Методы поверки расходомеров

 

Государственными поверочными схемами предусмотрены такие методы поверки расходомеров (рис.3.1), как метод непосредственного сличения показаний с применением эталонных расходомеров или проливных поверочных установок, метод косвенных измерений с применением заимствованных эталонов. В последние годы для современных типов расходомеров появился имитационный метод поверки.

По мнению некоторых исследователей,  имитационные методы имеют определенные недостатки: узкая специализация на метод измерений и конструктивные особенности, заложенные в тип поверяемых преобразователей; невозможность воспроизведения влияющих факторов (длина прямого участка, температура и давление в трубопроводе, термодинамические характеристики воды). Вместе с тем этот метод поверки является наименее затратным.

Массовый метод (статическое взвешивание) поверки предполагает применение образцовых весов и запорного клапана, работающего в режиме управления " старт - стоп".

Это абсолютный метод, в котором чистая масса собранной жидкости определяется из массы емкости и массы, заполненной жидкостью, взвешенных соответственно до и после того, как жидкость была отведена в резервуар за измеренный интервал времени.

Имитационный

Сличения

Косвенных измерений

С применением эталонов, заимствованных из других поверочных схем

С применением проливных поверочных установок

МЕТОДЫ ПОВЕРКИ РАСХОДОМЕРОВ

Массовые

Комбинированные

Объемные

Рис. 3.1

На результаты измерений могут влиять ускорение и замедление потока в трубопроводе при пропуске необходимой порции воды, температура, давление и состав воды (в основном насыщенность нерастворенными и растворенными газами) и термодинамические характеристики воды в трубопроводе, где расположены поверяемые преобразователи. Для исключения указанных недостатков целесообразно применять массовый метод с применением образцовых весов, перекидного клапана (устройства отклонения потока Divecter в соответствии с международным стандартом ISO 4185 и европейским стандартом EN214185) и плотномера. Достоинства метода: высокая потенциальная точность измерения нормированного потока; прослеживаемость передачи результатов измерений физических величин до рабочих (государственных) эталонов; возможность испытаний на горячей воде; быстродействие проведения измерений; стабильность (повторяемость) результатов измерений; высокая степень автоматизации технологического процесса.

Операции поверки

При утверждении типа СИ для каждого расходомера разрабатывается методика поверки, которая содержит (по Государственной поверочной схеме) перечень средств и операций, а также указаний по условиям поверки и алгоритму расчета относительной погрешности. Основными операциями при поверке являются: внешний осмотр герметичности; опробование; определение основной относительной погрешности измерения. В зависимости от устройства и принципа действия операции поверки могут отличаться. Пример операций поверки расходомера-счетчика вихревого Метран-332 приведен в табл. 3.1.

                                                                                         Таблица 3.1

Операция		Рабочие эталоны и (или) вспомогательные средства поверки	Обязательность выполнения операции при
			первичной поверке	эксплуатации, хранении и после ремонта
Внешний осмотр		–	Да	Да
Опробование		Установка УГН на расходы воздуха от Qmin до Qmax с пределами погрешности ± 0, 5 %	Да	Нет
Поверка вычислителя:
Определение погрешности преобразования кодовых сигналов   Определение погрешности вычислителя   Определение погрешности измерения времени		Сравнение с расчетными значениями; имитатор   Сравнение с расчетными значениями; имитатор   Частотомер Ч357ЕЯ2.721.039 ТУ	Да   Да     Да	Да   Да     Нет
Поверка датчика:
Определение погрешности измерения объема     Определение погрешности измерения температуры     Определение погрешности измерения давления		Установка УГН на расходы воздуха от Qmin до Qmax с пределами погрешности ± 0, 5 %; вычислитель; штангенциркуль типа 6in/150 mm Bean st. no. 182-9363 RS Components, 0-150 мм, ± 0, 02 мм   Термостат СЖМЛ-19/2, 5; образцовые термометры 2 разряда с ценой деления 0, 1°С и диапазонами температур от + 100 до + 150 °С, от + 150 до + 200 °С; вычислитель Испытательный стенд на давление до 1, 6 МПа; датчики избыточного давления 408ДИ модели 0803 на давление 1, 0 МПа и 1, 6 МПа с погрешностью ± 0, 25 %; вычислитель	Да     Да     Да	Да     Да     Да
Определение погрешности счетчика		Микрокалькулятор «Электроника МК – 51»	Да	Нет

При внешнем осмотре проверяется наличие технического паспорта, соответствие комплектности расходомера, его заводских номеров, типоразмера первичного преобразователя данным, указанным в паспорте. При внешнем осмотре датчика и вычислителя устанавливают наличие пломб, отсутствие механических повреждений, влияющих на работоспособность датчика и вычислителя и их метрологические характеристики, отсутствие дефектов, препятствующих чтению надписей, маркировки и считыванию информации со светового табло (дисплея). Результаты осмотра заносят в протокол поверки и считают удовлетворительными, если выполняются вышеуказанные требования. Расходомер, забракованный при внешнем осмотре, дальнейшей поверке не подлежит.

