Методика поверки «Преобразователи давления измерительные PSD-30,PSD-31,PSA-31,PSD-4» (МП 202-022-2017)

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора по производственной метрологии ФГУП «ВНИИМС»

. В. Иванникова

Настоящая методика распространяется на преобразователи давления измерительные PSD-30, PSD-31, PSA-31, PSD-4, изготавливаемые по технической документации фирмы «WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG», Германия.

Преобразователи давления измерительные PSD-30, PSD-31, PSA-31, PSD-4 (далее -преобразователи) предназначены для измерения и непрерывного преобразования избыточного или абсолютного давления жидких или газообразных сред в унифицированный электрический выходной сигнал постоянного тока или напряжения постоянного тока.

Рекомендация устанавливает методику первичной (до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта) и периодической (в процессе эксплуатации) поверок преобразователей.

Рекомендованный интервал между поверками 5 лет.

1 Операции поверки

• 1.1 При проведении поверки выполняют следующие операции:

• - внешний осмотр - 5.1;

• - опробование - 5.2;

• - проверка идентификационных данных программного обеспечения - 5.3;

• - определение основной погрешности преобразователя - 5.4.

2 Средства поверки

2.1 При проведении поверки применяют средства поверки, указанные в таблице 1. Таблица 1

• 2.2 Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

3 Требования безопасности

• 3.1 При проведении поверки соблюдают общие требования безопасности при работе с преобразователями давления (см., например ГОСТ 22520-85), а также требования по безопасности эксплуатации применяемых средств поверки, указанные в технической документации на эти средства.

4 Условия поверки и подготовка к ней

• 4.1 При проведении поверки соблюдают следующие условия:

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

• -  относительная влажность окружающего воздуха не более 80 %;

• -  давление в помещении, где проводят поверку (далее - атмосферное давление), в пределах от 84 до 106,7 кПа или от 630 до 800 мм рт. ст;

• -  напряжение питания постоянного тока в соответствии с технической документацией на преобразователь. Номинальное значение напряжения питания и требования к источнику питания - в соответствие с технической документацией на преобразователь. Отклонение напряжения питания от номинального значения не более ±1 %, если иное не указано в технической документации на преобразователь;

• -  сопротивление нагрузки при поверке - в соответствии с технической документацией на преобразователь;

• -  рабочая среда - воздух или нейтральный газ при поверке преобразователей с верхними пределами измерений, не превышающими 2,5 МПа, и жидкость при поверке преобразователей с верхними пределами измерений более 2,5 МПа. Допускается использовать жидкость при поверке преобразователей с верхними пределами измерений от 0,4 до 2,5 МПа при условии тщательного заполнения жидкостью всей системы поверки. Допускается использовать воздух или нейтральный газ при поверке преобразователей с верхними пределами измерений более 2,5 МПа при условии соблюдения соответствующих правил безопасности;

• -  колебания давления окружающего воздуха, вибрация, тряска, удары, наклоны, магнитные поля и другие возможные воздействия на датчик при его поверке не должны приводить к выходу за допускаемые значения метрологических характеристик;

• 4.2   Перед проведением поверки преобразователей выполняют следующие подготовительные работы:

• -  выдерживают преобразователь не менее 3 ч при температуре, указанной в п. 4.1, если иное не указано в технической документации на преобразователь;

• -  выдерживают преобразователь не менее 0,5 ч при включённом питании, если иное не указано в технической документации;

• -  устанавливают преобразователь в рабочее положение с соблюдением указаний технической документации;

• -  проверяют на герметичность в соответствии с п.п. 4.2.1 - 4.2.4 систему, состоящую из соединительных линий для передачи давления, эталонов и вспомогательных средств для задания и передачи измеряемой величины.

• 4.2.1 Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки преобразователей давления, разрежения с верхними пределами измерений менее 100 кПа и преобразователей абсолютного давления с верхними пределами измерений более 250 кПа, проводят при значениях давления (разрежения), равных верхнему пределу измерений поверяемого преобразователя.

Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки преобразователей давления-разрежения, проводят при давлении равном верхнему пределу измерений избыточного давления.

Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки преобразователей разрежения с верхним пределом измерений 100 кПа, проводят при разрежении, равном 0,9 - 0,95 значения атмосферного давления.

Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки преобразователей абсолютного давления с верхними пределами измерений 250 кПа и менее, проводят в соответствии с п.4.2.3.

• 4.2.2 При проверке герметичности системы, предназначенной для поверки преобразователей, указанных в 4.2.1, на место поверяемого преобразователя устанавливают заведомо герметичный преобразователь или любое другое средство измерений с погрешностью измерений не более 2,5% от значений давления, соответствующих требованиям 4.2.1, и позволяющее зафиксировать изменение давления на величину 0,5 % от заданного значения давления. Далее в системе создают давление, установившееся значение которого соответствует требованиям 4.2.1, после чего отключают источник давления. Если в качестве эталона применяют грузопоршневой манометр, то его колонку и пресс также отключают.

Систему считают герметичной, если после 3-х мин выдержки под давлением, равным или близким верхнему пределу измерений преобразователей, не наблюдают падения давления (разрежения) в течение последующих 2 мин. При необходимости время выдержки под давлением может быть увеличено.

При поверке основной погрешности преобразователя систему считают герметичной, если за 30 с спад давления не превышает 0,3 % от верхнего предела измерений поверяемого преобразователя.

Допускается изменение давления (разрежения) в системе, обусловленное изменением температуры окружающего воздуха и рабочей среды в пределах ±(0,5... 1) °C.

• 4.2.3 Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки преобразователей абсолютного давления с верхними пределами измерений 250 кПа и менее, проводят следующим образом, если иное не указано в технической документации.

Устанавливают в системе заведомо герметичный преобразователь или любое другое средство измерений абсолютного давления, отвечающее требованиям к СИ в соответствии с п.

• 4.2.2. Создают в системе абсолютное давление не более 0,07 кПа и поддерживают его в течение 2-3 мин, после чего отключают устройство, создающее абсолютное давление, и эталон при необходимости (например, отключают колонки грузопоршневого манометра).

После 3-х мин выдержки изменение давления не должно превышать 0,5 % верхнего предела измерений поверяемого преобразователя.

Допускается поправка при изменении температуры окружающего воздуха и рабочей среды.

• 4.2.4 Проверку герметичности системы рекомендуется проводить при давлении (разрежении), соответствующем наибольшему давлению (разрежению) из ряда верхних пределов измерений поверяемых преобразователей.

5 Проведение поверки

• 5.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре преобразователя устанавливают:

• -  соответствие его внешнего вида технической документации и отсутствие видимых дефектов;

• -  наличие на корпусе преобразователя таблички с маркировкой, соответствующей паспорту или документу, его заменяющему;

• -  наличие паспорта или документа, его заменяющего.

• 5.2 Опробование

  • 5.2.1 При опробовании проверяют герметичность и работоспособность преобразователя, функционирование коррекции «нуля».

  • 5.2.2 Работоспособность преобразователя проверяют изменяя измеряемую величину от нижнего до верхнего предельных значений. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала и индикации на дисплее преобразователя.

Работоспособность преобразователей давления-разрежения проверяют только при избыточном давлении; работоспособность преобразователей разрежения с верхним пределом измерений 100 кПа проверяют при изменении разрежения до значения 0,9 атмосферного давления.

• 5.2.3 Функционирование коррекции «нуля» проверяют, задавая одно (любое) значение измеряемой величины в пределах, оговоренных руководством по эксплуатации. В соответствии с указаниями руководства по эксплуатации при помощи клавиатуры производят корректировку нулевого значения выходного сигнала.

• 5.2.4 Проверку герметичности преобразователя рекомендуется совмещать с операцией определения его основной погрешности.

