Методика поверки «ГСОЕИ. Расходомеры-счетчики ультразвуковые ГЕОСТРИМ» (ΜΠ 2550-0368-2020)

Федеральное государственное унитарное предприятие

«Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева»

ФГУП «ВНИИМ им Д. И. Менделеева»

УТВЕРЖДАЮ

“Ниим

ерального директора

А.Н. Пронин А

Е .<Ф5» июня 2020 г. ОСТЬ 1Ы7

_в ЯНВАРЯ 2020

Государственная система обеспечения единства измерений Расходомеры-счетчики ультразвуковые ГЕОСТРИМ МП 2550-0368-2020

Руководитель отдела

ФГУП «В М им. Д.И. Менделеева»

К.В. Попов

ГИЗДАТУЛЛИНАГ.К.

Санкт-Петербург

2020

Настоящая методика поверки распространяется на Расходомеры-счетчики ультразвуковые ГЕОСТРИМ (далее - расходомеры) и устанавливает методику их первичной и периодической поверки.

Поверка расходомеров проводится поэлементно по каждому датчику.

1.1 При проведении поверки должны быть выполнены операции, указанные в таблице 1. Таблица 1 - Перечень операций

• 1.2 Проверка метрологических характеристик и подтверждение пригодности расходомера производится в той части диапазона измерений, который обеспечивается конкретными датчиками расходомера в данной комплектации. По заявлению владельца СИ допускается проведение меньшего числа операций периодической поверки, чем указано в таблице 1, с обязательным указанием в свидетельстве о поверке информации об объеме проведенной поверки.

• 1.3 Если при проведении той или иной операции поверки получен отрицательный результат, дальнейшая поверка прекращается.

2 СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

Таблица 2 - Средства поверки и вспомогательное оборудование

*) ^макс - верхний предел диапазона измерений уровня при поверке, мм.

Допускается применение других эталонов, средств измерений и вспомогательного оборудования с диапазоном измерений не менее диапазона измерений поверяемого расходомера и точностными характеристиками не хуже указанных в таблице 2.

Все эталоны и средства измерений должны иметь действующие аттестаты и свидетельства о поверке.

• 3.1   При проведении поверки должны выполняться следующие требования безопасности:

• - к проведению поверки допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности на рабочем месте и имеющие группу по технике электробезопасности не ниже второй;

• - вся аппаратура, питающаяся от сети переменного тока, должна быть заземлена;

• - все разъёмные соединения линий электропитания и линий связи должны быть исправны;

• - соблюдать требования безопасности, указанные в технической документации на расходомеры, применяемые средства поверки и вспомогательное оборудование;

• - поверитель должен соблюдать правила пожарной безопасности, действующие на предприятии;

• - монтаж и демонтаж расходомеров должны производиться при отсутствии потока на измерительном участке.

• 4.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха, °C                    от 15 до 25;

• - температура поверочной среды, °C                         от 15 до 25;

• - относительная влажность, %                              от 30 до 80;

• - атмосферное давление, кПа                               от 86,0 до 106,7;

• - время выдержки приборов во включенном состоянии до проведения поверки должно быть не менее 15 мин.

• 4.2 Параметры электропитания - в соответствии с эксплуатационной документацией расходомера и средств поверки.

• 5.1 Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

• - проверить наличие паспорта на расходомер и паспортов на средства измерений, входящие в состав расходомера;

• - проверить соответствие маркировки и комплектности расходомера и его составных частей паспортным данным;

• - проверить наличие действующих свидетельства о поверке средств измерений, входящих в состав расходомера;

• - подготовить расходомер к работе в соответствии с Руководством по эксплуатации.

• 5.2 Перед проведением периодической поверки должны быть выполнены регламентные работы, предусмотренные в Руководстве по эксплуатации.

• 6 ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

При внешнем осмотре должно быть установлено:

• - отсутствие механических дефектов на ЭБ расходомера, на преобразователе (при его наличии) и датчиках, входящих в состав расходомера, способных повлиять на результаты поверки и препятствующих чтению надписей, маркировки, показаний индикатора;

• - отсутствие видимых механических повреждений соединительных кабелей.

