишнього середовища

5.1 Загальні питання охорони праці і навколишнього середовища

5.2 Виробнича санітарія

5.3 Освітлення виробничого приміщення

5.4 Шум

5.5 Рівень вібрації

5.6 Засоби безпеки

5.7 Пожежна безпека

5.8 Охорона навколишнього середовища

6. Техніко-економічне обґрунтування науково-дослідної роботи

6.1 Мета та призначення

6.2 Дослідження й аналіз ринків збуту

6.3 Технічна підготовка розробки

6.4 Розрахунок собівартості

6.5 Оцінка економічної ефективності

7. Цивільна оборона

Заключення

Список джерел інформації

ВСТУП

Повсюдне використання природного газу в народному господарстві як сировини, технологічного і енергетичного палива обумовлено рядом техніко-економічних чинників, основними з яких є універсальність, а також теплотехнічні і експлуатаційні властивості.

Широке застосування газове паливо одержало в комунально-побутовому секторі народного господарстві, а оскільки впорядкування і комфорт населення визначають загальний рівень розвитку країни, то якісне опалювання визначатиме рівень життя.

Близько трьох чвертей теплоти проводиться централізованими джерелами: промисловими і опалювальними котельними тепловою потужністю більше 23МВт. Решта частини споживачів забезпечується від децентралізованих джерел: квартальних і дрібних промислових котельних тепловою потужністю менше 23МВт, а також опалювальних печей.

При нещільній забудові житлових кварталів і в районах з малоповерховими будівлями пристрій централізованих систем опалювання економічно не виправдано, оскільки вимагає значних витрат засобів і особливо металовкладень в теплові мережі і внутрішньо будинкове устаткування. Побудова малих котельних є не завжди можливою, унаслідок розрізненості мешканців, і несплати окремими суб'єктами платежів по опалюванню. У такому житловому фонді найбільш прийнятні системи квартирного газового опалювання, розраховані на одну квартиру або будинок. Вони експлуатуються самим населенням. Часто системи квартирного опалювання забезпечують також гаряче водопостачання квартири.

Апарати, що випускаються промисловістю, опалювальні газові з водяним контуром (АОГВ) відповідають вимогам стандартів по коефіцієнту корисної дії (ККД) і змісту оксидів вуглецю в продуктах згорання, а також обладнані елементами автоматизації і комфорту, що забезпечує їх зручність при експлуатації і можливість регулювання самим споживачем.

Крім тепла, що віддається на обігрів приміщення, спалюваний газ несе в собі велику небезпеку у вигляді продуктів згорання, тому одним з найважливіших обов'язків держави є контроль токсичності продуктів згорання і захист навколишнього середовища, а також здоров'я громадян. Слід мати на увазі, що крім звичайних методів боротьби з токсичними викидами важливим засобом охорони навколишнього середовища є енергозбереження, при цьому досягається зниження шкідливих викидів пропорційно кількості збереженого газу, тому контроль ККД бути обов'язковою вимогою при проведенні перевірки опалювальних апаратів.

На забезпечення безпеки при експлуатації направлено ряд заходів, одним з яких є проведення обов'язкової сертифікації апаратів опалювальних газових з водяним контуром.

Правильність, якість проведення випробувань, з метою визначення придатності АОГВ для використання, залежить від людського чинника.

Тому в дипломному проекті оцінюються умови праці на робочому місці, визначається ступінь безпеки і комфорту.

Вибір заходів, який направлений на оптимізацію умов, при проведенні випробування, не повинен впливати на результат вимірювання. Захист метролога при випробуваннях не повинен бути загрозою для споживача при експлуатації АОГВ, у разі отримання не вірних результатів.

Дипломна робота спрямована на те, щоб показати як здійснюються сертифікаційні випробування й розкриває наступні питання:

- аналіз параметрів системи опалювання приміщень;

- вимоги до газових опалювальних апаратів при проведенні сертифікації;

- вибір методик і засобів вимірів, які необхідно буде задіяти;

- обробку результатів вимірів.

1. АНАЛІЗ ПАРАМЕТРІВ БЕЗПЕКИ системИ оПАЛЕННЯ пРИМІЩЕННЯ

1.1 Особливості побудови опалювальних систем з водяним контуром

Опалювальні системи бувають відкритого і закритого типа [1].

Опалювальні системи відкритого типа обладнуються розширювальним бачком, що з'єднується з атмосферою. Такі системи опалювання працюють з природною циркуляцією води, за рахунок різниці щільності нагрітої і охолодженої води. Обов'язковою умовою для роботи таких систем є:

- розташування розширювального бачка в самій верхній частині системи;

- наявність ухилів в подаючій вітці в напрямі від опалювального апарату до радіаторів (або нагрівальним приладам) і зворотної магістралі від радіаторів до опалювального апарату, як показано на рисунку 1.1;

- величина ухилу повинна бути не менше 1:100 (10 мм на 1 м);

- центр нагріву (тобто центр теплообмінника котла) повинен розташову-ватися якнайнижче щодо центрів охолоджування (тобто радіаторів).

1 - воронка; 2 - відкритий розширювальний бачок; 3 - водопровід;

4 - опалювальний прилад; 5 - вентиль; 6 - спусковий вентиль; 7 - апарат;

8 - переливна лінія; 9 - грязевик.

Рисунок1.1 - Опалювальна система відкритого типа

У опалювальних системах закритого типа компенсатор температурного розширення теплоносія (води), так званий розширювальний бачок виконаний у вигляді герметичного мембранного бака. Оскільки при підвищенні температури в таких системах відбувається збільшення тиску, то обов'язковим елементом є так звана „група безпеки”. До складу групи входить запобіжний клапан, клапан для підбурювання з системи повітря і манометр для контролю поточного тиску в системі [2]. Такі системи виконуються, як правило, з примусовою циркуляцією, для чого в їх склад включається циркуляційний насос. Зразкова гідравлічна схема такої системи приведена на рисунку 1.2.

1 - герметичний розширювальний бачок; 2 - циркуляційний насос;

3 - водопровід; 4 - опалювальний прилад; 5 - вентиль для заливки теплоносія (води); 6 - спусковий вентиль; 7 - апарат; 8 - блок безпеки, що складається із запобіжного клапана, манометра, клапана для підбурювання повітря з системи; 9 - грязевик або фільтр.

Рисунок 1.2 - Опалювальна система закритого типа

1.2 Елементи опалювальної системи

1.2.1 Розширювальні бачки

Розширювальні баки бувають відкриті, такі, що сполучаються з атмосферою і закриті (герметичні), такі, що знаходяться під змінним надмірним тиском.

Основне призначення розширювального бака - прийом надлишку об'єму води в системі, що утворюється при її нагріванні за рахунок температурного розширення. Крім того, бак призначений для заповнення спаду води в системі при невеликому витоку і при пониженні її температури. Відкриті розширювальні бачки можуть бути виконані таким чином, що дозволяє їм виконувати функції повітрявіддільника і повітрявідвідника. Відкриті розширювальні баки з іншого боку громіздкі, вимагають постійного контролю рівня води, оскільки з часом частина води випаровується. Крім того, процес відведення повітря в таких баках обернен. У них виділяється повітря у вигляді бульбашок, проте при цьому відбувається зворотний процес розчинення повітря на молекулярному рівні. Тому системи з відкритими розширювальними бачками сильніше схильні до корозії [3].

Закриті розширювальні баки позбавлені цих недоліків. Проте об'єм їх для одних і тих же систем опалювання перевищує об'єм відкритих розширювальних баків із-за обмеження максимального тиску в системі.

1.2.2 Повітрявіддільники і повітрявідвідники або клапани для підбурювання повітря

У системах водяного опалювання газові скупчення порушують циркуляцію теплоносія, викликають шум при роботі і корозію внутрішніх металевих поверхонь. Повітря в систему потрапляє різними шляхами: частково залишається у вільному стані при заповненні водою; підсмоктується в процесі експлуатації, особливо в неправильно спроектованих і змонтованих системах; вноситься водою при заповненні в розчиненому вигляді. У системах з деаерірованною водою з'являється водень з домішкою інших газів у вільному вигляді. Кількість повітря, що залишається в системі після заповнення не піддається обліку. Проте, в правильно спроектованих системах опалювання все вільне повітря самостійно віддаляється протягом декількох днів експлуатації [4].

1.2.3 Запобіжні клапани

Запобіжні клапани є обов'язковим елементом закритих опалювальних систем. Тиск спрацьовування клапана не повинен перевищувати максимально допустимого тиску для всіх елементів системи. У ряді випадків запобіжні клапана суміщені з автоматичним повітрявідвідником і манометром. Такі елементи називаються „групою безпеки”.

1.3 Газопальникові пристрої

Топка - це об'єм, де відбувається спалювання газу [5].

За принципом роботи топки можна розділити на два типи:

- топка відкритого типа (з виведенням продуктів згорання через димар). Особливістю топки, як відкритого, так і закритого типа, є те, що з усіх боків вона закрита водяною сорочкою, що підвищує ефективність передачі тепла від згорілого газу до теплоносія;

- топка закритого типа (з виведенням продуктів згорання через стіну).

Топки або камери згорання закритого типа можуть бути з примусовою вентиляцією і природної. У камерах з примусовою вентиляцією для видалення продуктів згорання встановлюються так звані димососи (електричні вентилятори). АОГВ із закритою камерою згорання можуть бути виконані з природною вентиляцією. У таких апаратах повітря для горіння береться не з приміщення, де він встановлений, а зовні приміщення. Підведення повітря для горіння і відведення продуктів згорання здійснюється по горизонтальних каналах через отвір в зовнішній стіні будівлі. Канали виконуються, як правило, у вигляді коаксіально розташованих труб (труба в трубі).

Схема установки апарату із закритою камерою згорання з природним видаленням продуктів згорання через стіну показано на рисунку 1.3.

В більшості випадків, нестійка робота таких АОГВ обумовлена згасанням або нестійким горінням пілотного пальника через нестачу повітря.

Іншим недоліком таких апаратів є погана якість спалювання газу через нестачу повітря в зоні первинного змішення газу в основному пальнику. Тому важливим моментом при проведення сертифікаційних випробувань є перевірка „якості” горіння, а саме проведення випробувань, направлених на виявлення стійкості горіння пілотного пальника, і випробування за визначенням продуктів згорання газу і ККД апарату, оскільки саме на ці характеристики впливають вищевказані недоліки.

Рисунок 1.3 - Схема установки аппарата з закритою камерою згоряння

В даний час розроблені АОГВ, позбавлені цих недоліків. Стійкість роботи забезпечується за рахунок правильного розташування пілотного пальника у вхідному повітряному потоці, а також підведенням повітря для первинного змішення. Так само в цих моделях вдало розв'язується завдання виключення залежності роботи газопальникового пристрою від сили і напряму вітру зовні будівлі за рахунок використання щілистого повітрязахисного пристрою (дефлектора). У такій конструкції будь-який напрям вітру перетвориться системою пластинчастих відбивачів в потік, перпендикулярний вихідному патрубку продуктів згорання. Такий потік завжди створюватиме розрядку на виході патрубка, тим самим підсилюючи вентиляцію топки.

Існує два основні способи запалення пальників, які реалізовані в блоках автоматики безпеки і регулювання:

- від гніту пілотного пальника, що постійно горить (так звані газопальникові пристрої з вічним полум'ям). У таких пристроях газ витрачається постійно, оскільки постійно горить пілотний пальник. Величина витрати визначається потужністю пілотного пальника;

- пальники з прямим розпаленням. У таких пристроях розпалення здійснюється від іскри, що формується спеціальним пристроєм. Пряме розпалення використовується в енергозалежних котлах. Такий спосіб дозволяє скоротити витрату газу за рахунок того, що відсутнє пілотний пальник, що постійно горить. Проте пристрій набагато складніший, оскільки потрібен спеціальний пристрій, що управляє, для організації правильного розпалення.

Незалежно від способу, виробника і типу автоматики, вона повинна забезпечити виконання наступних функцій безпеки [3, 6]:

а) відключення подачі газу при припиненні надходження газу (при згасанні пілотного пальника);

б) відключення подачі газу за відсутності тяги (якщо тяга відсутня більш ніж 10с - відключення повинне відбутися за час не більше 1 хвилини);

в) відключення подачі газу при зниженні тиску газу нижче за нижню межу стійкого горіння основного і пілотного пальника.

Крім того, автоматика повинна забезпечувати:

- можливість уручну відключити подачу газу;

- можливість включати і відключати подачу газу на основний пальник залежно від температури теплоносія.

Перевірка цих функціональних вимог обов'язкова, оскільки є однією з основоположних у безпеці для споживача при експлуатації АОГВ.

Одним з найважливіших елементів автоматики є газовий клапан.

Будь-який клапан, розрахований на роботу в газогопалаючому пристрої з пілотним пальником складається з (рисунок 1.4):

- замочного (що відсікає або блокуючого захисного) електромагнітного клапана 1, утримуваного у відкритому стані дією електрорухомої сили (ЕРС), виробляємою термопарою 2, що знаходиться в полум'ї, палаючої пілотної горілки 3;

- регулюючого клапана 4, забезпечуючого подачу газу на основний пальник 5.

Залежно від способу управління регулюючим клапаном вони підрозділяються на незалежні і енергозалежні. Управління регулюючим клапаном може здійснюватися від вбудованого в клапан сильфона 6 з термочутливою рідиною, в якості якої часто використовується гас. Для підключення сильфона до місця, де необхідно контролювати температуру, використовується термобалон 7 з капіляром 8.

Рисунок 1.4 - Устрій газового клапану

Такі клапани не вимагають підключення до електромережі, тому вони вважаються незалежними [7]. Клапани з вбудованою системою терморегулювання можуть забезпечити управління газопалаючими пристроями малої потужності, як правило, до 30 кВт (витрата газу до 3,5 м³/ч).

