Методические указания к лабораторной работе 7 поверка измерительного преобразователя перепада давления с пневматическим

Министерство образования Российской Федерации

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра автоматизации производственных процессов

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе 2.7

ПОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ

ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ

для студентов специальности 210100 - Управление

и информатика в технических системах

Краснодар

2003

Составитель канд. техн. наук доцент В.В.Осокин

Метрология, стандартизация и сертификация: Методические указания к лабораторной работе 2.7 – Поверка измерительного преобразователя перепада давления с пневматическим выходным сигналом- для студентов специальности 210100-Управление и информатика в технических системах дневной и заочной форм обучения /Кубан. гос. технол. ун-т; Сост. В.В. Осокин. - Краснодар, 2003.- 10 с.

Приведены цели лабораторной работы и общие сведения, содержащие основные теоретические положения, относящиеся к рассматриваемым вопросам; дано описание лабораторной установки; указаны требования техники безопасности; приведен порядок выполнения работы; сформулированы требования к оформлению отчета, контрольные вопросы; дан список рекомендуемой литературы.

Продолжительность лабораторной работы составляет 4 академических часа, в том числе: экспериментальная часть - 2 часа, расчетно-аналитическая часть - 2 часа.

Библиогр.: 5 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доцент Шелишпанский Б.В.

Нормативные ссылки

В методических указаниях к лабораторной работе 2.7 – Поверка измерительного преобразователя перепада давления с пневматическим выходным сигналом - использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 8.052-73 ГСИ. Дифференциальные манометры с пневматическими выходными сигналами. Методы и средства поверки.

ГОСТ 2405-88 Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия.

ГОСТ 6521-72 Манометры и вакуумметры деформационные образцовые с условными шкалами. Общие технические условия.

ГОСТ 14764-79 Преобразователи разности давлений измерительные (датчики) с пневматическим выходным сигналом ГСП. Общие технические условия.

ГОСТ 18140-84 Манометры дифференциальные ГСП. Общие технические условия.

ГОСТ 19.701-90 ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения.

ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.

ГОСТ 26.015-81 Средства измерений и автоматизации. Сигналы пневматические входные и выходные.

РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Термины и определения.

1 Цели работы

Изучение устройства и принципа действия измерительного преобразователя перепада давления типа ДС-П4.

Приобретение навыков поверки измерительного преобразователя перепада давления.

2 Общие сведения

Измерительный преобразователь перепада давления типа ДС-П4-1в [ 1 ] предназначен для линейного преобразования измеряемого перепада давления DP, изменяющего в диапазоне от 0 до 160 кПа, в унифицированный пневматический выходной сигнал Рвых, изменяющийся в диапазоне от 20 до 100 кПа по ГОСТ 26.015 - в соответствии с выражением [ 2 ]:

, (1)

где DP – входной перепад давления, кПа;

DPн – предельный номинальный перепад давления преобразователя, кПа.

Класс точности преобразователя 1. Пределы допускаемой основной приведенной погрешности равны ±1 %. Вариация выходного сигнала не превышает абсолютного значения предела допускаемой основной приведенной погрешности. Питание преобразователя осуществляется от источника сжатого воздуха с давлением 140 кПа [ 3 ].

Поверкой средства измерений по РМГ 29 называется установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям.

В соответствии с ГОСТ 8.052 при поверке преобразователя перепада давления должны выполняться следующие операции: внешний осмотр, определение влияния изменения рабочего избыточного давления на изменение выходного сигнала, установка начального значения выходного сигнала преобразователя, проверка герметичности между «плюсовой» и «минусовой» камерами измерительного блока, определение влияния изменения давления воздуха питания на выходной сигнал, определение основной погрешности и вариации выходного сигнала.

При проведении поверки должны применяться следующие технические средства: образцовые деформационные манометры типа МО по ГОСТ 6521.

При проведении поверки должны соблюдаться условия, указанные в ГОСТ 8.052. Изменение давления должно быть плавным, без перехода за измеряемое значение. Средой, передающей измеряемое давление, должен быть воздух. Для контроля давления воздуха питания должен применяться манометр по ГОСТ 2405 класса точности не ниже 1 с верхним пределом измерений 0,16 МПа.

Перед проведением поверки необходимо проверить герметичность системы, состоящей из соединительных линий и образцового прибора. Систему считают герметичной, если после трехминутной выдержки под максимальным входным давлением и последующего отключения от устройства, создающего давление, в течение двух минут в ней не наблюдается падения давления.

