Методика поверки «ГСОЕИ. Преобразователи термоэлектрические iTHERM ModuLine» (МП-207-014-2021)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ» (ФГУП «ВНИИМС»)

СОГЛАСОВАНО

Иванникова

2021 г.

Заместитель директора метрологии НИИМС»

Государственная система обеспечения единства измерений

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МП 207-014-2021

г. Москва

2021 г.

Настоящая методика поверки распространяется на Преобразователи термоэлектрические iTHERM ModuLine (далее по тексту - термопреобразователи или ТП) производства фирмы «Endress+Hauser Sicestherm S.r.L.», Италия.

ТП предназначены для измерений температуры жидких, газообразных и сыпучих сред химически неагрессивных к материалу измерительной вставки или защитной арматуры ТП.

Настоящая методика устанавливает процедуру первичной и периодической поверки ТП.

Поверяемые средства измерений должны иметь прослеживаемость к ТЭТ 35-2021 «Государственный первичный эталон единицы температуры - кельвина в диапазоне от 0,3 до 273,16 К», ТЭТ 34-2020 «Государственный первичный эталон единицы температуры в диапазоне от 0 до 3200 °C» в соответствии с ГОСТ 8.558-2009.

Метрологические характеристики ТП приведены в Приложении А настоящей методики.

1. Перечень операций поверки

1.1 При проведении поверки поверки выполняют операции, приведённые в таблице 1. Таблица 1

• 1.2 Допускается проводить поверку в диапазоне измерений, согласованным с пользователем, но лежащим внутри полного диапазона измерений ТП. При этом делают соответствующую запись в сведениях о результатах поверки средства измерений в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений.

При использовании ТП в комплекте с измерительным преобразователем (ИП) серии iTEMP ТМТ диапазон измерений температуры ТП соответствует диапазону измерений, настроенному на ИП. Допускается поверять сенсор и ИП отдельно друг от друга, в соответствии с п. 8.1 МП 207-014-2021 и утвержденной действующей методикой поверки на измерительный преобразователь. При этом результаты поверки подтверждаются отдельными сведениями о результатах поверки ТП и ИП в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений.

• 2.1 При проведении поверки применяют эталоны, средства измерений, испытательное и вспомогательное оборудование, указанные в таблице 2.

Таблица 2

Примечания:

• 1. Все средства измерений, применяемые при поверке, должны иметь соответствующую запись в сведениях о результатах поверки средства измерений в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений или действующий сертификат о калибровке. Испытательное оборудование должно быть аттестовано.

• 2. Допускается применение аналогичных средств поверки, разрешенных к применению в Российской Федерации, и обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

• 3.1 Поверка СИ должна выполняться аккредитованными в соответствии с законодательством Российской Федерации об аккредитации в национальной системе аккредитации на проведение поверки средств измерений данного вида юридическими лицами или индивидуальными предпринимателями, ознакомленные с руководством по эксплуатации и освоившими работу с СИ.

• 4.1 При проведении поверки необходимо соблюдать требования безопасности, установленные в следующих документах:

• -  ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности;

• -  «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей»;

• -  «Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТЭУ)» (Приказ от 24 июля 2013 года № 328н);

• -  требования разделов «Указания мер безопасности» эксплуатационной документации на применяемые средства поверки.

• 5.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха (20±5) °C;

• - относительная влажность окружающего воздуха, %, не более 80;

• - атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст)

• 5.2 Средства поверки, оборудование готовят к работе в соответствии с руководствами по их эксплуатации.

• 5.3 При работе термостатов включают местную вытяжную вентиляцию.

• 5.4 Поверяемый ТП и используемые средства поверки должны быть защищены от вибраций, тряски, ударов, влияющих на их работу.

• 5.5 Операции, проводимые со средствами поверки, с поверяемым ТП должны соответствовать указаниям, приведенным в эксплуатационной документации.

