Методика поверки «ГСИ. Уровнемеры "СЕНС У"» (МП 208-009-2019)

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРО

ЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ

(ФГУП «ВНИИМС»)

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора по производственной

г. Москва

2019

СОДЕРЖАНИЕ

• 1 Операции поверки

• 2 Средства поверки

• 3 Требования к квалификации поверителей

• 4 Требования безопасности

• 5 Условия поверки

• 6 Подготовка к поверке

• 7 Проведение поверки

• 8 Оформление результатов поверки

Приложение А. Схема проверки уровнемера «СЕНС У»

Приложение Б. Протокол поверки (рекомендуемое)

Настоящая методика распространяется на уровнемеры «СЕНС У», изготавливаемые по СЕНС.407629.003ТУ (далее по тексту - уровнемеры), и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверки.

Интервал между поверками - 2 года.

1 Операции поверки

При проведении поверки должны выполняться операции, указанные в

Таблица 1.1

2 Средства поверки

При проведении поверки должны использоваться средства измерений и оборудование,

указанные в таблице 2.1

Таблица 2.1

Продолжение таблицы 2.1

3 Требования к квалификации поверителей

К проведению измерений при поверке и обработке результатов измерений допускаются лица, аттестованные в качестве поверителей, изучившие эксплуатационную документацию уровнемера, а также прошедшие инструктаж по технике безопасности в установленном порядке.

4 Требования безопасности

• 4.1 Перед началом поверки и в процессе ее проведения необходимо выполнять требования безопасности, изложенные в эксплуатационной документации уровнемера.

• 4.2 При проведении поверки должны соблюдаться требования ГОСТ 12.3.019 и требования разделов «Указания мер безопасности» эксплуатационных документов применяемых средств поверки.

• 4.3 Перед началом периодической поверки в условиях эксплуатации необходимо изучить правила техники безопасности проведения работ во взрывоопасной зоне резервуаров-хранилищ нефтепродуктов и выполнять их в процессе проведения поверочных работ.

5 Условия поверки

• 5.1 Поверку, если в методике нет особых указаний, необходимо проводить при следующих нормальных условиях:

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

• - относительная влажность окружающего воздуха от 30 до 80 %;

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

• 5.2 Периодическую поверку допускается проводить в рабочих условиях эксплуатации без демонтажа уровнемера, методами, указанными в соответствующих пунктах настоящей методики.

• 5.3 Схема проверки приведена в приложении А.

• 5.4 При проверке электрическое питание уровнемера осуществлять напряжением, соответствующему диапазону напряжений питаний, указанному в эксплуатационной документации.

6 Подготовка к поверке

• 6.1 Перед выполнением операций поверки необходимо:

• - изучить настоящий документ и эксплуатационную документацию на уровнемер;

• - выдержать уровнемер в условиях поверки не менее 4 часов;

Примечание - Допускается сокращение времени выдержки до 30 минут, если проверяемый уровнемер до начала поверки находился в одном помещении с эталонами, удовлетворяющем условиям проведения поверки.

• - подготовить средства поверки к работе в соответствии с требованиями их эксплуатационной документации.

• 6.2 Перед определением метрологических характеристик необходима выдержка уровнемера не менее 10 мин при включенном напряжении питания.

При необходимости перед проведением поверки осуществляется настройка уровнемера в соответствии с его эксплуатационной документацией.

7 Проведение поверки

• 7.1 Внешний осмотр

Перед началом поверки уровнемер должен быть осмотрен.

Необходимо проконтролировать:

• - отсутствие механических повреждений;

• - соответствие наименования изделия, обозначения, заводского номера, маркировки, приведённым в эксплуатационной документации;

• - комплектность, в соответствии с эксплуатационной документацией.

• 7.2 Опробование

Опробование осуществлять следующим образом.

Подать электропитание на уровнемер.

Переместить поплавок уровнемера вдоль направляющей сначала в одну, затем в другую сторону. Контролировать соответствующее изменение выходного сигнала.

• 7.3 Проверка соответствия встроенного программного обеспечения

Просмотреть в соответствии с эксплуатационной документацией идентификационный номер (номер версии) программного обеспечения. Сравнить его с приведённым в паспорте.

Результат считают положительным, если идентификационные данные (номер версии ПО), появляющиеся на экране монитора компьютера подключенного по протоколу HART к уровнемеру, во вкладке идентификация соответствует указанным в таблице 2.

