ФЭА / АИТ / ОТЧЕТ на тему: «Проведение поверки средств измерений давления на примере датчика давления типа Fisher Rosemount 3051 TG» по дисциплине: «Поверка средств измерений расхода, температуры, давления и состава жидкости»
(автор - student, добавлено - 11-01-2014, 11:38)
СКАЧАТЬ:
ОТЧЕТ на тему: «Проведение поверки средств измерений давления на примере датчика давления типа Fisher Rosemount 3051 TG»
по дисциплине: «Поверка средств измерений расхода, температуры, давления и состава жидкости»
СОДЕРЖАНИЕ
1.1. Описание и технические характеристики датчика давления серии «МЕТРАН- 517-1-6 МС»………….....................................................................................3 1.2. Fisher Rosemount 3051 TG………………..………………………………….6
2.1. Операции проверки………………………………………………………….9 2.2. Средства поверки…………………………………………………………….9 2.3. Подготовка и условия поверки.…………………………………………...10 2.4. Проведение поверки…………………………………………………..........12 2.4.1. Внешний осмотр……………………………………………………………12 2.4.2. Опробование………………………………………………………………12 2.4.3. Определение основной погрешности……………………………………13 2.5. Определение вариации ……………………………………………………18 2.6. Оформление результатов поверки…………………………………………20
Цель данной работы – ознакомиться с основными понятиями поверки средств измерений, с проведение поверки средств измерений давления с помощью датчика давления «МЕТРАН-517-1-6 МС».
1.1. Описание и технические характеристики датчика давления серии «МЕТРАН- 517-1-6 МС» Портативный калибратор давления Метран-517 с эталонными модулями давления Метран-518 предназначен для точного измерения и воспроизведения абсолютного и избыточного давления, разрежения, давления-разрежения, напряжения и силы постоянного тока. Применяется в качестве рабочего эталона при поверке и калибровке датчиков давления, разности давлений, разрежения, давления-разрежения с погрешностью ±0,065% и более, образцовых манометров, вторичных приборов; для проверки блоков питания, реле давления и т.п. Модули Метран-518 могут работать с калибратором Метран-517 или компьютером. Функциональные возможности Метран-517 :
Рис. 1. Датчик давления Метран-517 Технические характеристики расходомера:
Погрешность калибратораПогрешность измерений давления ±0,02; 0,025 % ВПИ (от 10 кПа и более); ±0,04–0,06 % ВПИ (менее 10 кПа) Погрешность измерений тока±(0,0075 % ИВ + 0,0005 мА) Принцип действия датчика давления «МЕТРАН-517» Измеряемое давление, созданное источником давления, подается непосредственно на эталонный модуль давления и через соединительный шланг - на поверяемый датчик давления (при необходимости используются переходные штуцеры). Электрический сигнал прецизионного сенсора модуля давления поступает в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) модуля и преобразуется в цифровой код с учетом коэффициентов преобразования характеристики сенсора, учитывающих нелинейность и влияние температуры (коэффициенты хранятся в Выходной цифровой код модуля, пропорциональный значению измеряемого давления, через входной разъем электронного блока поступает в микропроцессорное Выходной электрический сигнал поверяемого датчика через цепи защиты, предохраняющие электронную схему блока от перегрузок, попадает на вход многоканального АЦП, преобразующего значение измеренного электрического сигнала в цифровой код, обрабатываемый микропроцессором. Значение выходного электрического сигнала поверяемого датчика отображается на ЖКИ калибратора. Для обеспечения поверки или калибровки вторичных приборов в калибраторе используется режим воспроизведения сигналов. В этом режиме на соответствующем выходе электронного блока воспроизводится значение тока или
Выбор функциональных возможностей: установка режимов работы, выбор диапазонов измерений, ввод данных и т.д. осуществляется с помощью 4-х основных клавиш клавиатуры электронного блока. Использование аппаратно-программного интерфейса ПК (в составе с программным обеспечением "Поверка СИД") позволяет передавать данные калибровки с калибратора в персональный компьютер, вести базу данных,