У пристроях більшої потужності як регулюючий клапан використовується електромагнітний клапан 9. Для управління таким клапаном додатково необхідний термостат з електричним контактом, через який подається напруга включення електромагнітного клапана. Для роботи такого клапана обов'язкова наявність джерела електрики. У випадку, якщо немає можливості використовувати побутову електромережу 220В, 50Гц, як джерело електроенергії використовують так звані „мілівольтові генератори”. Це такі джерела, які виробляють електричну енергію при нагріві. Мілівольтовий генератор представляє пристрій на зразок термопари, але що виробляє велику ЕРС. Наприклад, якщо термопара фірми SIT виробляє в навантаженому стані 17мВ, то мілівольтовий генератор в навантаженому стані виробляє напругу близько 220мВ. Як правило, такі генератори поміщають в полум'я пілотного пальника, що постійно горить. Електромагнітні клапани, що працюють від ЕРС таких генераторів, можна так само вважати незалежними, оскільки вони не вимагають підключення до зовнішньої мережі електропостачання.

Для спалювання газу використовують різні спалюючи пристрої. Розрізняють два основних типу газопалаючих пристроїв: атмосферні пальники і „вентилятори” або дут'єві пальники.

У дут'євих або „вентиляторних” пальниках [8], подача повітря для змішення проводиться за допомогою вентилятора. Суміш, що утворилася, як би задувається в топку. Як правило, з такими пальниками випускаються котли середньої і великої потужності (як правило, більше 60кВт), а також комбіновані котли для роботи на рідкому або газоподібному паливі.

Звичайно в АОГВ потужністю від 7кВт до 96кВт використовуються атмосферні пальники. У таких пальниках для ефективного спалювання газу підготовка суміші відбувається в два етапи.

На першому етапі відбувається первинне змішення газу з повітрям, як правило, в пропорції, недостатній для горіння.

На другому етапі відбувається остаточне змішення газу з повітрям і спалювання. Це відбувається при виході заздалегідь підготовленої суміші через щілини основного пальника (рисунок 1.5).

1- основний пальник; 2 - форсунка; 3 - дифузор; 4 - циліндрова частина змішувача;

5 - конфузом; 6 - відбивач; 7 - повітря для первинного змішення (первинне повітря);

8 - повітря для вторинного змішення (вторинне повітря).

Рисунок 1.5 - Пристрій атмосферного пальника

У атмосферному пальнику для первинного змішення з повітрям і подачі суміші в основний пальник використовується тиск газу в магістралі. Змішення проводиться в ежекторі, в якому потік газу з форсунки захоплює з собою необхідну кількість повітря і захоплює його в основний пальник. Усередині пальника влаштовані спеціальні канали для ефективного змішення газу з повітрям. Вони представляють послідовно сполучені: конфузор (конічна трубка, що звужується до кінця), циліндрова ділянка і дифузор (конічна трубка, що розширюється до кінця). На виході такого каналу встановлюється відбивач для рівномірного розподілу всієї суміші по пальнику.

У конфузорі за рахунок великої швидкості потоку газу захоплюється первинне повітря і уволікається в циліндрову частину змішувача. На виході з циліндрової частини в дифузорі швидкість потоку починає зменшуватися за рахунок збільшення діаметру каналу. При цьому виникає турбулентний перебіг потоку, при якому відбувається рівномірне змішення газу з повітрям [9, 10]. На виході з дифузора суміш газу з повітрям ударяється о розсікач і рівномірно розподіляється за всім обсягом основного пальника.

В даний час великого поширення набули „мікрофакельні” або мікрощілисті пальники. Факельне поле таких пальників формується з вузьких щілин шириною (0,5...0,65)мм. Креслення фрагмента факельного поля пальника виробництва фірми Polidoro показане на рисунку 1.6.

Рисунок 1.6 - Мікрощілинний пальник

Перевага таких пальників в тому, що вузька цівка заздалегідь підготовленої суміші за коротший проміжок часу або відстань по висоті змішується в необхідній пропорції для горіння. Тому язички полум'я таких пальників короткі і розподіл їх по всій поверхні більш рівномірний [11]. Корпус таких пальників виготовляється з жароміцної неіржавіючої сталі, робоча температура яких складає (550 - 600)⁰С^. Провідним виробником таких пальників є італійські фірми Polidoro і Worgas.

1.4 Основи роботи апаратів опалювальних газових з водяним контуром малої потужності („побутових”)

АОГВ малої потужності по схемі установки в будинках поділяються на:

- підлогові АОГВ;

- настінні АОГВ.

Підлогові АОГВ можуть працювати в будь-якій системі опалювання з температурою теплоносія до 85⁰С. Широкий ряд моделей по тепловій потужності від 7кВт до 96кВт, дозволяє зробити оптимальний вибір АОГВ для квартири, приватного будинку або виробничої споруди. Каскадне включення декількох апаратів дозволяє обладнати топкові 200кВт.

Апарати з робочим тиском до 0,07МПа (0,7кгс/см²) добре зарекомендували себе в недорогих системах опалювання з відкритим розширювальним бачком.

Апарати з робочим тиском до 0,3МПа (3,0кгс/см²) успішно працюють в системах опалювання з герметичним розширювальним бачком і циркуляційним насосом. Моделі з додатковим контуром нагріву води дозволяють забезпечити споживачів гарячою водою. У будинках, де немає димаря, проблему з теплом допомагає вирішити модель з відведенням продуктів згорання через зовнішню стіну типу „Парапет”. Дані моделі не вимагають вертикального відособленого димаря. Апарати працюють на природному газі по ГОСТ 5542-87 з номінальним надмірним тиском 1274Па (130мм.рт.ст.). АОГВ стійко працюють при підключенні до системи побутового газопостачання навіть при коливаннях тиску газу.

Енергонезалежні моделі АОГВ не вимагають підключення до електричної мережі і можуть встановлюватися там, де повністю відсутнє електропостачання.

Високий ККД АОГВ досягається спеціальною конструкцією теплообмінника, виконаного з труб [12]. Тепло від згорілих газів повністю передається опалювальній воді за рахунок рівномірного обтікання всієї поверхні, що нагрівається. Використання „турбулізаторов” - завіхрювачей згорілого газу, істотно збільшує теплопередачу. Максимальна кількість тепла виходить, завдяки оптимальному змішуванню газу з повітрям в пальнику.

Рівномірність щілин в конструкції пальників обумовлює розподіл полум'я за всією площею топкового простору, забезпечуючи його ефективне використання. Таким чином, нагрівається тільки опалювальна вода, а зовнішня поверхня залишається холодною.

Правильно сконструйоване АОГВ не погіршує екологічну обстановку в приміщенні і навколо нього, оскільки пальник повинен забезпечувати повне спалювання газу з мінімальним викидом таких шкідливих для здоров'я речовин, як чадний газ і оксид азоту.

Достоїнства і недоліки конструкції легко виявляються при визначенні змісту продуктів згорання в газах, які йдуть, що визначає як можливість безпечної експлуатації, так і конкурентоспроможність даної моделі АОГВ.

Сучасний дизайн і компактне виконання дозволяє встановлювати його в квартирах, органічно вписуючи в існуючий інтер'єр.

У АОГВ з відведенням продуктів згорання через зовнішню стіну стійкість горіння при різних швидкостях повітря забезпечується системою витяжки труба в трубі і зовнішнім пластинчастим вітрозахисним пристроєм - дефлектором.

Пропажа тяги в димарі, припинення подачі газу або зниження його тиску не приведуть до аварійних ситуацій. Завдяки використанню автоматики управління і безпеки, АОГВ може працювати без нагляду.

Сталевий зварний трубчастий теплообмінник виготовлений із сталі завтовшки три міліметри. У конструкції теплообмінника використовуються цільні, а не зварні труби, що повністю виключає можливість утворення течі усередині труби. Зварні шви виконуються на сучасному зварювальному устаткуванні з післяопераційною системою контролю якості.

У моделях з чавунним теплообмінником використовується секційні теплообмінники. Не дивлячись на тонкостінність, дані теплообмінники володіють великою міцністю.

На міцність теплообмінники перевіряються тиском 150% від максимального робочого тиску [3].

Іншим важливим елементом є пальник, виконаний з жароміцної неіржавіючої сталі.

Поверхня апарату покрита ударостійкою, стійкою до різних дій, порошковою фарбою, що легко миється.

Розглянемо відмітні характеристики різних конструкцій:

1.Теплообмінник.

Зварний теплообмінник:

- однакове використання всієї поверхні, що нагрівається;

- охоплення топкової камери з усіх боків водяною сорочкою;

- відсутність внутрішніх зварних швів за рахунок використання цільнотянутих труб (всі зварні шви зовнішні), що дозволяє відновлювати теплообмінник при виникненні течі;

- наявність турбулізаторів в газових каналах для підвищення ефективності тепловіддачі.

Чавунний теплообмінник:

- максимальна поверхня теплопередачі за рахунок тонкостінного, високоміцного литва;

- довговічність через відсутність корозії;

- ущільнення між секціями за допомогою термостійких силіконових ущільнювачів (кілець) повністю виключає можливість появи течі із-за деформацій, викликаних перепадами температури.

2. Кількість контурів.

Апарати опалювальні можна розділити на одноконтурні і двухконтурні (один - для опалювання, другий - для гарячого водопостачання).

Можлива організація двоконтурної схеми з використанням енергозалежних котлів без другого контуру. У таких схемах нагрів води для побутових потреб здійснюється в бойлері.

3. Необхідність підключення до електромережі.

Незалежні моделі не вимагають підключення до електромережі. Для апаратів малої потужності використовуються регулюючі газові клапани з вбудованим капілярним регулятором. У таких регуляторах закриття клапана проводиться за рахунок розширення рідини в капілярі, яка, розсовуючи сильфон, впливає на клапан. Для моделей великої потужності (понад 30кВт) використовуються електрокеровані клапани. У таких конструкціях для управління клапаном використовуються мілівольтові генератори, які встановлюються в полум'я від пілотного пальника. Нагріваючись, такі генератори виробляють ЕРС для управління електроклапаном.

Енергозалежні моделі використовують електрокеровані клапани.

Для того, щоб такий апарат працював, необхідно його підключити до електромережі. Всі апарати з примусовою циркуляцією теплоносія (тобто з циркуляційним насосом) - енергозалежні.

При використанні енергозалежних АОГВ можна організувати двоконтурну систему опалювання. Схема управління АОГВ передбачає підключення додаткового циркуляційного насоса контура гарячого водопостачання (ГВС), що забезпечує циркуляцію води через теплообмінник бойлера непрямого нагріву, і термостата бойлера непрямого нагріву. Це означає, що якщо температура води в бойлері знизиться нижче заданою на термостаті бойлера, то АОГВ включиться (або перемкнеться) на нагрів води в бойлері, не залежно від стану системи опалювання. Приклади реалізації двохконтурної системи опалювання з використанням АОГВ представлені на рисунках 1.7 і 1.8

1 - АОГВ; 2 - бойлер непрямого нагріву; 3 - циркуляційний насос системи опалювання;

4 - циркуляційний насос системи ГВС; 5 - запобіжний клапан системи опалювання; 6 - запобіжний клапан системи ГВС; 7 - розширювальний бак системи опалювання;

8 - розширювальний бак системи ГВС; 9 - зворотний клапан системи опалювання; 10 - зворотний клапан системи ГВС; 11 - кран доливу води в систему опалювання; 12 - кран зливу води з бойлера; 13 - автоматичний воздуховідбірник; 14 - манометр; 15 - кран бай паса; 16 - кран зливу води з системи опалювання; 17 - радіатори опалювання.

Рисунок 1.7 - Приклад підключення АОГВ до опалювальної системи (варіант 1)

Перевагою настінних моделей АОГВ малої потужності є наявність вбудованих елементів, які не потрібно докуповувати і встановлювати окремо. До ним відноситься насос, розширювальний бак і група безпеки, що включає запобіжний клапан, автоматичний воздуховідвідник і манометр.

У конструкцію котла входять: проточний мідний теплообмінник (на опалювання), мікрофакельний атмосферний пальник з неіржавіючої сталі, а також мембранний розширювальний бак, циркуляційний насос і запобіжний клапан на 0,3МПа. Газова автоматика казана проводить автоматичне регулювання потужності залежно від потреби

1 - АОГВ, 2 - бойлер непрямого нагріву, 3 - циркуляційний насос системи опалювання,

4 - циркуляційний насос системи ГВС, 5 - запобіжний клапан системи опалювання,

6 - запобіжний клапан системи ГВС, 7 - розширювальний бак системи опалювання,

8 - розширювальний бак системи ГВС, 9 - зворотний клапан системи опалювання,

10 - зворотний клапан системи ГВС, 11 - кран поповнення води в систему опалювання,

12 - кран зливу води з бойлера, 13 - автоматичний воздуховідвідника, 14 - манометр, 15 - кран бай паса, 16 - кран зливу води з системи опалювання, 17 - радіатори опалювання.

Рисунок 1.8 - Приклад підключення АОГВ до опалювальної системи (варіант2)

У опалювальному апараті встановлений датчик тяги, який відключає надходження газу при порушенні тяги.

Конструкція зображена на рисунку 1.9, в яку входять далі перераховані елементи:

- мідний пластинчастий теплообмінник 1. На вхідному патрубку тепло-обмінника встановлений запобіжний термостат 12, що запобігає перегріву теплообмінника;

Рисунок 1.9 - Настінний АОГВ

- ?топкова камера 2, покрита зсередини високотемпературною термоізо-ляцією;

- ?пластинчастий основний пальник 3. Факелообразуючі частини пальни-ка виконані з жароміцної неіржавіючої сталі. На передній частині розміщений пілотний пальник 4;

- ?багатофункціональний газовий клапан 5. На клапані встановлений п'єзоелектричний запальник 6. Багатофункціональний газовий клапан дозволяє:

- відключать як основну, так і пілотну пальники - кнопка, що управляє, в положенні „точка”;

- запалювати пілотний пальник - кнопка, що управляє, в положенні „іскра”;

- включити апарат в роботу.

