Методика поверки «ГСОЕИ. Контроллеры измерительные FloBoss S600» (Код не указан!)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И

МЕТРОЛОГИИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

РАСХОДОМЕТРИИ (ГНМЦ ФГУП ВНИИР)

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель ГЦИ СИ ФГУП ВНИИР Директор ФГУП ВНИИР

. Иванов

008 г.

ИНСТРУКЦИЯ

Государственная система обеспечения единства измерений

Методика поверки

Казань

2008

Настоящая инструкция распространяется на контроллеры измерительные FloBoss S600 (далее - контроллеры) фирмы ‘’Emerson Process Management Ltd.», Великобритания и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Контроллеры осуществляют преобразование измерительных сигналов и вычисляют расход, массу и объем нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред, объемный расход и объем природного газа, приведенных к стандартным условиям, по результатам измерений рабочего (статического) давления, разности давлений и температуры на установленных в трубопроводах сужающих устройствах, а также с помощью объемных, массовых, вихревых, ультразвуковых расходомеров и счетчиков жидкости.

Межповерочный интервал - 2 года.

1.1. При проведении поверки выполняют следующие операции: Таблица 1

• 1.2. Поверке не подлежат "протокольные” каналы ввода/вывода, такие как RS232, RS422/485H другие как не вносящие дополнительной погрешности.

• 2.1 При проведении поверки применяют следующие средства поверки:

• - термометр ртутный, диапазон измерений от О °C до 50 °C, цена деления 0,1 °C по ГОСТ 28498;

• - барометр-анероид БАММ-1, диапазон измерений от 80 до 106,7 кПа, цена деления шкалы 100 Па по ТУ25-11.15135;

• - психрометр ВИТ-1, диапазон измерений относительной влажности от 30 до 80 %, цена деления термометров 0,5 °C по ТУ25-11.1645;

• - магазин сопротивлений Р4831, сопротивление до 111111,1 Ом, класс точности 0.02/2-10‘⁶;

• - калибратор-измеритель унифицированных сигналов эталонный ИКСУ-2000А, диапазон воспроизведения токового сигнала от 0 до 25 мА, пределы допускаемой абсолютной погрешности в режиме воспроизведения токового сигнала ±0,003 мА, по ТУ4381-031-13282997-00;

• - калибратор постоянного напряжения и тока П320, диапазон измерений, 0-10 В, 0-100 мА, погрешность в режиме воспроизведения напряжения 0,0014 % ;

• - генератор сигналов низкочастотный ГЗ 110, диапазон воспроизведения частот от 0,01 до 1999999,99 Гц, пределы допускаемой относительной погрешности ±0,5^х10’⁷%;

• - счетчик импульсов с диапазоном частот входных сигналов от 1 Гц до 100 кГц, пределы допускаемой абсолютной погрешности ±1 импульс на 10000 импульсов;

• - частотомер электронно-счетный 43-38;

• - делитель частоты Ф5093, диапазон частот от 10 Гц до 10 МГц по ТУ 25-04-3084-76;

• - персональный компьютер с программным обеспечением Config 600.

• 2.2 Применяемые при поверке средства измерений должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке или доверительные клейма.

• 2.3 Допускается применять другие средства измерений, обеспечивающие определение и контроль метрологических характеристик поверяемого контроллера с требуемой точностью.

• 3.1. При проведении поверки должны соблюдаться следующие требования:

• - корпус контроллера, персонального компьютера и применяемых средств измерений должны быть заземлены в соответствии с их руководствами по эксплуатации;

• - ко всем используемым средствам должен быть обеспечен свободный доступ для заземления, настройки и измерений;

• - работы по соединению устройств должны выполняться до подключения к сети питания;

• - к работе должны допускаться лица, имеющие необходимую квалификацию и обученные работе с контроллерами и правилам техники безопасности;

• - указания, предусмотренные "Правилами технической эксплуатации электроустановок" и "Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок", а также инструкциями по эксплуатации оборудования, его компонентов и применяемых средств поверки.

4.1. При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

Перед проведением поверки контроллера выполняют следующие подготовительные работы:

• 5.1 Проверяют комплектность эксплуатационной документации на контроллер.

• 5.2 Проверяют наличие действующих свидетельств о поверке или поверительные клейма на используемые средства поверки.

• 5.3 Проверяют работоспособность контроллера и средств поверки в соответствии с руководством по эксплуатации.

• 5.4 Проводят монтаж средств поверки согласно структурным схемам.