При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие преобразователя следующим требованиям: преобразователь должен иметь паспорт, маркировка должна соответствовать ГОСТ 18140, преобразователь не должен иметь повреждений и дефектов, ухудшающих внешний вид и препятствующих его применению.

Установка начального значения выходного сигнала преобразователя производится корректором нуля преобразователя по образцовому манометру – при отсутствии входного перепада давления. Погрешность установки начального значения выходного сигнала не должна превышать разности между 0,25 значения по модулю предела основной абсолютной погрешности поверяемого дифманометра и значением по модулю абсолютной погрешности образцового манометра.

При проверке герметичности в «плюсовую» камеру преобразователя подают давление, равное предельному номинальному перепаду давлений. Преобразователь считают герметичным, если после трехминутной выдержки в течение последующих 2 мин не наблюдается изменение выходного сигнала.

Основную погрешность определяют по первому способу, указанному в ГОСТ 8.052: по образцовому манометру на входе преобразователя устанавливают перепад давлений, равный номинальному, а другим образцовым манометром измеряют выходной сигнал преобразователя [ 4 ]. При этом переход от внесистемных единиц давления к системным производят на основе соотношений: 1 кПа » 0,010197 кгс/см 2
; 1 кгс/см 2
» 98,0665 кПа.

При выборе образцовых приборов должно быть соблюдено следующее условие

, (2)

где gп – предел допускаемой основной приведенной погрешности поверяемого преобразователя, %;

D1 – предел допускаемой абсолютной погрешности образцового манометра для измерения входного сигнала преобразователя, кПа;

D2 – предел допускаемой абсолютной погрешности образцового манометра для измерения выходного сигнала преобразователя, кПа;

DРн – предельный номинальный перепад давления преобразователя, кПа;

Imax – верхнее предельное значение выходного тока, мА;

С – коэффициент запаса точности, равный 0,25.

Поверку преобразователя проводят в начале при плавно возрастающем перепаде, а затем после примерно минутной выдержки при плавно убывающем перепаде давлений [ 5 ].

Вычисления приведенных погрешностей проводят до второго знака после запятой.

3 Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки приведена на рисунке 1. Установка содержит технические средства, смонтированные на стенде: преобразователь типа ДС-П4 и два образцовых манометра типа МО с классом точности 0,25. Входной сигнал преобразователя создается редуктором типа РДВ-5. Питание преобразователя сжатым воздухом осуществляется от панели управления типа ПДУ-А.

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки

4 Техника безопасности при выполнении лабораторной работы

При аварийном обрыве пневмотрубок необходимо редуктором панели управления ПДУ-А установить стрелку манометра панели на нулевую отметку – отключить пневмопитание от преобразователя. Также следует перекрыть запорный вентиль на трубопроводе подачи сжатого воздуха в лабораторию.

Категорически запрещается выполнять какие-либо переключения в схеме на лабораторной установке без согласования с преподавателем.

На лабораторном столе не должно быть лишних посторонних предметов (пакетов, сумок, одежды, пищевых продуктов).

5 Порядок выполнения работы

5.1 Подготовьте лабораторную установку к проведению эксперимента, выполните для этого следующие операц

- начертите заготовку таблицы для записей результатов наблюдений и расчетов (черновик протокола поверки); форма таблицы приведена в приложении А;

- запишите в черновик протокола поверки: технические данные средств измерений; в первую колонку таблицы - поверяемые отметки диапазона измерений преобразователя 0, 20, 40, 60, 80, 100 %, во вторую - соответствующие значения входного перепада давления DP, в третью - значения выходного сигнала Рвых, рассчитанные по формуле ( 1 );

- проверьте выполнение условия правильности выбора образцовых средств измерений – по формуле (2).

5.2 Проведите определение погрешностей и вариаций преобразователя перепада давления, выполните для этого следующие операции:

- после включения преподавателем пневмопитания преобразователя с помощью редуктора РДВ-5 и образцового манометра МО последовательно устанавливайте на входе преобразователя значения давления, соответствующие отметкам диапазона измерений 0, 20, 40, 60, 80, 100 % (прямой ход), и для каждой отметки записывайте в протокол поверки значения выходного сигнала Рвых*, измеряемые другим образцовым манометром;

- после достижения конечной отметки диапазона измерений выведите выходной сигнал за верхний предел и после минутной временной задержки последовательно устанавливайте на входе преобразователя те же значения давления, но в обратной последовательности (обратный ход), при этом записывайте в протокол значения выходного сигнала Рвых**;