При натисненні п'єзозапальника 6 виникає іскра для запалення пілотного пальника 4;

- циркуляційний насос 7, що забезпечує примусову циркуляцію тепло-носія;

- запобіжний клапан 8, необхідний для запобігання перевищенню тиску понад 3 bar у разі виникнення аварійної обстановки;

- автоматичний воздуховідвідник 9, призначений для автоматичного відведення повітряних включень з теплоносія;

- герметичний розширювальний бак 10, призначений для компенсації збільшення об'єму води при нагріванні в герметичних системах опалювання;

- ?колектор продуктів згорання 11 закінчується горловиною продуктів згорання для приєднання димаря. Усередині колектора продуктів згорання 11 встановлений датчик відсутності тяги 13;

- зовнішній кожух складається з міцно закріпленої задньої стінки і знімної передньої кришки;

- електроустаткування.

Апарат підключається до мережі змінного струму напругою 220 ± 10В, з частотою 50Гц, трижильним кабелем з вилкою, що має окремий заземляючий контакт. Вилка включається у відповідну штепсельну розетку, що виключає помилку підключення „фаза-нуля”, тобто в розетці повинен бути спеціальний контакт, сполучений із захисним провідником живлячої мережі. Заземляючий провідник повинен бути доступним для огляду і перевірки опору [13]. Відстань від котла до розетки повинна бути в межах довжини шнура електроживлення (близько 1 м).

При перегріві води в апараті спрацьовує захисний термостат, блок газової автоматики відключається. Повернення термостата в початковий стан проводиться після падіння температури води.

При спрацьовуванні датчика тяги блок газової автоматики відключається. По мірі охолодження, датчик тяги повертається в початковий стан [3].

Захисний термостат і датчик тяги включені послідовно в ланцюг термопари, тому при спрацьовуванні одного з датчиків відбувається згасання пілотного і основного пальників і відключення подачі газу на апарат. Після усунення причин виникнення таких ситуацій потрібен повторний запуск апарату в роботу.

Мережевий запобіжник забезпечує захист електричної схеми від короткого замикання.

2. ВИМОГИ СТАНДАРТУ НА ПРОВЕДЕННЯ СЕРТИФІКАЦІЙНИХ ВИПРОБУВАНЬ ГАЗОВИХ ОПАЛЮВАЛЬНИХ АПАРАТІВ З ВОДЯНИМ КОНТУРОМ

2.1 Умови проведення випробувань

Проведення випробувань газових апаратів для цілей сертифікації скеровано на забезпечення безпеки при експлуатації споживачами перевіряємої продукції.

Головними вимогами, на які варто звернути увагу при проведенні випробувань АОГВ за ДСТУ 2205-93, є:

1. Перевірка безпеки:

- змісту оксидів вуглецю й азоту в продуктах згоряння;

- перевірка автоматики (спрацьовування захисту при відсутності тяги або загасанні полум'я основного пальника);

- електробезпечність;

- шум.

2. Функціональність ( чи доцільно застосовувати даний АОГВ, якщо витрати газу набагато перевищують норми, установлені на виробіток даної кількості тепла):

- ККД;

- температура продуктів згоряння;

- дійсна теплова потужність.

Умови в яких слід проводити періодичні, типові і сертифікаційні випробування обігрівачів згідно з ДСТУ 2205-93 наведені в таблиці 2.1.

Всі випробування слід проводити при природній тязі з підключенням до патрубка для відводу продуктів згоряння висотою 1м або при розрідженні у димоході 5,0Па.

Таблиця 2.1 - Умови проведення випробувань

Значення розрядження встановлене виходячи із принципу забезпечення максимальної функціональності, а саме при такому значенні досягається максимальне нагрівання теплообмінника газами, що йдуть.

2.2 контроль шкідливих речовин у продуктах згоряння газу

При спалюванні різних видів палива в АОГВ в атмосферу надходить значна кількість токсичних речовин, серед яких основні [14]:

- тверді частки (зола, пил, сажа);

- оксиди азотa (NO й NО₂);

- оксиди сірки (SO₂ й SO₂);

- оксид вуглецю (СО);

- альдегіди (в основному НСНО);

- оксиди ванадію (V₂О₅);

- канцерогенні речовини.

2.2.1 Оксиди азоту

У ряді основних забруднювачів атмосферного повітря одне з головних місць займають оксиди азоту.

Зміст оксидів азоту визначає токсичність продуктів згоряння природного газу на (90-95) %.

Валовий викид оксидів азоту в атмосферне повітря в різних регіонах і містах становить (6-8)% загального викиду всіх шкідливих речовин, уступаючи лише викиду оксиду вуглецю, оксидів сірки й твердих часток. Однак, з обліком більш високої токсичності й активної участі у фотохімічних реакціях в атмосфері, оксиди азоту не уступають по своєму впливові таким забруднювачам, як оксиди сірки й тверді частки.

У зоні горіння газу утворюється монооксид азоту [15].

Розрізняють три механізми утворення оксидів азоту при спалюванні палива:

1. 'Термічні' оксиди азоту утворюються в зоні горіння в результаті дисо-ціації молекул на атоми і радикалів і подальшого окислення молекул азоту. Провідну роль грає окислення молекулярного азоту атомарним киснем (механізм Я.Б. Зельдовіча) по обидві сторони від площини максимальних температур на ділянці. Для утворення 'термічних' оксидів азоту характерні:

- сильна залежність від температури. (Основна кількість NО „тер-мічних” утворюються в зоні максимальних температур).

- вельми сильна залежність від коефіцієнта надлишку повітря (у області значень =1,0 - 1,15);

- утворення основних кількостей оксидів азоту на ділянці завдовжки від 0,1 до 0,3 довжини факела.

2. „Паливні” оксиди азоту утворюються з азотовмісних з'єднань палива при температурах (1000-1400)К на початковій ділянці факела.

3. „Швидкі” оксиди азоту утворюються в тій же кореневій частині факела в зоні порівняно низьких температур (при ламінарному горінні на відстані (0,2-0,5)мм від зовнішньої поверхні зони горіння). Це пояснюється скріпленням молекул азоту вуглеводневими радикалами (СН, СН2) в реакціях з дуже малими енергетичними витратами [3].

Для „швидких” і „паливних” оксидів азоту характерні наступні ознаки:

- слабка залежність виходу NO від температури;

- сильна залежність виходу NO від коефіцієнта надлишку повітря;

- локалізація процесу на початку горіння.

Оксид азоту, що утворився в топковій камері NО, поступає через димар в атмосферу. У енергетичних котлах перехід NO в NO₂ практично не має місця. Проте, в малих топкових камерах, що працюють з великими надлишками повітря, при протіканні реакції догорання СО поблизу холодних поверхонь нагріву в зоні температур (900-1100)К утворюється істотна кількість пероксидного радикала НО₂. У цих умовах має місце доокислення (3-10)% загальної кількості NO до NO₂ пероксидним радикалом.

У зв'язку з тим, що більшість приладів і методів вимірювання грунтувалися на визначенні діоксиду азоту, з попереднім доокисленієм оксиду в діоксид, а це обумовлювало те, що до 1983р. встановлені норми гранично допустимої концентрації тільки на зміст NО₂ у атмосферному повітрі, звичайно фіксувалася сума оксидів азоту в перерахунку на NО₂ (NО + NО₂= NО_х). Тому норми, що регламентуються стандартами, приводяться в перерахунку на діоксид азоту. На жаль ГОСТ 2205-93, що формулює і предписує основні вимоги, що пред'являються до АОГВ, не встановлює гранично допустиму концентрація (ГДК) на діоксид азоту, унаслідок того, що апарати малої потужності мають відносно низьку температуру горіння і продуктів згорання, а значить передбачають неможливість утворення такої кількості викидів оксидів, яка б невідповідала еколотехнічним показникам на опалювальні апарати.

Проте останнім часом набуло широкого поширення застосування турбулезаторів в топковій камері, яке дозволяє досягти вищого ККД за рахунок довшої затримки потоків, що відходять, в топці (тим самим піднімається температура газів, що відходять, і росте кількість „термічних” оксидів), тому контроль оксидів азоту повинен стати одним з обов'язкових введень в діючий стандарт.

2.2.2 Оксиди сірки

До складу деяких газових родовищ, нафтових попутних і нафтозаводських газів входить сірководень - Н₂S (в обсязі від 0,01 % до 5 %). У топковому процесі в окисній атмосфері сірка згоряє й переходить у сірчистий ангідрид - SO₂. При змісті в димових газах кисню відбувається окислювання деякої частини SO₂ в SO₃, що при охолодженні нижче 300°С починає взаємодіяти з парами води, утворючі пари сірчаної кислоти. При проведенні ряду експериментів установлено, що окислювання до SO₃ здійснюється, головним чином, атомарним киснем. Тому на концентрацію SO₃, крім термодинамічних факторів (концентрації й температури реагуючих речовин), впливає сукупність умов вигоряння й охолодження факела [16].

При придусі у факелі може утворитися також і сірководень.

Сірчисті з'єднання є сильнодіючими токсичними речовинами. Оксиди сірки й оксиди азоту в атмосферному повітрі переходять у сірчану й азотну кислоти і є основним джерелом кислотних дощів, що знижують урожайність.

2.2.3 Тверді частки

При спалюванні газового палива може утворюватися сажа, підвищений зміст якої можна легко виявити по кольорах газів на виході з димаря. При досить прозорому сірому кольорі газів, що йдуть, недогорання за рахунок сажі палива становить, звичайно, 0,2 ± 0,5%, а коли із труби йде щільний чорний дим, то недогорання становить більше 1%.

Утворення й ріст твердих часток залежить, насамперед, від наявності достатньої кількості окислювача в зоні горіння, а також способу і якості змішання палива з окислювачем (повітрям). Істотний вплив має состав і вид палива, спосіб його спалювання, обсяг і форма топки, теплонапруга, ступінь розпилювання, в'язкість.

Тверді частки потрапляючи в атмосферу у вигляді аерозолів, пилу й сажі відіграють роль ядер конденсації, що сприяють утворенню хмар, дощу й снігу.

При проведенні сертифікаційних випробувань, кількість сажі, що виділяється в атмосферу, не нормується й не перевіряється. Однак у ході експериментів, проведених лабораторією випробувально-сертифікаційного центра ВСЦ «Агрегат», було виявлено, що підвищений зміст сажі обумовлений неякісним процесом горіння газу й виражається в залишенні нальоту на елементах внутрішнього пальника (турболізаторах). Разом з виділенням сажі спостерігається підвищення змісту оксиду вуглецю. Тому в даній ситуації виявляється місце „вогнища” (наприклад, при проведенні 10 вимірів над всією площею топлення в трьох місцях праворуч, виявляється підвищене значення оксиду вуглецю), і при отриманому дозволі замовника розбирається обігрівач і встановлюється причина - у більшості випадків це забите або неякісне сопло основного пальника. Таким чином, установлюється негласний метод контролю сажі, що необхідний для забезпечення безпеки й здоров'я громадян, і виявляються причини неякісної роботи АОГВ, які може усунути замовник.

2.2.4 Оксид вуглецю й інші газоподібні продукти неповного згоряння палива

Однією з найбільш значних груп токсичних речовин, що попадають в атмосферне повітря, є продукти неповного згоряння палива: оксиди вуглецю (СО), альдегіди (головним чином, формальдегід), органічні кислоти й вуглеводні. У цій групі найбільше значення має оксид вуглецю [17].

Оксид вуглецю - високотоксична речовина. Уже при концентрації СО у повітрі порядку (0,01-0,02)% в обсязі при вдиханні протягом декількох годин можливе отруєння, а концентрація 0,2% (2,4 мг/м³) через 30 хвилин приводить до непритомного стану.

Оксид вуглецю вступає в реакцію з гемоглобіном крові, утворюючи карбоксигемоглобін (СО)_НВ. До теперішнього часу звичайний зміст (СО)_нв у жителів великих міст становить у некурящих (1,2-1,9)%, а в курящих в 2 рази більше.

Схема утворення й вигоряння СО при горінні вуглеводів має наступний характер: на початковій ділянці вигоряння вуглеводнів іде нагромадження оксиду вуглецю, а потім його окислювання по довжині камери згоряння. Так, при горінні метану у факелі й загальній довжині факела L=10Д (де Д - діаметр повітряного каналу) на відстані (0 - 2)Д - звичайно відбувається нагромадження СО від 0 до (2 - 3) %, а на наступній ділянці (2 - 10)Д поступове зниження концентрації до кінцевих значень (0,1-0,01)% залежно від досконалості організації процесу горіння.

Статистична обробка результатів окремих досліджень, проведених в США, показала, що опалювальні установки викидають в атмосферу в 20 разів більше оксиду вуглецю на одиницю тепла, чим промислові котельні, і в 50 разів більше, ніж електростанції. З'ясувалося, що при спалюванні вугілля викид оксиду вуглецю перевищує 2% від маси палива, а при спалюванні газу незначний. Проте, результати ряду інших досліджень [7, 8, 9], показують, що при горінні цих видів палива в „котлах малої продуктивності” (АОГВ) мають місце істотні концентрації оксиду вуглецю до (0,05...0,1)%.

Згідно ДСТУ 2205-93 ГДК оксидів вуглецю в сухих нерозбавлених продуктах згорання складає 0,05% - на еталонному газі і 0,1% - на природному газі, що є досить лояльною вимогою, що пред'являється до АОГВ. Проте більшість апаратів, що випускаються і сертифікуються в Україні, мають граничні значення зазначених параметрів. Виробники задовольняються тим, що найближчим часом не передбачається введення в стандарт змін на дану вимогу та забувають, що підвищення конкурентоспроможності можливо тільки за рахунок застосування при конструюванні АОГВ принципу: „Якісне устаткування повинне бути безпечним. Виробник повинен піклуватися про здоров'я і зростаючі вимоги свого клієнта. Показники функціональності і безпеки АОГВ даної фірми повинні бути перевагою на ринку, а не елементом необхідності при сертифікації”.

2.2.5 Визначення концентрації оксидів у продуктах згоряння газу

Обов'язковою умовою технічного вимірювання концентрації або визначення масового складу є показність проби.