1.2. Fisher Rosemount 3051 TG Rosemount 3051С. Датчики с сенсорным модулем на базе емкостной ячейкой для измерения перепада давлений, избыточного, абсолютного давлений с верхними пределами измерений от 0,025 до 27580 кПа. Rosemount 3051Т. Штуцерная конструкция сенсорного модуля с использованием усовершенствованного пьезорезистивного сенсора для измерений избыточного и абсолютного давлений с верхними пределами измерений от 2,07 до 68950 кПа. Rosemount 3051L. Комплекс датчиков, предназначенных для измерений гидростатического давления (уровня) жидкости в резервуарах с верхними пределами измерений от 0,62 до 2070 кПа. Компактные и удобные в обслуживании датчики для открытых, закрытых резервуаров, с различными типами фланцевых соединений, возможностью промывки мембран и защитой от парафиновых отложений. Rosemount 3051H. Датчик обеспечивает измерение перепада давлений, избыточного, абсолютного давлений с верхними пределами измерений в высокотемпературных процессах (до 191°С) от 0,62 до 13800 кПа без использования выносных мембран или капилляров. •Измеряемые среды: газ; жидкость, в т.ч. нефтепродукты; пар •Конструкция корпуса сенсорного модуля Coplanar™ •Основная приведенная погрешность ±0,065%, ±0,04% • Нестабильность ±0,125% за 5 лет в реальных условиях эксплуатации •Перенастройка диапазонов измерений 100:1 •Выходные сигналы: - 4-20 мА с цифровым сигналом на базе HART-протокола; - экономичный 0,8-3,2; 1-5 В с цифровым сигналом на базе HART-протокола; - цифровой на базе протокола Foundation Fiеlbus; - цифровой на базе протокола Profibus КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДАТЧИКОВ. Мембраны, воспринимающие давление измеряемой среды, расположены в одной горизонтальной плоскости, в результате чего ячейка получила название копланарной. В датчиках на базе емкостного сенсора давление процесса через разделительные мембраны (мембрану в датчиках избыточного давления) и заполняющую жидкость передается на измерительную мембрану, расположенную между пластинами конденсатора. Под воздействием измеряемого давления мембрана прогибается и в результате изменяется электрическая емкость ячеек, образованных сенсорной мембраной и пластинами конденсатора.Генерируемый электрический сигнал преобразуется в цифровой и передается на микроконтроллер. В датчиках с тензорезистивным сенсором измеряемое давление через разделительную мембрану и заполняющую жидкость передается на измерительную мембрану, изгиб которой вызывает изменение сопротивления в цепи моста Уинстона. Сигнал рассогласования преобразуется в цифровой сигнал для обработки микропроцессором. Сенсорный модуль датчиков 3051 и 2051 имеет встроенный термометр для коррекции и учета температурных эффектов. Во время процедуры характеризации на заводе все сенсоры подвергаются воздействию температур и давления во всем рабочем диапазоне. В результате характеризации коэффициенты корекции заносятся в ПЗУ и используются для коррекции выходного сигнала при работе датчика в условиях эксплуатации. Схема электронного преобразователя позволяет быстро и удобно производить тестирование и конфигурирование датчика с помощью коммуникатора моделей 475, 375, Метран650. Двухсекционная конструкция электронного блока позволяет выполнить подключение к клеммам без нарушения целостности электронных схем. Выходной блок электронной платы преобразует сигналы измерительной информации в выходной сигнал. Стандартным аналоговым выходным сигналом является выход 420 мА; экономичный датчик имеет вольтовой выходной сигнал 15 В (или 0,83,2 В в датчиках 3051). ОБЩАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ДАТЧИКА Общая погрешность датчика составляет ±0,15% от Pв и складывается из основной допускаемой погрешности и дополнительных погрешностей от изменения температуры окружающей среды на ±28°С от нормальной (20°С) в пределах перенастройки диапазона от Pmax до Pmax/5 и изменения статического давления в трубопроводе (только для датчиков СD) на 6,9 МПа. Пределы основной допускаемой приведенной погрешности датчика* (включая нелинейность, гистерезис и повторяемость), выраженные в % от диапазона изменения выходного сигнала, приведены в табл.
