Первичный преобразователь давления — это устройство для преобразования давления (P) в ток (I), которое преобразует аналоговые пневмосигналы контура управления в диапазоне 3–15 фунт/кв. дюйм (20–103 кПа) в аналоговые электрические сигналы управления для токовой петли 4–20 мА. Измерительный преобразователь давления входит в состав большинства полевых приборов. Совместно с ним прибор обычно оснащается первичным преобразователем, таким как расходомерная трубка, измерительная диафрагма, датчик давления и т. п. Измерительные преобразователи обрабатывают получаемый от первичного преобразователя: сначала с него снимается линейная характеристика, а затем применяются коэффициенты пересчета, после чего выдается аналоговый сигнал в мА.
Почему так важна калибровка измерительных преобразователей давления
Корректная работа измерительных преобразователей давления критически важна для систем управления технологическими процессами предприятий. Но часто эти устройства работают в жестких производственных условиях, что со временем приводит к смещению или изменению их характеристик. Чтобы обеспечить правильное и безаварийное функционирование измерительного преобразователя давления в заданном диапазоне, следует периодически проводить его проверки, техобслуживание и калибровку.
Кроме того, своевременная калибровка гарантирует достоверность результатов, которые получают лаборатории, соответствующие требованиям ГОСТ ISO/IEC 17025-2019.
Порядок калибровки измерительного преобразователя давления
Устройство, используемое для этого примера, является преобразователем давления P в ток I, на входной клапан которого поступает давление в диапазоне 3–15 фунт/кв. дюйм (20–103 кПа), что соответствует диапазону 0–100 %, а на выходе формируется сигнал 1–5 мВ, который обеспечивается питанием петли и соответствует диапазону от 0–100 % (с погрешностью ±2 %). В этом примере рассматриваются следующие этапы: 1) тестирование исходного состояния устройства (до регулировки) путем нагнетания давления с измерениями в трех контрольных точках (3↑) 0-50-100 % и регистрацией результатов; 2) подстройка нуля и полной шкалы (100 %) преобразователя P/I; 3) тестирование устройства после калибровки (после регулировки) путем нагнетания давления с измерениями в трех контрольных точках 0-50-100 % и регистрацией результатов c помощью регистрирующего калибратора Fluke 754.
Шаг 1. Подсоедините модуль давления к регистрирующему калибратору модели 754. Подсоедините вход преобразователя P/I и выход ручного нагнетательного насоса ко входу модуля давления через тройник (рис. 1). Если используется модуль дифференциального давления, проверьте (для этого примера), что модуль работает в диапазоне давлений до 15 фунт/кв. дюйм (103 кПа), и подключитесь ко входу с меткой «H».
Рисунок 1Шаг 2. Подключите 2 провода с разъемами типа «банан» в гнезда по центру регистрирующего калибратора и подсоедините их на вход питания петли преобразователя P/I (рис. 1).
Шаг 3. Затем нажмите кнопку SETUP (НАСТРОЙКА) на регистрирующем калибраторе. На шкале питания петли появится курсор. Нажмите кнопку ENTER (ВВОД), переместите стрелку вниз до опции Enabled (Вкл.) и нажмите кнопку ENTER (ВВОД). Нажмите экранную кнопку DONE (ГОТ.).
Шаг 4. Убедитесь в надежности всех соединений, в наличии питания (или в том, что вы находитесь на экране измерений) и нажмите кнопку mA.
Шаг 5. Нажмите кнопку MEAS/SOURCE (ИЗМЕРИТЬ/ИСТОЧ.), чтобы перейти на экран источника (рис. 2).
Рисунок 2Шаг 6. Так как источником будет нагнетаемое ручным насосом давление, нажмите кнопку PRESSURE (ДАВЛЕНИЕ) (над кнопкой HART) (рис. 3).
Рисунок 3Шаг 7. Повторно нажмите кнопку MEAS/SOURCE (ИЗМЕРИТЬ/ИСТОЧ.), чтобы перейти в режим разделенного экрана (рис. 4).
Шаг 8. На этом этапе нажмите кнопку As Found (Как найд.), выберите кнопку INSTRUMENT (ПРИБОР), нажмите ENTER и заполните поля, изображенные на Рисунке 5.
Нажмите кнопку DONE (ГОТ.). На разделенном экране калибратора появятся кнопки ABORT (ОТМЕН,), AUTO TEST (АВТОМ. ТЕСТ) и MANUAL TEST (НЕАВТ. ТЕСТ).
Шаг 9. Выберите кнопку MANUAL TEST (НЕАВТ. ТЕСТ) и дождитесь появления подсказки регистрирующего калибратора: «Go to 3 PSI» (Перейти к 3 фунт/кв. дюйм) (рис. 6).
На этом этапе необходимо ручным насосом повысить давление до уровня, когда показание на экране регистрирующего калибратора вплотную приблизится к 3 фунт/кв. дюйм, после чего нажать кнопку ACCEPT POINT (ПРИНЯТЬ ЗНАЧ.). На калибраторе появится подсказка «Go to 9 PSI» (Перейти к 9 фунт/кв. дюйм). Продолжайте нагнетать давление ручным насосом до значения, максимально близкого к 9 фунт/кв. дюйм, а затем нажмите кнопку ACCEPT POINT (ПРИНЯТЬ ЗНАЧ.). Когда на калибраторе появится подсказка «Go to 15 PSI» (Перейти к 15 фунт/кв. дюйм), повысьте давление до этого значения и нажмите ACCEPT POINT (ПРИНЯТЬ ЗНАЧ.).