Для цього необхідні її правильний відбір і відповідна підготовка: аналіз засобів вимірювання і вибір найбільш відповідного (по точності і конструктивності).

Вміст оксиду вуглецю в сухих нерозбавлених продуктах згорання слід визначати згідно ДСТУ 2205-93 при роботі АОГВ на номінальному тиску і перепаді температур води (25±5)єС. Температура води на вході повинна бути рівною (60±5)єС. Це вимірювання та всі інші при проведенні сертифікаційних випробувань необхідно проводити при розрядці в димарі (4⁺¹)Па.

Значення розрядки встановлене, виходячи з принципу забезпечення максимальної функціональності, а саме при такому значенні досягається максимальний нагрів теплообмінника газами, що йдуть, а, отже, більший прогрів води при тій же кількості спалювання газу.

Проби відбиратимемо згідно п. 5.5.3 ДСТУ 2205-93 пробовідбірником діаметром 2мм з кроком 10мм по всій глибині патрубка (рисунок 2.1)

А-А

10 мм

10 мм

Точки відбіру проб

Рисунок 2.1 - Відбір проб продуктів згорання газу в перетині патрубка

Оскільки вимірюємо концентрації речовин газу низького тиску, а саме концентрації оксиду вуглецю, то як спосіб відбору проб використовуватимемо періодичний відбір за допомогою поршневого насоса з примусовим управлінням клапанами [18].

Діаметр пробовідбірникової трубки вибраний з умови, що на вході пробовідбірного пристрою концентрація може змінюватися стрибкоподібно, тоді тимчасова зміна концентрації на виході буде функцією радіусу трубки.

У вимозі і методиці випробування стандарту немає точної вказівки місця відбору проби, лише мовиться, що пробовідбірник встановлюється на всю глибину патрубка. Ця умова є логічно обґрунтованою унаслідок перерахунку отриманих результатів на коефіцієнт розбавлення повітря рівний 1.

Розрахунок проводять по формулі [3]

СО=СО_прh, (2.1)

де СО_пр- вміст окислу вуглецю в продуктах згорання по даних аналізу проби, % за об'ємом.

Таким чином, дістають можливість проводити вимірювання в перетині патрубка на будь-якій зручній висоті, при цьому відмінності, одержані в результатах, усуваються при перерахунку на вміст оксиду вуглецю в сухих нерозбавлених продуктах згорання згідно формулі (2.1).

Проте іноді виникає необхідність проведення випробувань АОГВ з розривом тяги. У такому разі виникає похибка, що вноситься за рахунок створення і не обліку додаткової притоки повітря через клапан, який знаходиться після теплообмінника у підстави патрубка.

В ході експерименту було встановлено, що значення СО варіювалося при повороті заслінки клапана і повному його перекритті. Таким чином, була вироблена модель проведення випробувань, яка передбачала:

- перекриття розриву тяги заслінкою або будь-яким іншим можливим способом і проведення випробувань на будь-якій висоті вертикального патрубка для відведення продуктів згорання;

- проведення випробування в перетині до розриву тяги (у разі потреби над теплообмінником).

2.3 Визначення потужності і коефіцієнта корисної дії

Одними з функціональних показників АОГВ є номінальна теплова потужність і ККД.

Вимоги, що пред'являються ДСТУ 2205-93 до ККД, забезпечують необхідність побудови і реалізацію лише тих АОГВ, які можуть забезпечити ККД не менше 80 %.

Ця вимога обгрунтована економічною невигодою спалювання газу в АОГВ з меншим ККД.

Номінальну теплову потужність N в кіловатах визначають при роботі апарату на номінальному тиску газу по формулі [3]

, (2.2)

де B - годинна витрата газу, м³/ч;

Q - нижча теплота згорання газу, кДж/м³;

??- коефіцієнт корисної дії.

Годинну витрату газу B в кубічних метрах в годину слід обчислювати за формулою

, (2.3)

де V₀ - об'єм сухого газу, приведений до нормальних умов, м³;

- час, протягом якого вимірявся обсяг витраченого газу, год.

Об'єм сухого газу V₀ в кубічних метрах, наведений до нормальних умов, розраховують по формулі:

, (2.4)

де - обсяг газу, обмірюваний лічильником, м³;

- температура газу безпосередньо на виході з лічильника, єС;

- барометричний тиск у приміщенні лабораторії, Па;

- надлишковий тиск газу безпосередньо на виході з лічильника, Па.

Розрахунки по формулах (2.2), (2.3),(2.4) роблять до трьох знаків після коми з наступним округленням до двох знаків.

ККД визначає яку кількість тепла, одержаного від спалювання газу буде передано теплоносію.

ККД визначають щодо нижчої теплоти згорання газу, тобто без урахування енергії води, що міститься в парах, що утворилися при спалюванні газу. Визначають ККД при роботі апарату на номінальній тепловій потужності при перепаді температур води на вході і виході з апарату (25±5)єС при вхідній температурі (60±5)єС. Вимірювання проводяться в сталому режимі, коли температура води на виході з апарату не змінюється більш ніж на 1єС за 5 хвилин.

Коефіцієнт корисної дії апаратів визначають по формулі [3]:

_, (2.5)

де - температура газів, що йдуть, у крапці відбору проб продуктів,^ос;

- температура повітря, що надходить на горіння, ^ос;

- жаропродуктивність газу без обліку вологи повітря, рівна:

а) для природного газу 2010 ^ос;

б) для зрідженого углеводородного газу 2100 ^ос;

С', В', К - поправочні коефіцієнти;

h - коефіцієнт розведення продуктів згоряння, певний по змісту кисню в продуктах згоряння газу, обчислюють по формулі:

, (2.6)

де O_2в - зміст кисню в повітрі приміщення, % по обсязі;

O_2пр- зміст кисню в продуктах згоряння за даними виміру, % по обсязі.

Допускається коефіцієнт розведення продуктів згоряння газу h визначати по змісту диоксида вуглецю в продуктах згоряння й розраховувати по формулі:

_, (2.7)

де СО_{2 max} - максимальний зміст диоксида вуглецю в продуктах згоряння:

а) для природного газу 11,7% по об'єму;

б) для зрідженого углеводородного газу 14,0% по об'єму;

CO_2пр - зміст диоксида вуглецю в продуктах згоряння, % по об'єму.

Значення коефіцієнтівС, К у залежності від температури газів, що відходять, повинні прийматися по таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Значення коефіцієнтів С' і К

Значення коефіцієнта для природного газу дорівнює 0,81 та для зрідженого углеводородного газу 0,85.

При работі апарату в сталому режимі вимірюють наступні величини :

а) V- об'єм газу, м³, зміряний лічильником за час ?;

б) V_в- об'єм води тієї, що пройшла через контур опалювання, м³, зміряний лічильником за час;

в) t₂- температура води на виході апарату, ^оС;

г) t₁- температура води на вході апарату, ^оС;

д) t_г- температура газу безпосередньо на виході газового лічильника, ^оС;

є) P_б- барометричний тиск в приміщенні лабораторії, Па;

ж) P_г- надмірний тиск газу безпосередньо на виході з лічильника, Па.

Під час вимірювань основний пальник повинен бути постійно включен.

Графічне зображення схеми підключення вимірювальних приладів приведене на рисунку 2.2.

Вибір приладів для вимірювання температури розглянутий в розділі 3.

1 - кран, 2 - термометр, 3 - лічильник газовий, 4 - мано вакуумметр,

5 - потенціометр, 6 - апарат, 7 - вентиль, 8 - манометр, 9 - ваги,

10 - судина для води, 11 - патрубок для відведення продуктів згорання,

12 - пробовідбірник, 13 - мікроманометр.

Рисунок 2.2 - Стенд для проведення випробування

2.4 Вимірювання температури газів, що йдуть

Одним з основних параметрів функціональності АОГВ є температура газів, що йдуть. Згідно вимогам ДСТУ 2205-93 температура продуктів згорання на виході апарату повинна бути не менше 110^оС (рисунок 2.3).

Дана вимога сформульована виходячи з міркувань:

- високий ККД досягається при повному згоранні газу, це можливо при правильній конструкції пальників, що в свою чергу забезпечує високу температуру горіння, отже високу температуру продуктів згорання (це величина є граничною нормою при якій може бути досягнутий ККД не менше 80 %);

1

А-А 0.5 d

0.5d

1

d - діаметр патрубка для відведення продуктів згорання,

1 - точка вимірювання температури продуктів згорання, що йдуть.

Рисунок 2.3 - Вимірювання температури продуктів згорання

- утворення оксиду вуглецю відбувається при недопалюванні газу, таким чином для зменшення концентрації оксиду необхідно забезпечити якісний процес горіння, отже збільшується температура горіння і продуктів згорання.

Вимірювання слід проводити при роботі апарату на номінальній тепловій потужності і перепаді температур води на вході і виході апарату (25±5)^оС.

Вимірювання проводять в центрі вертикального патрубка для відведення продуктів згорання на відстані 250мм від зрізу патрубка засобом вимірювальної техніки (ЗВТ), що забезпечує точність вимірювання ±1^оС (рисунок 2.3). Вибір засобу вимірювання приведений в розділі 3.

2.5 Вимірювання температури поверхонь

Одним з параметрів (згідно ДСТУ 2205-93) що характеризує безпеку використання АОГВ, є температура поверхні ручок, яка не повинна перевищувати температуру приміщення більш ніж на:

- для металів - 35 ^оС;

- для фарфору - 45 ^оС;

- для пластмас - 50 ^оС.

Оскільки в ДСТТУ 2205-93 не указані методика і вимоги до приладу, то випробування і вибір приладу буде проводиться згідно ДСТУ 3135.0-95

2.6 Аналіз вимог і пропозицій про введення змін до ДСТУ 2205-93

Згідно аналізу, проведеному в ході дипломної роботи й сертифікаціонних випробувань за ДСТУ 2205-93, були установлені наступні невідповідності або неточності, які вимагають доробки чи введення змін:

1. Випробування, проведені відповідно до вимог ДСТУ 2205-93 передбачають, захист споживача тільки від процесу горіння й пов'язаних з ним характеристик, що забезпечують безпеку експлуатації, однак не передбачена можливість розробки й експлуатації енергозалежних АОГВ, у яких необхідно контролювати характеристики електробезпечності згідно ДСТУ 3135.0-95.

2. Не пред'явлені вимоги до витратомірів або лічильників води й газу, необхідних для виміру параметрів, що використаються для розрахунку ККД, і теплової потужності (хоча похибка використовуваних лічильників може істотно впливати на результат вимірів).

3. Не розглянута методика виміру витрати води й газу (обмірювана величина повинна бути представлена в кілограмах у годину, однак виміри можуть проводитися протягом 10хв, 20хв, а потім перераховуватися за допомогою пропорції на годинники, внаслідок чого похибка зчитування збільшується).

4. Не передбачене введення змін у методику визначення концентрації оксидів вуглецю для АОГВ із розривом тяги.

3. ВИБІР ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

Важливим етапом в організації проведення випробувань є вибір засобів вимірювальної техніки, які б відповідали вимогам точності в певних умовах їхньої експлуатації [19].

3.1 Вибір газоаналізатора

3.1.1 Опис газоаналізаторів

Принцип роботи газоаналізаторів заснований на використанні якого-небудь специфічного фізичного ефекту або властивості речовини. Для газового аналізу використовують щільність, в'язкість, теплопровідність, показник переломлення, магнітну сприйнятливість, дифузію, абсорбцію, емісію, поглинання електромагнітного випромінювання, у тому числі селективну абсорбцію, швидкість звуку, тепловий ефект реакції, електропровідність й ін. Деякі із цих фізичних властивостей й явищ придатні для безперервного газового аналізу й дозволяють досягти високої чутливості й точності виміру. При наявності специфічних ефектів можна виміряти концентрацію потрібного компонента в суміші з іншими газами, тому що неспецифічні фізичні властивості можна використати лише для бінарних газових сумішей.

3.1.2 Основні критерії вибору газоаналізатора

1. Використання приладу для аналізу концентрації газу з погрішністю виміру ± 10 %.

2. Портативність (іноді виникає необхідність робити випробування на заводі виробнику, однак не можна використовувати аналіз проби, що зберігалася більше доби, тому найбільш прийнятним є використання газоаналізатора, що дозволяє відразу аналізувати состав і зберігати результат виміру).

3. Можливість одночасного визначення декількох показників, а саме оксиду вуглецю, кисню (у тому числі коефіцієнт надлишку повітря) і оксиду азоту.

4. Використання в конструкції насоса, що дозволяє робити відбір проби низького тиску.

5. Використання в конструкції фільтрів, які дозволили робити осушку проби якщо буде потреба.

6. Використання в конструкції пробвідборника з діаметром отвору 2 мм.

7. Використання в конструкції спеціального кріплення, що забезпечує уведення пробвідборника на необхідну глибину патрубка.

Як прилад, який би задовольнив всім критеріям, обраний газоаналізатор ОКСИ-5М (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Газоаналізатор ОКСИ - 5М

Це прилад вітчизняного виробництва, що має метрологічні характеристики, що задовольняють вимогам ДСТТУ 2205-93 до газоаналізаторів.

Основним перевагами даного приладу є

- швидке одержання результатів (30 с, які обумовлені прокачуванням повітря);

- автоматичне калібрування;

- автоматичний розрахунок;

- одночасне одержання результатів по концентрації всіх речовин, що цікавлять (дана перевага досягається завдяки паралельному використанню декількох датчиків концентрації);

- необхідна точність за рахунок застосування окремих датчиків, кожний з яких робить аналіз тільки однієї речовини).

