Поверка преобразователей температуры

Способ поверки датчика температуры теплоносителя в трубе

Вледельцы патента:

Симонов Валерий Николаевич (RU)

Маринко Сергей Викторович (RU)

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к измерению температуры. Заявлен способ поверки датчика температуры теплоносителя в трубе, содержащий операции измерения показаний калибруемого и образцового датчиков температуры и сравнения этих показаний. Перед проведением измерений покрывают тепловой изоляцией поверхность трубы в непосредственной близости к поверяемому датчику. В качестве образцового датчика используют датчик температуры поверхности, помещенный на поверхность трубы под тепловой изоляцией. Технический результат: повышение производительности операции поверки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к датчикам температуры.

Известны датчики температуры, содержащие корпус и помещенный в него термочувствительный элемент (ТЧЭ) /Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. Новицкого. Изд. 6-е, перераб. и доп. Л. «Энергия», 1983/. Чувствительный элемент датчиков температуры представляет собой термозависимое сопротивление (обычно медное или платиновое) или термопару (например, хромель-копель, хромель-алюмель и т.д.), или термочувствительный пьезоэлектрический резонатор и др. Для измерения температуры теплоносителя в трубе обычно используют датчик погружного типа. При этом в стенке трубы выполняют отверстие, в которое вставляют гильзу датчика и фиксируют ее штуцером.

Для поверки датчиков температуры используют способ сравнения показаний поверяемого датчика с показаниями образцового датчика. Прототипом предлагаемого способа калибровки является методика, описанная в государственных стандартах на методы и средства поверки различных типов преобразователей температуры /например, ГОСТ 8.461-82 ГСИ. Термопреобразователи сопротивления. Методы и средства поверки/. На стадии подготовительных работ оба датчика - поверяемый и образцовый - помещают в термостат, в котором поддерживается одинаковая (или близкая) температура для обоих датчиков. На стадии определения погрешности поверяемого датчика сравнивают его показания с показаниями образцового. Различия в показаниях не должны превосходить нормированного значения погрешности.

Недостатком прототипа является необходимость снятия поверяемого датчика с объекта измерения - демонтаж из трубы, что сопряжено с вынужденным перерывом в работе системы, в которой функционирует поверяемый датчик, и снижением производительности операции поверки.

Задачей изобретения является исключение операции демонтажа датчика из трубы и повышение производительности операции поверки.

Поставленная задача достигается следующим образом.

В способе поверки датчика температуры теплоносителя в трубе, содержащем операции измерения показаний поверяемого и образцового датчиков температуры и сравнения этих показаний, в качестве образцового датчика используют датчик температуры поверхности, который располагают на поверхности трубы в непосредственной близости к поверяемому датчику. В варианте исполнения перед проведением операции измерения показаний датчиков образцовый датчик и поверхность трубы в непосредственной близости к нему покрывают тепловой изоляцией.

На чертеже представлена схема проведения поверки по предлагаемому способу. При этом используются следующие обозначения: 1 - теплоноситель, 2 - труба, 3 - поверяемый датчик, 4 - образцовый датчик, 5 - тепловая изоляция.

Предлагаемый способ калибровки состоит в следующем. Поверяемый датчик 3 не демонтируется из трубы, а поверяется в ходе эксплуатации. В качестве образцового датчика 4 используется датчик температуры поверхности. Образцовый датчик 4 помещается на поверхность трубы 2 в непосредственной близости от поверяемого датчика 3. Сравнение показаний поверяемого датчика с таким образцовым дает возможность осуществлять поверку без демонтажа поверяемого датчика. При этом если температура теплоносителя мало отличается от температуры окружающей среды, то необходимая точность поверки легко достижима. Обеспечивается высокая точность поверки и в том случае, когда труба, по которой течет теплоноситель, покрыта теплоизоляцией с целью экономии тепловой энергии. В этом случае температура поверхности трубы мало отличается от температуры теплоносителя и показания датчика поверхности трубы идентичны температуре теплоносителя. Если же температура теплоносителя существенно отличается от температуры окружающей среды и труба не покрыта тепловой изоляцией, то влияние температуры окружающей среды на точность поверки может быть минимизировано предлагаемой дополнительной операцией покрытия образцового датчика температуры 4 и прилежащей к нему поверхности трубы тепловой изоляцией 5.

Операции измерения температуры поверяемым датчиком и образцовым датчиком температуры поверхности и сравнения показаний обоих датчиков производятся по известным методикам.

Предлагаемое техническое решение:

- повышает производительность поверки (т.к. исключает необходимость демонтажа поверяемого датчика),

- укорачивает время профилактических работ и простоя оборудования (т.к. исключает необходимость отправки датчика в соответствующие органы метрологической службы),

- повышает надежность датчика, т.к. периодические монтажи-демонтажи датчика, его транспортировка к месту поверки неблагоприятно сказываются на его надежности.