• 6.2.1 При проливном способе поверки по скорости, расходомер подготавливают к работе и устанавливают на поверочную расходомерную установку в соответствии с эксплуатационной документацией на установку. С помощью поверочной установки задают поочередно 2-3 значения скорости потока, находящихся в диапазоне измерений расходомера. На индикаторе расходомера в режиме измерения скорости наблюдают показания расходомера по скорости. Результат опробования считают положительным, если изменение показаний на индикаторе соответствует изменениям скорости потока поверочной установки.

• 6.2.2 При имитационном способе поверки расходомера по скорости существуют 2 варианта опробования:

  • 6.2.2.1 Погружной доплеровский ультразвуковой датчик скорости, совмещенный с ультразвуковым датчиком уровня (далее - комбинированный датчик) используется как датчик и скорости, и уровня, демонтирован из потока и доступен для поверки в условиях лаборатории.

Для этого варианта опробование датчика по уровню производится согласно п.6.2.3.

Опробование по скорости - в емкости по п.6.2.3 путем кругового перемешивания объема воды в емкости и наблюдении за появлением ненулевых показаний на индикаторе расходомера и их плавном уменьшении после прекращения перемешивания.

• 6.2.2.2 Комбинированный датчик используется только как датчик скорости и не демонтирован из потока.

Для этого варианта опробование датчика по скорости производится путем измерений его электрических параметров (между белым и коричневым выводами кабеля датчика). Опробование считают успешным, если значения электрических параметров находятся в следующих пределах:

R = [(1+ 0,186 -А) ±20 %] Ом, где А - длина кабеля датчика, м;

20 мкГн < L < 60 мкГн;

500 мкФ < С < 1000 мкФ,

где R - электрическое активное сопротивление, L - индуктивность, С - электрическая ёмкость.

• 6.2.3 При опробовании расходомеров с погружными комбинированным и/или гидростатическим датчиками уровня, датчик помещают в емкость с водой и, увеличивая/уменыпая уровень воды в емкости (или расстояние от датчика до поверхности воды), наблюдают на индикаторе расходомера соответственно увеличение/уменыпение показаний по уровню.

• 6.2.4 При опробовании расходомеров с радарным и ультразвуковым бесконтактными датчиками уровня необходимо увеличивать и уменьшать расстояние между датчиком и отражающей поверхностью - экраном, имитирующим уровень потока жидкости. Расстояние до экрана должно быть не меньше слепой зоны датчика, в соответствии с РЭ изготовителя.

Проверка идентификационных данных программного обеспечения (ПО) осуществляется путем входа в раздел «Параметры ПО» меню расходомера с помощью кнопок на лицевой панели ЭБ и последующей сверки идентификационных данных с идентификационными данными ПО, приведенными в таблице 3.

Таблица 3 - Идентификационные данные ПО

Результат поверки считается положительным, если идентификационные данные ПО на индикаторе расходомера совпадают со значениями, указанными в таблице 3.

В зависимости от типа уровнемерной установки, датчик крепится согласно РЭ в ее нижней неподвижной части, либо на ее подвижную часть. При этом для задания тестовых значений уровня необходимо соответственно изменять уровень контролируемой среды в уровнемерной установке, либо изменять глубину погружения датчика.

На время поверки необходимо кнопками на лицевой панели ЭБ в сервисном режиме через меню «Поверка» выбрать «Настройка|Датчики|Уровень» временно присвоить параметру «Смещение» датчика уровня значение «О». По окончании поверки восстановить исходное значение «Смещения».

Погрешность измерения уровня для базовой комплектации определяется не менее чем при трёх значениях уровня, соответствующих (5± 1) %, (50±5) % и (90±5) % от наибольшего предела измерения датчика h _макс.

Вычисляют приведенную погрешность уь измерения уровня по формуле

^■изм ^— ^эт Гк =—7----

™макс

где Л_изм - показания расходомера по уровню, мм; к_эт - расстояние, измеренное рулеткой, мм;

Л_макс - верхний предел диапазона измерений уровня, мм.