Недоліки ОКСИ-5М:

- калібрування виробляється завдяки прокачуванню повітрям, таким чином, за нульові значення приймаються значення оксидів вуглецю й азоту, які втримуються в навколишнім середовищі, а значення кисню прирівнюється 21 (тобто вважається, що концентрації оксидів у повітрі настільки незначні щодо погрішності приладу, що ними можна зневажити при заданій точності вимірів).Однак у ході випробування АОГВ з більшими викидами оксидів вуглецю, або в приміщеннях з поганою вентиляцією при використанні в стендах димоходів невідповідні конструкції, калібрування виробляється свідомо завищеними значеннями, таким чином, результат вимірів занижений на величину відхилення концентрації оксидів в випрбувальному приміщенні від величини концентрації оксидів у навколишнім середовищі. Для усунення похибки, внесеної методом калібрування приладу, використається періодична (під час випробування) калібровка приладу за межами іспитового приміщення (пробвідборник виставляється у відкрите вікно й робиться калібрування);

- вимір концентрації виробляється не у відсотках, а в ррm, що спричиняє додаткове перерахування показань по формулі:

. (3.1)

3.2 Вибір приладів для виміру температури

3.2.1 ЗВТ для виміру температури

Вимір температури при проведенні випробування АОГВ має першорядне значення.

У процесі ведення й контролю технологічного режиму, проведення випробувань

- вимірюють і контролюють температуру газу, подаваного в АОГВ;

- температури навколишнього середовища;

- температуру газів, що йдуть;

- температуру зовнішніх поверхонь АОГВ.

Для виміру температури використаються явища зміни фізичних параметрів тіл при їхньому нагріванні. Таким чином, зміна обсягу тіла, його лінійних розмірів або електричних даних може служити мірою виміру температури [20].

Прилади, засновані на цьому принципі, підрозділяються на:

а) рідинні скляні термометри;

б) стрижневі, або дилатометричні, термометри, що складаються із двох стрижнів різних металів, величина подовження яких при тому самому зміні температури різна. По різниці лінійних довжин стрижнів судять про температуру їхнього нагрівання;

в) біметалічні термометри, що мають чутливі елементи у вигляді пружин різної форми. Пружини спаюють або зварюють із двох пластин з різним температурним коефіцієнтом розширення. У результаті підігріву такої пружини вона вигибається, і по величині вигину судять про вимірювану температуру;

г) манометричні термометри;

д) термопари - прилади, у яких використається принцип терморелектричного ефекту;

є) термометри опору, засновані на властивості металів і сплавів змінювати свій електричний опір при нагріванні;

ж) пірометри випромінювання й оптичні пірометри. Якщо тіло нагріти до температури понад 600°С, воно починає випромінювати видимі світлові промені. Інтенсивність випромінювання (яскравість світіння) залежить від температури, до якої нагріте тіло. Ця залежність використається для виміру температур пірометрами випромінювання.

Прилади для виміру температур до (500 - 600)°С прийнято умовно називати термометрами, а для виміру більше високих температур - пірометрами.

Дилатометричні й біметалічні термометри мають дуже невеликий ступінь точності виміру, тому їхнє практичне застосування при проведенні випробувань неможливо й у даному розділі розглянуто не буде.

3.2.1.1 Рідинні скляні термометри

Рідинні термометри являють собою пристрій, у якому рідина, що розширюється під впливом тепла, піднімається по капілярному стовпчику. По величині підйому рідини судять про температуру середовища, у яку занурений термометр [21]. Вони відрізняються простотою пристрою й обслуговування. З їхньою допомогою можна виміряти температуру від мінус 120°С до плюс 650°С.

В залежності від величини вимірюваної температури термометри заповнюють ртуттю, толуолом, етиловим спиртом й іншими рідинами. Із всіх рідин кращої є ртуть, тому що вона не змочує скла, а отже, не утворить увігнутість у капілярі, і тому показання ртутного термометра читаються легше.

Ціна розподілу шкали термометра залежить від діаметра трубки (капіляра) і від застосовуваної термометричної рідини. Вибір ціни розподілу приладу визначається його призначенням. Найменша ціна розподілу шкали може бути 0,01 °С.

Тому що скляні термометри тендітні, для них випускають спеціальні оправи, що представляють сталевий або латунний захисний чохол, що закриває весь термометр, крім частини, що показує. Залежно від довжини занурювальної частини термометра й висоти частини термометра, що показує, оправи мають різні розміри. Наша промисловість випускає ртутні, скляні термометри з контактним пристроєм, що сигналізує. У цих термометрах у капіляр на певній оцінці, що задає при замовленні термометра, упаюють кінці платинового або вольфрамового дротика. При підвищенні температури ртуть піднімається до оцінки контактування й замикає контакти. Простір над меніском ртуті в контактних термометрів заповнено сухим воднем.

Термометри скляні рідинні повіряються відповідно до методики ГОСТ 8.279-78 [22].

У ДСТУ 3742-98 наведена перевірочна схема для даних ЗВТ [23].

3.2.1.2 Манометричні термометри

Манометричні термометри можуть бути з рідинним, парорідинним і газовим заповнювачем.

У рідинних манометричних термометрів термобалон, капіляр і пружина заповнюються якою-небудь рідиною. Це може бути ртуть, ксилол, метиловий спирт. Тому що рідина, що заповнює термосистему, має власну вагу, то при розташуванні термобалона вище або нижче пружини може виникнути додаткова похибка, тому що на пружину діє гідростатичний напір.

У парорідинних термометрах термобалон заповнюється частково рідиною, що кипить при низьких температурах (метилхлорид, ацетон, ефір й ін.), і частково парами цієї рідини. Капіляр і пружина заповнюються іншою рідиною, що не випаровується й служить тільки для передачі тиску. Шкала парорідинного термометра нерівномірна, тому що тиск пару не прямо пропорційний температурі, і розподіл шкали на початку більш частий, ніж наприкінці.

У газових термометрах вся система заповнюється інертним газом - азотом або гелієм.

Манометричні термометри випускаються в різних модифікаціях. Є самописні термометри, у яких діаграма приводиться в рух синхронним двигуном або годинним механізмом, безшкальні термометри-датчики з вихідним пневматичним сигналом, термометри-датчики з уніфікованим струмовим сигналом, взривозахищені термометри, термометри із сигнальним (контактним) електричним пристроєм.

Принцип дії термометра заснований на залежності між вимірюваною температурою й тиском пар заповнювача в герметично замкнутій термосистемі.

Принципова схема манометричного термометра представлена на рисунку 3.2.

У середовище, температура якого виміряється, опускається термобалон 1, заповнений рідиною або газовою сумішшю. Термобалон гнучким капіляром з'єднується з манометричною трубчастою пружиною 2. При зміні температури контрольованого середовища заповнювач термосистеми (балон, капіляр, манометрична трубчаста пружина) прагне змінити свій обсяг, а тому змінюється тиск у термосистемі. При збільшенні тиску манометрична трубчаста пружина прагне (розпрямитися (вільний її кінець переміщається праворуч і нагору) і через систему важелів, сектор 10 і трибку 3 переміщає стрілку що показує 5, щодо шкали 7.

При переміщенні стрілки, що показує 5 термометра разом з нею обертається легкий алюмінієвий прапорець 6.

Як датчики електричного сигналу використовуються дві котушки індуктивності, що є елементами схеми генератора високої частоти.

У зазор однієї із цих котушок може входити прапорець 6. Одна з котушок 4 видає сигнал мінімального значення, інша 8 - сигнал максимального значення заданого діапазону температури контрольованого середовища. Як тільки алюмінієвий прапорець входить у зазор одного з індуктивних датчиків, сигнал висотою частоти перестає надходити з генератора на наступні каскади посилення й на виході генератора Б.Ч., підсилювача й блока-peле 9, з'являється електричний сигнал.

1 - термобалон, 2 - трубчаста пружина, 3 - трибка,

4, 8 - котушки індуктивності генератора високої частоти,

5 - стрілка, що показує, 6 - алюмінієвий прапорець, 7 - шкала,

9 - генератор В.Ч., підсилювач і блок-реле, 10 - сектор

Рисунок 3.2 - Принципова схема манометричних термометрів

При переміщенні стрілки, що показує, 5 термометра разом з нею обертається легкий алюмінієвий прапорець 6.

Стрілка і алюмінієвий прапорець зв'язані між собою гнучким спіральним волоском, що є пружиною, що притискає прапорець до упору три рухи стрілки за крайніми межами діапазону вимірів, і тим самим утримуючий прапорець у прорізі індуктивного датчика (котушки), забезпечуючи безперервну подачу сигналу на виході блок-реле.

Манометричними термометрами вимірюють температуру від мінус 60°С до плюс 400°С. Клас точності термометрів 1,6 або 2,5 [24].

3.2.1.3 Термопари

Для виміру високих температур з дистанційною передачею показань застосовуються датчики, робота яких заснована на принципі термоелектричного ефекту термопари.

Два провідники з різних матеріалів (рисунок 3.3) зварені в точках а й б. У різнорідних матеріалах кількість вільних електронів різна, тому в спаях а й б буде відбуватися дифузія електронів з одного провідника в іншій. Допустимо, що провідник 2 має вільних електронів більше, ніж провідник 1, тоді потенціал провідника 1 буде вище, ніж провідника 2. Кількість електронів, що дифузує, а отже, і потенціал спаю залежать від температури, до якої нагрітий спай. Якщо температура кінця а вище температури кінця б, то струм потече в точці а від провідника 1 до провідника 2, а в точці б від провідника 2 до провідника 1.

Загальна електрорушійна сила, розвиваєма в ланцюзі, буде дорівнювати різниці потенціалів спаю а й б:

, (3.2)

де Е - електродвижуча сила;

- потенціал у точці а;

- потенціал у точці б.

Термоелектрорушійною силою (термо - е.р.с.) називається електрорухома сила, що з'являється в нагрітих до різних температур спаях двох електродів з різнорідних матеріалів[25].

Провідники, з яких збирається термопара, називаються термоелектродами. Кінець термопари, що нагрівається, називається робочим, а холодний кінець - вільним. Якщо вільний кінець термопари не зварювати, а замкнути на прилад, що може вимірювати напругу, наприклад мілівольтметр, то прилад покаже величину термо-е.р.с.

а - робочий кінець (крапка нагрівання), б - вільний кінець;

1 - позитивний термоэлектрод, 2 - негативний термоэлектрод

Рисунок 3.3 - Схема, що пояснює дію термопари

Термо-е.р.с. для кожного матеріалу термоелектродної пари різна і її залежність від температури визначається експериментальним порядком.

Термопарам, виготовленим з певних матеріалів, привласнюються градуйовані позначення.

На термопари різних градуювань складені градуйовані таблиці, що показують характеристику термопари з даного матеріалу, тобто залежність термо-е.р.с. від температури.

Характеристики деяких типів термопар представлені на рисунку 3.4:

1 - хромель-капель, 2 - хромель-алюмель, 3 - сплав НК-СА

4 - платинородій-платина, 5 - платинородій-платинородій

Рисунок 3.4 - Характеристики деяких видів термопар

1. Платинородій-платинові термопари.

Градуювання ПП-1. Характеристика 4, рисунок 3.4.

Електроди термопари складаються із платини високої чистоти й платини з домішкою 10% родію. Матеріал термопари визначає її вартість. Ці термопари застосовують у виробничих умовах для виміру високих температур від 300°С до 1300°С і для точних лабораторних і метрологічних робіт як зразкові термопари [26].

Допустима верхня межа виміру 1600°С.

2. Платинородій-платинородієві термопари.

Градуювання ТПР. Характеристика 5, рисунок 3.4.

У цих термопарах обидва електроди містять деяку кількість родію в одному електроді 30 %, в іншому 6 %. Завдяки цьому ці термопари більш стійкі до високої температури, чим термопари з електродом із чистої платини. Вони можуть довгостроково вимірювати температуру до 1600°С і 1800°С, а при застосуванні спеціальних змінних захисних наконечників цими термопарами можна вимірювати температуру розплавленого металу.

Термо-е.р.с. платинородій-платинородієвих термопар у діапазоні від 0°С до100 °С практично дорівнює нулю, і тому вони можуть застосовуватися без компенсаційних проводів.

3. Хромель-алюмелеві термопари.

Градуювання ХА. Характеристика 2, рисунок 3.4.

Діаметр електродів від 0,7 до 3,2 мм .

Позитивний електрод - хромель (сплав з 89% нікелю, 9,8% хрому, 1% заліза й 0,2% марганцю), негативний - алюмель (сплав з 94% нікелю, 2% алюмінію, 2,5% марганцю, 1 % кремнію з домішкою заліза, кобальту й хрому).

Хромель - алюмелеві термопари ставляться до найпоширеніших у виробництві термопарам. Межі виміру температур цими термопарами становлять від мінус 50°С до плюс 1000°С, а при короткочасних вимірах термопари витримують температуру до 1300°С.

4. Хромель-копельові термопари.

Градуювання ХК. Характеристика 1, рисунок 3.4.

Діаметр електродів від 0,7 до 3,2 мм.

Хромель-копельові термопари розвивають термо-е.р.с., значно перевищуючу термо-е.р.с. інших стандартних термопар. Невисока жароміцність електрода копеля (сплав 56% міді й 44% нікелю) обмежує верхню межу застосування термопари.

Діапазон застосування хромель-копельових термопар від мінус 50°С до плюс 600°С.

5. Термопари зі сплаву НК-СА. Градуювання НС.

Характеристика 3, рисунок 3.4.

Характеристика термопари має яскраво виражену кривизну при низьких температурах. Це визначає діапазон її застосування від 300°С до 1000°С. Тому що термо-е.р.с. термопар в інтервалі до 200°С близька до нуля, термопари можна застосовувати без компенсаційних проводів.

Форма зовнішнього футляра термопар і його матеріал визначаються умовами застосування й величиною виміру температури.

Найпоширеніші заглибні термопари, тобто такі, які вимірюють температуру середовища методом занурення робочого спаю в саме середовище. Крім того, є поверхневі термопари, що вимірюють температуру поверхні, термопари з водяним охолодженням, термопари олівцевого типу й ін. У деяких типів термопар один з електродів є зовнішнім, він сам служить захисною трубкою. Такі термопари мають знижену теплову інерцію, тобто вони набагато швидше прогріваються при зіткненні із середовищем.