• 6.1 При внешнем осмотре устанавливают:

• - соответствие внешнего вида, комплектности СИ технической и эксплуатационной документации;

• - наличие и четкость маркировки;

• - отсутствие механических повреждений и дефектов покрытия, ухудшающих внешний вид и препятствующих применению;

• - отсутствие обрывов и нарушения изоляции термоэлектродов;

• - прочность соединения термоэлектродов, отсутствие следов коррозии.

• 6.2 Результат проверки положительный, если выполняются все вышеперечисленные требования.

Не допускается к дальнейшей поверке СИ, у которого обнаружено хотя бы одно несоответствие. Примечание - при оперативном устранении пользователем СИ недостатков, замеченных при внешнем осмотре, поверка продолжается по следующим операциям.

• 7.1 Подготовка к поверке средства измерений:

7.1.1. Извлечь (при возможности) измерительную вставку из защитной арматуры ТП.

• 7.2 Опробование средства измерений

  • 7.2.1 Опробование проводят, путем проверки электрического сопротивления изоляции ТП. Для проверки используют мегаомметр с номинальным рабочим напряжением 100 В.

  • 7.2.2 Подключают один из зажимов мегомметра к закороченным между собой выходным контактам измерительной вставки ТП, а другой - к краю измерительной вставки или металлической защитной арматуре.

  • 7.2.3 Запускают процесс измерения электрического сопротивления изоляции ТП.

7.2.4. Результат проверки считается положительным, если полученное значение электрического сопротивления изоляции не менее 100 МОм.

Определение метрологических характеристик проводят в соответствии с п. 8.1 (для термопреобразователей без ИП) или п. 8.2 (для термопреобразователей с ИП).

• 8.1.1 Основную погрешность ТП находят в пяти температурных точках, равномерно расположенных в диапазоне измерений, включая начальное и конечное значение диапазона измерений, методом сравнения с эталонным термометром в криостате, термостате, сухоблочном (или жидкостном) калибраторе температуры, сосуде Дьюара с азотом или методом сравнения с эталонным преобразователем термоэлектрическим в сухоблочном калибраторе температуры или горизонтальной (вертикальной) трубчатой печи, при этом необходимо не допускать перегрева соединительной головки ТП.

• 8.1.2 При поверке ТП в криостате (термостате) погружают на одну глубину в криостат (термостат) поверяемый ТП вместе с эталонным термометром, используя при этом металлические выравнивающие блоки.

• 8.1.3 При поверке ТП в калибраторе температуры опускают эталонный термометр (или эталонный преобразователь термоэлектрический) и ТП до упора в дно блока. При поверке в сухоблочных калибраторах используют двухканальные металлические блоки.

• 8.1.4 При поверке ТП в горизонтальной (вертикальной) трубчатой печи размещают и центрируют рабочие концы эталонного преобразователя термоэлектрического (или эталонного термометра) и ТП в рабочем пространстве (зоне равномерного распределения температуры) печи.

• 8.1.5  При использовании эталонного термометра подключают его к измерителю электрического сопротивления.

• 8.1.6 При использовании эталонного преобразователя термоэлектрического подключают его к измерительному прибору (измерителю напряжения постоянного тока) с включенной компенсацией холодного спая (при необходимости, с помощью кабеля со встроенной компенсацией холодного спая) или собрав схему согласно рисунку 1:

  

Рисунок 1

К термоэлектродам эталонного ТП подключают удлиняющие (компенсационные) провода по ГОСТ 1790-77, ГОСТ 1791-67 (в соответствии с требованиями по ГОСТ 8.338-2002). Тип компенсационных проводов должен соответствовать установленному типу НСХ эталонного ТП по ГОСТ Р 8.585-2001. Концы удлиняющих проводов соединяют с медными проводами подключенных к измерительному прибору, скрутки проводов помещают в пробирки, заполненные трансформаторным маслом, а затем помещают пробирки в нулевой термостат (или сосуд Дьюара, заполненный льдоводяной смесью). Температуру в сосуде Дьюара контролируют термометром с пределом допускаемой абсолютной погрешности не более ±0,05 °C.

