ГОСТ 32974.2-2023
(ISO 21360-2:2020)
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Вакуумная технология
СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ
Часть 2
Вакуумные насосы объемного действия
Vacuum technology. Standard methods for measuring vacuum-pump performance. Part 2. Positive displacement vacuum pumps
МКС 23.160
Дата введения 2023-12-01
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Вакууммаш" (АО "Вакууммаш") и Федеральным государственным бюджетным учреждением "Российский институт стандартизации" (ФГБУ "Институт стандартизации") на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 5 стандарта, который выполнен АО "Вакууммаш"
2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 249 "Вакуумная техника"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 28 июля 2023 г. N 163-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Армения | AM | ЗАО "Национальный орган по стандартизации и метрологии" Республики Армения |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
Узбекистан | UZ | Узстандарт |
(Поправка. ИУС N 2-2024).
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 сентября 2023 г. N 1007-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32974.2-2023 (ISO 21360-2:2020) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 декабря 2023 г.
5 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ISО 21360-2:2020* "Вакуумная технология. Стандартные методы измерения характеристик вакуумных насосов. Часть 2. Вакуумные насосы объемного действия" ("Vacuum technology - Standard methods for measuring vacuum-pump performance - Part 2: Positive displacement vacuum pumps", MOD) путем включения дополнительных положений, которые выделены в тексте курсивом**.
Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА
6 ВЗАМЕН ГОСТ 25663-83, ГОСТ 32974-2014*
________________
* Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 сентября 2023 г. N 1007-ст ГОСТ Р 53335-2009, ГОСТ Р 54107-2010 отменены с 1 декабря 2023 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 2, 2024 год
Введение
В настоящем стандарте приведены методы измерения рабочих характеристик вакуумных насосов объемного действия. Настоящий стандарт дополняет ГОСТ 32974.1, в котором приведены общие описания измерения рабочих характеристик вакуумных насосов.
Приведенные в этом стандарте методы достаточно известны по существующим национальным и международным стандартам. Цель настоящего стандарта - собрать соответствующие методы измерения рабочих характеристик вакуумных насосов объемного действия. Настоящий стандарт имеет приоритет в случае возникновения противоречий с ГОСТ 32974.1.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на вакуумные насосы объемного действия и устанавливает методы измерения быстроты действия, базового давления, наибольшего давления паров воды, потребляемой мощности и минимальной температуры запуска насосов, которые осуществляют выхлоп газа при атмосферном давлении, с базовым давлением менее 10 кПа.
В настоящем стандарте необходимо использовать определения быстроты действия и базового давления, приведенные в ГОСТ 32974.1.
Настоящий стандарт применяют при проведении испытаний других типов насосов, осуществляющих выхлоп газа при атмосферном давлении.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий межгосударственный стандарт:
ГОСТ 32974.1-2023 (ISO 21360-1:2020) Вакуумная технология. Стандартные методы измерения характеристик вакуумных насосов. Часть 1. Общие положения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемых в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32974.1, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 газобалластное устройство (gas ballast): Устройство напуска газа или воздуха в рабочий объем насоса.
Примечание - Для каждого вещества давление насыщенных паров зависит от температуры.
Примечания
1 В случае отсутствия проблем с конденсацией водяных паров, например, при использовании установки для разделения масла и воды, максимальное давление водяных паров является допустимым.
2 В протоколе испытаний должны быть указаны условия окружающей среды.
3.4 производительность по водяным парам (water vapour capacity): Масса воды, которая проходит через насос без образования конденсата за единицу времени.
Примечание - В протоколе испытаний должны быть указаны условия окружающей среды.
3.6 температура насыщенного водяного пара (water vapour saturation temperature): Температура, соответствующая давлению насыщенных водяных паров.
3.7 энергия сжатия (compression energy): Энергия, необходимая для сжатия объема газа.