Результат поверки считают положительным, если все полученные значения приведенной погрешности уь измерения уровня для каждого значения уровня не превышают допустимого значения ±0,25 %.

В качестве имитатора поверхности контролируемой среды используют поверхность передвижного прямоугольного отражающего экрана. Датчик устанавливают на горизонтальную поверхность, как показано на рисунке 1, на уровне около высоты экрана. Передвижной экран устанавливают вертикально, контролируя положение с помощью поверочного угольника и пузырькового уровня, так, чтобы его плоскость и геометрическая ось излучателя датчика уровня были взаимно перпендикулярны с допуском на неперпендикулярность ±1 угловой градус.

Плоскость установки датчика

Передвижной

Рисунок 1 - Схема монтажа ультразвукового датчика уровня

Определение погрешности датчика проводят не менее чем в трех равномерно расположенных точках диапазона измерений, две из которых соответствуют нижнему Ь_мин и верхнему Ь_макс пределу диапазона.

На время поверки необходимо кнопками на лицевой панели ЭБ в сервисном режиме через меню «Настройка|Датчики|Уровень» временно установить тип датчика уровня «Погружной» и присвоить параметру «Смещение» датчика уровня значение «О». По окончании поверки восстановить исходные значения измененных параметров.

В каждой проверяемой точке определяют расстояние h_3T от датчика до экрана и снимают по ЖКИ в режиме индикации уровня показания расходомера Ь_изм-

Вычисляют приведенную погрешность уь измерения уровня в каждой поверяемой точке диапазона по формуле

где Лизм - показания расходомера по уровню, мм; Н_эт - расстояние, измеренное рулеткой, мм;

А_Макс - верхний предел диапазона измерений уровня, мм.

Результат поверки считают положительным, если все полученные значения приведенной погрешности уь измерения уровня для каждого значения уровня не превышают допустимого значения ±0,15 %.

В качестве имитатора поверхности контролируемой среды используют поверхность передвижного прямоугольного отражающего экрана. Установка датчика и отражающего экрана производится аналогично п. 6.4.2.

На время поверки необходимо кнопками на лицевой панели ЭБ в сервисном режиме через меню «Настройка|Датчики|Уровень» временно установить тип датчика уровня «Погружной» и присвоить параметру «Смещение» датчика уровня значение «0». По окончании поверки восстановить исходные значения измененных параметров.

Определение погрешности датчика проводят не менее чем в трех равномерно расположенных точках диапазона измерений, две из которых соответствуют нижнему Ь_мин и верхнему h_MaKc значению диапазона.

В каждой проверяемой точке определяют расстояние h_3T от датчика до экрана и снимают по ЖКИ в режиме индикации уровня показания расходомера Ь_изм-

Вычисляют абсолютную погрешность измерений уровня Ah в каждой поверяемой точке диапазона измерений по формуле

^изм h_3T,                                               (3)

где /г_изм - показания расходомера по уровню, мм; Л_эт - расстояние, измеренное рулеткой, мм.

Результат поверки считают положительным, если все полученные значения абсолютной погрешности Дь измерения уровня для каждого значения уровня не превышают ±3,0 мм.

• 6.4.4 Определение погрешности измерения скорости потока жидкости с помощью погружного доплеровского ультразвукового датчика скорости (базовый вариант комплектации)

Способ реализации операции поверки по настоящему пункту методики определяет поверитель по результатам опробования и/или в зависимости от оснащенности эталонами.

Доплеровский погружной датчик скорости расходомера устанавливают в трубопроводе эталонной расходомерной установки с внутренним диаметром/шириной измерительного участка в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации расходомера.

Задают в измерительном участке расходомерной установки последовательно пять значений тестовых расходов, соответствующих следующим скоростям потока: два значения для скорости менее 1 м/с, одно значение для скорости (1,0±0,1) м/с и два значения для скорости более 1 м/с.

Для каждого тестового расхода после установления стационарного потока фиксируют время начала поверки (событие «старт»), окончания поверки (событие «стоп») и суммарный объем по показаниям расходомерной установки. При этом время t накопления измерений между событиями «старт» и «стоп» на каждом тестовом расходе расходомерной установки устанавливается не менее 5 минут и измеряется средствами эталонной установки либо секундомером.