Методика проверки герметичности преобразователя аналогична методике проверки герметичности системы (4.2.1 - 4.2.4), но имеет следующие особенности:

• -  изменение давления (разрежения) определяют по изменению выходного сигнала и по изменению показаний дисплея поверяемого преобразователя, включенного в систему (4.2.2);

• -  в случае обнаружения негерметичности системы с установленным поверяемым преобразователем следует раздельно проверить герметичность системы и преобразователя.

• 5.3 Проверка идентификационных данных программного обеспечения

  • 5.3.1 В качестве идентификатора программного обеспечения (далее - ПО) принимается идентификационный номер версии ПО. Методика проверки идентификационного номера ПО преобразователя заключается в установлении номера версии ПО при помощи IO-Link - модема, подключенного к преобразователю и к персональному компьютеру (при наличии интерфейса IO-Link в приборе). Подробное меню преобразователя с указанием пункта об идентификационном номере ПО представлено в Руководстве по эксплуатации. Также номер версии указывается в паспорте и/или на этикетке преобразователя.

Доступ к цифровому идентификатору (контрольной сумме) невозможен (проводится самодиагностика без отображения контрольной суммы на дисплее). Метрологически значимая часть ПО и заводские параметры защищены специальными программными средствами и не доступны для изменения благодаря цельной конструкции корпуса преобразователя без возможности вскрытия.

• 5.3.2 Преобразователи считаются прошедшими поверку с положительным результатом, если номер версии ПО, установленный в результате проверки, не ниже указанного в описании типа средства измерений. Если данное требование не выполняется, то преобразователь считается непригодным к применению, к эксплуатации не допускается, выписывается извещение о непригодности, дальнейшие пункты методики не выполняются.

• 5.4   Определение основной погрешности

  • 5.4.1  Основную погрешность преобразователя определяют по одному из способов:

• 1) По эталону на входе преобразователя устанавливают номинальные значения входной измеряемой величины (например, давления), а по другому эталону измеряют соответствующие значения выходного аналогового сигнала (тока или напряжения). При поверке преобразователя по его цифровому сигналу к выходу подключают приемное устройство, поддерживающее соответствующий цифровой коммуникационный протокол для считывания информации при установленных номинальных значениях входной измеряемой величины.

• 2) В обоснованных случаях по эталону устанавливают номинальные значения выходного аналогового сигнала (тока или напряжения) или устанавливают номинальные значения цифрового сигнала преобразователя, а по другому эталону измеряют соответствующие значения входной величины (например, давления).

Эталоны входной величины (давления) включают в схему поверки в соответствии с их руководством по эксплуатации.

• 5.4.2 Устанавливают следующие критерии достоверности поверки:

Рвам - наибольшая вероятность, при которой любой дефектный экземпляр преобразователя может быть ошибочно признан годным;

(5м)ва - отношение возможного наибольшего модуля основной погрешности экземпляра преобразователя, который может быть ошибочно признан годным, к пределу допускаемой основной погрешности.

• 5.4.3. Устанавливают следующие параметры поверки:

m - число поверяемых точек в диапазоне измерений, ш>5; в обоснованных случаях и при отсутствии эталонов с необходимой дискретностью воспроизведения измеряемой величины, допускается уменьшать число поверяемых точек до 4 или 3;

п - число наблюдений при экспериментальном определении значений погрешности в каждой из поверяемых точек при изменениях входной измеряемой величины от меньших значений к большим (прямой ход) и от больших значений к меньшим (обратный ход), n = 1. В обоснованных случаях и в соответствии с технической документацией на преобразователь допускается увеличивать число наблюдений в поверяемых точках до 3 или 5, принимая при этом среднеарифметическое значение результатов наблюдений за достоверное значение в данной точке;

у_к - абсолютное значение отношения контрольного допуска к пределу допускаемой основной погрешности;

Ор - отношение предела допускаемой погрешности эталонов, применяемых при поверке, к пределу допускаемой основной погрешности поверяемого преобразователя.