На рисунку 3.5 зображена конструкція термопари заглибного типу.

Робочий спай 1 термопари занурений у порцеляновий наконечник 2. Електроди термопари ізольовані друг від друга й від корпуса порцеляновим двухканальним намистом 4. Головка термопари укладена в корпус 6. У корпусі змонтована порцелянова колодка 7 із клемними затискачами 10. Корпус головки закривається кришкою, 9. Штуцер 8 служить для підведення проводів. Існують конструкції термопар без головки. За допомогою пересувного фланця 5 можна регулювати занурення робочої частини термопари у вимірюване середовище.

1 - робочий спай, 2 - порцеляновий наконечник, 3 - захисна трубка,

4 - порцелянові намиста, 5 - пересувний фланець для кріплення термопари,

6 - корпус головки, 7 - порцелянова колодка, 8 - штуцер, 9 - кришка,

10 - клемні затискачі

Рисунок 3.5 - Термопара заглибного типу

Для захисту термоелектродів від механічних ушкоджень і безпосереднього впливу шкідливих газів їх поміщають у зовнішню захисну трубку 3.

Для термопар з неблагородних металів (хромель-алюмель, хромель-копель, сплав НК-СА) захисна трубка робиться зі звичайної або нержавіючої сталі, для термопар із благородних металів (платинородій - платина, платинородій - платинородій) - з порцеляни, окису алюмінію або кварцу [27].

При температурах до 1000°С застосовують кварцові трубки. Ці трубки легко переносять різкі коливання температури. Трубка, нагріта до 1000°С та опущена в холодну воду, не розтріскується. Вище 1000°С кварцові трубки стають газопроникними. При тривалому нагріванні до 1050єС - 1100єС кварцова трубка міняє свою внутрішню структуру -- стає крупнокристалічною і легко лопається. Тому при температурах вище 1000 °С застосовують порцелянові захисні трубки. Для додання трубкам газонепроникності їх покривають шаром глазурі, що представляє собою сплавлену склоподібну масу. Однак порцелянові трубки погано переносять різку зміну температур. Тому треба дотримуватися обережності при зануренні й виводі термопари з вимірюваного середовища.

Термопари є досить точним приладом для виміру температур. Відхилення термо-е.р.с. (похибка) термопар зі стандартних термоелектродних матеріалів від значень, наведених у градуіровочних таблицях для нижньої межі вимірів (до 300°С), становить від ±0,01мВ для термопари платинородій-платина й до ±0,2мВ для термопари хромель-копель. Для верхніх меж вимірів (понад 300°С) похибка хромель-алюмелевої термопари становить не більше ± 0,3мВ. Для інших термопар похибка ще менше.

Перевірка термопар здійснюється згідно [28].

3.2.1.4 Термометри опору

Електричний опір тіл змінюється зі зміною їхніх температур. Ця особливість дозволила створити прилади, названі термометрами опору. Чутливим елементом термометра опору є тонкий металевий дріт. Дріт намотується на каркас і поміщається в захисну арматуру. Вимірюючи електричний опір такого дроту, можна судити про температуру, до якої вона нагріта.

За допомогою термометрів опору можна вимірювати температуру від мінус 200°С до плюс 650°С.

Термометри опору більше підходящі для виміру невисоких температур, чим термопари, тому що термопари при температурах менш 300°С мають підвищену похибку.

До достоїнств термометрів опору відноситься: можливість дистанційної передачі показань і виміру температури одним приладом, що показує, від декількох термометрів опору за допомогою спеціальних перемикачів.

Недоліком термометрів опору, у порівнянні з термопарами, є більш складний пристрій.

Промисловість випускає два види термометрів опору, що розрізняються по матеріалу робочого дроту, - платинові й мідні. Кожному з них привласнені свої градуювання.

Платинові термометри опору (ТСП) розділяються на три градуювання - 20, 21 й 22. Термометри опору градуювання 20 мають опір при 0°С, рівний 10Ом. Опір термометрів градуювання 21 при 0°С - 46Ом. Опір термометрів градуювання 22 при 0°С - 100Ом.

Мідні термометри опору (ТСМ) мають два градуювання -- 23 й 24. Термометри градуювання 23 при 0°С мають опір 53Ом. Термометри градуювання 24 при 0°С - 100Ом. Залежність опору платинових і мідних термометрів від температури близька до лінійної.

1. Платинові термометри опору.

Платина - кращий матеріал для виготовлення термометрів опору. Вона хімічно інертна й має задовільну міцність.

Чутливий елемент платинового термометра являє собою платиновий дріт діаметром 0,07мм. Складений вдвічі дріт біфілярно намотується на слюдяну пластину. Тоді струм по поруч лежачих витках провідника тече в різні сторони й магнітні поля витків знищують один одного. Цим досягається зниження індуктивного опору обмотки.

Обмотку ізолюють від корпуса слюдяними пластинами. До кожного кінця платинового дроту припаюють виводи зі срібних кінців діаметром 1 мм, які ізолюють порцеляновим намистом.

Чутливий елемент укладений у захисну алюмінієву трубку. Для поліпшення теплообміну в нижню частину поміщений масивний алюмінієвий вкладиш.

У термометрів опору, призначених для виміру низьких температур, трубку заливають парафіном.

2. Мідні термометри опору

Чутливий елемент мідних термометрів опору роблять із емальованого мідного дроту діаметром 0,1мм. Тому що мідь має менший питомий опір у порівнянні із платиною (платина 0,0981•10^-6Ом•м, мідь 0,018•10^-8Ом•м), мідного дроту потрібно значно більше, щоб одержати той самий початковий опір [29]. Тому мідний дріт намотують на пластмасовий стрижень, покритий лаком, декількома шарами.

Виводи роблять також з мідного дроту діаметром (1,0-1,5)мм й ізолюють один від іншого з захисної арматури азбестовим шнуром, просоченим лаком, а верхні їхні частини містять у керамічні трубки.

Мідні термометри опору застосовують для виміру температури від мінус 50°С до плюс 150°С.

Термометри опору захищають спеціальними чохлами, виготовленими з матеріалу, що має високу теплопровідність і високу механічну міцність. Захисні арматури можуть мати головку із пластмасовим клемником і штуцером таку ж, як для термопар ( рисунок 3.5).

Як мідні, так і платинові термометри опору випускаються з різною глибиною занурення. Тому що робочою частиною термометрів опору є весь намотаний дріт, необхідно щоб вона вся прогрівалася однаково. Тому термометр повинен бути опущений у вимірюване середовище всією частиною, що, від кінця захисного кожуха до нижніх витків різьблення головки.

3.Термістори.

Напівпровідникові термометри опору. Крім металевих термометрів опору, випускаються термометри, виготовлені з напівпровідникових матеріалів, що одержали назву термісторів. Перевага напівпровідникових термометрів опорів: великий номінальний опір, малі габарити й великий негативний температурний коефіцієнт опору, тобто опір їх швидко росте зі зниженням температури.

Температурний коефіцієнт електричного опору в термісторів досягає 3% на 1°С й більше, у той час як для більшості металів ця величина не перевищує (0,4-0,6)% на 1°С. Верхня температурна межа застосування термісторів (120 - 180)°С.

Перевірка термометрів опору в системі забезпечення єдності вимірів України здійснюється за ДСТ 8.461-82 [30].

3.2.1.5 Пірометри

Для виміру теплового стану тіл, нагрітих до високих температур безконтактним методом, служать пірометри випромінювання (рисунок 3.6).

Принцип роботи пірометрів випромінювання заснований на залежності між кількістю променистої енергії, випромінюваної нагрітим тілом, і його температурою.

Пірометри мають достатню похибку, тому для точних вимірів малих величин їхнє використання не доцільно.

Рисунок 3.6 - Пірометр фірми Raytek

Виходячи з перерахованого вище, виберемо ЗВТ для вимірювання температур.

Для вимірювання температури води на вході і виході АОГВ використовуємо ртутні термометри, занурені в балон, який врізається під кутом 45^о за течією води до центру труби.

Оскільки значення ртутного термометра досить важко зчитувати, різницю температур на вході і виході необхідно контролювати в перебігу всього процесу вимірювань, то досить зручно використовувати пірометр випромінювання, який розрахований на діапазон до 50⁰С. Проте він має високу похибку при вимірюванні унаслідок того, що кожен прилад розрахований на певний коефіцієнт випромінювання поверхні (часто це 0,95 для чорних матових поверхонь), тому виникає необхідність враховувати дану похибку. Це можливо якщо визначити коефіцієнт випромінювання, і перерахувати результати (проте приведені в довідниках коефіцієнти враховують лише матеріал, але не її шорсткість і блиск, тому коефіцієнт буде не точним, а отже перерахунок не дасть результатів).

Виходом з ситуації, що склалася, є не перерахунок, а приведення поверхні під необхідний коефіцієнт випромінювання, шляхом наклеювання тонкого чорного матового паперу. Необхідна точність навряд чи могла б бути досягнута, тому застосовуємо пірометр як прилад, що дозволяє відстежувати відхилення від заданої величини різниці між водою на вході і виході апарату. Таким чином, знаючи точне значення на вході і виході, і підтримуючи перше з них в допустимих рамках, вимірюємо цифровим пірометром температуру і визначаємо різницю, яка повинна відповідати встановленим межам [31].

Для вимірювання температури продуктів згорання доцільно використовувати термопару або термометр скляний вбудований в патрубок для продуктів згорання.

При вимірюванні температури поверхонь не стоїть питання вибору ЗВТ, оскільки не вказана точність приладу для вимірювання і конкретного методу. Якщо вимірювати згідно методиці ДСТУ 3135.0-95, то необхідно використовувати термопару, яка кріпиться до чорних круглих пластинок діаметром 10 мм, які закріплюються на поверхні органів управління

4. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРювань І ВИДАЧА ПРОТОКОЛУ ВИПРОБУВАНЬ

Визначивши методики виконання вимірів, установлені стандартами й технічними умовами та процеси випробувань, вибравши засоби вимірювальної техніки ми приступаємо до проведення сертифікаційних випробувань - контрольним випробуванням продукції, проведених з метою встановлення відповідності характеристик її властивостей національним й (або) міжнародним нормативно-технічним документам [32].

При проведенні випробувань ми робимо безліч вимірів тих або інших характеристик обігрівача, практична користь яких визначається вказівкою похибки виміру, тобто кількісної характеристики відхилення результату виміру від значення вимірюваної фізичної величини.

Для попередньої обробки експериментальних даних, а саме визначення наявності аномальних помилок та перевірки гіпотези нормальності розподілу значень температури отриманих у лабораторії ВСЦ «Агрегат» використовується методика наведена у [33].

4.1 Обробка результатів виміру

Попередня обробка результатів вимірювань або спостережень необхідна для того, щоб надалі з найбільшою ефективністю, а головне коректно використовувати для побудови емпіричних залежностей статистичні методи.

Зміст попередньої обробки в основному полягає у відсіюванні грубих похибок вимірювання або похибок, що неминуче мають місце при переписуванні цифрового матеріалу або при введенні інформації в зчитуючий пристрій ЕВМ та перевірки гіпотези нормальності розподілу.

Грубі похибки вимірювання дуже погано піддаються визначенню, хоча інтуїтивно кожному експериментатору ясно, що це таке.

Іншим важливим моментом попередньої обробки даних є перевірка відповідності розподілу результатів вимірювання закону нормального розподілу. Якщо ця гіпотеза неприйнятна, то слід визначити, якому закону розподілу підкоряються експериментальні дані і, якщо це можливо, перетворити даний розподіл до нормального. Тільки після виконання перерахованих вище операцій можна перейти до побудови емпіричних формул, застосовуючи, наприклад, метод найменших квадратів[34].

4.1.1 Результати виміру

Складемо таблицю проміжних обчислень (таблиця 4.1). Звичайно всі обчислення в математичній статистиці проводять в табличній формі, яка найбільш зручна, оскільки володіє наочністю і осяжністю.

Таблиця 4.1 - Проміжні обчислення, отримані при випробуваннях

Продовження таблиці 4.1

Кожну оцінку параметра, одержану на підставі вибірки, слід розглядати як значення випадкової величини, що змінюється від вибірки до вибірки.

Причиною відмінностей параметрів розподілу і їх оцінок є:

- обмежений об'єм вибірки n<N;

- наявність погрішностей при отриманні вибіркових значень.

До оцінок параметрів пред'являються вимоги спроможності, ефективності і незміщенності.

Оцінка параметра називається спроможною, якщо при збільшенні об'єму вибірки n<N вона (оцінка) прагне до оцінюваного теоретичного значення параметра.

Оцінка параметра називається ефективною, якщо вона володіє найменшою дисперсією в порівнянні з іншими оцінками.

Оцінка параметра називається незміщеною, якщо при будь-якому числі спостережень n її математичне очікування точно рівне значенню оцінюваного параметра. Задоволення вимозі незміщенності усуває систематичну похибку, яка залежить від об'єму вибірки n і у разі спроможності прагне до нуля при n>? [35].

Для ряду спостережень t₁, t₂, t₃, …,t_n можна визначити середнє значення по формулі

, (4.1)

де - середнє арифметичне виправлених результатів вимірів;

t_i - i-й результат спостереження;

n - кількість результатів спостережень.

Якщо визначено середнє значення , то легко знайти відхилення кожного спостереження від середнього (таблиця 4.1).

У разі одновимірного емпіричного розподілу довільним моментом порядку k називається сума k-х ступенів відхилень результатів спостережень від довільного числа c, ділена на об'єм вибірки n:

, (4.2)

де k може приймати будь які значення натурального ряду чисел. Якщо С=0, то момент називається начальним, яким і є середнє вибіркове .