• 7.4.1 Проверка основной погрешности и вариации показаний измерений уровня проводится в пяти точках равномерно распределённых по всему диапазону измерений проверяемого уровнемера при прямом и обратном ходах.

• 7.4.2 При проверке уровнемер расположить горизонтально на столе. Направляющая уровнемера должна быть натянута и закреплена. Натяжение осуществлять грузом из состава уровнемера. Развернуть ленту измерительную, расположить ее в непосредственной близости от уровнемера (параллельно ему) и совместить нулевую отметку ленты измерительной с уплотнительной поверхностью устройства крепления уровнемера. Лента должна быть натянута и закреплена (масса груза т - 1 кг).

• 7.4.3 Задание уровня (имитацию) в каждой i-й проверяемой точке, регламентированной по 7.4.1, осуществлять установкой поплавка уровнемера на расстоянии d₃j от уплотнительной поверхности устройства крепления, соответствующем задаваемому уровню и определяемом по формуле 1:

d₃j = L + dO + dl — Н_эь                                  (1)

где L - длина направляющей, указанная в обозначении уровнемера, мм;

dO, dl - параметры настройки уровнемера, мм;

Н_Э( - задаваемый уровень, мм.

Примечание - Просмотр значений параметров настройки dO, dl уровнемера осуществлять в соответствии с его эксплуатационной документацией.

Задание уровня H₃j необходимо с максимально возможной точностью совместить проекцию нижней плоскости поплавка уровнемера на горизонтальную плоскость с риской ленты измерительной, соответствующей вычисленному расстоянию d₃j. Примечание - При перемещении поплавка уровня поворот его вокруг вертикальной оси направляющей уровнемера не допускается.

Уровень задаётся в каждой точке 3 раза. При этом для прямого хода, каждый раз поплавок отводится от проверяемой точки на расстояние не менее 30 мм в сторону, соответствующую уменьшению уровня, а для обратного хода - в сторону, соответствующую увеличения уровня.

Примечание - Для точки, соответствующей нижнему пределу измерений поплавок отводить в сторону, соответствующую увеличения уровня, а для точки, соответствующей верхнему пределу измерений поплавок отводить в сторону, соответствующую уменьшения уровня.

Допускается задавать уровень на эталонной поверочной уровнемерной установке с абсолютной погрешностью воспроизведения единицы измерения уровня в зависимости от варианта исполнения уровнемера: ± 0,3 мм, ± 1 мм.

• 7.4.4 Проверку основной погрешности и вариации показаний измерений уровня осуществлять следующим образом:

а) В соответствии с 7.4.3 поместить поплавок уровня последовательно в точки, соответствующие 7.4.1, в порядке возрастания уровня (прямой ход).

В каждой i-й точке, для каждого j-ro раза фиксировать по цифровому сигналу на базе протокола HART значение измеренного уровня Ну и измеренное мультиметром PV значение падения напряжения Uy на катушке электрического сопротивления R₃.

Примечание - Напряжение фиксировать с точностью до четвёртого знака после запятой

б) В соответствии с 7.4.3 поместить поплавок уровня последовательно в точки, соответствующие 7.4.1, в порядке убывания уровня (обратный ход).

В каждой i-й точке, для каждого j-ro раза фиксировать по цифровому сигналу на базе протокола HART значение измеренного уровня и измеренное мультиметром PV значение падения напряжения Uy на катушке электрического сопротивления R,.

Примечание - Напряжение фиксировать с точностью до четвёртого знака после запятой.

в) Для каждой i-й точки вычислить средние значения измеренного уровня для цифрового сигнала на базе протокола HART при прямом ходе Н, и обратном ходе Н/, по формулам 2иЗ:

(2). ⁽³⁾-

г) Для каждой i-й точки вычислить средние значения падения напряжения на катушке электрического сопротивления при прямом ходе U; и обратном ходе U;*, по формулам 4 и 5: £и,                       iuf

(5).

д) Для каждой i-й точки определить значения выходного тока уровнемера при прямом

где U; и Ui* - падение напряжения на катушке электрического сопротивления при прямом и обратном ходах соответственно, В;

R, - номинальное сопротивление катушки электрического сопротивления (0,1 кОм).

Затем по рассчитанным значениям выходного тока в каждой i-ой точке определить значения измеренного уровня для токового сигнала 4-20 мА при прямом ходе hi и обратном ходе hi* по формулам 8 и 9:

(8)

Н_н- нижний предел измерений уровня, мм;

Нв - верхний предел измерений уровня, мм.