• 8.1.7 Поверяемый ТП подключают к измерительному прибору (измерителю напряжения постоянного тока) с включенной компенсацией холодного спая (при необходимости, с помощью кабеля со встроенной компенсацией холодного спая) или собрав схему согласно рисунку 2:

  

Термостат

Рисунок 2

К термоэлектродам поверяемого ТП подключают удлиняющие (компенсационные) провода по ГОСТ 1790-77, ГОСТ 1791-67 к ТП (в соответствии с требованиями по ГОСТ 8.338-2002). Тип компенсационных проводов должен соответствовать установленному типу НСХ по ГОСТ Р 8.585-2001/МЭК 60584-1:2013. Концы удлиняющих проводов соединяют с медными проводами подключенных к измерительному прибору, скрутки проводов помещают в пробирки, заполненные трансформаторным маслом, а затем помещают пробирки в нулевой термостат (или сосуд Дьюара, заполненный льдоводяной смесью). Температуру в сосуде Дьюара контролируют термометром с пределом допускаемой абсолютной погрешности не более ±0,05 °C.

Примечание - допускается использовать один измерительный прибор и термостат для скруток проводов эталонного преобразователя термоэлектрического и поверяемого ТП.

• 8.1.8 В соответствии с эксплуатационной документацией устанавливают на криостате, термостате, калибраторе или печи требуемую температурную точку.

• 8.1.9 После установления заданной температуры и установления теплового равновесия (стабилизации показаний) между эталонным термометром (эталонным преобразователем термоэлектрическим), поверяемым ТП и термостатирующей средой, снимают значения показаний эталона и поверяемого ТП, индицируемые на дисплее измерительного прибора.

• 8.1.9 Операции по 8.1.8, 8.1.9 повторить для остальных температурных точек, находящихся в интервале измеряемых температур поверяемого ТП.

• 8.1.10  Проводят подтверждение соответствия средства измерений метрологическим требованиям в соответствии с п. 9.

• 8.2.1 Основную погрешность ТП находят в пяти температурных точках, равномерно расположенных в диапазоне измерений, включая начальное и конечное значение диапазона измерений, методом сравнения с эталонным термометром в криостате, термостате, сухоблочном (или жидкостном) калибраторе температуры, сосуде Дьюара с азотом или методом сравнения с эталонным преобразователем термоэлектрическим в сухоблочном калибраторе температуры или горизонтальной (вертикальной) трубчатой печи, при этом необходимо не допускать перегрева соединительной головки ТП.

• 8.2.2 При поверке ТП в криостате (термостате) погружают на одну глубину в криостат (термостат) поверяемый ТП вместе с эталонным термометром, используя при этом металлические выравнивающие блоки.

• 8.2.3 При поверке ТП в калибраторе температуры опускают эталонный термометр (или эталонный преобразователь термоэлектрический) и ТП до упора в дно блока. При поверке в сухоблочных калибраторах используют двухканальные металлические блоки.

• 8.2.4 При поверке ТП в горизонтальной (вертикальной) трубчатой печи размещают и центрируют рабочие концы эталонного преобразователя термоэлектрического (или эталонного термометра) и ТП в рабочем пространстве (зоне равномерного распределения температуры) печи.

• 8.2.5  При использовании эталонного термометра подключают его к измерителю электрического сопротивления.

• 8.2.6 При использовании эталонного преобразователя термоэлектрического подключают его к измерительному прибору (измерителю напряжения постоянного тока) с включенной компенсацией холодного спая (при необходимости, с помощью кабеля со встроенной компенсацией холодного спая) или собрав схему согласно рисунку 3:

  Медные провода

  Измерительный прибор

  Контрольный термометр

  

  Термостат

  Рисунок 3

  Удлиняющие (компенсационные)

  

К термоэлектродам эталонного ТП подключают удлиняющие (компенсационные) провода по ГОСТ 1790-77, ГОСТ 1791-67 (в соответствии с требованиями по ГОСТ 8.338-2002). Тип компенсационных проводов должен соответствовать установленному типу НСХ эталонного ТП по ГОСТ Р 8.585-2001. Концы удлиняющих проводов соединяют с медными проводами подключенных к измерительному прибору, скрутки проводов помещают в пробирки, заполненные трансформаторным маслом, а затем помещают пробирки в нулевой термостат (или сосуд Дьюара, заполненный льдоводяной смесью). Температуру в сосуде Дьюара контролируют термометром с пределом допускаемой абсолютной погрешности не более ±0,05 °C.