Скорость потока жидкости в измерительном участке расходомерной установки для каждого тестового расхода определяется из накопленного объема V за время измерений t по формуле

где v_cp - средняя скорость потока жидкости, м/с;

V - накопленный объем, м³;

t - время измерения, с;

Swm - площадь заполненного внутреннего сечения измерительного участка расходомерной установки, м².

Показания по скорости снимают с ЖКИ расходомера при каждом тестовом расходе не менее 6-и раз. Первое показание фиксируют после момента «старт» поверки, второе и последующие - равномерно внутри интервала времени поверки. Вычисляют среднее арифметическое значение показаний расходомера для серии из п=6 измерений

^{Vu3M =} n^^{Vi                                   (5)}

i=l

Для двух точек тестового расхода в диапазоне значений скорости потока до 1,0 м/с определяют относительную погрешность измерений скорости y_v, приведенную к диапазону ±1 м/с, в каждой точке по формуле

где Гизм - значение средней скорости жидкости по показаниям расходомера, м/с.

Для трех точек тестового расхода в диапазоне значений скорости потока 1,0 м/с и более определяют относительную погрешность измерений скорости 5_V в каждой точке по формуле

(7)

Результат поверки считают положительным, если и приведенная y_v, и относительная S_v погрешности расходомера по скорости для каждого из тестовых значений v_cp не превышают предельного значения ±2 %.

Определение погрешностей расходомера по скорости производится путем имитации генератором ультразвукового сигнала, отраженного от движущегося потока и имеющего доплеровское смещение по частоте относительно излученного сигнала. Для реализации имитационного способа собирают схему, изображенную на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема функциональная соединения приборов для имитационной проверки

Подают питание на расходомер, генератор и частотомер, согласно их руководств по эксплуатации. С помощью кнопок управления на лицевой панели расходомера переходят в режим отображения на ЖКИ скорости жидкости. Сигнал с генератора через аттенюатор подают на клеммы 7 и 8 блока преобразователя сигнала (далее ПС).

Преобразователь сигналов              Электронный блок

Рисунок 3 - Схема подключения к блоку ПС

Примечание:

• 1. Значение амплитуды выходного сигнала генератора составляет около 30 мВ. В зависимости от коэффициента ослабления применяемого аттенюатора, амплитуда выходного сигнала генератора может быть изменена для достижения устойчивых показаний по скорости на индикаторе ЭБ.

• 2. Подключение погружного доплеровского ультразвукового датчика скорости, совмещенного с датчиком уровня, не является обязательным и не влияет на результаты поверки.

На генераторе устанавливают поочередно значения тестовой частоты F_3T в соответствии с таблицей 4. Значение частоты сигнала генератора контролируют по частотомеру. Дожидаются в течение около 20 секунд окончания преобразования входного частотного сигнала в блоке ПС, снимают показания расходомера по скорости.

Значения погрешностей рассчитывают по формулам (6) и (7) в зависимости от значений тестовых частот. Экспериментальные данные и результаты вычислений сводятся в таблицу 4 протокола поверки.

Таблица 4 - Значения тестовых частот и соответствующих им скоростей потока

Результат поверки считают положительным, если и приведенная y_v, и относительная S_v погрешности расходомера по скорости для каждого из тестовых значений у_эт не превышают предельного значения ±2 %.

Устанавливают датчик скорости расходомера на измерительный участок эталонной установки в соответствии с руководствами по эксплуатации эталона скорости и расходомера. Не допускается рассогласования направления вектора скорости потока и оси радара в горизонтальной плоскости более чем на ±2 градуса. Коэффициент коррекции скорости расходомера при этом устанавливают равным 1.

Задают в измерительном участке эталона последовательно три значения скорости потока из диапазона измерений расходомера.

При каждом тестовом значении скорости v_3T снимают по ЖКИ расходомера в режиме индикации скорости показания v_H3M.