е) В каждой i-ой точке определить погрешность измерений уровня для цифрового сигнала на базе протокола HART при прямом ДН, и обратном ходе АН;* по формулам 10 и 11;

AHi = H.-H₃i,

AHi* = Hi*-H_3i,                            (И)

где Н_Э1 - значение задаваемого уровня, мм.

В каждой i-ой точке определить погрешность измерений уровня для токового сигнала

4 - 20 мА при прямом Ah; и обратном ходе Ah;* по формулам 12 и 13:

Ahj hj H₃i,

Ah;* = hi* - H_3i,

где Н_Э1 - значение задаваемого уровня, мм.

Для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений, превышающим 6 м, и с пределами основной погрешности ± 2 мм с диапазоном измерений, превышающим 4 м, определить погрешность, приведенную к диапазону измерений, при прямом yh_l и обратном ходе yhi* по формулам 14 и 15:

yhi =—^11—.100 (%),

¹ (Н_в-Н_н) ^{1 Л}

Ah * yhi* =      ¹     100(%).

(Н_в-Н_н)        ■                              (15)

В качестве основной погрешности измерений уровня для цифрового сигнала на базе протокола HART АН принять максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных AHj и АН;*.

В качестве основной погрешности измерений уровня для токового сигнала 4-20 мА Ah или yh принять:

- максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных Ah, , Ahi*, Для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений до 6 м включительно и с пределами основной погрешности ± 2 мм с диапазоном измерений до 4 м включительно;

- максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных yhi, yh_1? для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений, превышающим 6 м, и с пределами основной погрешности ±2 мм с диапазоном измерений, превышающим 4 м.

ж) В каждой i-ой точке определить вариацию показаний измерений для цифрового сигнала на базе протокола HART по формуле 16:

AH_Bi = Hi-Hi*.                                (16)

В каждой i-ой точке определить вариацию показаний измерений для токового сигнала 4 - 20 мА по формуле 17:

Ah_Bi = hi-hi*.                                     (17)

Для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений, превышающим 6 м, и с пределами основной погрешности ± 2 мм с диапазоном измерений, превышающим 4 м, определить вариацию показаний измерений по формуле 18:

(18)

В качестве вариации показаний измерений для цифрового сигнала на базе протокола HART Н_в принять максимальное по модулю из вычисленных значений AH_Bj,

В качестве вариации показаний измерений для токового сигнала 4 - 20 мА в диапазоне измерений Ah_B или yh_B принять:

- максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных Ah_Bj для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений до 6 м включительно и с пределами основной погрешности ± 2 мм с диапазоном измерений до 4 м включительно;

- максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных yh_Bj для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений, превышающим 6 м, и с пределами основной погрешности ± 2 мм с диапазоном измерений, превышающим 4 м.

• 7.4.5 Результаты проверки считаются положительными, если полученные значения основной погрешности и вариации показаний не превышают пределов допускаемой основной погрешности.

• 7.5 Проверка основной погрешности и вариации показаний измерений уровня в условиях эксплуатации без демонтажа уровнемера

• 7.5.1 Проверка основной погрешности и вариации показаний измерений уровня уровнемера в условиях эксплуатации проводится в пяти точках, по возможности равномерно распределённых в диапазоне измерений при прямом и обратном ходах, т.е. при повышении и понижении уровня жидкости в резервуаре.

• 7.5.2 Установку уровней жидкости в резервуаре в точках, регламентированных по

• 7.5.1, осуществлять с помощью ленты измерительной с грузом. При этом за значение уровня жидкости в резервуаре Н_э;, мм, принимают среднее арифметическое значение результатов измерений уровня, вычисляемое по формуле 19:

^v                          (19)

где Н_Б - базовая высота резервуара, значение которой принимают по протоколу поверки резервуара, мм;

ост - температурный коэффициент линейного расширения материала стенки резервуара, 1/°С;

as - температурный коэффициент линейного расширения материала ленты измерительной, 1/°С;

Тв^п - температура воздуха при поверке резервуара, значение которой принимают по протоколу поверки резервуара, °C;

Tg -температура воздуха при измерении высоты газового пространства, °C;

djj - высота газового пространства при j-м измерении в i-й точке, измеренная с помощью ленты измерительной с грузом через измерительный люк резервуара (расстояние от поверхности жидкости в резервуаре до верхнего края измерительного люка), мм.

m - количество измерений высоты газового пространства в i-й точке, принимаемое не менее пяти.