• 8.2.7 В соответствии с эксплуатационной документацией устанавливают на криостате, термостате, калибраторе или печи требуемую температурную точку.

• 8.2.8 После установления заданной температуры и установления теплового равновесия (стабилизации показаний) между эталонным термометром (эталонным преобразователем термоэлектрическим), поверяемым ТП и термостатирующей средой, снимают показания температуры эталона, индицируемой на дисплее измерительного прибора, а также цифрового выходного сигнала в температурном эквиваленте индицируемого на дисплее коммуникатора (или на встроенном индикаторе ТП) и (или) аналогового выходного сигнала поверяемого ТП при помощи прецизионного измерителя постоянного тока.

• 8.2.9 Операции по 8.2.7, 8.2.8 повторить для остальных температурных точек, находящихся в интервале измеряемых температур поверяемого ТП.

• 8.2.10  Проводят подтверждение соответствия средства измерений метрологическим требованиям в соответствии с п. 9.

• 9.1 Для термопреобразователей без ИП

  • 9.1.1  При использовании эталонного преобразователя термоэлектрического рассчитывают значения отклонений ТЭДС поверяемого ТП в температурном эквиваленте (Д °C) для каждой поверяемой точки по формуле 1:

    

    (1)

г-ИЗМ г-ГОСТ \ f-ГОСТ I ^ЬТП ^_ЬТП | ^{тп +}ж

где: ^°_п^{ст _} значение температуры, соответствующее значению °C; значение ТЭДС, измеренное поверяемым ТП, мВ;

- значение ТЭДС ТП в соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001/МЭК 60584-1:2013, , ближайшее к Еуп^м, мВ;

• - чувствительность поверяемого ТП соответствующей градуировки при измеряемой температуре на единицу температуры, мВ/°С;

^сктп ~ значение температуры свободных концов поверяемого ТП при температуре, измеренной контрольным термометром, °C;

^эт°^Т “ значение температуры, соответствующее значению °C;

Еэт^м - значение ТЭДС, измеренное эталонным ТП, мВ;

^эт°^Т “ значение ТЭДС ТП, взятое из протокола поверки (калибровки) на эталонный ТП, ближайшее к Е^^м, мВ;

• - чувствительность эталонного ТП соответствующей градуировки при измеряемой температуре на единицу температуры, мВ/°С;

^скэт “ значение температуры свободных концов эталонного ТП при температуре, измеренной контрольным термометром, °C.

Примечание:

При использовании средств поверки с автоматическим пересчетом ТЭДС в значения температуры и (или) с автоматической компенсацией холодного спая. Расчет значения отклонения ТЭДС поверяемого ТП в температурном эквиваленте рассчитывается по формуле 2:

- (Лтп “ ^сктп) “ (Лэт ~ ^скэт)

где: t_Tn - значение ТЭДС в температурном эквиваленте, измеренное поверяемым ТП, °C;

£сктп ~ значение температуры свободных концов поверяемого ТП при температуре, измеренной контрольным термометром (для автоматической компенсации холодного спая значение параметра равно 0 °C), °C;

t_3T- значение температуры, измеренное эталонным ТП. °C;

Гскэт -значение температуры свободных концов эталонного ТП при температуре, измеренной контрольным термометром (для автоматической компенсации холодного спая значение параметра равно 0 °C), °C