4 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
L | - | энергия молярного испарения, Дж/моль; |
- | потребляемая мощность насоса при предельном остаточном давлении с указанной частотой вращения, Вт; | |
- | потребляемая мощность насоса при предельном остаточном давлении с указанной частотой вращения с максимально открытым газобалластным устройством, Вт; | |
- | максимальная потребляемая мощность насоса с указанной частотой вращения, Вт; | |
- | стандартное атмосферное давление, Па; | |
- | парциальное давление воздуха в выхлопном газе, Па; | |
- | парциальное давление водяного пара в атмосфере, Па; | |
- | парциальное давление воздуха в атмосфере, Па; | |
- | наибольшее давление паров воды, Па; | |
- | давление насыщенного водяного пара, Па; | |
- | давление насыщенного водяного пара, при температуре , Па; | |
- | быстрота действия насоса, м /с; | |
- | расход воздуха через газобалластное устройство, м /с; | |
R | - | универсальная газовая постоянная: R=8,3143, Дж/(моль·К); |
- | температура, соответствующая , К; | |
- | температура окружающей среды, К; | |
- | температура выхлопных газов насоса, К; | |
- | температура выхлопных газов при нулевой производительности, К; | |
- | скорректированное значение температуры выхлопных газов насоса, К; | |
- | температура насыщенных выхлопных газов, зависящая от впускного давления , К; | |
- | объем выхлопных газов, м ; | |
- | рабочий объем газобалластного устройства, м ; | |
- | рабочий объем, м ; | |
- | энергия адиабатического сжатия, Дж; | |
- | энергия адиабатического сжатия для водяных паров, Дж; | |
- | энергия адиабатического сжатия для воздуха, Дж; | |
- | поправочный коэффициент для температуры выхлопных газов насоса. | |
- | коэффициент повышения давления при открытии выпускного клапана; | |
- | относительная влажность воздуха, %; | |
к | - | показатель адиабаты. |
5 Методы испытаний
5.1 Определение быстроты действия
5.1.1 Методы измерений
Методы определения быстроты действия насоса приведены в ГОСТ 32974.1-2023, подразделы 5.1-5.3. Для определения быстроты действия применяют метод постоянного потока или метод постоянного объема. Рекомендуется использовать указания и экспериментальные установки, приведенные в ГОСТ 32974.1, если не указаны иные.
5.1.2 Метод постоянного потока
Метод постоянного потока является стандартным методом и используется для всех насосов, на которые распространяется настоящий стандарт.
5.1.3 Метод постоянного объема
5.1.4 Рабочие условия
Насос следует подсоединить к экспериментальной установке и запустить его. Перед началом измерений насос должен проработать до достижения рабочей температуры. Частота вращения не должна отклоняться от номинальной более чем на ±3%.
Если испытуемый насос используется с газобалластным устройством, то быстроту действия измеряют сначала без газобалластного устройства, а затем с ним.
Температура окружающей среды должна соответствовать требованиям ГОСТ 32974.1.
5.2 Измерение базового давления
Измерение базового давления проводят и осуществляют на экспериментальной установке в соответствии с ГОСТ 32974.1-2023, раздел 5. Измерение сначала проводят без газобалластного устройства, а затем с ним. Измерение можно проводить в любой последовательности, если это не оказывает влияния на измерение.
5.3 Измерение наибольшего давления паров воды
Наибольшее давление паров воды определяют как максимальное давление чистых водяных паров на входе в насос. Существует несколько методов измерения наибольшего давления паров воды (Па). Пример метода измерения наибольшего давления паров воды приведен в приложении А.
Существует несколько методов измерений производительности по водяным парам (кг/с). Пример преобразования значений между наибольшим давлением паров воды и производительностью по водяным парам приведен в [1], [2].
5.4 Измерение потребляемой мощности
5.4.1 Общие положения
Потребление мощности насосом зависит от значения впускного давления и изменяется при использовании газобалластного устройства. Потребляемую мощность измеряют при следующих условиях: при базовом давлении, с газобалластным устройством и без него, и при максимальной потребляемой мощности, с соответствующим впускным давлением. Максимальная потребляемая мощность достигается, когда насос работает на максимальной электрической мощности.
Примечание - Существует ряд насосов, которые не могут непрерывно эксплуатироваться при максимальной потребляемой мощности.