Допускается задавать уровень в резервуаре с помощью других эталонных средств измерения уровня с абсолютной погрешностью воспроизведения единицы измерения уровня в зависимости от варианта исполнения уровнемера: ± 0,3 мм, ± 1 мм.

• 7.5.3 Проверку основной погрешности и вариации показаний измерений уровня осуществлять следующим образом:

а) Последовательно в соответствии с 7.5.2 устанавливают в резервуаре уровни жидкости, регламентированные по 7.5.1, в порядке возрастания уровня (прямой ход).

В каждой i-й точке фиксировать по цифровому сигналу на базе протокола HART значение измеренного уровня Н, и измеренное мультиметром PV значение падения напряжения Ц на катушке электрического сопротивления R₃.

Примечание — Напряжение фиксировать с точностью до четвёртого знака после запятой

б) Последовательно в соответствии с 7.5.2 устанавливают в резервуаре уровни жидкости, регламентированные по 7.5.1, в порядке в порядке убывания уровня (обратный ход).

В каждой i-й точке фиксировать по цифровому сигналу на базе протокола HART значение измеренного уровня Hi и измеренное мультиметром PV значение падения напряжения Uy на катушке электрического сопротивления R₃

Примечание - Напряжение фиксировать с точностью до четвёртого знака после запятой.

в) Для каждой i-й точки определить значения выходного тока уровнемера при прямом ходе 1; и обратном ходе Ij*, мА, по формулам 20 и 21:

(20)

где Uj и Uj* - падение напряжения на катушке электрического сопротивления при прямом и обратном ходах соответственно, В;

Из - номинальное сопротивление катушки электрического сопротивления (0,1 кОм).

Затем по рассчитанным значениям выходного тока в каждой i-ой точке определить значения измеренного уровня для токового сигнала 4-20 мА при прямом ходе 11! и обратном ходе hj* по формулам 22 и 23:

(22)

Ов ’Ih)

где 1_н - нижнее предельное значение диапазона изменения выходного сигнала, мА; Тв - верхнее предельное значение диапазона изменения выходного сигнала, мА; Нн - нижний предел измерений уровня, мм; Н_в - верхний предел измерений уровня, мм.

г) В каждой i-ой точке определить погрешность измерений уровня для цифрового сигнала на базе протокола HART при прямом AH/ и обратном ходе АН;*’ по формулам 24 и 25:

АН/ = Н, - Н_Э1,

ДН*’=Н*-Н_ЭИ

где H₃i - значение установленного в резервуаре уровня, мм.

В каждой i-ой точке определить погрешность измерений уровня для токового сигнала 4 - 20 мА при прямом Ahi’ и обратном ходе Ahi* по формулам 26 и 27:

Ah,’ = hi - Н_эЬ

ДЬ*’ = Ь,*-Н_ЭЬ

где И,; - значение установленного в резервуаре уровня, мм.

д) Определить поправку, равную значению смещения нулевой точки уровнемера относительно нулевой точки эталонного средства измерений уровня, ДНо для цифрового сигнала на базе протокола HART и Aho для токового сигнала 4-20 мА по формулам 28 и 29:

£(ДН, + ДН*)                                (Ahi + Ahi*)

ДН₀=^—,     (28)         дп_о=и--^----.

Вычислить скорректированные значения погрешности измерений уровня для каждой точки при прямом АН; и обратном ходе АН;* для цифрового сигнала на базе протокола HART по формулам 30 и 31:

AHi = AHj’ - ДН₀,          (30)               АН* = АН*’- АН₀

Вычислить скорректированные значения погрешности измерений уровня для каждой точки при прямом AHj и обратном ходе АН;* для цифрового сигнала на базе протокола HART по формулам 32 и 33:

Ah, = W - Aho,           (32)        Ah* = Ah*’-Ah₀

-------100(%).

(Я_й-Я_я)                               ₍₃₅₎

В качестве основной погрешности измерений уровня для цифрового сигнала на базе протокола HART АН принять максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных AHj и АН;*.

В качестве основной погрешности измерений уровня для токового сигнала 4-20 мА Ah или yh принять:

- максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных Ah, , Ahi*, для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений до 6 м включительно и с пределами основной погрешности ±2 мм с диапазоном измерений до 4 м включительно;

- максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных yhj, yh„ для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений, превышающим 6 м, и с пределами основной погрешности ± 2 мм с диапазоном измерений, превышающим 4 м.