Вычисляются численные значения величин допуска для каждого из трех значений скорости по формуле

8v макс = ±( 1,0+0,1 /v„_3M), %,                                      (8)

где v_H3M - измеренное расходомером значение скорости, м/с.

Вычисляются относительные погрешности 8_V измерения скорости по формуле

о _ ^изм ~ ^зт

где v_3T - значение поверхностной скорости потока жидкости по показаниям эталона, м/с.

Результат поверки считают положительным, если относительная погрешность расходомера по скорости не превышает пределов, вычисляемых по формуле ±(l,0+0,l/v_H3M) % для каждого из значений v_3m скорости потока жидкости.

Поверка выполняется при подключении к входным клеммам «4-20 мА» ЭБ расходомера калибратора тока. Допускается применять в качестве калибратора тока миллиамперметр соответствующего класса с внешним стабилизированным блоком питания, рассчитанным на регулирование выходного напряжения до 15 В (рисунок 4).

эб геострим                Калибратор тока

Рисунок 4 - Схема для определения погрешности измерения постоянного тока

Определение погрешности выполняется не менее чем при трех значениях тока, равномерно распределенных в диапазоне от 4 до 20 мА, включая границы диапазона. Результаты измерений отсчитываются по строке индикации уровня на индикаторе расходомера, отсчет производить в единицах уровня.

Для определения приведенной погрешности рассчитывают эталонные значения уровня h_3i, соответствующие i-му значению силы постоянного тока калибратора, по формуле

макс ^мин)

где I ai - z-oe значение силы постоянного тока, подаваемое калибратором на вход ЭБ, мА;

Лмакс^и ^мин - наибольшее и наименьшее значение измеряемого уровня, которые заносятся в память при конфигурировании расходомера для совместной работы с конкретным датчиком уровня, мм.

Вычислить приведенную погрешность измерения силы постоянного тока для i-ro тестового тока по формуле

где Л_изм j - показания расходомера при измерении z-ro значения силы постоянного тока, подаваемого с калибратора, мм;

h₃i — расчетное значение уровня, соответствующее z-му значению силы тока, мм.

Результат поверки считать положительным, если все полученные значения приведенной погрешности измерения силы постоянного тока не выходят за пределы ±0,1 %.

Подготовить к работе частотомер и подключить его к частотному выходу расходомера по объемному расходу с учетом варианта исполнения выхода (активный или пассивный).

Кнопками на лицевой панели ЭБ, произвести следующие действия:

• - в меню «Отсечка|Верхний порог» установить максимально допустимое значение объемного расхода Q_Ma_Kc⁼160000 м³/ч;

• - в меню «Отсечка|Нижний порог» установить значение объемного расхода Qmhh^ 0 м³/ч;

• - в меню «Выходы|Частотный|Расход» установить значение Q_MaKc⁼l60000 м³/ч;

• - в меню «Выходы|Частотный|Частота» установить значение 2000 Гц;

• - в меню «Профиль» установить значение «Имитация»;

• - в меню «Параметры» установить значение дисперсии объемного расхода dQ=0;

• - в меню «Параметры» установить поочередно три значения имитируемого объемного расхода в соответствии с таблицей 5. Контролировать по ЖКИ установленные значения объемного расхода.

Таблица 5 - Определение относительной погрешности преобразования значения объемного расхода в выходной частотный сигнал

Зафиксировать для каждого их трех значений Q₃ показания частотомера /_вых. Перевести показания частотомера /_8ЫЛ в объемный расход Qf по формуле

Вычислить значения относительной погрешности 8q преобразования значения объемного расхода в выходной частотный сигнал по формуле

Восстановить в меню исходные значения параметров.

Результат поверки считать положительным, если все полученные значения относительной погрешности 8q преобразования значения объемного расхода в выходной частотный сигнал не выходят за пределы ±0,05 %.

Подготовить к работе миллиамперметр и подключить его к токовому выходу расходомера по объемному расходу с учетом варианта исполнения выхода (активный или пассивный).

Примечание: поверку проводят аналогично проверке частотного выхода по п. 6.4.7. Оба эти пункта поверки рекомендуется совмещать, подключая одновременно к соответствующим выходам ЭБрасходомера частотомер и миллиамперметр и снимая данные по выходным частоте и току.