Значения у_к и Ор выбирают по таблице 2 (5.4.5) в соответствии с принятыми критериями достоверности поверки.

• 5.4.4  Выбор эталонов для определения основной погрешности поверяемых преобразователей осуществляют, исходя из технических возможностей и техникоэкономических предпосылок с учетом критериев достоверности поверки (п.5.4.3) и в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 - Параметры и критерии достоверности поверки

• 5.4.5. При выборе эталонов для определения погрешности поверяемого преобразователя (в каждой поверяемой точке) соблюдают следующие условия:

• 1) При поверке преобразователей с выходным аналоговым сигналом постоянного тока, значения которого контролируют непосредственно в мА

^+—Y100<a •/,                    (1)

Р 1_т-1_п,

\ т т о /

где Д_р - предел допускаемой абсолютной погрешности эталона, контролирующего входную величину (давление), кПа, МПа;

Р_т - верхний предел измерений (или диапазон измерений) поверяемого преобразователя, кПа, МПа;

Д; - предел допускаемой абсолютной погрешности эталона, контролирующего электрический выходной сигнал преобразователя, мА;

l_o. I_m - соответственно нижнее и верхнее предельные значения выходного сигнала преобразователя, мА;

dtp - то же, что в 5.4.3;

у - предел допускаемой основной приведённой погрешности поверяемого преобразователя, % диапазона измерений.

Основная погрешность преобразователя, выраженная в процентах от диапазона измерений, численно равна основной погрешности, выраженной в процентах от диапазона изменения выходного сигнала преобразователя с линейной функцией преобразования измеряемой величины.

Для преобразователей с выходным аналоговым сигналом постоянного напряжения U расчетные значения выходного сигнала определяют по формулам, структура которых идентична структурам формул для преобразователей с выходным аналоговым сигналом постоянного тока I раздела 5.4 с заменой обозначений постоянного тока на соответствующие обозначения постоянного напряжения U_p, U_o, U_m.

• 2) При поверке преобразователей с выходным аналоговым сигналом постоянного тока, значения которого контролируют по падению напряжения на эталонном сопротивлении в мВ или В

  

  Ди

  
  

  а_р у

  (2)

где   Д_р, Р_т - то же, что в формуле (1);

Д_и - предел допускаемой абсолютной погрешности эталона, контролирующего выходной сигнал преобразователя по падению напряжения на эталонном сопротивлении, мВ или В;

Ди - предел допускаемой абсолютной погрешности эталонного сопротивления, Ом;

R„ - значение эталонного сопротивления, Ом;

U_m, и₀ - соответственно верхнее и нижнее предельные значения напряжений (мВ или В) на эталонном сопротивлении, определяемые по следующим формулам:

Um^—Im ’ В-эт          И      Uo ^— 1о ' Вэт

• 3) При поверке преобразователя с выходным цифровым сигналом

  

(3)

где все обозначения те же, что и в формулах (1) и (2).

• 5.4.6. Расчётные значения выходного сигнала поверяемого преобразователя для заданного номинального значения входной измеряемой величины определяют по формулам (4 - 8).

• 1) Для преобразователей с линейно возрастающей зависимостью выходного сигнала постоянного тока (I) от входной измеряемой величины (Р)

= ⁽⁴⁾

т и

где 1_р - расчетное значение выходного сигнала постоянного тока (мА);

Р - номинальное значение входной измеряемой величины; для преобразователей давления-разрежения значение Р в области разрежения подставляется в формулу (4) со знаком минус;

Р_п - нижний предел измерений для всех преобразователей, кроме преобразователей давления-разрежения, для которых значение Р_п численно равно верхнему пределу измерений в области разрежения Р_т(-) и в формулу (4) подставляется со знаком минус;

Io, Im, Pm - то же, что и в формуле (1).

Для стандартных условий нижний предел измерений всех поверяемых преобразователей равен нулю.