ж) В каждой i-ой точке определить вариацию показаний измерений для цифрового сигнала на базе протокола HART по формуле 36:

AH_Bi = Hi-Hi*.

В каждой i-ой точке определить вариацию показаний измерений для токового сигнала 4 - 20 мА по формуле 37:

Ah_Bi = h_j-h₁*.

Для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений, превышающим 6 м, и с пределами основной погрешности ± 2 мм с диапазоном измерений, превышающим 4 м, определить вариацию показаний измерений по формуле 38:

Л/=А-А*-

В качестве вариации показаний измерений для цифрового сигнала на базе протокола HART АН_В принять максимальное по модулю из вычисленных значений ЛН_В;.

В качестве вариации показаний измерений для токового сигнала 4 - 20 мА Ah_B или yh_B принять:

• - максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных Ah_B1 для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений до 6 м включительно и с пределами основной погрешности ± 2 мм с диапазоном измерений до 4 м включительно;

• - максимальное по модулю значение из общего числа вычисленных yh_Bj для уровнемеров с пределами основной погрешности ± 3 мм с диапазоном измерений, превышающим 6 м, и с пределами основной погрешности ±2 мм с диапазоном измерений, превышающим 4 м.

• 7.5.4 Результаты проверки считаются положительными, если полученные значения основной погрешности и вариации показаний не превышают пределов допускаемой основной погрешности.

8 Оформление результатов поверки

• 10.1. Результаты поверки оформляют протоколом поверки, рекомендуемая форма которого приведена в Приложении Б.

• 10.2. Положительные результаты первичной поверки оформляют свидетельством о поверке на уровнемер в соответствии с Приказом Минпромторга России от 02.07.2015 №1815 (ред. от 28.12.2018).

• 10.3. Положительные результаты периодической поверки оформляют свидетельством о поверке в соответствии с Приказом Минпромторга России от 02.07.2015 №1815 (ред. от 28.12.2018).. Знак поверки наносится на паспорт уровнемера и (или) на свидетельство о поверке.

• 10.4. При отрицательных результатах первичной поверки уровнемер считают непригодным к применению и в эксплуатацию не допускают.

При отрицательных результатах периодической поверки уровнемер считают непригодным к применению и оформляют извещение о непригодности уровнемера с указанием причин в соответствии с Приказом Минпромторга России от 02.07.2015 №1815 (ред. от 28.12.2018)..                                               z7

Начальник отдела 208

ФГУП «ВНИИМС»

Научный сотрудник отдела 208

ФГУП «ВНИИМС»

Приложение А

(обязательное)

Схема проверки уровнемера «СЕНС У1 варианта исполнения 4/20 мА»

А.1 Схема подключения при проведении испытаний уровнемеров с аналоговым унифицированным токовым выходным сигналом 4-20 мА и выходным сигналом на базе протокола HART приведена на рисунке А. 1.

G - источник питания.

PV - цифровой мультиметр в режиме измерения напряжения.

R — резистор с номинальным сопротивлением 150 Ом, мощностью 0,5 Вт.

R₃- катушка электрического сопротивления с номинальным сопротивлением

100 Ом._______________________________________________________________________

Рисунок А.1

Приложение Б

(рекомендуемое)

Протокол поверки уровнемера СЕНС У__________

Диапазон измерений уровня, мм:_____________

Выходные информационные сигналы:_______________________________

(цифровой, ТОКОВЫЙ)

Поверка проводилась__________________________________________________________________

(в лаборатории или без демонтажа на месте эксплуатации, условия поверки Т, Р, v) Средства поверки_____________________________________________________________________

(наименование, тип, заводской номер, диапазон, разряд, класс или погрешность)

Результаты поверки

• 1      Внешний осмотр:______________________

• 2      Опробование:

  • 2.1     Проверка функционирования____________________

  • 2.2     Подтверждение соответствия программного обеспечения Получены идентификационные данные ПО (см. таблицу 1). Таблица 1.

    Идентификационные данные (признаки)	Значение
    Идентификационное наименование ПО
    Номер версии (идентификационный номер) ПО
    Цифровой идентификатор ПО

3 Определение погрешности измерений уровня

Результат поверки:________________

Поверитель__________________________ /________________________________________/

(подпись)

14