* Для датчиков с кодом выхода F используется калиброванный диапазон (шкала). Pmax - максимальное значение верхней границы диапазона; Pв -верхний предел измерений (шкала), на который настроен датчик.
2.1. Операции поверки. При проведении поверки выполняют следующие операции: - внешний осмотр; - опробование; - определение основной погрешности преобразователя; - определение вариации выходного сигнала преобразователя. 2.2. Средства поверки. Для поверки приборов должны применяться следующие измерительные приборы и устройства: а) манометры образцовые грузопоршневые по ГОСТ 8291-83; б) манометры образцовые грузопоршневые с измерительным мультипликатором класса точности 0,2 с верхним пределом измерений до 1500 МПа; в) мановакуумметры образцовые грузопоршневые класса точности 0,05 с верхним пределом измерений 0,25 МПа; г) автоматические задатчики давления типа АЗД, АЗДГ, АЗДГМ, АЗДГП; д) задатчики давления типа Воздух-1,6, Воздух-2,5, Воздух-6,3, Воздух-0,4В, Воздух-250 и Воздух-1600; е) манометры и вакуумметры деформационные образцовые; ж) комплексы для измерения давления цифровые типа ИПДЦ или преобразователи давления измерительные электрические ИПД в комплекте с цифровыми вольтметрами; з) уровень с ценой деления не более 2?; и) хронометр; к) термометр с пределами измерений 15 - 25 °С с погрешностью не более 0,1 °С по ГОСТ 28498-90; л) микроскоп МПБ-2; м) частотометр с погрешностью не более ±0,1 Гц; н) устройства для создания давления; о) газожидкостные разделительные камеры для случая, когда рабочие среды поверяемого и образцового прибора имеют разные фазовые состояния: (газ и жидкость) или (жидкость и газ); п) жидкостные разделительные камеры на рабочие давления до 60 МПа для приборов специального назначения, имеющих на циферблатах обозначение измеряемой среды («Кислород» и «Масло - опасно» - для кислорода), поверка которых должна производиться на жидкостях, не реагирующих с измеряемой средой; р) жидкостные микроманометры типа МКМ-4, ПМКМ по ГОСТ 11161-84; с) жидкостные микроманометры типа МКВ по ГОСТ 11161-84; т) жидкостные микроманометры типа ММН по ГОСТ 11161-84. Образцовые приборы, применяемые при поверке, должны быть поверены или аттестованы в органах метрологической службы. 2.3. Подготовка и условия поверки. При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия: 1) температура окружающего воздуха 23 ± 2 °С; 2) относительная влажность окружающего воздуха от 30 до 80 %; 3) давление в помещении, где проводят поверку (далее атмосферное давление) от 84 до 106,7 кРа (от 630 до 800 mmHg); 4) колебания давления окружающего воздуха, влияющие на результаты сравнения выходного сигнала поверяемого преобразователя и соединенного с ним образцового СИ, должны отсутствовать; в случаях, когда это позволяет конструкция поверяемого преобразователя и образцового СИ (например, для преобразователей разности давления), влияние этих колебаний может быть существенно уменьшено, для чего камеры поверяемого преобразователя и образцового СИ, соединяющие с атмосферой, следует соединить между собой. Импульсную линию, через которую подают измеряемое давление, допускается соединять с дополнительными емкостями, вместимость каждой из которых должна находиться в пределах от 1 до 50l. Влияние колебаний давления окружающего воздуха может быть также снижено при использовании образцовых задатчиков с опорным давлением; 5) Вибрация, тряска, удары, наклоны и магнитные поля, кроме земного, влияющие на работу преобразователя, должны отсутствовать; 6) напряжение питания постоянного тока (36 ± 0,72)V; Пульсация напряжения не должна превышать ±0,5 % значения напряжения питания; 7) сопротивление нагрузки (500 ± 50)Ω - при поверке преобразователей с предельными значениями выходного сигнала 0 и 20 или 4 и 20 mА; (1200 ± 50)Ω - при поверке преобразователей с предельными значениями выходного сигнала 0 и 5 mА; 8) рабочая среда для преобразователей с верхними пределами до 2,5 МРа включительно – воздух или нейтральный газ, более 2,5 МPа - жидкость; 9) при поверке преобразователей разности давления значение измеряемого параметра устанавливают при сообщении минусовой камеры с атмосферой и подаче соответствующего избыточного давления в плюсовую камеру преобразователей разности давлений. При поверке преобразователей этих видов на малые пределы измерения следует руководствоваться условиями «4» настоящего пункта. При использовании в качестве образцовых СИ задатчиков с опорным давлением следует подавать в минусовую камеру опорное давление. Допускается изменение давления (разрежения), обусловленное изменением температуры окружающего воздуха и изменением температуры измеряемой среды, которое не должно превышать значений, указанных в табл. 2.
