Методика поверки «ГСОЕИ. Манометры грузопоршневые МПА» (МП 231-0072-2019)

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева»

ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева»

УТВЕРЖДАЮ

• s *

♦ * «

i 2 *

И.о. директора ФГУП «ВНИИМ

Менделеева»

.Н. Пронин

//<01» октября 2019 г.

Государственная система обеспечения единства измерений

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МП 231-0072-2019

Руководитель НИО государственных эталонов в области измерений давления

Р.А. Тетерук

Разработчик

Ведущий инженер НИЛ

в области измерений избыточного азности давлений

давления

М.Ю. Леонтьев

г. Санкт-Петербург 2019 г.

• 1.1 Настоящая методика поверки распространяется на манометры грузопоршневые МПА (далее по тексту — манометры) и устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок.

• 1.2 Методикой поверки предусмотрена возможность проведения поверки на меньшем числе поддиапазонов измерений, в соответствии с заявлением заказчика, с обязательным указанием в свидетельстве о поверке информации об объеме проведенной поверки.

• 1.3 Интервал между поверками — 2 года.

2.1 При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции приведенные в таблице 1.

Таблица 1

• 2.2 Поверка прекращается при получении отрицательного результата по п. 8.1, п. 8.2, п. 8.3 настоящей методики, манометр возвращается с изложением причин возврата для проведения мероприятий по их устранению и повторного предъявления.

3.1 При проведении поверки должны применяться средства поверки, указанные в таблице 1.

Таблица 1

Окончание таблицы 1

• 3.2 Средства измерений, применяемые при поверке, должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке.

• 3.3 Эталоны, применяемые при поверке, должны быть аттестованы и иметь действующие свидетельства об аттестации эталона.

• 3.4 Допускается применение средств поверки, не приведенных в перечне, но обеспечивающих определение (контроль) метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.

• 4.1 Поверка проводится квалифицированным персоналом лабораторий, аттестованных в установленном порядке.

• 4.2  К поверке допускаются лица, аттестованные в качестве поверителей, прошедшие инструктаж по безопасности труда и ознакомленные с эксплуатационной документацией на эталонные и поверяемые средства измерений.

• 5.1 При поверке должны быть соблюдены требования безопасности труда, производственной санитарии и охраны окружающей рабочей среды, изложенные в эксплуатационных документах эталонных и поверяемых средств измерений.

• 6.1 При проведении операций поверки должны быть соблюдены следующие условия:

• - температура окружающего воздуха, °C       от +18 до +23

• - относительная влажность воздуха, %         от 20 до 80

• - атмосферное давление, кПа                 от 84 до 106,7

• - вибрация, тряска, удары, магнитные поля, кроме земного, влияющие на работу и метрологические характеристики средств измерений, эталонных и поверяемых манометров, должны отсутствовать;

• - рабочая среда для поверки манометров: МПА-0,2... МПА-10 (ВПП от 0,02 до 1 МПа) - воздух или азот; МПА-10... МПА-100 (ВПП от 1 до 10 МПа) - азот или керосин.

• - давление должно повышаться и понижаться плавно, т.е. скорость изменения измеряемого давления не должна превышать 10 % диапазона измерений в секунду.

• 6.2 Поверяемый манометр перед поверкой, должен находиться в лаборатории при нормальных условиях не менее 8 ч.

• 6.3 Окружающий воздух не должен содержать примесей, агрессивных по отношению к материалам, из которых изготовлены эталоны и поверяемые манометры.

• 6.4 Манометры на поверку следует представлять в чистом виде.

• 6.5 При наличии сертификатов калибровки на грузы, с датой выдачи не более 24 месяцев до даты предоставления манометра в поверку, грузы допускается не предоставлять.

• 6.6 При проведении поверки запрещается:

• - снимать (отсоединять) измерительную поршневую систему поверяемого и эталонного манометров с устройства для создания давления, осуществлять снятие грузов без сброса давления в системе;

• - открывать вентиль устройства для создания давления, предназначенный для отключения поверяемого манометра, если давление в прессовой части превышает сумму значений давлений грузов, находящихся на грузоприемном устройстве;

• - создавать давление, превышающее верхний предел измерений поверяемого манометра или эталона.

• 7.1 Устройство для создания давления должно быть установлено на горизонтальное основание, исключающее тряску, вибрацию и появление наклонов опорной поверхности.

• 7.2 Эталонный и поверяемые манометры устанавливают на устройство для создания давления, при этом угол отклонения оси поршневой системы от вертикали не должен превышать 5'.