Другий центральний момент представляє собою дисперсію емпіричного розподілу:

. (4.3)

Незміщену оцінку для дисперсії можна знайти за формулою:

. (4.4)

Вибіркові СКВ можна знайти за формулами:

та . (4.5)

З інших моментів частіше за все використовуються моменти третього та четвертого порядків:

, (4.6)

(4.7)

Вибіркове значення коефіцієнта варіації, що є мірою відносної мінливості спостережуваної величини, визначають по формулі:

. (4.8)

Результати обчислення вибіркових характеристик, згаданих вище, за даними таблиці 4.1 приведемо у вигляді таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 - Вибіркові характеристики розподілу

4.1.2 Перевірка наявності аномальних помилок за допомогою таблиць розподілення Стьюдента

Грубі похибки вимірів (промахи) можуть сильно спотворити результат виміру й довірчий інтервал тому їхнє виключення із серії обов'язково. Звичайно вони відразу видні в ряді отриманих результатів, але в кожному конкретному випадку це необхідно довести.

Цей метод виключення аномальних помилок для вибірок великого об'єму відрізняється простотою, а таблиці розподілу Стьюдента є практично в будь-якій книзі за математичною статистикою. Розподіл Стьюдента відноситься до категорії розподілів, пов'язаних з нормальним розподілом.

Відомо, що критичне значення _р (р- процентна точка нормованого вибіркового відхилення) виражається через критичне значення розподілу Стьюдента _р,n-2 [36]:

. (4.9)

Враховуючи це, можна запропонувати наступну процедуру відсіву грубих похибок вимірювання для великих вибірок:

- з таблиці 4.1 виберемо спостереження, що має найбільше відхилення, та для нього визначимо

; (4.10)

;

- за допомогою [36] в якому наведене розподілення Стьюдента знаходимо процентні точки:

та ;

- за формулою (4.9) визначаємо відповідні точки:

та .

Значення знаходиться між двома табличними критичними значеннями : 1,647 < 2,233 < 2,987. В даному випадку відсів вибраного спостереження не виконуємо, тому що на користь цієї процедури немає додаткових факторів.

4.1.3 Перевірка гіпотези нормальності розподілу

Для не дуже великих вибірок (n<120) можно використати метод середнього абсолютного відхилення(САВ). Для цього необхідно визначити САВ:

, (4.11)

.

Для вибірки, що має наближено нормальний закон розподілення, повинно бути вірне твердження:

,(4.12)

0,0365<0,0566.

Тобто, гіпотеза нормальності розподілення вибірки спостережень, наведених у таблиці 4.1, підтверджується.

Деяке уявлення про близькість емпіричного розподілу до нормального може дати аналіз показників асиметрії і ексцесу. Показник асиметрії можна визначити, використовуючи дані таблиці 4.2 по формулі:

, (4.13)

.

Отже, деяка асиметрія має місце.

Для зручності порівняння емпіричного розподілу і нормального як показник ексцесу приймають величину:

, (4.14)

<0.

Є також і невеликий ексцес.

Незміщені оцінки для показників асиметрії і ексцесу визначають по формулах:

; (4.15)

(4.16)

В даному випадку та .

Для перевірки гіпотези нормальності розподілу слід також обчислити середні квадратичні відхилення для показників асиметрії і ексцесу:

; (4.17)

. (4.18)

Маємо: , .

Перевірка одночасного виконання двох умов:

и . (4.19)

Якщо виконуються умови, то гіпотеза нормальності досліджуваного розподілу може бути прийнята. У даному прикладі 0,3054 < 1,0098; і 0,7869 < 3,3095, отже, виконання вказаних умов свідчить, що гіпотеза нормальності розподілу може бути прийнята.

4.1.4 Полігон та гістограма розподілення частот

Якщо вихідні дані (таблиця 4.1) розділити на класи, то можна побудувати полігон і гістограму частот.

Розбивку на класи можна виконати за правилом Штюргеса (Старджеса) [36]. Число класів

k=1+3.3(2)lgn , (4.20)

k=6,64.

З іншого боку, розмах варіювання визначається як різниця t_max-t_mіn. Виходячи із цього, приймемо число класів (інтервалів) рівним 6 , із ступенями рівними 0,2єС, знайдені за формулою: .

m_t=R/k (4.21)

Розбиття на класи зведемо в таблицю 4.3. Пояснимо цю методику підрахунку частот. Переглядаємо таблицю 4.1 по порядку від першої до останньої строчки, і при читанні кожного результату відповідну мітку (крапку або риску) заносять в той клас, до якого відноситься дане спостереження.

Таблиця 4.3 - Розбиття на класи, обчислення частот

Кумулятивна лінія, гістограма і полігон розподілів, побудовані за даними таблиці 4.3, зображені на рисунку 1. Гістограма і полігон розподілів є графічним відображенням частот, які в свою чергу, є оцінки щільності вірогідності. Кумулятивна лінія - графік накопичених частот, що в свою чергу оцінюють функцію розподілу Р(x) в точці х. Дуже багато спостережень в природі при такій обробці дають колоколоподібні полігони розподілу.

1- кумулятивна лінія; 2- гістограма розподілу; 3- полігон розподілення

Рисунок 4.1- Графічне зображення розподілення частот

4.1.5 Критерій Пірсона

Розглянемо методику перевірки гіпотези нормальності розподілу по -критерію. Застосування критерію припускає також використання властивостей так званого стандартного нормального розподілу [36]. Рівняння кривої стандартного нормального розподілу має вигляд:

, (4.22)

де z=(x-µ)/.

Використовуючи дані таблиці 4.3, обчислемо критерій . Результати розрахунків зведемо до таблиці 4.4.

У таблиці 4.4 значення обчислені за формулою:

, (4.23)

де B- спостережувана частота;

E- очікувана по стандартному нормальному розподілу частота.

Таблиця 4.4 - Результати обчислення критерію

Середнє значення спостережень знайдемо за формулою:

. (4.24)

Вибіркове СКВ можна знайти за формулою:

. (4.25)

Очікувана по стандартному нормальному розподілу частота визначається як:

. (4.26)

Статистичне значення

. (4.27)

Число ступенів свободи , оскільки оцінюються два параметри : і . По [36] знаходимо табличне значення .

.

Остання нерівність свідчить, що з заданою вірогідністю, емпіричні дані не суперечать гіпотезі про нормальність закону розподілу, тобто гіпотеза про те, що спостережувані частоти розподілені нормально, приймається на 10% рівні.

5. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

5.1 Загальні питання охорони праці і навколишнього середовища

Охорона праці - це система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, спрямованих на збереження життя, здоров'я й працездатності людини в процесі трудової діяльності.

Дана дипломна робота присвячена проведенню метрологічного забезпечення сертифікаційних випробувань опалювальних газових апаратів з водяним контуром. Проведення випробувань з метою сертифікації проводиться із застосуванням ПЕОМ типу IBM PC. Головною особливістю випробуваного пристрою - є те , що він дуже зручний у використанні і призначений для опалення промислових приміщень площею від 20 м² до 420 м².

5.1.1 Характеристики небезпечних і шкідливих виробничих факторів

Відповідно до класифікацій небезпечних і шкідливих виробничих факторів ГОСТ 12.0.003-74 [38] у таблиці 5.1 наведений перелік небезпечних і шкідливих факторів, впливу яких можуть піддаватися службовці даної лабораторії.

Таблиця 5.1 - Небезпечні й шкідливі виробничі фактори

5.2 Виробнича санітарія

Продуктивність праці робітників-співробітників у великому ступені залежить від умов на виробництві. Наприклад, від висвітлення, мікроклімату, шуму, шкідливих випромінювань і т.п. Кожний із цих параметрів й, тим більше, їхня сукупність впливають на організм людини, відбиваючи його самопочуття.

Так як робота в лабораторії не передбачає фізичних витрат, то вона ставиться до категорії 1А (легка), але характеризується напруженою розумовою працею, та керуючись. ГОСТ 12.1.005-88 [39], установлюється оптимальний температурний режим, вологість, швидкість повітря для даного приміщення робочої зони. Енерговитрати 150 ккал/година. Оптимальні параметри, що відповідають даній категорії роботи, наведені в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 - Оптимальні параметри мікроклімату

Для підтримки в приміщенні даного температурного режиму відповідно до вимог СНиП 2.04.05 - 92 [40] є централізоване опалення (загальне парове). Приміщення має природне вентиляційне провітрювання через перепад тиску внутрішнього й зовнішнього повітря, а також установлена приточно-витяжна вентиляція.

5.3 Освітлення виробничого приміщення

Для забезпечення нормального висвітлення застосовуються комбіноване висвітлення: у світлий час доби - природне й у темний час доби - штучне висвітлення, які нормуються санітарними нормами й правилами СНиП II-4-79 [41].

5.3.1 Природне освітлення

Природне освітлення виражається через коефіцієнт природного освітлення (КПО).

Однобічне бокове освітлення для будинків, розташованих в IV поясі світлового клімату визначаються по формулі:

е_Н ^IV, = е_Н^III · m · c, (5.1)

де е_Н^III - значення КЕО для III пояса світлового клімату й становить 1,5%

m - коефіцієнт світлового клімату (для м. Харкова m = 0,9, згідно СНиП II-4-79);

c - коефіцієнт сонячності, що залежить від географічного положення й орієнтації вікон будинку від сторін світла, рівняється 1,0 по СНиП II-4-79.

Визначимо значення КЕО відповідно до формули (5.1)

е_Н^IV = 1,5 · 0,9 · 1,0 = 1,35 %.

5.3.2 Штучне освітлення

Виконувана робота ставиться до високої точності, розряд зорової роботи - III., фон - світлий, контраст об'єкта розрізнення з фоном - малий. Найменший розмір об'єкта розрізнення від 0,3 мм до 0,5 мм, : висвітлення комбіноване 750 лк, загальне - 300 лк.

У темний час доби використовується загальне штучне висвітлення.

Загальне висвітлення виконане у виді переривчастих ліній світильників, яке розташовуються паралельно лінії робочих місць. Як джерело світла при штучному освітленні застосовуються люмінесцентні лампи типу ЛБ-80. Тип світильника ЛДО-280.

Розрахунок штучного освітлення наведено далі.

При розрахунку по методу коефіцієнта використання світлового потоку необхідний світловий потік однієї лампи визначається по формулі:

(5.2)

або кількість світильників:

(5.3)

де E_min- мінімальна (нормована) освітленість, лк;

- коефіцієнт запасу;

- освітлювана площа, м²;

- коефіцієнт мінімальної освітленості (коефіцієнт нерівномірності освітлення);

- число світильників;

- число ламп у світильнику;

- коефіцієнт використання світлового потоку в частках одиниці.

У лабораторії застосована система комбінованого освітлення, яка складається з загального і місцевого освітлення.

Як кількісну характеристику освітленості приймається найменша освітленість робочої поверхні Е_min=300 лк, що залежить від розряду зорових робіт, фону і контрасту об'єкта з фоном і системи освітлення.

Джерелами світла є лампи типу ЛБ80-4 потужністю 80 Вт, коефіцієнт пульсації не більш 10 %, які розташовані у світильниках типу ЛДО (з отворами у відбивачі, без ґрат).

Для визначення коефіцієнта використання світлового потоку знаходимо індекс приміщення “і” і передбачувані коефіцієнти відображення поверхонь приміщення: стелі _ст, стін _с, підлоги _п. Для даного приміщення: _ст =70%, _с =50%, _п =30%. Індекс приміщення визначається по наступному виразу:

(5.4)

де А - довжина, А=10 м;

В - ширина, B=8 м;

- розрахункова висота (висота підвісу світильника над робочою поверхнею) приміщення, м

(5.5)

де Н - геометрична висота приміщення, Н=3 м;

h_cв - звис світильника, h_cв=0.2 м;

h_p - висота робочої поверхні, h_p=0.9 м.

Підставив значення до формул (5.5) та (5.4), отримаємо

Коефіцієнт використання світлового потоку світильника з люмінесцентними лампами =70 %.

Кількість світильників по формулі (5.3)

Відповідно до розрахунків загальне освітлення лабораторії повинне здійснюється 6 світильниками, розташованими у вигляді переривчастих ліній.

Кожен світильник складається з 2 ламп типу ЛБ80-4 потужністю 80 Вт, коефіцієнт пульсації не більш 10 %.

Схема розташування світильників у лабораторії представлена на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 - Схема розташування світильників у лабораторії

5.4 Шум

Шум - це безладне неритмічне змішання звуків різної сили й частоти. Відповідно до вимог ГОСТ 12.1.003 - 83, рівень звуку в приміщенні лабораторії не перевищує 50 дБА, що є нормою для даного виду трудової діяльності.

Робота будь-яких приладів, у тому числі й електровимірювальної апаратури, супроводжується виникненням ЕМП. Рівень електромагнітних полів не перевищують 1,4 кА/м - магнітне поле, 5 кВ/м - електричне поле, що відповідає ГОСТ 12.1.006-84 [42].

Випробування ОГИ пов'язані з виникненням інфрачервоного випромінювання. Інтенсивність інфрачервоного випромінювання не перевищує 50 Вт/м², що відповідає вимогам ДСН 3.3.6.042-99 [43].

5.5 Рівень вібрації

Рівень вібрації не перевищує нормативних значень встановлених: ГОСТ 12.1.012-90 та ДСанПіН 3.3.2.007-98. Для того щоб рівень вібрації не перевищував норми використовуються амортизатори та віброгасячі пристрої у конструктивні приладів.

5.6 Електробезпека

Електроживлення системи лабораторії здійснюється однофазним перемінним струмом напругою 220 В та частотою 50 Гц, максимальна потужність - 0.5 кВт. Електробезпека електричних приладів забезпечується комплексом конструктивних, схемно-конструктивних і експлуатаційних засобів і способів захисту.

Конструктивні заходи електробезпеки запобігають можливому дотику людини до струмоведучих частин. Розкривати кришки корпусів дозволено робити тільки після відключення приладу від мережі живлення. Відповідно до ПБЕ-87 ступінь захисту оболонок і корпусів апаратури прийнятий не нижче IР-44, де перший знак '4' - захист від твердих тіл розміром більш 1 мм, другий знак '4' - захист від бризок.