На этом этапе крайне важно понимание особенности регистрирующего калибратора. Когда калибратор рассчитывает погрешность по измеренному миллиамперному току, он проводит вычисления на основе отклонения от значения поданного давления. Это значит, что при подаче давления 3,120 фунт/кв. дюйм (больше номинального значения на 1 % от полной шкалы) калибратор будет сопоставлять его току 4,160 мА (тоже на 1 % от полной шкалы выше номинального). Поэтому, чтобы правильно протестировать устройство, достаточно добиться того, чтобы ручным насосом подавалось лишь максимально близкое к номинальному значению давление. Незначительную недостачу подаваемого давления (погрешность) калибратор компенсирует самостоятельно при измерении тока.
Шаг 10. Как только калибратор завершит расчеты, появится сводный экран результатов тестирования со столбцами SOURCE (ИСТОЧНИК), MEASURE (ИЗМЕРЕНИЕ) и ERROR (ПОГРЕШНОСТЬ) (рис. 7).
Шаг 11. На следующем экране можно будет ввести идентификационную метку устройства (Tag) (рис. 8).
Нажмите кнопку ENTER, чтобы изменить данные. После завершения нажмите кнопку DONE (ГОТ.) и дождитесь повторного появления разделенного экрана с экранными кнопками AS LEFT (КАК ОСТАВ.), ADJUST (КОРРЕК.), SAVE (СОХР.) и MORE CHOICES (БОЛ. ВАРИАН.).
Шаг 12. Нажмите ADJUST (КОРРЕК.); при этом регистрирующий калибратор подаст давление, соответствующее 0 % шкалы, затем выдаст подсказку «Go to 3 PSI» (Перейти к 3 фунт/кв. дюйм) и измерит значение тока относительно 4 мА (с погрешностью 2 %). Если погрешность превысит 2 %, в половине экрана «Измерение» значение в окне Error (Погрешность) будет отображаться в инверсном виде (белый шрифт на черном фоне). Подстраивайте нуль преобразователя P/I до тех пор, пока погрешность не будет меньше 2 %. Затем нажмите Go to 100 % (Перейти к 100 %) и отрегулируйте верхнее значение диапазона аналогичным образом.
Шаг 13. После завершения регулировки нажмите AS LEFT (КАК ОСТАВ.), DONE (ГОТ.) и MANUAL TEST (НЕАВТ. ТЕСТ) и повторите Шаг 9. Если результаты регулировки лежат в допустимых пределах, все погрешности на сводном экране будут отображаться черным шрифтом на белом фоне (рис. 9).
Шаг 14. Нажмите DONE, DONE и еще раз DONE — калибровка завершена!
Сертификат калибровки измерительного преобразователя давления
Сертификат калибровки обеспечивает прослеживаемость и определяет качество измерительного преобразователя давления с течением времени. Наличие сертификата необходимо для поддержки репутации организации как соответствующей требованиям ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. Кроме того, с его помощью другие заинтересованные стороны, в том числе партнеры и клиенты, могут проверить достоверность данных и качество калибровки. Ниже указаны основные данные, которые должны быть включены в сертификат калибровки измерительного преобразователя давления:
- Информация, содержащаяся в заголовке: Логотип компании справа и логотип органа аккредитации лаборатории слева. Необходимо, чтобы логотипы были приблизительно одинакового размера и соответствовали фирменным стилям организаций.
- Заголовок отчета: Вместо заголовка «Отчет о калибровке» лучше использовать «Сертификат калибровки».
- Местонахождение лаборатории: Указывается непосредственно под заголовком.
- Информация о тестируемом приборе
- Описание
- Производитель (как указано на приборе)
- Номер модели
- Серийный номер
- Информация, касающаяся процедуры калибровки
- Дата выпуска (дата выпуска сертификата)
- Уникальный номер сертификата
- Дата калибровки
- Дата истечения срока действия калибровки (не указывается, если не известна)
- Условия окружающей среды (условия, при которых выполняется калибровка; обычно в единицах СИ; данные не указываются, если они не имеют отношения к калибровке)
- Заявление о процедуре калибровки, в котором указываются особые требования по прослеживаемости процедуры калибровки. Например, в ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 содержится требование о прослеживаемости калибровок до Международной системы единиц (СИ), что может быть реализовано при помощи эталонов и услуг официальных национальных метрологических институтов (NMI), таких как Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в США, Физико-технический федеральный институт (PTB) в Германии или Национальный институт метрологии (NIM) в Китае.
Страница 2 (следующая) — это непосредственно сам отчет, поэтому в нем повторится часть информации с титульной страницы.
- Информация об эталонах (в табличном виде)
- Применяемые специальные приборы
- Описание прибора (т. е. производитель и номер модели)
- Дата калибровки
- Дата истечения срока действия калибровки прибора
- Результаты калибровки (в табличном виде)
- Параметры (например, проверка измерения сопротивления, напряжения постоянного тока)
- Фактическое значение
- Измеренное значение
- Абсолютная погрешность
- Допустимое отклонение
- Расширенная неопределенность
Сертификат калибровки должен содержать калибровочную наклейку, место для подписи, адрес и номер телефона органа аккредитации лаборатории, пронумерованные страницы с указанием общего числа страниц (например, стр. 1 из 7), а также даты внесения изменений.
Услуги по калибровке измерительных преобразователей давления
Услуги по калибровке измерительных преобразователей давления оказывают множество независимых калибровочных лабораторий. Если требуется калибровка нескольких устройств, рекомендуем рассмотреть бизнес-кейс с покупкой калибратора для выполнения калибровок своими силами и оценить для этого варианта потенциальную окупаемость.