• 2) Для преобразователей с линейно убывающей зависимостью выходного сигнала постоянного тока от входной измеряемой величины

I =1 LnZlo_(p_p\

р     ^т р р '      ^п '

*т

• 3) Для преобразователей с выходным сигналом постоянного тока, значения которого контролируют по падению напряжения на эталонном сопротивлении R_3T

и_р = R,_T • I_p,

где Up - расчётное значение падения напряжения на эталонном сопротивлении, В;

1_Р - расчётное значение выходного сигнала постоянного тока (А), определяемое по формулам (4 - 5).

• 4) Для преобразователей с выходным информационным сигналом в цифровом формате:

• -  с линейно возрастающей функцией преобразования

N=N+^Nm~—°{P-P_n)               (7)

где N_p - расчетное значение выходного сигнала в цифровом формате;

N_m, N_o - соответственно верхнее и нижнее предельные значения выходного информационного сигнала преобразователь в цифровом формате;

Р, Р_т, Р_п ^_ то же, что и в формуле (4);

• -  с линейно убывающей функцией преобразования

N -N / ч

N_p=N.—^—^(P-P„)              (8)

^Гт ^Гп

где N_p, N_m, N_o - то же, что в формуле (7)

Р, Р_т, Р_п ~ то же, что и в формуле (4)

Перед определением основной погрешности соблюдают требования п.4.2.

5.4.8 Основную погрешность определяют при m значениях измеряемой величины (5.4.4.), достаточно равномерно распределенных в диапазоне измерений, в том числе при значениях измеряемой величины, соответствующих нижнему и верхнему предельным значениям выходного сигнала.

Интервал между значениями измеряемой величины не должен превышать: 30 % диапазона измерений при m = 5 (основной вариант поверки); 40 % диапазона измерений при m = 4 и 60 % диапазона измерений при m = 3.

Основную погрешность определяют при значении измеряемой величины, полученном при приближении к нему как со стороны меньших значений (при прямом ходе), так и со стороны больших значений (при обратном ходе).

При поверке преобразователей с верхним пределом измерений в области разрежения, равном 100 кПа допускается устанавливать максимальное значение разрежения в пределах (0,90...0,95) % от атмосферного давления Рб, если Рс, < 100 кПа. Расчетное значение выходного сигнала при установленном значении разрежения определяют по формуле (4) или (7).

При поверке преобразователей абсолютного давления с верхними пределами измерений 0,25 МПа и выше основную погрешность определяют по методике, изложенной в 5.4.9 с соблюдением условий, изложенных в 5.4.8, 5.4.9. По методике 5.4.9 допускается определять основную погрешность преобразователей абсолютного давления с верхними пределами измерений от 0,04 до 0,25 МПа.

5.4.9. Определение основной погрешности преобразователей абсолютного давления с верхними пределами измерений 0,25 МПа (допускается 0,04 МПа) и выше проводят с использованием эталонов разрежения и избыточного давления (например, Метран-504 Воздух-1, МП -60М, МП-600, МП-2500 и др.).

В этом случае поверку преобразователя выполняют при подаче избыточного давления и разрежения, расчетные значения которых определяют с учетом действительного значения атмосферного давления в помещении, где проводят поверку.

Расчетные значения выходного сигнала преобразователя с линейно возрастающей функцией преобразования определяют по формулам:

- для преобразователей с токовым выходным сигналом

- для преобразователей с выходным сигналом в цифровом формате

где 1_р, Io, I_m, N_p, N_o, N_m - то же что в формулах (4) и (7);

Рб - атмосферное давление в помещении, где проводят поверку, МПа;

Рш(а) ~ верхний предел измерений преобразователя абсолютного давления, МПа;

Р(+) - избыточное давление, подаваемое в преобразователь, МПа;

Р(-) - разрежение, создаваемое в преобразователе; значение разрежения в МПа подставляют в формулы (9) и (10) со знаком минус.

Расчетные значения избыточного давления и разрежения вычисляют по формулам Р(+) = Ра - Рб,

Р(-) - Рб - Ра,

где Р_а- номинальное значение абсолютного давления, МПа.