2.4. Проведение поверки. 2.4.1. Внешний осмотр При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие преобразователей следующим требованиям: - преобразователь должен иметь паспорт или документ его заменяющий; при периодической поверке допускается вместо паспорта представлять документ с указанием предела измерения, предельных значений выходного сигнала, требуемого предела допускаемой основной погрешности и номера, присвоенного предприятием-изготовителем. Справка должна быть подписана метрологической службой предприятия, эксплуатирующего преобразователь; - на преобразователе должна быть табличка с маркировкой, соответствующей паспорту или документу его заменяющему; - должна быть обеспечена возможность снятия крышки, закрывающей устройство регулировки нуля, клеммы контроля и колодку внешних соединений; - резьбы на присоединительных элементах не должны иметь сорванных ниток. 2.4.2. Опробование При опробовании проверяют работоспособность преобразователя, функционирование корректора нуля, герметичность преобразователя. Работоспособность преобразователя проверяют, изменяя измеряемое давление от нижнего предельного значения до верхнего. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала. Для преобразователей давления-разрежения работоспособность проверяют только при избыточном давлении, для преобразователей разрежения с верхним пределом измерений 100 кРа - при изменении разрежения до значения, равного не менее чем 0,9 атмосферного давления. Функционирование корректора нуля проверяют, задав одно (любое) значение измеряемого давления. Корректор нуля поворачивают по часовой стрелке. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала. Затем корректор нуля поворачивают против часовой стрелки. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала в противоположную сторону. 2.4.3. Определение основной погрешности Основную погрешность определяют следующими способами: 1) по образцовому СИ на входе преобразователя устанавливают измеряемый параметр, равный номинальному, а по другому образцовому СИ измеряют значение выходного сигнала; 2) по образцовому СИ на выходе преобразователя устанавливают расчетное значение выходного сигнала, соответствующее номинальному значению измеряемого параметра, а по другому образцовому СИ измеряют значение этого параметра на входе преобразователя; 3) сравнением выходных сигналов проверяемого и образцового преобразователей. Устанавливают следующие критерии достоверности поверки: Рвам - наибольшая вероятность ошибочно признанного годным любого в действительности дефектного экземпляра преобразователя; (δм)ва - отношение наибольшего возможного модуля основной погрешности экземпляра преобразователя, который может быть ошибочно признан годным, к пределу допускаемой основной погрешности. Допускаемые значения критериев достоверности поверки принимают равными: Рвам = 0,20; (δм)ва max = 1,25 Устанавливают следующие параметры поверки: m - число проверяемых точек в диапазоне изменений, m ≥ 5; n - число наблюдений при экспериментальном определении значений погрешности в каждой из проверяемых точек при прямом и обратном ходах, n = 1; γк - абсолютное значение отношения контрольного допуска к пределу допускаемой основной погрешности; αр - отношение предела допускаемого значения погрешности образцовых СИ, применяемых при поверке, к пределу допускаемого значения основной погрешности поверяемого преобразователя. Значения γк и αр принимают равными в соответствии с принятыми критериями достоверности поверки по табл. 3 Таблица 3 Параметры и критерии достоверности поверки
При выборе образцовых средств для определения погрешности поверяемого преобразователя должны быть соблюдены следующие условия: 1) при поверке по способам 1 и 2 и определении значений выходного сигнала в mА (1) (1) где Dp - предел допускаемой абсолютной погрешности образцового прибора, контролирующего входной параметр при давлении или разрежении, равном верхнему пределу измерений поверяемого преобразователя, кРа, МРа; Pmax - верхний предел измерений (или диапазон измерений для преобразователей «Сапфир-22ДИВ») поверяемого преобразователя, кРа; МРа; ΔI - предел допускаемой абсолютной погрешности образцового прибора, контролирующего выходной сигнал, при верхнем предельном значении выходного сигнала поверяемого преобразователя, mА; Imax, I0 - соответственно верхнее и нижнее предельные значения выходного сигнала, mА: Примечание. I0 = 0 - для преобразователей с выходными сигналами 0 - 5, 5 - 0 и 0 - 20, 20 - 0 mА; I0 = 4 mА - для преобразователей с выходными сигналами 4 - 20, 20 - 4 mA γ - предел допускаемой основной погрешности поверяемого преобразователя, % нормирующего значения. За нормирующее значение принимают: для преобразователей «Сапфир-22ДИВ» - сумму абсолютных значений верхних пределов измерений избыточного давления и разрежения; для остальных преобразователей - верхний предел измерений выходного параметра; 2) при поверке по способам 1 и 2 (п. 5.3.1) и определении значений выходного сигнала в mV по падению напряжения на образцовом сопротивлении (2) где ΔИ - предел допускаемой абсолютной погрешности образцового прибора, контролирующего выходной сигнал, при верхнем предельном значении выходного сигнала поверяемого преобразователя, mV; Иmax, И0 - соответственно верхнее и нижнее предельные значения выходного сигнала, определяемые по формулам: Иmax = Imax · Rоб, И0 = I0 · Rоб, mV; ΔR - предел допускаемой абсолютной погрешности образцового сопротивления Rоб, Ω; Rоб - значение образцового сопротивления, Ω; 3) при поверке по способу 3 и использовании образцового преобразователя, имеющего выходной сигнал в виде напряжения постоянного тока (3) где gоб - предел допускаемой основной погрешности образцового преобразователя, % от нормирующего значения поверяемого преобразователя; DИК - предел допускаемой абсолютной погрешности прибора, на котором осуществляют сравнение выходных сигналов образцового и поверяемого преобразователей, mV. 4) при поверке по способу 3 и использовании образцового преобразователя, имеющего токовый выходной сигнал (4) где ΔIK - предел допускаемой абсолютной погрешности прибора, на котором осуществляют сравнение выходных сигналов образцового и поверяемого преобразователей, mА; Расчетные значения выходного сигнала поверяемого преобразователя в микроамперах для заданного номинального значения измеряемого параметра Р в килопаскалях или мегапаскалях определяют по формулам для преобразователей давления-разрежения при измерении избыточного давления (5) при измерении разрежения (6) для остальных преобразователей с возрастающей характеристикой выходного сигнала (7) где Pmax - верхний предел измерений для преобразователей избыточного давления, разрежения и абсолютного давления, кРа, МРа; Pраз.max - верхний предел разрежения для преобразователей давления-разрежения, кРа, МРа; Pизб.max - верхний предел измерений избыточного давления для преобразователей давления-разрежения, кРа, МПа. Расчетные значения выходного сигнала Ир, выраженные в напряжении постоянного тока,определяют по формуле Ир = Iр · Rоб, mV. (9) Основную погрешность определяют при пяти значениях измеряемой величины, достаточно равномерно распределенных в диапазоне измерений, в том числе при значениях измеряемой величины, соответствующих нижнему и верхнему предельным значениям выходного сигнала. Интервал между значениями измеряемой величины не должен превышать 30 % диапазона измерений. Определение основной погрешности преобразователей абсолютного давления с верхними пределами измерений свыше 2,5 МРа следует проводить с использованием образцовых СИ избыточного давления следующим образом: 1) корректором нуля при атмосферном давлении установить значение выходного сигнала, равное I0; 2) провести поверку при прямом и обратном ходе, задавая избыточное давление, численно равное абсолютному давлению; 3) после определения основной погрешности при атмосферном давлении корректором нуля установить значение выходного сигнала Iрн