- после достижения начальной отметки диапазона измерений рассчитайте значения абсолютных погрешностей преобразователя при прямом ходе Δ* - для всех отметок - по формуле:

(3)

- рассчитайте значения приведенных погрешностей преобразователя при прямом ходе γ* - для всех числовых отметок шкалы - по формуле:

(4)

- рассчитайте абсолютные и приведенные погрешности преобразователя для обратного хода, подставляя в формулы (2) и (3) вместо Рвых* значения Рвых**, полученные при обратном ходе для тех же отметок диапазона измерений;

- рассчитайте абсолютные b и приведенные bпр вариации для всех отметок диапазона измерений - по формулам:

(5)

(6)

- все рассчитанные значения погрешностей и вариаций запишите в протокол поверки, сравните их с допускаемыми значениями - сделайте заключение о пригодности преобразователя к эксплуатации.

5.3 С помощью панели управления ПДУ-А выключите пневмопитание преобразователя ДС-П4.

6 Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать название работы и следующие разделы: цели работы; технические данные используемых средств измерений (тип, диапазон измерений, класс точности, диапазон изменения выходного сигнала); инструкцию для оператора по выполнению работы (включающую в себя следующие подразделы: операции поверки; средства поверки; условия поверки; подготовка к поверке; проведение поверки; обработка результатов наблюдений; оформление результатов поверки. В подразделе «Обработка результатов наблюдений» должна содержаться программа расчета погрешностей и вариаций преобразователя, написанная на языке Паскаль или Бейсик, а также схема алгоритма по ГОСТ 19.701); результаты работы: сведения о проверке возможности применения образцовых средств измерений и оформленный на отдельном листе протокол поверки преобразователя ДС-П4.

Отчет должен быть оформлен на листах бумаги формата А4 по ГОСТ 2.301, снабженных рамкой и основной надписью по ГОСТ 21.101.

7 Контрольные вопросы

1) В чем состоит принцип действия преобразователя перепада давлений типа ДС-П4? Как он устроен?

2) В чем состоит принцип действия манометра с одновитковой трубчатой пружиной? Как он устроен?

3) Каким образом нормируются погрешности манометров?

4) Какие операции должны выполняться при поверке преобразователя типа ДС-П4?

5) Какой порядок экспериментального определения погрешностей и вариаций преобразователя типа ДС-П4?

6) Что понимается под абсолютной погрешностью измерительного преобразователя (по выходу)?

7) Как могут быть представлены в аналитической, графической и табличной формах статические характеристики манометров и дифманометров?

8) Как могут быть показаны динамические характеристики манометров и дифманометров?

9) При измерениях каких физических величин, функционально связанных с перепадом давлений, могут применяться дифманометры?

10) При измерениях каких физических величин применяются дифманометры с линейными и нелинейными характеристиками?

11) Какими могут быть структурные схемы подсистем ввода в вычислительные комплексы аналоговых сигналов от манометров?

Список литературы

1 Фарзане Н.Г Технологические измерения и приборы/Н.Г.Фарзане, Л.А.Илясов, А.Ю.Азим-Заде.-М.: Высш. школа, 1989.-456 с.

2 Хансуваров К.И. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара/К.И.Хансуваров, В.Г.Цейтлин.-М.: Издательство стандартов, 1989.-287 с.

3 Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/В.Я.Баранов, Т.Х.Безновская, В.А.Бек и др.; Под ред. В.В.Черенкова.-Л.: Машиностроение, 1987.-847 с.

4 Ибрагимов И.А., Фарзане Н.Г., Илясов Л.В. Элементы и системы пневмоавтоматики.-М.: Высш. школа, 1975.-360 с.

5 Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.-М.: Энергия, 1973.-704 с.

Приложение А

(обязательное)

Форма протокола поверки преобразователя

ПРОТОКОЛ

"_____"________200__ г.

поверки преобразователя, тип ДС-П4-1в, номер______

пределы измерений ________ , класс точности 1

Образцовые средства измерений

на входе: манометр, тип_________ , номер______

верхний предел измерений________ , класс точности________

на выходе: миллиамперметр, тип ______, номер ______,

верхний предел измерений________ , класс точности________

Пределы допускаемой основной Наибольшая погрешность ___%

погрешности ±____ %

Допускаемая вариация ___ % Наибольшая вариация ______%

Преобразователь (годен или забракован, указать причины)_____________

Подпись лица, выполнившего поверку_____________________