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

температура окружающего воздуха + (25 ± 10) °С;

относительная влажность окружающего воздуха от 45 до 80 %;

атмосферное давление от 84, 0 до 106, 7 кПа;

питание счетчика от сети переменного тока напряжением (220 ± 10)В и частотой (50 ± 1) Гц;

поверочная среда – воздух при избыточном давлении от 0 до 1, 6 МПа и температуре от + 10 до + 35 °С;

объем воздуха, проходящего через датчик за время одного измерения, должен соответствовать указанным пределам;

длина линии связи между датчиком, вычислителем и пультом управления установки УГН не более 20 м;

длина прямолинейного участка трубопровода на входе датчика не менее 5Ду, а на выходе не менее 3Ду;

напряженность магнитного поля не более 80 А/м;

вибрация частотой от 0, 01 до 25 Гц с амплитудой виброперемещений не более 0, 05 мм;

изменение температуры окружающего воздуха за время одного измерения не более ±3°С.

При поверке ЭМР, например, дополнительным условием является отсутствие внешних магнитных полей.

При опробовании включают счетчик в работу в соответствии с руководством по эксплуатации вычислителя и проверяют работоспособность каналов измерения объема, температуры, давления и тепловой энергии. При этом на дисплее вычислителя должны отображаться значения расхода, давления, температуры измеряемой среды и тепловая мощность, а регистрируемые объем, масса и тепловая энергия должны постоянно возрастать. На дисплее вычислителя не должно появляться сообщений, указывающих на неисправность блоков счетчика или несоответствие условий измерений требованиям эксплуатационной документации.

Поверка вычислителя состоит из операции определения погрешности: преобразования кодовых сигналов, вычислителя и измерения времени

(табл.3. 2).

Погрешность преобразования кодовых сигналов определяют по схеме в режимах табл.3.2 с использованием имитатора, воспроизводящего выходную информацию датчика. Контроль параметров установленных режимов осуществляют с помощью принтера. При каждом режиме фиксируют не менее трех непрерывно следующих друг за другом отсчетов каждого из параметров: расхода Q, температуры Т и давления Р по показаниям имитатора и вычислителя.

Таблица 3.2

Режим	Расход Q, м3/ч	Температура Т, °С	Избыточное давление Р, кгс/см2
1	6, 0004	+ 100, 004	0, 081584
2	5, 9996	+ 199, 996	16, 3156

Погрешность преобразования кодовых сигналов при i-м измерении δ _прi, %,  для каждого из параметров Q, Т и Р (далее – Х) при каждом режиме определяют по формуле

                                           ,                                              

где X_i – значение i-го отсчета параметра X (для каждого в отдельности) на дисплее вычислителя;

   X_o – табличное значение параметра X, установленное на дисплее имитатора.

Результаты считают удовлетворительными, если ни одно из значений δ _прi не превышает ± 0, 1 %.

Погрешность вычислителя определяют по схеме с имитацией сигналов датчика: расход пара Q_п = 6 м³/ч, температура пара t_п = + 200 ^оС, температура холодной воды t_хв = 0 ^оС, избыточное давление пара Р_п = 16 кгс/см², продолжительность одного измерения τ _i = 600 с. Число измерений не менее трех.

Погрешность вычисления массы при i-м измерении δ _Мi, % определяют по формуле

                                   δ _{М i} = ·100,                                                    

где М _i = М_{К i} – М_{Н i};

   М_{Н i} и М_{К i}   – начальное и конечное значения массы по показаниям вычислителя при i-м измерении, кг;

   М_Р = 8, 5067 кг – расчетное значение массы, определяемое по формуле

                                 .                                                   

Погрешность вычисления тепловой энергии при i-м измерении δ _Wi (%), определяют по формуле

                            ,                                                     

где W_i = W_Ki – W_Hi, ГДж;

 W_Hi, W_Ki – начальное и конечное значения тепловой энергии по показаниям вычислителя, ГДж;

W_P = 0, 023678 ГДж  – расчетное значение тепловой энергии, определяемое по формуле:

,

где Q_i– расход при i-м измерении по показаниям имитатора, м³/ч;

r _П – плотность пара при температуре t_п и давлении Р_п, кг/м³, r _П.= 8, 5067 кг/м³;

h _П, – энтальпия пара для температуры t_п и давления Р_п, кДж/кг, h _П = 2783, 50 кДж/кг;

h _ХВ– энтальпия холодной воды, кДж/кг,  h_ХВ = 0, 0576 кДж/кг.