где К = 0,1 МРа. Основную погрешность γд в % нормирующего значения вычисляют по формулам: при поверке по способу 1
где I - действительное значение выходного сигнала при измерении на выходе тока, mA; И - действительное значение выходного сигнала при измерении на выходе падения напряжения на образцовом сопротивлении, mV; при поверке по способу 2 для преобразователей давления-разрежения
для остальных преобразователей
где Рн - номинальное значение измеряемого параметра, кРа, МРа; Рд - действительное значение измеряемого параметра, кРа, МРа; при поверке по способу 3
где Ип - показание СИ, измеряющего разность выходных сигналов поверяемого и образцового преобразователей, mV. Вычисление γд проводят с точностью до второго знака после запятой. Преобразователь признают годным при первичной поверке, если во всех проверяемых точках основная погрешность |γд| ≤ |γк · γ|. Преобразователь признают негодным при первичной поверке, если хотя бы в одной точке основная погрешность |γд| > |γк · γ|. Преобразователь признают годным при периодической поверке, если во всех проверяемых точках при первом или втором цикле определения основной погрешности |γд| ≤ |γк · γ|. Преобразователь признают негодным при периодической поверке, если хотя бы в одной точке при первом цикле определения основной погрешности |γд| ≤ |(δм)ва max · γ| или при втором цикле |γд| > |γк · γ|. 2.5. Определение вариации Вариацию выходного сигнала определяют при каждом проверяемом значении измеряемого параметра, кроме значений, соответствующих нижнему и верхнему пределам измерений, по показаниям, полученным при определении основной погрешности. Вариацию выходного сигнала gг в % нормирующего значения вычисляют по формулам: для способа 1
где I и I' - действительные значения выходного сигнала на одной и той же точке при измерении на выходе тока соответственно при прямом и обратном ходе, mA; И и И' - действительные значения выходного сигнала на одной и той же точке при измерении на выходе падения напряжения на образцовом сопротивлении, соответственно при прямом и обратном ходе, mV; для способа 2
где Рд и Р'д - действительные значения измеряемого параметра на одной и той же точке соответственно при прямом и обратном ходе, кРа, МРа; для способа 3 γг = γд - γ'д, где γд и γ'д - основная погрешность преобразователя, соответственно при прямом и обратном ходе, % нормирующего значения. Значения γг, полученные по формулам, не должны превышать предела ее допускаемого значения. Вариацию выходного сигнала преобразователей не определяют, если предел допускаемого ее значения менее 0,5 предела допускаемой основной погрешности. Допускается вместо определения действительного значения вариации осуществлять контроль соответствия ее предельно допускаемым значениям.
2.6. Оформление результатов поверки При положительных результатах поверки на прибор, пломбу или в паспорте (документе его заменяющем), наносят поверительное клеймо. В паспорте или документе, его заменяющем, делают запись о годности прибора к применению с указанием даты поверки и ставится подпись лица, выполнившего поверку, заверенная в установленном порядке, или оттиск личного клейма поверителя. При отрицательных результатах поверки (невыполнении требований настоящих методических указаний) прибор не допускается к выпуску из производства и ремонта, а находящийся в эксплуатации - изымается из применения. Поверительное клеймо на приборе, находившемся в эксплуатации, при этом гасится и в паспорте или документе, его заменяющем, делают запись о непригодности прибора.
Заключение: преобразователь давления измерительный соответствует описанию типа СИ и Гос.Реестре, основная погрешность не превышает допустимую основную погрешность γдоп=±0,065% Похожие статьи:
|
|