• 5.5 Включают и прогревают контроллер и средства поверки не менее 30 минут.

• 5.6 Остальную подготовку проводят согласно требованиям документации изгото

вителя контроллера и руководствам по эксплуатации средств поверки.

• 6.1 Внешний осмотр.

При внешнем осмотре должны быть установлены:

• - комплектность контроллера;

• - соответствие маркировки требованиям, предусмотренным эксплуатационной документацией;

• - отсутствие механических повреждений, коррозии, нарушения покрытий, надписей и отсутствие других дефектов.

• 6.2 Опробование.

При опробовании проверяют работоспособность контроллера в соответствии с руководством по эксплуатации без определения метрологических характеристик при задании входных сигналов. Изменяя сигналы имитаторов, убеждаются во вводе и обработке их контроллером, контролируя значения параметров на дисплее контроллера.

• 6.3 Определение метрологических характеристик контроллера.

  • 6.3.1 Определение основной, приведенной к верхней границе диапазона измерений, погрешности по каналу ввода аналоговых сигналов (тока) 0-20 мА или 4-20 мА.

    • 6.3.1.1 При определении основной, приведенной к верхней границе диапазона измерений, погрешности по каналу ввода аналоговых сигналов в поверяемой точке устанавливают на входе измерительного канала значение входного сигнала X, соответствующего проверяемой точке диапазона измерений, и считывают значение выходного сигнала У с дисплея контроллера. Задается не менее пяти значений измеряемого параметра, равномерно распределенных в пределах диапазона, включая крайние точки диапазона.

• 6.3.2. Погрешность, приведенную к верхней границе диапазон измерений L, определяют по формуле:

V — Y

у =---—100.                                (1)

L

• 6.3.3. Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность по каналу ввода аналоговых сигналов не превышает 0,04 %.

• 6.3.4 Определение основной, приведенной к верхней границе диапазона измерений, погрешности по каналу ввода напряжения 0-5 В или 1-5 В.

Основную, приведенную к верхней границе диапазона измерений, погрешность по каналу ввода напряжения определяют согласно 6.3.1.1 по формуле (1).

Значение основной, приведенной к верхней границе диапазона измерений, погрешности по каналу ввода напряжения не должна превышать 0,005 %.

• 6.3.5 Определение абсолютной погрешности по каналу ввода частотных сигналов.

При определении погрешности каналов ввода частотных сигналов для каждого проверяемого значения подают на вход измерительного канала сигнал заданной формы и частоты от генератора сигналов, частота которого контролируется частотомером. Каналы ввода частотных сигналов плотности имитируют делителем частоты. Значения параметров контролируют по дисплею контроллера. Определение погрешности выполняют не менее, чем в пяти точках, равномерно распределенных в пределах диапазона измерений частоты периодических сигналов. Рассчитывают абсолютную погрешность измерительного канала.

Результаты поверки считаются положительными, если абсолютная погрешность не превышает 0,1 Гц.

• 6.3.6 Определение погрешности по каналу ввода и вывода импульсных сигналов.

С помощью генератора сигналов подают на вход измерительного канала последовательность импульсов не менее 10000, предусмотрев синхронизацию начала счета и запуска генератора сигналов, частота которого контролируется частотомером, количество импульсов - счетчиком импульсов. Амплитуда импульсов в пределах от 2,5 до 5,0 В. Фиксируют количество импульсов измерительного канала и генератора сигналов.

Результаты поверки считаются положительными, если количество импульсов, измеренное контроллером и заданное генератором сигналов, отличается не более, чем на 1 импульс на 10000 импульсов.

• 6.3.7 Определение погрешности по каналу измерения температуры для входа PRT/RTD.

• 6.3.7.1. Поверку каналов измерения температуры проводят в точках Т_мин, 0,25Т_макс, 0,5Т_макс, 0,75Т_макс, Т_макс. Значения Т_мин и Т_иакс соответствуют нижнему и верхнему пределу настроенного диапазона. Диапазон температур от минус 100 °C до 300 °C.

• 6.3.7.2. При поверке каналов измерений температуры, работающих с термопреобразователями сопротивления, к контроллеру подключают магазин сопротивлений и устанавливают на нем сопротивление, имитирующее задаваемую температуру Т_зад. Считывают с дисплея контроллера или дисплея подключенного персонального компьютера измеренную температуру Т_изм. Значения сопротивлений, устанавливаемых на магазине сопротивлений, рассчитывают по ГОСТ 6651 для термопреобразователей сопротивления Pt 100(W_too= 1,3850).