1. Способ поверки датчика температуры теплоносителя в трубе, содержащий операции измерения показаний калибруемого и образцового датчиков температуры и сравнения этих показаний, отличающийся тем, что в качестве образцового датчика используют датчик температуры поверхности, который располагают на поверхности трубы в непосредственной близости к поверяемому датчику.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед проведением операции измерения показаний датчиков образцовый датчик и поверхность трубы в непосредственной близости к нему покрывают тепловой изоляцией.

Поверка других типов датчиков

Наиболее объемной для поверочных температурных лабораторий является поверка ртутно-стеклянных термометров. Эти термометры все еще используются в большом количестве особенно в нефтяной и газовой промышленности. Поверка осуществляется по старым стандартам " ГОСТ 8.279-78 ГСИ Термометры стеклянные жидкостные рабочие. Методика поверки" и " ГОСТ 8.317-78 ГСИ Термометры стеклянные ртутные образцовые. Методы и средства поверки". Ознакомиться с текстом стандартов можно в разделе "Стандарты". Поверка проводится в жидкостных термостатах с применением специальных оптических отсчетных устройств. Наибольшую сложность представляет поверка термометров с диапазоном выше 300 °С, т.к. эта температура – предел работы для масляных термостатов. При более высоких температурах необходимо применять солевые ванны или флюидизированные термостаты с перемешиваемым порошком из окиси алюминия. Ртутные термометры медленно но неуклонно уступают место термометрам сопротивления.

Термисторы проявили себя как достаточно точные и стабильные датчики, используемые в основном для диапазна от –80 до 250 °С, хотя известны термисторы и для более низких и высоких температур. Их недостатком является экспоненциальная зависимость сопротивление-температура. Уравнение для расчета температуры включает три неизвестные константы, которые определяются из результатов градуировки в термостате или в реперных точках МТШ-90. Подробнее о термисторах в разделе "Выбор датчика". Поверка термисторов осуществляется по методикам, утвержденным при проведении ГПИ.

Манометрические и биметаллические термометры поверяются по старому стандарту ГОСТ 8.305-78 «Государственная система обеспечения единства измерений. Термометры манометрические. Методы и средства поверки» или по индивидуальным утвержденным методикам, если их характеристики не сответствуют стандартным.

Приборы для измерения температуры, состоящие из датчика и вторичного преобразователя, преобразующего сопротивление или ТЭДС в значение температуры или в другой электрический сигнал (например ток), могут поверяться как в комплекте (измеритель – конкретный датчик), так и по частям: датчик – отдельно, измеритель –отдельно. Первый вариант позволяет получить лучшую точность для конкретного комплекта. Второй вариант имеет преимущество во взаимозаменяемости датчиков, но, если поверка датчика проводится не как индивидуальная градуировка, а на соответствие допускам для рабочих средств измерения, суммарная неопределенность комплекта никогда не будет лучше допуска датчика.

Поверка термоэлектрических термометров (термопар)

Поверка термоэлектрических термометров, выпускаемых по стандарту ГОСТ 6616-94 «Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия», проводится в соответствии со стандартом ГОСТ 8.338-2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи термоэлектрические. Методика поверки». Методика поверки заключается в прямом или поэлектродном сличении рабочих термопар с образцовой термопарой в печи и оценке отклонения ее характеристики от НСХ. Серьезным недостатком методики ГОСТ 8.338 является то, что при периодической поверке термопары не учитывается возможность возникновения термоэлектрической неоднородности. Если глубина погружения термопары в сличительную печь отличается от рабочей глубины погружения, то участок наибольшего температурного перепада, в котором возникла неоднородность попадает при поверке в зону равномерной температуры и реальная погрешность термопары не определяется. Такая периодическая поверка может привести к ложным результатам, причем разница ТЭДС в рабочих условиях и при поверке термопар типа ТХА может достигать 5 -10 °С. Необходимо переработать стандарт, указав на данную проблему, и ввести в стандарт проверку термоэлектрической неоднородности.

Поверка эталонных термоэлектрических термометров типа ПП, выпускаемых по ГОСТ Р 52314-2005 «Преобразователи термоэлектрические платинородий-платиновые и платинородий-платинородиевые эталонные 1, 2 и 3-го разрядов. Общие технические требования» проводится по ГОСТ Р 8.611-2005 «Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи термоэлектрические платинородий-платиновые эталонные 1, 2 и 3-го разрядов. Методика поверки». Поверка эталонных термоэлектрических термометров типа ПР проводится по ГОСТ Р 8.779-2012 "Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи термоэлектрические платинородий-платинородиевые эталонные 1, 2 и 3-го разрядов. Методика поверки". который был введен в действие с 1 июля 2013 г. Стандарты доступны для ознакомления в разделе «Российские и межгосударственные стандарты». Поверка эталонных термопар проводится методом калибровки в реперных точках МТШ-90 и сличением в печах с термопарой более высокого разряда.

Проанализируем технические требования и существующие методы поверки эталонных термопар 1 разряда в реперных точках МТШ-90

ГОСТ Р 52314-2005 (основные метрологические хар-ки)