Погрешность вычисления тепловой мощности при i-м измерении δ _Ni, %  находят

,

где N_i – i-е значение тепловой мощности по показаниям вычислителя, ГДж/ч;

 N_p = 0, 142067 ГДж/ч – расчетная тепловая мощность, определяемая по формуле

N_p = 1 · 10^-6 · ρ _п · Q_p · ( h _п - h_{x в} ).                           

Результаты считают удовлетворительными, если ни одно из значений δ _{М i}, δ _Wi и δ _Ni не превышает ± 0, 1 %.

Основную относительную погрешность измерения времени определяют путем измерения периода следования сигналов системных часов вычислителя частотомером Ч3-57. Для этого частотомер подключают к выводу микропроцессора ДД3 и определяют период следования сигналов времени при следующих положениях органов управления:

множитель – 10⁰; метки времени – 10^-6; род работы – период.

 

Погрешность измерения времени δ _ч (%) определяют по формуле

                                 δ _ч =                                                   

где Т_ч – период следования сигналов времени системных часов вычислителя, с;

Т_р – расчетный период, равный одной секунде.

Результаты считают удовлетворительными, если значение δ _ч не превышает ± 0, 01%.

Основную относительную погрешность измерения объема определяют на установке УГН, обеспечивающей создание и контроль расходов воздуха от Q_min до Q_max с относительной погрешностью не более ± 0, 5 %. В качестве устройства отображения измерительной информации датчика используется вычислитель. Пульт управления установки УГН соединяют с датчиком и вычислителем по схеме.

После монтажа датчика выдерживают схему во включенном состоянии на расходе Q_n данного типоразмера датчика не менее пяти минут. Погрешность определяют на расходах Q_min, Q_n и Q_max, устанавливаемых с допускаемыми отклонениями ± 10 %. Изменение расхода в процессе измерения должно быть не более ± 0, 5 % от установленного значения. Изменение температуры измеряемой среды должно быть не более ± 3 ^оС.

На каждом расходе проводят не менее трех измерений с регистрацией после каждого измерения объема воздуха V_di, м³, при давлении Р1 (на входе испытуемого датчика) по показаниям вычислителя и вычислением объема V_oi, м³, приведенного к рабочим условиям датчика и рассчитанного по паспортным данным подключенных критических сопел установки УГН с учетом показаний термометра Т2, манометра МН3 и психрометра ПА1 установки УГН.

Основную относительную погрешность измерения объема при давлении Р1 при i-м измерении d_dVi (%) определяют по формуле

                          .

Объем V _{о i} находят из выражения

                  ,

где  – объем при i-м измерении при давлении Р2, рассчитанный по паспортным данным установки УГН, м³;

Р1 (Р2) – избыточное давление по показаниям манометра МН3 (МН4), МПа;

t 1 _i ( t 2 _i ) – температура по показаниям термометра Т1 (Т2) при i- м измерении, °С.

 

 

Если разность показаний термометров Т1 и Т2 не превышает ± 0, 5 °С, их показаниями пренебрегают.

Объем  определяют по формуле

               ,                                 

где ξ _i – газодинамический коэффициент при i-м измерении;

   f_vi – поправочный коэффициент на изменение влажности при i-м измерении, определяемый по таблицам приложения Е;

   T_oi = 273, 15 +t2_i – абсолютная температура поверочной среды при i-м измерении, К;

   K_vj – коэффициент преобразования расхода j-го критического сопла, л / (с·К^{0, 5});

   m – число включенных критических сопел;

   τ _i ≥ 30 с – продолжительность i–го измерения.

Результаты считают удовлетворительными, если ни одно из значений d_dVi не превышает ± 1, 5 %.

С помощью штангенциркуля, микрометра или оптического микроскопа измеряют в трех сечениях d (по краям и в середине тела обтекания) и в одном – D (на входе проточной части в трех местах со сдвигом примерно на 120°) и вычисляют их средние арифметические значения d _ср и D _ср. Измерения проводят с абсолютной погрешностью не хуже d × 10^-3 и 2D × 10^-3. Затем определяют К_Гср = d_ср × D_ср².

Основную абсолютную погрешность измерения температуры датчиком определяют в климатической камере или термостате, или любых других устройствах, обеспечивающих воспроизведение и контроль температуры в диапазоне от + 100 до + 200 °C с помощью рабочих эталонов температуры: образцовых стеклянных термометров 2 разряда с ценой деления 0, 1 °С или платиновых термопреобразователей сопротивления ТСП или ТСМ класса допуска А. При этом, при испытаниях в климатической камере датчик погружают в сосуд с жидкостью, не кипящей при этой температуре (например, полиметилсилоксановая жидкость).