• 6,3.7.3. Рассчитывают относительную погрешность по каналу измерения температуры по формуле

  

(2)

Д - диапазон измерений температуры,°C.

• 6.3.7.4. Результаты поверки считают положительными, если рассчитанная погрешность не превышает 0,06 % для диапазона температур от минус 100 °C до 300 °C.

• 6.3.8 Определение относительной погрешности контроллера при измерении времени.

Определение погрешности контроллера при измерении времени проводят по сигналам точного времени. Продолжительность поверки 2 часа. Установить пункт меню «Дата и время». В начале шестого сигнала снимают показания времени с дисплея контроллера г _1Оч. Через 2 часа в начале шестого сигнала снимают показания времени с дисплея контроллера т_кт1.

Определяют относительную погрешность измерения времени по формуле

(3)

Контроллер при измерении времени считается прошедшим поверку, если относительная погрешность не превышает 0,01 %.

• 6.3.9 Определение погрешности вычисления расхода при применении сужающих устройств.

• 6.3.9.1 Определение погрешности вычисления расхода проводят с помощью подключенного компьютера с загруженной программой Config фирмы-изготовителя. Подключение контроллеров к персональному компьютеру с установленным программным обеспечением и настройку контроллеров перед процедурой поверки производят в соответствии с эксплуатационной документацией фирмы-изготовителя.

• 6.3.9.2 Предварительно с помощью программного обеспечения в контроллер вводят следующие данные:

D?o - внутренний диаметр трубопровода при температуре 20 °C, cho - внутренний диаметр сужающего устройства при температуре 20 °C, материал трубопровода, тип и состояние трубы, материал сужающего устройства, радиус закругления входной кромки сужающего устройства, эквивалентную шероховатость измерительного трубопровода, межповерочный интервал,

компонентный состав природного газа в молярных или объемных процентах. Примечание - Сумма компонентов газа должна составлять 100 %.

• 6.3.9.3 С помощью программного обеспечения в контроллер вводят значения температуры и абсолютного давления природного газа, равномерно распределенные в диапазоне измерения, не менее трех значений по каждому параметру. Для каждой пары значений температуры и абсолютного давления вводят значения разности давлений (не менее трех) равномерно распределенные по всему настроенному диапазону измерения разности давлений. Выбирают метод расчета коэффициента сжимаемости газа.

Вычисленное значение объемного расхода природного газа в стандартных условиях Q считывают с дисплея контроллера или дисплея подключенного персонального компьютера.

• 6.3.9.4 Рассчитывают относительную погрешность вычисления объемного расхода природного газа в стандартных условиях по формуле

  

(4)

Значения Q_c газа в стандартных условиях рассчитывают в соответствии с используемыми контроллером при вычислении расхода стандартами или нормативными документами, утвержденными в установленном порядке. При этом используются данные о свойствах конкретных сред, регламентированных в утвержденных в установленном порядке нормативных документах, и данных о конкретных измерительных трубопроводах и сужающих устройствах. Величина Q _ч рассчитывается вручную или при помощи вспомогательных средств (компьютера, калькулятора и т.п.). Допускается применять для расчета значений Q программный комплекс «Расходомер ИСО» (Разработчик ФГУП ВНИИР), утвержденный в установленном порядке.

• 6.3.9.5 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность 3₍₎ не превышает 0,01 %.

• 6.3.10 Определение погрешности вычисления объемного расхода и объема природного газа в стандартных условиях для расходомеров с частотным выходом.

• 6.3.10.1 Определение погрешности вычисления объемного расхода и объема природного газа в стандартных условиях по каналу ввода частотных сигналов контроллера для расходомеров производят подачей на вход проверяемого канала сигналов заданной формы и частоты от генератора сигналов, частота которого контролируется частотомером. Диапазон подаваемых значений частот от 0 до 10000 Гц. Амплитуда импульсов 2,5 В. Значение частоты, устанавливаемое на генераторе сигналов определяют по формуле

3600

где Q - значение расхода из рабочего диапазона расходомера, м³/ч;

К - коэффициент преобразования расходомера, введенный в контроллер, имп/м³.

• 6.3.10.2 Объемный расход природного газа в стандартных условиях вычисляют по формуле

  

(6)

где Q_v - объемный расход природного газа при рабочих условиях; р - плотность природного газа в рабочих условиях;

р_с - плотность природного газа в стандартных условиях.