5.4.2 Условия измерения
Частота вращения должна находиться в диапазоне, устанавливаемом производителем. Если нет ограничений, то она не должна отклоняться от указанной частоты вращения более чем на ±3%.
5.4.3 Порядок измерения
Устройство измерения потребляемой электрической мощности устанавливают между источником питания и насосом. Реальную потребляемую мощность измеряют с использованием этого устройства. Допускается устанавливать частотные фильтры, если насос имеет электронный источник питания.
Следует измерять величину тока аналогично потребляемой мощности.
5.5 Минимальная температура запуска
Минимальная температура запуска - это температура, при которой двигатель запускает насос при атмосферном давлении на входе. Вакуумный насос, заполненный рабочей жидкостью, указанной производителем, должен охлаждаться до самой низкой температуры запуска, указанной производителем. Если минимальная температура запуска не указана, охлаждают до температуры 12°C. Перед началом запуска измеряют температуру насоса. При использовании электронного оборудования, подключенного к насосу, следует удостовериться, что на его компонентах не конденсируется влага.
Насос необходимо запустить, и он должен достичь 80% от номинальной частоты вращения в течение 10 мин.
Температура запуска насосов с вакуумом на входе должна быть меньше или равна 18°C.
5.6 Неопределенности измерения
Неопределенности измерения определяют в соответствии с ГОСТ 32974.1.
6 Требования безопасности
При проведении измерений необходимо соблюдать предъявляемые к вакуумным насосам соответствующие требования безопасности (см. [3]*).
________________
* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 52615-2006 "Компрессоры и вакуумные насосы. Требования безопасности. Часть 2. Вакуумные насосы".
Примечание - Требования направлены на обеспечение безопасности при транспортировании, хранении, установке, эксплуатации и техническом обслуживании насосов.
Приложение A
(рекомендуемое)
Измерение наибольшего давления паров воды
А.1 Измерение наибольшего давления паров воды
A.1.1 Общие положения
Пары, в особенности водяные, откачиваемые вакуумными насосами, могут конденсироваться внутри насоса до открытия выпускного клапана под действием атмосферного давления. Конденсат смешивается с рабочей жидкостью насоса и повторно испаряется в зоне всасывания насоса. Это приводит к увеличению базового давления и может вызвать коррозию насоса. Во избежание конденсации паров напускают воздух или другой неконденсирующийся газ в насос через специальный газобалластный канал, который перекрывается клапаном.
Откачка водяных паров может привести к увеличению потребляемой мощности и повышению температуры насосов, что ведет к увеличению давления насыщенных паров, соответственно уменьшению наибольшего давления паров воды.
A.1.2 Установка для испытаний
См. рисунки A.1 и A.2.
Схема установки для испытаний показана на рисунке А.1, пример углового патрубка для измерения температуры и выпускного давления насоса приведен на рисунке А.2.
Рисунок А.1 - Схема установки измерения наибольшего давления паров воды
________________
Рисунок А.2 - Пример углового патрубка для измерения температуры и выпускного давления насоса
А.1.3 Определение наибольшего давления паров воды
Наибольшее давление паров воды вычисляют по формуле
Энергию сжатия (см. [1]) вычисляют по формуле (А.3)
где L - энергия молярного испарения;
R - универсальная газовая постоянная;
ВНИМАНИЕ! Формула (А.7) действительна только для постоянного значения энергии молярного испарения в используемом диапазоне температур.
Рисунок А.3 - Пример графика зависимости температуры выхлопных газов и температуры насыщенных водяных паров от впускного давления
A.1.4 Метод измерения
Схема установки для испытаний показана на рисунке A.1.
Насос должен проработать с закрытым клапаном напуска газа и открытым клапаном газобалластного устройства до тех пор, пока увеличение температуры не составит менее 0,5 K в течение 15 мин.
A.1.5 Оценка результата измерения
1000 | 0,8497 |
200 | 0,8875 |
100 | 0,9034 |
50 | 0,9189 |
20 | 0,9389 |
10 | 0,9535 |
А.1.6 Неопределенность измерения
c) коэффициент повышения давления при открытии выпускного клапана а;
d) энергия молярного испарения L;
e) содержание воды в воздухе на входе в измерительную камеру;
а также другие величины, использованные в указанных выше формулах.