Кнопками на лицевой панели ЭБ произвести следующие действия:

• - в меню «Отсечка|Верхний порог» установить максимально допустимое значение объемного расхода Q_MaKC=160000 м³/ч;

• - в меню «Отсечка|Нижний порог» установить значение объемного расхода Q_MHH= 0 м³/ч;

• - в меню «Выходы|Аналоговый|Расход» установить значение Q_MaKc⁼160000 м³/ч;

• - в меню «Выходы|Аналоговый|Код 4 мА» и «Код 20 мА» должны быть установлены значения кодов полной шкалы в соответствии с результатами последней калибровки;

• - в меню «Профиль» установить значение «Имитация»;

• - в меню «Параметры» установить значение дисперсии объемного расхода dQ=0;

• - в меню «Параметры» установить поочередно три значения имитируемого объемного расхода в соответствии с таблицей 6. Контролировать по ЖКИ установленные значения объемного расхода.

Таблица 6 - Определение приведенной погрешности преобразования значения объемного расхода в выходной токовый сигнал 4-20 мА

Зафиксировать для каждого их трех значений Q₃ показания миллиамперметра /_вых. Перевести показания частотомера /_вых в объемный расход Qi по формуле

_л Фмакс ^— ^2мин            ...                                        (м:

Qi =------(4ых - 4)

^гД^е (вых макс ^и (вых мин ^_ границы диапазона изменения выходного токового сигнала по объемному расходу, составляющие 4 и 20 мА соответственно.

Вычислить значения приведенной погрешности у@ преобразования значения объемного расхода в выходной токовый сигнал по формуле

Qi — Qs

чмакс Умин

Восстановить в меню исходные значения параметров.

Результат поверки считать положительным, если все полученные значения приведенной погрешности преобразования значения объемного расхода в выходной токовый сигнал yg не выходят за пределы ±0,5 %.

• 7.1 Результаты поверки оформляются протоколом, рекомендуемая форма которого приведена в Приложении А.

• 7.2 В протокол допускается не включать пункты с незаполненными таблицами экспериментальных данных, поверка по которым не проводились в связи с отсутствием тех или иных датчиков в составе (комплектации) расходомера либо по заявлению владельца СИ.

• 7.3 При положительных результатах поверки проводят пломбирование расходомера. Знак поверки наносится поверх одного из винтов крепления лицевой панели ЭБ (рисунок 5) в виде наклейки либо оттиска клейма методом давления на мастику в пломбировочной чашке.

  

Рисунок 5 - Схема пломбировки от несанкционированного доступа, обозначение места нанесения знака поверки

• 7.4 По заявлению заказчика проведения поверки оформляют свидетельство о поверке установленного образца либо в соответствующем разделе паспорта наносится знак поверки, ставится подпись поверителя, расшифровка подписи и дата поверки.

• 7.5 При отрицательных результатах поверки оформляют извещение о непригодности установленной формы.

Форма протокола поверки

Протокол поверки №_______от «__»________20__г.

6.4.1 Определение приведенной погрешности уи измерения уровня ультразвуковым погружным датчи

6.4.2 Определение приведенной погрешности уь измерения уровня потока жидкости ультразвуковым бесконтактным датчиком уровня

6.4.3 Определение абсолютной погрешности A_h измерения уровня потока жидкости радарным бесконтактным датчиком уровня

6.4.4 Определение погрешности измерения скорости потока жидкости с помощью погружного доплеровского ультразвукового датчика скорости

Продолжение приложения А

6.4.5 Определение относительной погрешности измерения скорости потока жидкости с помощью радарного бесконтактного датчика скорости

6.4.7 Определение относительной погрешности преобразования значения объемного расхода в выходной частотный сигнал

6.4.8 Определение приведенной погрешности преобразования значения объемного расхода в выходной токовый сигнал 4-20 мА

Результат проверки: _________________________(годен/негоден)

Поверитель:_______________ (ФИО), _________________ (подпись), _______________(дата)