6.3.10.3. Объем природного газа в стандартных условиях, вычисляют по формуле

6.3.10.4 Плотность природного газа в стандартных условиях вычисляют в контроллере по полному компонентному составу по формуле (16) ГОСТ 30319.1

(8)

где _it - плотность природного газа при стандартных условиях в идеально газовом состоянии;

z_t, - фактор сжимаемости природного газа при стандартных условиях.

• 6.3.10.5 Плотность природного газа при стандартных условиях в идеально газовом состоянии вычисляют по формуле (19) ГОСТ 30319.1

р_с „ = 0,583(fc,x,) + 0,0838 +1,7457х, + 1,0808х_о

• 6.3.10.6 Фактор сжимаемости при стандартных условиях допускается определять при известном компонентном составе по формуле (20) ГОСТ 30319.1

  = 1-

  0,0458]Г (£,х,) - 0,0022 + 0,0195х„ + 0,075х,

  (10)

где k_t - количество атомов углерода в /~м углеводородном компоненте (С^Нгл+г) природного газа;

х, - молярные доли компонента;

х_а - молярная доля азота;

х_у - молярная доля диоксида углерода.

• 6.3.10.7 Плотность природного газа при рабочих условиях вычисляют в контроллере по формуле (6) ГОСТ 30319.1

Р = РсРТ_с!{р_сТК),                                 (11)

где р, Т - давление и температура газа при рабочих условиях;

р Т давление и температура газа при стандартных условиях по ГОСТ 2939,

{р_с = 0,101325 МПа, Т_с =293,15 К);

К - коэффициент сжимаемости природного газа.

Коэффициент сжимаемости в соответствии с ГОСТ 30319.2 вычисляют по формуле

K = z/z_c,                                            (12)

где z - фактор сжимаемости природного газа при рабочих условиях.

• 6.3.10.8 При определении расхода природного газа в контроллере используются следующие методы расчета коэффициента сжимаемости: модифицированный метод NX 19 мод., модифицированное уравнение состояния GERG-91 мод., уравнение состояния AGA8-92DC, уравнение состояния ВНИЦ СМВ.

• 6.3.10.9 С помощью программного обеспечения в контроллер вводят следующие данные: компонентный состав природного газа, рабочие значения давления и температуры, один из методов расчета коэффициента сжимаемости.

• 6.3.10.10 Рассчитывают относительную погрешность вычисления объемного расхода природного газа в стандартных условиях по формуле

  
  
  

  100,

  (13)

где Q_V(tbl4- вычисленное значение объемного расхода природного газа в стандартных условиях на дисплее контроллера или на дисплее персонального компьютера;

&   “ расчетное значение объемного расхода природного газа в стандартных усло

виях.

• 6.3.10.11 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность д_о не превышает 0,01 %.

• 6.3.10.12 Относительную погрешность вычисления объема природного газа в стандартных условиях определяют по формуле где Г_йыч - вычисленное значение объема природного газа в стандартных условиях на дисплее контроллера или на дисплее персонального компьютера;

  
  
  
  

  100,

  (14)

Г - расчетное значение объема природного газа в стандартных условиях,

(     ~ Q^p_aC4^T^ при определении расчетного значения объема в стандарт

ных условиях время измерения г = 3600 с).

• 6.3.10.13 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность 6_V не превышает 0,01 %.

• 6.3.10.14 Определение погрешности вычисления массы нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред массовыми и объемными расходомерами.

• 6.3.10.15 При подготовке к поверке контроллера для определения массы и объема нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред (далее -- жидкость) в память контроллера вводят следующие параметры:

• - значения коэффициентов преобразования преобразователей расхода (ПР);

• - значения коэффициентов преобразователя плотности, взятые из сертификатов на преобразователи плотности;

• - диапазоны измерений преобразователей температуры (°C), давления (МПа) и вла-госодержания (% об.);

• - плотность воды, содержащейся в нефти, нефтепродуктах, жидких углеводородных средах, кг/м³.

• 6.3.10.16 Определение погрешности вычисления массы брутто и массы нетто при использовании массовых расходомеров.

На генераторе устанавливают частоту следования импульсов 5000 Гц, значение частоты контролируют частотомером. На счетчике импульсов устанавливают количество импульсов 50000. Запускают режим поверки (измерений). Нажимают кнопку «Старт». Замыкают переключатель S1, после окончания счета импульсов его переводят в исходное положение. Регистрируют показания дисплея контроллера. Одновременно показания контроллера сравнивают с показанием дисплея компьютера.