• 9.1.2 При использовании эталонного термометра рассчитывают значения отклонений ТЭДС поверяемого ТП в температурном эквиваленте (Л, °C) для каждой поверяемой точки по формуле 3:

  

где:     ~ значение температуры, соответствующее значению Efn^CT, °C;

£тп^м_ значение ТЭДС, измеренное поверяемым ТП, мВ;

- значение ТЭДС ТП в соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001/МЭК 60584-1:2013, , ближайшее к Еуп^м, мВ;

чувствительность поверяемого ТП соответствующей градуировки при

измеряемой температуре на единицу температуры, мВ/°С;

^сктп ~ значение температуры свободных концов поверяемого ТП при температуре, измеренной контрольным термометром, °C;

t_3T- значение температуры, измеренное эталонным термометром, °C

Примечание:

При использовании средств поверки с автоматическим пересчетом ТЭДС в значения температуры и (или) с автоматической компенсацией холодного спая. Расчет значения отклонения ТЭДС поверяемого ТП в температурном эквиваленте рассчитывается по формуле 4:

= (Лтп ” ^Ссктп) - ^f3T

где: t_Tn - значение ТЭДС в температурном эквиваленте, измеренное поверяемым ТП. °C;

^сктп ~ значение температуры свободных концов поверяемого ТП при температуре, измеренной контрольным термометром (для автоматической компенсации холодного спая значение параметра равно 0 °C), °C;

С_эт - значение температуры, измеренное эталонным термометром, °C

• 9.2 Для термопреобразователей с ИП

  • 9.2.1 При использовании эталонного термометра основную абсолютную погрешность ТП вычисляют по формулам 5 и 6:

- для цифрового выходного сигнала (Лц, °C):

Ац = Тцси - Тэ                   (5)

где: 7э - значение температуры, измеренное эталоном, °C;

Тцси - значение цифрового выходного сигнала в температурном эквиваленте, °C.

- для аналогового выходного сигнала (Ла, °C): Да = Таси - Тэ                    (6)

где: Тэ- значение температуры, измеренное эталоном, °C;

Т\си - значение аналогового выходного сигнала в температурном эквиваленте, рассчитанное по формуле 7, °C:

выл max

где: Tmax. Tmin-соответственно верхний и нижний пределы настроенного диапазона измерений ИП ТП, °C;

1выхтах, 1выхтт - соответственно верхний и нижний пределы настроенного диапазона выходных сигналов ИП ТП, мА;

1изм - значение измеренного выходного сигнала ИП ТП, мА.

При использовании эталонного преобразователя термоэлектрического основную абсолютную погрешность ТП вычисляют по формулам 8-11.

- для цифрового выходного сигнала (Дц, °C):

где: £цси^_ значение цифрового выходного сигнала в температурном эквиваленте, °C;

^эт°^Т “ значение температуры, соответствующее значению °C;

Еэт^м- значение ТЭДС, измеренное эталонным ТП. мВ;

Е_ЭТ ~ значение ТЭДС ТП, взятое из протокола поверки (калибровки) на эталонный ТП, ближайшее к Е^^м, мВ;

температуре на единицу температуры, мВ/°С;

^скэт ~ значение температуры свободных концов эталонного ТП при температуре, измеренной контрольным термометром, °C.

Примечание:

При использовании средств поверки с автоматическим пересчетом ТЭДС в значения температуры и (или) с автоматической компенсацией холодного спая основную абсолютную погрешность ТП для цифрового выходного сигнала (Дц, °C) вычисляют по формуле 9:

Дц= ^Сцси “ (Тэт “ ^скэт)

где: Г_АСИ - значение аналогового выходного сигнала в температурном эквиваленте, рассчитанное по формуле 11, °C;

Г_эт- значение температуры, измеренное эталонным ТП, °C;

^скэт -значение температуры свободных концов эталонного ТП при температуре, измеренной контрольным термометром (для автоматической компенсации холодного спая значение параметра равно 0 °C), °C

• 9.3 Если ТП работает только с цифровым выходным сигналом, при поверке допускается определять основную абсолютную погрешность только для цифрового выходного сигнала. Полученная погрешность сравнивается с допускаемой основной погрешностью ТП с использованием цифрового выходного сигнала ИП, при этом делают соответствующую запись в сведениях о результатах поверки средства измерений в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений о проведении проверки ТП с использованием цифрового выходного сигнала ИП.