Схемно-конструктивні заходи знижують небезпеку дотику людини до неструмоведучих струмопровідних частин електричних пристроїв при випадковому пробої ізоляції і виникненні електричного потенціалу на них. У даному випадку відповідно до ГОСТ 12.1.030-81 ефективною схемно-конструктивною мірою захисту є занулення.

Принципова схема занулення у мережі однофазного струму до 1000 В наведена на рисунку 5.2.

1 - корпус електроустановки; 2 - апарати захисту від струмів короткого замикання (КЗ) (запобіжники, автоматичні вимикачі і т.ін.); НЗ - нульовий захисний провідник; НР - нульовий робочий провідник; R₀ - опір заземлення нейтралі обмотки джерела струму; Ф - фазний провід; R_n - опір повторного заземлення нульового захисного провідника; I_K - струм короткого замикання (КЗ); I_H - частина струму КЗ, що протікає через нульовий захисний провідник; I_З - частина струму КЗ, що протікає через землю

Рисунок 5.2 - Принципова схема занулення у однофазній мережі до 1000В

Принцип дії занулення полягає в перетворені замикання на корпус у однофазне коротке замикання (замикання між фазним і нульовим захисним провідниками з метою викликати великий струм, здатний забезпечити спрацьовування захисту, який селективно відключає ушкоджену електроустановку від мережі живлення).

Чим більше струм однофазного короткого замикання І_К, тим швидше і надійніше відбудеться відключення ушкодженого споживача.

Існує три важливих елементи занулення:

- нульовий захисний провідник, що забезпечує необхідне для відключення установки значення струму однофазного короткого замикання (I_k) шляхом створення для цього струму ланцюга з малим опором. З цією метою підбирають нульовий захисний провідник з відповідною провідністю - провідність нульового захисного провідника повинна складати не менш 50 % від повної провідності фазного провідника;

- заземлення нейтралі обмоток джерела струму, що живить мережу, необхідне для зниження напруги зануленних корпусів (а, отже, нульового захисного провідника) щодо землі до безпечного значення при замиканні фази на землю;

- повторне заземлення нульового захисного провідника знижує напругу щодо землі зануленних корпусів у період замикання фази на корпус як при справній схемі занулення, так і у випадку обриву нульового захисного провідника.

Метою повного розрахунку занулення є визначення умов, при яких відбувається надійне та швидке відключення пошкодженого приладу від мережі та забезпечення безпеки дотику людини до зануленних частин обладнання у аварійний період. Занулення повинно розраховуватися на відмикаючу здатність та безпеку дотику при замиканні фази на землю (розрахунок заземлення нейтралі), та при замиканні на корпус (розрахунок повторного заземлення нульового захисного проводу).

По вимогах електробезпечності прилад задовольняє нормам ГОСТ 12.2.007.0-75 класу 1 по засобу захисту від ураження електричним струмом.

Експлуатаційні заходи безпеки: висока технічна грамотність та дисципліна персоналу, використання справних розеток, по закінченні роботи відключення апаратури від мережі живлення.

5.7 Пожежна безпека

Поняття пожежна безпека означає стан об'єкта, при якому виключається можливість пожежі, а у випадках його виникнення запобігає вплив на людей небезпечних факторів пожежі й забезпечується захист матеріальних цінностей

Причинами, які можуть викликати пожежа в розглянутому приміщенні, є: несправність електропроводки й приладів; коротке замикання електричних ланцюгів; перегрів апаратур й електропроводки; розряд статичної електрики; блискавка.

По пожежній безпеці будинок ставиться до категорії В, тому що характеризується наявністю твердих спаленних матеріалів відповідно до ОНТП 24-86, клас зони обладнання по пожежній небезпеці П-IIа, згідно ПУЭ-87 [43].

Ступінь конструкції вогнестійкості будинків по СНиП 2.01.02 - 86 [44].

У системі запобігання пожежі передбачені ГОСТ 12.1.004-91[45]:

- контроль і профілактика ізоляції;

- наявність плавких вставок і запобіжників у ПК;

- використання вентиляції для охолодження блоків, що нагріваються, системи;

- вибір перетину проводів виконаний з обліком максимально припустимого нагрівання;

- ступінь захисту, що відповідає класу приміщення П-II-а IP44 для встаткування й IР2Х для світильників;

- для даного класу будинків і місцевості із середньою грозовою діяльністю 10 і більше грозових годин у рік, тобто для умов м. Харкова встановлена III категорія захисту від блискавки;

- для відводу розрядів статичної електрики корпуси заземлені.

Лабораторія оснащена вуглекислотним вогнегасником ОУ-2.

Робота, що виконується щодо даної розробки, не супроводжується забрудненням навколишнього середовища, тому питання дотичні навколишні середовища в цьому розділі розглядатися не будуть.

5.8 Охорона навколишнього середовища

Питання охорони здоров'я населення від впливу електромагнітних випромінювань має важливе медичне й соціально-економічне значення.

Джерелами електромагнітного випромінювання є передавальні радіо- телевізійні й радіолокаційні станції, радіотелефонний стаціонарний і мобільний зв'язок, комп'ютери, а також високовольтні лінії електропередачі. Результати наукових досліджень показали, що електромагнітне випромінювання, створюване цими джерелами, впливає на стан здоров'я окремих людей.

Однієї з найбільш серйозних проблем минулого й століття, що наступило, стало забруднення навколишнього середовища продуктами техногенного походження й появою всі нових і нових джерел забруднення. У зв'язку, із чим людство прагне до створення нових, екологічно чистих технологій, виробництв, продуктів.

Вивід: У розділі був проведений аналіз умов праці, дана характеристика санітарії й гігієни праці й розкриті питання техніки безпеки.

Був проведений розрахунок штучного висвітлення лабораторії, на підставі якого зроблений вивід про відповідність вимогам санітарних норм. Дотримання наведених нормативних параметрів небезпечних і шкідливих виробничих факторів дозволить забезпечити здорові й безпечні умови роботи дослідника.

газовий опалювальний апарат сертифікація

заключення

У даній дипломній роботі розглядалися питання метрологічного забезпечення сертифікаційних випробувань газових опалювальних котлів. Оскільки АОГВ вважаються продукцією підвищеної небезпеки, експлуатація якої вимагає дотримання спеціальних правил, то аналіз вимог до безпеки при виробництві АОГВ, що пред'являються ДСТУ 2205-93, дозволив зменшити ризик виникнення небезпеки для споживача за рахунок:

- усвідомлення сенсу вимог і ступеня їх важливості;

- визначення максимально правильних методик проведення випробування;

- обґрунтованого вибору приладів, який дозволив зменшити межі невизначеності в результатах;

- визначення напрямів вдосконалення в нормативній документації, які дозволять розширити вироблювані випробування для підвищення захисту споживача від недоброякісної продукції;

- підвищення власного рівня компетентності в сертифікаційних випробуваннях даної продукції;

- аналіз принципу роботи АОГВ, джерел виникнення можливих відхилень від норми, пов'язаних з конструкцією, і шляху їх усунення.

В ході виконання дипломної роботи були підібрані засоби вимірювальної техніки, задіяні при метрологічному забезпеченні сертифікаційних випробувань. Крім того, проведений огляд принципів роботи засобів вимірювальної техніки для вимірювання температури та було вибране необхідне обладнання відповідно до специфіки вимірювань, вимог ДСТУ 2205-93 та інших нормативних документів. Також здійснена обробка результатів вимірювання, яка підтвердила, що отримані результати вимірювань температури продуктів згоряння на виході з апарату не містять аномальних похибок та розподілені за нормальним законом розподілу. Розроблений ряд змін, які необхідно ввести в стандарт для отримання об'єктивності, відтворюваності випробувань, а також підвищення безпеки споживача.

В результаті виконаної роботи одержаний необхідний досвід, який дозволить сформувати довіру до випробувального центру не тільки Органу з сертифікації, споживача, але і виробника. Це дозволить відноситися до ІСЦ як не до контролюючого і „карального” органу, а як до помічника при розробці, нововведеннях і підвищення якості тих АОГВ, що випускаються.

У розділі „Охорона праці і навколишнього середовища” проаналізовані шкідливі та небезпечні виробничі фактори в випробувальній лабораторії. Розкриті питання безпеки життєдіяльності, техніки безпеки, яку необхідно виконувати для забезпечення безпеки персоналу, який проводить випробування, виробничої санітарії та гігієни праці, протипожежної безпеки та розраховане штучне освітлення в лабораторії для визначення можливості використання даного приміщення під проведення випробувань. Також розраховані витрати на проведення метрологічного забезпечення сертифікаційних випробувань та розглянуті питання цивільної оборони.

СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ

1. Равич М.Б. Газ и его применение в народном хозяйстве, - М.: Наука, 1974. - 357 с.

2. Иссерлин А.С. Основы сжигания газа, - Л.: Недра, 1987. - 356 с.

3. ДСТУ 2205-93 Аппараты отопительные газовые бытовые с водяным контуром. Общие технические условия.- К.: Госстандарт Украины, 1993.-48 с.

4. Аронов И.З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа. - Л.: Недра, 1978. - 280 с.

5. Гурвич А.М. Теория и практика сжигания газа, - Л.: Недра, 1964.-376с.

6. ГСТУ 3-59-68-95 Устройства газогорелочные для котлов и бытовой техники тепловой мощностью до 0,115 МВт. Общие технические условия. - К.: Минмашпром Украины. 1995. - 112 с.

7. Гурвич А.М., Иссерлин А.С. Особенности моделирования газогорело-чных устройств // Электромашиностроение, 1963. - №6. - С. 35-41.

8. Ахмедов Р.Б. Дутьевые газогорелочные устройства. - М.: Недра, 1977. - 263 с.

9. Ахмедов Р.Б Аэродинамика закрученной струи - М.: Энергия, 1977. - 240 с.

10. Ляховский Д.Н. Теория и практика сжигания газа. - Л.: Недра, 1964. - 296 с.

11. Брюханов О.Н. Микрофакельное сжигание газа. - Л.: Недра, 1983. - 240с.

12. Кутаделадзе С.С., Ляховский Д.Н., Пермяков В.А. Моделирование теплоэнергетического теплоэнергетического оборудования. - Л.: Недра, 1964. - 320 с.

13. ДСТУ 3135.0-95 Электробезопасность бытовых и аналогичных приборов. Общие требования. - К.: Держстандарт Украины, 1996. - 148 с.

14. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. - Л.: Недра, 1977. - 294 с.

15. Зельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. - М.: Наука, 1974. - 146 с.

16. Лавров Н.В., Розенфельд Э.И., Хаустович Г.П. Процессы горения топлива и защита окружающей среды. - М.: Металлургия, 1981. - 240 с.

17. Сигал И.Я. Горение газа в котлах и атмосфера городов // Газовая промышленность, 1969. № 12. - С. 38-45.

18. Измерения в промышленности: Справочник / Под ред. П. Профоса. - М.: Металлургия, 1980. - 648 с.

19. Закон України „Про метрологію та метрологічну діяльність”, нова редакція, м. Київ, 15 червня 2004 р. № 1765-IV

20. Приборы и методы температурных измерений / Б.Н. Олейник, С.И. Лаздина, В.П. Лаздин, О.М. Жагулло - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 296 с.

21. Крамарухин Ю.Е. Приборы для измерения температуры. - М.: Машиностроение, 1990. - 208 с .

22. ГОСТ 8.279-78. ГСИ. Термометры стеклянные жидкостные. Методы и средства поверки. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 29 с.

23. ДСТУ 3742-98 Метрология. Государственная поверочная схема для контактных средств измерения температуры. - К.: Госстандарт Украины, 1995. - 10 с.

24. Температурные измерения: Справочник / Под ред. О.А. Геращенко. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Наук. думка, 1989. - 704 с.

25. Павлов Б.П. Компенсация влияния изменения температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей. - М.: Информприбор, 1989.- 32 с.

26. ДСТУ 3622-97 (ГОСТ 30543-97) Преобразователи термоэлектрические. Основные требования по выбору и использованию. - К.: Госстандарт Украины, 1999. - 11 с.

27. ДСТУ 2857-94 (ГОСТ 6616-94) Преобразователи термоэлектрические. Общие технические требования. - К.: Госстандарт Украины, 1995. - 22 с.

28. ГОСТ 8.338-78. ГСИ. Термопреобразователи технических термоэлектрических термометров. Методы и средства поверки. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 18 с.

29. Кузин А.Ю. Датчики теплотехнических и механических величин: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1996. - 128 с.

30. ГОСТ 8.461-82 ГСИ. Термометры сопротивления. Методы и средства поверки. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 29 с.

31. ГОСТ 8.207-76 Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. - М.: Изд-во стандартов, 1976

32. ГОСТ 16504-81 Испытания и контроль качества продукции. - М.: Изд-во стандартов, 1981

33. Новиков В. М. Основи метрології та метрологічна діяльність. Київ: Нора-прінт, 2001. - 210 с

34. Чинков В.М. Основи метрології та вимірювальної техніки. -Харків: НТУ „ХПІ”, 2005. - 524 с.

35. Захаров И.П. Обработка результатов измерений. - Харьков. НУВД, 2001. - 126 с.

36. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высшая школа. - 1988. - 239 с.

37. КондрашовС.И., Константинова Л.В. Сертификация и подтверждение качества в Украине: Учеб. Пособие. - Харьков: НТУ„ХПИ”, 2006. - 368 с.

38. ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы. - М.1978г.-4с.

39. СНиП ІІ-4-79. Естественное и искусственное освещение. - М.: Стройиздат, 1980г.-48с.

40. ДСН 3.3.6.042-99. Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень. Введ. 01.12.99.

41. ГОСТ 12.1.030-81^*. ССБТ. Электробезопасность. Защитное Заземление. Зануление. - Введ. 01.01.82.

42. ОНТП 24-86 Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

43. Правила устройства электроустановок. ПУЭ. Минэнерго СССР. - М.: Энергоатомиздат. 1987.

44. ДБН В.1.1.-7-02. Защита от пожара. Пожарная безопасность объектов строительства.

45. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность.-К.1991г.-2с.