Рисунок 1

1 Поверяемый контроллер; 2 Генератор; 3 Частотомер; 4 Счетчик импульсов;

S1 Переключатель

• 6.3.10.16.1 Относительную погрешность контроллера <5_W- при вычислении массы брутто нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред определяют в процентах по формуле

bp М_6в - значение массы брутто по показаниям контроллера, т;

ЛГ_бр - расчетное значение массы брутто, т, вычисленное по формуле

М_6р - 50000/К,                                        (16)

где К - коэффициент преобразования массового расходомера, имп/т.

Число измерений не менее трех.

• 6.3.10.16.2 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность    не превышает 0,01 %.

• 6.3.10.16.3 Погрешность 8_wiвычисления массы нетто определяют по формуле

М -М

¹⁰°- ⁽¹⁷> Мир

где М_нв - значение массы нетто по показаниям контроллера, т;

- расчетное значение массы нетто, т, вычисленное по формуле

( w + w 3

"^{р г,р} I 100        )                                         ⁷

где - массовая доля воды в жидкости, % , рассчитанное по формуле

T,„= —.                                      (19)

р

где (p_t. - объемная доля воды в жидкости, %;

р_г> - плотность воды при температуре определения массы брутто жидкости (нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред), кг/м³;

р - плотность жидкости при температуре определения массы брутто, кг/м³.

• - массовая доля механических примесей в жидкости, %;

• - массовая доля хлористых солей в жидкости, %, рассчитанное по формуле

^„=0,1^, (20) р

где (р_с - концентрация хлористых солей в жидкости, мг/дм³ (г/м³).

Значения W_Me, W.,_n , W_xc вводят с клавиатуры контроллера.

• 6.3.10.16.4 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность 3_vii не превышает 0,01 %.

• 6.3.10.17 Определение погрешности вычисления объема, объема нетто, массы брутто и массы нетто, стандартного объема нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред объемными расходомерами (рисунок 1). Для имитации сигналов преобразователя плотности к контроллеру подключают делитель частоты или вводят значение плотности с клавиатуры контроллера.

• 6.3.10.17.1 При определении объема нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред применяют турбинные преобразователи расхода (далее - - ТПР). Погрешность вычисления объема определяют в процентах по формуле

V ~у

----— 100,

где У₆ - значение объема по показаниям контроллера, м³;

- расчетное значение объема, м³.

• 6.3.10.17.2 Расчетное значение объема вычисляют по формуле

  

(22)

где N - количество импульсов, накопленное ТПР, имп.;

К - коэффициент преобразования ТПР, введенный в память контроллера, имп/м³. Число измерений не менее трех.

• 6.3.10.17.3 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность не превышает 0,01 %.

• 6.3.10.17.4 Погрешность вычисления объема нетто определяют в процентах по формуле

V -V

"    ^ 100,                                     (23)

где У_ив - значение объема нетто по показаниям контроллера, м³;

У_ир - расчетное значение объема нетто, м³, вычисляют по формуле

(24)

объемная доля воды в жидкости, % , значение вводят с клавиатуры контроллера.

• 6.3.10.17.5 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность S_vh не превышает 0,01 %.

• 6.3.10.17.6 Погрешность вычисления массы брутто определяют в процентах по формуле

З_и,- = --------—100,

м_Гг

М = М- х! 1-^- I

"^{р (>р} I 100}

- массовая доля воды в жидкости, % , рассчитанное по формуле

р_н - плотность воды при температуре определения объема жидкости (нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред), кг/м³;

р - плотность жидкости при температуре определения объема жидкости, кг/м³.

6.3.10.17.8 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность З_ин не превышает 0,01 %.

• 6.3.10.18 Определение погрешности вычисления стандартного объема производят в процентах по формуле

V -V

3_V^      - 100,                                       (32)

Рр

где P_se - значение стандартного объема по показаниям контроллера, м³;

У_5р - расчетное значение стандартного объема, м³, рассчитанное по формуле

М-

Р =^^х1000,                                 (33)

Ло

где р₂₀ - значение плотности, приведенное к нормальным условиям (t=20 °C и Ризб 9).

6.3.10.18.1 Результаты поверки считаются положительными, если рассчитанная погрешность 3^ не превышает 0,01 %.

• 7.1. Контроллер считается прошедшим поверку с положительным результатом, если погрешности всех измерительных каналов не выходят за установленные для них пределы.

• 7.2. Положительные результаты поверки оформляют свидетельством по ПР 50.2.006-94.

• 7.3. При отрицательных результатах поверки контроллеры не допускают к применению и выполняют процедуры, предусмотренные ПР 50.2.006-94.