• 9.4    Если ТП работает только с аналоговым выходным сигналом, при поверке допускается определять основную абсолютную погрешность только для аналогового выходного сигнала. Полученная погрешность сравнивается с допускаемой основной погрешностью ТП с использованием аналогового выходного сигнала ИП, при этом делают соответствующую запись в сведениях о результатах поверки средства измерений в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений о проведении проверки ТП с использованием аналогового выходного сигнала ИП.

• 9.5     Результат поверки считается положительным. а средство измерений соответствующим метрологическим требованиям, если полученные значения метрологических характеристик не превышают нормированных значений, указанных в Приложении А настоящей методики.

• 10.1 Средства измерений, прошедшие поверку с положительным результатом, признаются годными и допускаются к применению.

Результаты поверки средств измерений подтверждаются сведениями о результатах поверки средств измерений, включенными в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. По заявлению владельца средства измерений или лица, представившего его на поверку, на средство измерений выдается свидетельство о поверке или вносится запись о проведенной поверке в паспорт средства измерений, заверяемая подписью поверителя и знаком поверки, с указанием даты поверки.

• 10.2  При отрицательных результатах поверки в соответствии с действующим законодательством в области обеспечения единства измерений РФ на средство измерений оформляется извещение о непригодности к применению.

Разработчики настоящей методики:

Научный сотрудник отдела 207 метрологического обеспечения термометрии ФГУП «ВНИИМС»

Маркин

Начальник отдела 207 метрологического обеспечения термометрии ФГУП «ВНИИМС

Таблица А1 - Метрологические характеристики

Примечания:

^(П - При использовании ТП в комплекте с ИП серии iTEMP ТМТ диапазон измерений температуры ТП соответствует диапазону измерений, настроенному на ИП:

• ⁽²⁾ - Допускается использование ТП в диапазонах измерений температуры, согласованных с пользователем, но лежащих внутри полного диапазона измерений ТП;

• ⁽³⁾ - Пределы допускаемой погрешности ТП в комплекте с ИП (Z1, °C) вычисляются по формуле Д= ±7(Д_Тп)² + (Дип + Дкомп)²> где:

• - Д_тп - предел допускаемого отклонения ТЭДС от НСХ в температурном эквиваленте. °C;

• - Д_ип - предел допускаемой основной погрешности ИП серии iTEMP ТМТ в температурном эквиваленте, приведенный в описании типа для Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений, °C;

■ Дкомп ~ предел допускаемой внутренней автоматической компенсации температуры свободных (холодных) концов термопары ИП серии iTEMP ТМТ в температурном эквиваленте, приведенный в описании типа для Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений, °C;

Пределы допускаемой погрешности ТП в комплекте с ИП (Д, °C) с учётом дополнительной погрешности от изменения температуры окружающей среды от нормальных         условий         вычисляются         по         формуле

+\/(^дтп)² + (Дип + Дкомп)² + (Дипдоп)², где:

• - Д_тп - предел допускаемого отклонения ТЭДС от НСХ в температурном эквиваленте, °C;

• - Д_ип - предел допускаемой основной погрешности ИП серии iTEMP ТМТ в температурном эквиваленте, приведенный в описании типа для Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений, °C;

• • Дкомп ~ предел допускаемой внутренней автоматической компенсации температуры свободных (холодных) концов термопары ИП серии iTEMP ТМТ в температурном эквиваленте, приведенный в описании типа для Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений, °C;

• • Дипдоп • предел допускаемой дополнительной погрешности ИП серии iTEMP ТМТ в температурном эквиваленте (в зависимости от температуры окружающей среды), приведенный в описании типа для Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений

17