Приложение В
(рекомендуемое)
Расчет наибольшего давления паров воды
Расчет потока водяного пара на входе в насос за один цикл аппроксимируется законом для идеального газа:
Закон Бойля-Мариотта для расчета потока по воздуху газобалластного устройства:
Из этого следует
Давление открытия выпускного клапана вычисляют по формуле
Из этого следует
или
Формула для расчета наибольшего давления паров воды (см. [1]):
Приложение С
(справочное)
Таблица давления насыщенных водяных паров
Таблица C.1 - Таблица давления насыщенных водяных паров
, K | , Па | , K | , Па |
273 | 603,6 | 313 | 7314,5 |
274 | 649,1 | 314 | 7714,0 |
275 | 697,5 | 315 | 8132,1 |
276 | 749,1 | 316 | 8569,7 |
277 | 804,0 | 317 | 9027,4 |
278 | 862,4 | 318 | 9506,0 |
279 | 924,6 | 319 | 10006,3 |
280 | 990,7 | 320 | 10529,0 |
281 | 1060,9 | 321 | 11075,1 |
282 | 1135,4 | 322 | 11645,3 |
283 | 1214,6 | 323 | 12240,6 |
284 | 1298,5 | 324 | 12861,8 |
285 | 1387,5 | 325 | 13509,7 |
286 | 1481,8 | 326 | 14185,5 |
287 | 1581,7 | 327 | 14889,9 |
288 | 1687,5 | 328 | 15624,1 |
289 | 1799,4 | 329 | 16389,0 |
290 | 1917,7 | 330 | 17185,6 |
291 | 2042,9 | 331 | 18015,0 |
292 | 2175,1 | 332 | 18878,4 |
293 | 2314,8 | 333 | 19776,8 |
294 | 2462,2 | 334 | 20711,4 |
295 | 2617,8 | 335 | 21683,3 |
296 | 2782,0 | 336 | 22693,6 |
297 | 2955,0 | 337 | 23743,8 |
298 | 3137,4 | 338 | 24834,9 |
299 | 3329,5 | 339 | 25968,2 |
300 | 3531,8 | 340 | 27145,1 |
301 | 3744,7 | 341 | 28367,0 |
302 | 3968,7 | 342 | 29635,1 |
303 | 4204,3 | 343 | 30950,9 |
304 | 4452,0 | 344 | 32315,7 |
305 | 4712,3 | 345 | 33731,1 |
306 | 4985,6 | 346 | 35198,5 |
307 | 5272,7 | 347 | 36719,3 |
308 | 5573,9 | 348 | 38295,2 |
309 | 5889,9 | 349 | 39927,8 |
310 | 6221,4 | 350 | 41618,6 |
311 | 6568,9 | 351 | 43369,2 |
312 | 6933,0 | 352 | 45181,4 |
Приложение ДА
(справочное)
Сведения о соответствии ссылочного межгосударственного стандарта международному стандарту, использованному в качестве ссылочного в примененном международном стандарте
Таблица ДА.1
Обозначение ссылочного межгосударственного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование ссылочного международного стандарта |
ГОСТ 32974.1-2023 (ISO 21360-1:2020) | MOD | ISO 21360-1:2020 "Вакуумная технология. Стандартные методы измерения характеристик вакуумных насосов. Часть 1. Общие положения" |
Примечание - В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандарта: - MOD - модифицированный стандарт. |
Библиография
[1] | Jousten, K. Handbook of vacuum technology | |
[2] | Naser K.H. Physical chemistry for technologists and engineers, 3rd edition | |
[3] | EN 1012-2:1996 | Compressors and vacuum pumps - Safety precautions - Part 2: Vacuum pumps (Компрессоры и вакуумные насосы. Требования безопасности. Часть 2. Вакуумные насосы) |
УДК 621:006:354 | МКС 23.160 | MOD |
Ключевые слова: вакуумный насос объемного действия, испытание, давление, производительность, сжатие, неопределенность, мощность |