Вблизи нуля абсолютного давления преобразователь поверяют, создавая на его входе разрежение

при котором расчетное значение выходного сигнала определяют по формуле

(14)

Значения выходного сигнала в цифровом формате (N) определяют по формуле такой же структуры, заменяя обозначения тока I на обозначение N.

Расчётные значения выходного сигнала при атмосферном давлении на входе преобразователя определяют по формуле

Л=Л+(/.-Л)-^-                  (15)

Максимальное значение избыточного давления Р_т(+), при котором расчетное значение выходного сигнала I_p = I_m, определяют по формуле

Рщ(+) ⁼ Рт(а) - ?б                                   (16)

При поверке преобразователей с верхними пределами измерений Р_Ш(_а) значение атмосферного давления Рб определяют с погрешностью не более, чем

где Дб - абсолютная погрешность, МПа;

(Хр, у - то же, что в 5.4.3, 5.4.5;

Рщ(а) - верхний предел измерений поверяемого преобразователя.

При поверке преобразователей с верхними пределами измерений Р_т(_а) > 2,5 МПа в формулы (9 - 16) допускается подставлять значение Рб = 0,1 МПа, если атмосферное давление находится в пределах (0,093.. .0,102) МПа.

В зависимости от верхних пределов измерений поверяемых преобразователей их основную погрешность определяют при ш значениях измеряемой величины в соответствии с таблицей 3.

Таблица 3

5.4.10 Основную погрешность у а в % нормирующего значения (5.4.4) вычисляют по приведённым ниже формулам:

^U~^U_P и_т-и_о

(18)

• (19)

• (20) где I - значение выходного сигнала постоянного тока, полученное экспериментально при номинальном значении измеряемой величины, мА;

U - значение падения напряжения на эталонном сопротивлении, полученное экспериментально при измерении выходного сигнала и номинальном значении входной измеряемой величины (давления), мВ или В;

N - значение выходного сигнала преобразователя в цифровом формате, полученное экспериментально при номинальном значении измеряемой величины;

Остальные обозначения те же, что в формулах (1,2,6).

- При поверке преобразователей по способу 2 (5.4.1):

(21)

где Р - значение входной измеряемой величины (давления), полученное экспериментально при номинальном значении выходного сигнала, кПа, МПа;

Рном ~ номинальное значение измеряемой величины при номинальном значении выходного сигнала, кПа, МПа;

Р_т - верхний предел измерений, кПа, МПа.

5.5 Результаты поверки преобразователей.

• 5.6.1 Преобразователь признают годным при первичной поверке, если на всех поверяемых точках модуль основной погрешности | уд | < у_к • |у|.

• 5.6.2 Преобразователь признают негодным при первичной поверке, если хотя бы в одной поверяемой точке модуль основной погрешности | уд | > у^ • | у |.

• 5.6.3 Преобразователь признают годным при периодической поверке, если на всех поверяемых точках выполняется условие, изложенное в п.5.6.1.

• 5.6.4  Преобразователь признают негодным при периодической поверке:

- если хотя бы в одной поверяемой точке модуль основной погрешности | у д | > (5_м)_ва

max I У |,

Обозначения: (5_м)_ватах ~ по п.5.4.2; у _к - по п.5.4.3; у - по п.5.4.5.

5.6.5 Допускается вместо вычислений по экспериментальным данным значений основной погрешности у <) контролировать ее соответствие предельно допускаемым значениям.

6 Оформление результатов поверки

• 6.1 Положительные результаты поверки преобразователей удостоверяются знаком поверки, наносимым на свидетельство о поверке в соответствии с Приказом № 1815 Минпромторга России от 02 июля 2015 г.

• 6.2 При отрицательных результатах поверки, в соответствии с Приказом № 1815 Минпромторга России от 02 июля 2015 г., оформляется извещение о непригодности, преобразователь к дальнейшей эксплуатации не допускают:

Начальник отдела 202                        /7/ /                Е. А. Ненашева

12