• 7.3 Запорные вентили устройства для создания давления не должны в закрытом положении пропускать рабочую среду в манометры при давлении, равному верхнему пределу измерений.

• 7.4 Перед определением массы поршня с грузоприемным устройством поверяемый манометр должен быть разобран, поршень и цилиндр должны быть промыты чистым этиловым спиртом по ГОСТ Р 55878-2013 или ГОСТ 5962-2013 или химически чистым изопропиловым спиртом по ГОСТ 9805-84.

После промывания поршень и цилиндр протирают чистой тканью по ГОСТ 29298-2005 и папиросной бумагой по ГОСТ 3479-85 или безворсовыми салфетками, остальные детали протирают ветошью.

• 7.5 Проверка наличия сертификата калибровки вакуумметра в составе манометра, с датой выдачи не более 24 месяцев до даты предоставления манометра в поверку.

• 7.6 Проверка наличия сертификата калибровки первичного и вторичного преобразователей температуры в составе манометра, с датой выдачи не более 24 месяцев до даты предоставления манометра в поверку.

• 7.7 Проверка наличия сертификата(-ов) калибровки грузов и поршня с грузоприемным устройством, с датой выдачи не более 24 месяцев до даты предоставления манометра в поверку.

• 8 ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

• 8.1.1 При проведении внешнего осмотра устанавливается соответствие поверяемого манометра следующим требованиям:

• - наличие эксплуатационной документации, с указанием модификации прибора, диапазона измерений, класса точности, температурного коэффициента линейного расширения материалов поршня и цилиндра, коэффициента деформации поршневой системы;

• - свидетельства о предыдущей поверке (при периодической поверке);

• - маркировка и комплектность должны соответствовать эксплуатационной документации;

• - отсутствие механических повреждений, следов коррозии на деталях манометра и грузах, представляемых на поверку;

• - детали прибора и резьбовые соединения не должны иметь срезанных витков и повреждений, препятствующих присоединению и не обеспечивающих герметичность и прочность соединения;

• - отсутствие повреждений антикоррозийного покрытия.

• 8.1.2 Манометр, не удовлетворяющий требованиям п.8.1.1 настоящей методики, не подлежит поверке до устранения неисправностей и несоответствий. После их устранений внешний осмотр проводят в полном объеме.

• 8.2.1 При опробовании следует проверить работоспособность и герметичность манометра.

• 8.2.2 При проверке работоспособности манометра проверяют:

• - соединения поршня с грузоприемным устройством должно исключать взаимное относительное перемещение;

• - поршень должен свободно, без затираний, вращаться в цилиндре и перемещаться вдоль оси цилиндра;

• - грузы должны легко, без заедания, накладываться один на другой на грузоприемное устройство и сниматься без относительного взаимного радиального перемещения.

• 8.2.3 Герметичность манометров проверяют при давлении, равном нижнему пределу измерений абсолютного давления, с предварительным вакуумированием системы в течение не менее 5 минут, при этом в течение последующих двух минут не должно наблюдаться повышение давления и изменение температуры воздуха в помещении не должно превышать ±0,1 °C.

Допускается выполнять проверку герметичности при давлении, равном верхнему пределу измерения избыточного давления. Производят выдержку в течение 5 минут, при этом в течение последующих двух минут не должно наблюдаться понижение давления и изменение температуры воздуха в помещении не должно превышать ±0,1 °C.

Операция «Подтверждение соответствия программного обеспечения» состоит из определения номера версии (идентификационного номера) программного обеспечения.

• 8.3.1 Определение номера версии встроенного ПО манометра.

  • 8.3.1.1 Включить манометр с помощью кнопки питания. В основном меню выбрать пункт «Настр.». В появившемся меню выбрать пункт «Информация». При этом на дисплее отобразится номер версии программного обеспечения. Считать с дисплея номер версии ПО.

  • 8.3.1.2 Подтверждение можно считать успешным, если номер версии программного обеспечения поверяемого манометра совпадает (или является не ниже) с номером версии «2.00».

• 8.3.2 Определение номера версии автономного ПО манометра.

  • 8.3.2.1 Номер версии автономного ПО указан на главном экране в правом нижнем углу программы МРА.

  • 8.3.2.2 Подтверждение можно считать успешным, если номер версии автономного программного обеспечения совпадает (или является не ниже) с номером версии «1.00».

• 8.4.1 Проверка отклонения от перпендикулярности опорной плоскости грузоприемного устройства к оси поршня

  • 8.4.1.1  Отклонение от перпендикулярности опорной плоскости грузоприемного устройства к оси поршня определяют при вертикальном положении ИПС одним из двух способов.

    • 8.4.1.1.1 Первый способ. На опорную плоскость устанавливают уровень или квадрант в двух взаимно перпендикулярных положениях, не приводя ИПС во вращение.

Разность показаний уровня или квадранта не должна превышать (5 ')•

• 8.4.1.1.2 Второй способ. Манометр отключают вентилем от устройства для создания давлений. Устанавливают на штативе индикатор в вертикальное положение. Наконечник индикатора приводят в соприкосновение с опорной плоскостью грузоприемного устройства и рукой приводят во вращение поршень с грузоприемным устройством, наблюдая при этом за перемещением стрелки индикатора.

• 8.4.1.2 Опорная плоскость грузоприемного устройства, поверяемого манометра, должна быть перпендикулярной к оси поршня с допускаемым отклонением не более 1,45 мм/м (~5')«

• 8.4.2 Определение скорости опускания поршня

  • 8.4.2.1 Скорость опускания поршня определяют в режиме измерения избыточного давления при нагрузке, соответствующей верхнему пределу измерений поверяемого манометра. При этом запорный вентиль должен быть перекрыт, поверяемая ИПС, входящая в состав манометра, выдерживается под нагрузкой не менее 2 мин, а частота вращения поршня с грузами должна быть не менее 30 об/мин.

  • 8.4.2.2 Для определения скорости опускания поршня измеряют расстояние, на которое он переместился за некоторый промежуток времени. Расстояние измеряют индикатором часового типа, интервал времени опускания поршня отсчитывают по секундомеру.

  • 8.4.2.3 Скорость опускания поршня должна быть не более значений, указанных в таблице 2.

Таблица 2 - Значения скорости опускания поршня

8.4.3 Определение продолжительности свободного вращения поршня

• 8.4.3.1 Продолжительность свободного вращения поршня определяют в режиме измерения избыточного давления при нагрузке, соответствующей 20 % от верхнего предела измерений поверяемого манометра. Поршень с грузами приводят во вращение руками по ходу часовой стрелки.

• 8.4.3.2 За продолжительность свободного вращения поршня принимают интервал времени от момента, соответствующего начальной частоте его вращения, равной (120=1=10) об/мин, до полной остановки поршня. Начальную частоту вращения поршня определяют при помощи тахометра. Отсчет времени производят с помощью секундомера.

• 8.4.3.3 Продолжительность свободного вращения поршня должна быть не более значений, указанных в таблице 3.

Таблица 3 — Значения продолжительности свободного вращения поршня

• 8.4.4 Определение эффективной площади измерительной поршневой системы

• 8.4.4.1 Эффективную площадь ИПС определяют методом непосредственного сличения поверяемого манометра с эталонным манометром (рабочим эталоном). Данный пункт методики выполняется одним из двух способов:

• 1) определение эффективной площади сличением с эталонным манометром грузопоршневым избыточного давления - п. 8.4.4.2.

• 2) определение эффективной площади сличением в реперных точках с эталоном абсолютного давления - п. 8.4.4.3.

• 8.4.4.2 Сличение с манометром грузопоршневым избыточного давления проводят путем уравновешивания ИПС одним из способов, приведенных ниже.

• 1) Прямое (без предварительного уравновешивания) уравновешивание масс поршней с грузоприемным устройством и помещенных на них грузов. Поршневые системы поверяемого и эталонного манометров необходимо установить так, чтобы в момент их равновесия нижние торцы поршней располагались в одной горизонтальной плоскости. В противном случае необходимо определить расстояние по вертикали между нижними торцами поршней и внести поправку на значение массы столба рабочей среды. Взаимное положение поршней должно быть определено с погрешностью не более 1 мм.

• 2) Уравновешивание масс грузов, помещенных на поршни поверяемого и эталонного манометров, при условии предварительного уравновешивания поршней.

Примечание. При методе с предварительным уравновешиванием нет необходимости, чтобы торцы поршней располагались в одной горизонтальной плоскости.

• 8.4.4.2.1 При определении эффективной площади ИПС поверяемого манометра должны быть выполнены следующие требования.

• 8.4.4.2.1.1 Поршни эталонного и поверяемого манометра должны быть установлены в рабочее положение.

• 8.4.4.2.1.2 Взаимное положение поршней следует контролировать во время их равновесия отсчетными устройствами для наблюдения за положением равновесия.

• 8.4.4.2.1.3 Измерения следует проводить при давлениях, равномерно возрастающих до верхнего предела измерений эталонного манометра (рабочего эталона). Число точек давления должно быть не менее 5.

• 8.4.4.2.1.4  Погрешность определения действительных значений тарированных грузов при определении эффективной площади поршневой пары не должны превышать 0,05-б/_Пов (где d_n0B - предел допускаемой погрешности поверяемого манометра, %), но не более 1 мг.

• 8.4.4.2.1.5  Для уравновешивания поршней на грузоприемные устройства поверяемого манометра и эталона помещают грузы соответствующей массы. При помощи устройства для создания давления поршни устанавливают в рабочее положение, затем приводят во вращение с частотой не менее 30 об/мин. Если при этом равновесие поршней отсутствует, то поднимающийся поршень дополнительно нагружают гирями до достижения равновесия.

Равновесие считают достигнутым, если не наблюдается изменения положения поршней относительно друг друга.

• 8.4.4.2.2 При определении эффективной площади ИПС без предварительного уравновешивания отношение масс А, при каждом отдельном уравновешивании поршней с учетом массы столба рабочей среды под поршнем эталона определяют по формулам [1] и [2]:

  

[1]

и с учетом массы столба рабочей среды под поршнем поверяемого манометра

где т_э и т_пов - действительная масса поршня с грузоприемным устройством эталонного и поверяемого манометров соответственно, кг;

т_п и т_пов ri - действительная масса грузов и гирь при z-m уравновешивании, нагружаемых на эталонный и поверяемый манометры соответственно, кг;

F_{3 ном} и F_noe нол, - номинальные значения приведенных площадей ИПС эталонного и поверяемого манометров соответственно, м²;

h - расстояние между нижними торцами поршней эталонного манометра и поверяемого манометра, м; h > 0, если нижний торец поршня эталонного манометра ниже торца поршня поверяемого манометра;

р_с - плотность рабочей среды, кг/м³;

qi - поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры и деформации на показания манометров, определяемый по формуле [3]:

Qi~ 1 + (в-1э+ (Х-2э)(1э1~20 С)-((Х]_Пов~^ О-2пов)( tnoe i~20 С) +([$э~ @пов)Рь       [3]

где а/_э и «2_Э - температурные коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня эталонного манометра, °C"¹;

ai_noe и а2пов - температурные коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня поверяемого манометра, °C’¹;

t_noe i и t₃ i - температура поверяемого и эталонного манометров соответственно при i-м уравновешивании, °C;

Pi - номинальное давление при z-м уравновешивании, Па;

Л и /З_пов - коэффициенты деформации поршня и цилиндра от давления эталонного и поверяемого манометров соответственно, Па’¹.

Поправочным коэффициентом д, пренебрегают, если его значение не превышает 10% предела допускаемой погрешности поверяемого манометра.

По результатам значений А, определяют среднее отношение масс с учетом массы столба рабочей среды под поршнем эталонного манометра по формуле [4]:

Si₌i(^3 Рс'^э ном’^+^э ri)

[4]

а с учетом массы столба рабочей среды под поршнем поверяемого манометра по формуле [5]:

д _ ^1=1(^-пов~*~Рс'^пов ном'^+ТПпов ri)'Qi                             [5]

2”₌₁(пг_э+тп_эг()          ’

где п - число поверяемых точек.

• 8.4.4.2.3 При определении эффективной площади ИПС по способу с предварительным уравновешиванием перед началом измерений проводят предварительное уравновешивание поршней эталонного и поверяемого манометров путем накладывания тарировочных грузов, которые затем не снимают с грузоприемных устройств. Суммарные массы поршней с грузоприемными устройствами и грузов, помещенных при предварительном уравновешивании, при определении эффективной площади не измеряют и не учитывают.

Дальнейший порядок измерений такой же, как и при способе без предварительного уравновешивания.

Отношение масс А; при каждом отдельном уравновешивании поршней по этому способу определяют по формуле [6]:

^тпов ri'Qi

_ ^1=1^77гпов ri'Qi                                          [7] Si=i ^тэ ri

• 8.4.4.2.4 Эффективную площадь поверяемого манометра F_noe определяют по формуле [8]:

F_noe=F₃A,                                [8]

где F_noe - значение эффективной площади ИПС эталонного манометра, см².

Предельные отклонения значений эффективной площади ИПС поверяемого манометра от номинального значения должны соответствовать приведенным в таблице 4.

Таблица 4 - Предельные отклонения значений эффективной площади ИПС

• 8.4.4.2.5 Для оценки точности полученных значений эффективной площади ИПС для манометров вычисляют среднее квадратическое отклонение Sf результата в последовательности, приведенной ниже.

При каждом значении давления определяют разность отношений масс Si по формуле [9]:

[9]

Среднее квадратическое отклонение определяют по формуле [10]:

• 100%.

Среднее квадратическое отклонение результата эффективной площади ИПС не должно превышать значений, таблице 5.

Таблица 5 - Среднее квадратическое отклонение результата определения эффективной площади ИПС

• 8.4.4.3 Определение эффективной площади ИПС манометра методом непосредственного сличения в реперных точках с эталоном абсолютного давления производят по следующему методу.

• 8.4.4.3.1 Производят подготовку к работе, установку в рабочее положение манометра и эталона абсолютного давления в соответствии с эксплуатационной документацией. Собирают установку в соответствии с вакуумной схемой (рисунок 1).

  

  Рисунок 1 - Вакуумная схема установки

  1 - устройство создания давления; 2 - источник рабочей среды манометра (МПА);

  3 - вакуумный насос для понижения давления;

  4 - вакуумный насос для откачки воздуха из вакуумной камеры.

• 8.4.4.3.2 Опробование.

• 8.4.4.3.2.1 При опробовании следует проверить на герметичность и работоспособность манометр.

• 8.4.4.3.2.2 Производят откачку вакуумным насосом для понижения давления измеряемой величины газа до значения нижнего предела измерений манометра. Остаточное давление в вакуумной камере должно быть не более 10 Па.

• 8.4.4.3.2.3 Измерения следует проводить не менее чем при пяти значениях давления.

• 8.4.4.3.2.4 Расчет давления манометра производят согласно сопроводительной документации, в качестве эффективной площади при первичной поверке принимают значение, полученное на заводе-изготовителе, при периодической — значение, полученное при предыдущей поверке.

• 8.4.4.3.2.5 Фиксацию показаний осуществляют после установки поршня манометра в рабочее положение и стабилизации термодинамических процессов.

По полученным результатам измерения вычисляется эффективная площадь ИПС манометра в каждой реперной точке [11]:

[И]

^ГЭ1

где F, - эффективная площадь ИПС, полученная в /-ой реперной точке, см²; Fo - эффективная площадь ИПС, полученная при предыдущей поверке или на заводе-изготовителе, см²;

Л» - абсолютное давление манометра, рассчитанное для площади Fo, Па;

P₃i - абсолютное давление, воспроизводимое эталоном, Па.

По результатам значений /^определяют среднее значение эффективной площади ИПС и СКО, определенные методом сличения с эталоном абсолютного давления по формулам [12] и [13].

т

где т - количество реперных точек.

• 8.4.4.3.2.6 Среднее квадратическое отклонение результата определения эффективной площади ИПС не должно превышать значений, указанных в таблице 5.

8.4.5 Определение порога реагирования.

• 8.4.5.1 Порог реагирования определяют при последнем уравновешивании, т. е. при давлении, соответствующем верхнему пределу измерений манометров. При окончании уравновешивания поршень поверяемого манометра дополнительно нагружают гирями, масса которых не превышает ^0,1 ™^тах, (где т_тах - масса грузов поверяемого манометра, соответствующая верхнему пределу измерений, кг).

• 8.4.5.2   Результат проверки порога реагирования считают положительным, если при помещении добавочных гирь равновесие поршней нарушится, а значение не превышает указанного в описании типа.

• 8.4.5.3 Если значение эффективной площади было получено согласно п. 8.4.4.3, то определение порога реагирования не производится.

• 8.4.6 При соблюдении всех требований п. 8.4 пределы допускаемой основной погрешности поверяемого манометра не должны превышать значений, установленных в описании типа на него. Результаты поверки считаются положительными.

• 8.4.7 При несоответствии поверяемого манометра любому требованию п. 8.4 ИПС манометра разбирают, повторяют операции по п. 8.4, снова собирают и проводят повторные измерения. Если и во втором случае отклонения поверяемых параметров выходят за допустимые пределы, то выдают извещение о непригодности или в соответствии с заявлением заказчика переводят манометр в более низкий класс точности (например, манометр класса точности 0,005 может быть переведен в класс точности 0,008).

• 9.1 Результаты поверки заносят в протокол.

• 9.2 При положительных результатах поверки манометра, при наличии сертификатов калибровки на первичный и вторичный преобразователи температуры, вакуумметр, грузы, оформляется свидетельство о поверке со ссылкой на все сертификаты калибровки. Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.

• 9.3 При отрицательных результатах поверки манометр к применению не допускают, выдают извещение о непригодности с указанием причин.

15