Подключения датчика производят по схеме. Погрешность определяют при температурах + 100 и + 200 °С. Допускаемое отклонение от заданной температуры должно быть не более ± 5 °С (но в пределах рабочего диапазона температур). Число измерений не менее трех. При каждом измерении фиксируют не менее трех непрерывно следующих друг за другом отсчетов температуры Т_мгн на дисплее вычислителя и температуры термостатирующей среды Т_{о мгн} по показаниям рабочего эталона температуры. Изменение температуры за время измерения должно быть не более ± 0, 5 °С.

Основную абсолютную погрешность измерения температуры при каждом i-м измерении D_Тi, °С определяют по формуле

                                 D _Ti = T_i – T _{о i} – T _{п i},                                              

где Т _i – среднее значение отсчетов Т_мгн при i-м измерении, °С;

   Т _oi – среднее значение отсчетов Т_{о мгн} при i-м измерении, °С;

   Т_{п i}  – температурная поправка к показаниям рабочего эталона температуры при i-м измерении, °С. Поправка берется со знаком, указанным в свидетельстве о поверке рабочего эталона температуры.

Результаты считают удовлетворительными, если ни одно из значений D_Ti не превышает ± 0, 5 °С.

Основную абсолютную погрешность измерения давления датчиком определяют с помощью любого гидравлического испытательного стенда, обеспечивающего создание избыточного давления Р, МПа, в диапазоне от 8∙ 10^-4 до 1, 6 МПа и контроль давления с помощью рабочего эталона давления с абсолютной погрешностью не более ± 2, 4∙ 10^-3∙ (Р + 0, 1) МПа, например, датчика избыточного давления 408-ДИ с приведенной погрешностью ± 0, 25 %.

После подключения датчика к гидравлическому испытательному стенду и вычислителю устанавливают избыточное давление от 1, 5 до 1, 6 МПа  и выдерживают датчик во включенном состоянии не менее пяти минут.

Погрешность определяют при давлениях 0, 1, 0, 8 и 1, 6 МПа. Допускаемое отклонение от заданного давления ± 10 % (но в пределах рабочего диапазона давлений). Число измерений не менее трех. При каждом измерении фиксируют не менее трех непрерывно следующих друг за другом отсчетов давления P_мгн на дисплее вычислителя и давления P_{о мгн} по показаниям рабочего эталона давления. Изменение давления в процессе измерения не должно превышать ± 1 % от установленного значения.

Основную абсолютную погрешность измерения давления при i-м измерении D_pi, МПа определяют по формуле

                                      ,                                                        

где P_i – среднее значение отсчетов давлений P_мгн при i-м измерении, МПа;

      P _{о i} – среднее значение отсчетов давлений P_{о мгн} при i-м измерении, МПа;

Результаты считают удовлетворительными, если ни одно из значений D_pi не превышает ± 0, 008∙ (Р_i + 0, 1) МПа.

Погрешность счетчика определяют расчетным путем:

     ;                       

                       ,                              

где d _М – относительная погрешность измерения массы, %;

δ _W – относительная погрешность измерения тепловой энергии, %;

  d _dV – предельное значение относительной погрешности измерения

объёма в рабочих условиях, %, d _dV = ± 1, 5 %;

D_Т – предельное значение абсолютной погрешности измерения температуры, °С, δ _Т = ± 0, 5 °С;

D_Р – абсолютная погрешность измерения давления Р_max, МПа, определяемая из выражения D_Р = ± 0, 008∙ (Р_max + 0, 1) МПаD_Р = ± 0, 0136 МПа.

Сведения о результатах первичной или периодической поверки заносят в паспорт счетчика и руководства по эксплуатации датчика и вычислителя.

При положительных результатах поверки счетчик допускают к применению, о чем делают запись в паспорте и ставят подпись поверителя, проводившего поверку, скрепленную оттиском поверительного клейма.

При отрицательных результатах поверки счетчик к дальнейшей эксплуатации не допускается, в эксплуатационной документации счетчика и неработоспособного датчика или вычислителя проводят запись о его непригодности, а поверительное клеймо гасят.

Счетчики, прошедшие поверку при выпуске из производства или в процессе эксплуатации с отрицательным результатом, возвращают в производство или в сервисную службу изготовителя для устранения дефектов с последующим предъявлением на повторную поверку.

Сведения о результатах первичной или периодической поверки заносят в паспорт счетчика и руководства по эксплуатации датчика и вычислителя. При положительных результатах поверки счетчик допускают к применению, о чем делают запись в паспорте и ставят подпись поверителя, проводившего поверку, скрепленную оттиском поверительного клейма. При отрицательных результатах поверки счетчик к дальнейшей эксплуатации не допускается, в эксплуатационной документации счетчика и неработоспособного датчика или вычислителя проводят запись о его непригодности, а поверительное клеймо гасят. Счетчики, прошедшие поверку при выпуске из производства или в процессе эксплуатации с отрицательным результатом, возвращают в производство или в сервисную службу изготовителя для устранения дефектов с последующим предъявлением на повторную поверку.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: