Определение метрологических характеристик автоматизированных поверочных установок для поверки расходомеров-счетчиков жидкости

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение метрологических характеристик автоматизированных поверочных установок для поверки расходомеров-счетчиков жидкости

В.П. Каргапольцев, А.В. Косолапов

Определение метрологических характеристик автоматизированных поверочных установок для поверки приборов учета расхода и объема является достаточно серьезной проблемой, решение которой позволяет обеспечить единство измерений и достоверность результатов поверки рабочих средств измерений (СИ).

Обязательными действиями, проводимыми при испытаниях для целей утверждения типа СИ, являются оценка правильности выражения метрологических характеристик (МХ), тщательное исследование составляющих погрешностей, оценка влиящих факторов и в конечном итоге определение порядка расчета погрешностей поверочной установки.

Какие бы элементы (в том числе и СИ) не входили в состав поверочной установки, последняя (тем более на этапе испытаний) должна рассматриваться как рабочий эталон, имеющий необходимые МХ в соответствии с поверочной схемой по конкретному виду измерений. Отметим, что в современных поверочных установках видов измерений может быть несколько (например, измерение массы и объема жидкости весовым устройством, измерение расхода и объема эталонным расходомером, измерение температуры, давления рабочей жидкости и другие).

Дальнейшие рассуждения проведем на основе результатов испытаний поверочной установки УПСЖ 50/ВМ для поверки водосчетчиков, расходомеров - счетчиков жидкости, выпускаемых ООО «ОКБ «Гидродинамика» (г.Киров) и представленной на рисунке 1.

Установка обеспечивает измерение массы (объема) весовым устройством (ВУ) с погрешностью не более + 0,05 %; измерение объема эталонными расходомерами - счетчиками не более + 0,25 %.

Рисунок 1 - Внешний вид поверочной установки УПСЖ 50/ВМ

Основные характеристики:

- диапазон воспроизводимых расхода от 0,02 до 50 м³/ч;

- диаметр условного прохода поверяемых приборов от 15 до 50 мм;

- габаритные размеры 2,4х1,2х1,9 м;

- количество одновременно поверяемых приборов от одного (Ду=50 мм) до четырех (Ду=15 мм)

При наличии в составе установки весового устройства обеспечивается возможность поверки расходомеров-счетчиков, входящих в состав установки и «используемых в качестве эталонных»^*, без их демонтажа из гидравлического тракта.

Определение МХ весового устройства

ВУ представляет собой встроенные весы для статического взвешивания и выполнено на основе тензорезисторных датчиков.

В качестве основных МХ выбирается диапазон измерения массы и предел относительной погрешности в этом диапазоне.

Для определения относительной погрешности ВУ используются гири М1.

В каждой выбранной точке диапазона измерений массы производится серия измерений и последующая обработка результатов.

Для каждого измерения в серии определяют значение относительной погрешности д_вi , %, по формуле

д_вi = 100*(G _вi - G_этi) / G_этi, ( 1 )

где Gэтi - общая масса установленных на весовое устройство эталонных гирь, кг;

G вi - показания индикатора весового устройства на мониторе компьютера, кг;

и определяют среднее значение относительной погрешности по серии измерений;

Для каждой серии измерений вычисляют среднее квадратическое отклонение по формуле

Размещено на http://www.allbest.ru/

( 2 )

где G_i - значение массы при i - ом измерении;

n - число измерений;

Размещено на http://www.allbest.ru/

( 3 )

Систематическую погрешность результата измерений вычисляют по формуле

и_в= 1,1* д_э² + д_СВ ² , ( 4 )

где д_э - систематическая погрешность эталонной меры (гири М1, д_э = + 0,005 %);

д_СВ - систематическая погрешность (максимальное значение из серии измерений);

1,1 - коэффициент для доверительной вероятности Р = 0,95.

Предел относительной погрешности ВУ в диапазоне измерения определяют по формуле

д_В = и_в+ t_p*max(S), ( 5 )

где t_p - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности Р = 0,95;

max(S) - максимальное значение средней квадратической погрешности в диапазоне измерений.

Результаты определения погрешности ВУ при наименьшем и наибольшем пределах взвешивания при проведении испытаний приведены в таблице 1.

^* в кавычках приведено определение, которое требуют записывать центры испытаний СИ

Таблица 1

Определение МХ расходомеров-счетчиков

В качестве основных МХ для эталонных расходомеров-счетчиков (РСЭ) выбирается диапазон измерения расхода и предел относительной погрешности.

Как правило, диапазон измерения расхода одного расходомера гораздо меньше, чем диапазон, приписываемый поверочной установке. Так, например, для установки УПСЖ 50/ВМ используется два электромагнитных расходомера-счетчика (на рисунке 1 справа) для измерения расхода от 0,02 до 50 м³/ч. поверка водосчетчик метрологический расходомер

Используемые расходомеры имеют свои МХ, соответствие которых подтверждается при первичной поверке при выпуске из производства. Однако при включении в конкретный гидравлический тракт поверочной установки эти характеристики могут отличаться от указанных в эксплуатационной документации. Для приведения характеристики преобразования РСЭ к номинальной предварительно производится процедура градуировки в ряде точек диапазона измерения. Результаты градуировки сохраняются в управляющей программе в виде таблицы коэффициентов и в дальнейшем используются для измерения. В промежуточных точках устанавливаемого расхода погрешность определяется с использованием кусочно-линейной аппроксимации. Данная процедура применяется перед первичной поверкой при выпуске из производства или после ремонта, а доступ к ней возможен только по паролю, устанавливаемому изготовителем.

Расчет относительной погрешности результатов измерений д_Рi , %, производят по формуле:

дРi = ((VPi - VMi) / VMi) * 100 , ( 6 )

где V_Рi - показания РСЭ, дм³ (л);

V_мi - объем воды в накопительном резервуаре, дм³ (л).

Объем воды определяется по результатам измерения массы G_Вi , кг, весовым устройством

V_мi = К_вв * G _Вi , ( 7 )

где К_вв - коэффициент зависимости, учитывающий плотность воды при конкретной температуре и выталкивающую силу воздуха при измерении массы, дм³/кг.

П р и м е ч а н и е - Коэффициент К_ВВ является функцией параметров окружающей среды (давление, температура рабочей жидкости). Конкретные значения коэффициента К_ВВ рассчитываются в программе по эмпирическим формулам.

По полученным значениям вычисляют случайную и систематическую составляющие относительной погрешности по формулам:

Размещено на http://www.allbest.ru/

, ( 8 )

где V_i - измеренное значение объема;

V - среднее значение результатов измерений.

и_v = 1,1* д_p² + д_В ² , ( 9 )

где д_р - систематическая погрешность результатов измерений;

д_в - относительная погрешность весового устройства.

Относительная погрешность РСЭ определяется по формуле

д_РСЭ = = и_v+ t_p*max(S(V) ), ( 10 )

где t_p - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности Р = 0,95;

max(S(V)) - максимальное значение средней квадратической погрешности в диапазоне измерений.

Полученные значения погрешности РСЭ для начальных и конечных точек диапазона расхода приведены в таблице 2 и не превышают 0,225 %.

Определение МХ поверочной установки

Определение основной относительной погрешности установки производят расчетным путем.

Основную относительную погрешность установки д_УВ, %, при измерении массы (объема) ВУ определяют по формуле

д_УВ = [д_В² + д_ИК²+д_УПП²]^1/2, ( 11 )

где

д_В - относительная погрешность весового устройства;

д_ИК - относительная погрешность измерительного канала;

д_УПП - относительная погрешность устройства переключения потока.

Основную погрешность установки дУР, %, при измерении объемного расхода (объема) определяют по формуле

д_УР = [д_РСЭ² +д_ИК²]^1/2 , ( 12 )

где д_РСЭ - относительная погрешность РСЭ;

д_ИК - относительная погрешность измерительного канала.

Описанный подход к определению МХ поверочной установки и полученные результаты действительных значений погрешностей позволяют утверждать, что при соблюдении всех метрологических норм и правил на поверочной установке может быть проведена поверка водосчетчиков, расходомеров - счетчиков жидкости класса 0,75 и выше при использовании эталонных расходомеров - счетчиков, и класса 0,15 и выше при использовании ВУ.

Таблица 2

Кроме того, такая поверочная (по своему основному назначению) установка с подтвержденными МХ может с успехом использоваться для проведения испытаний на этапе разработки новых приборов учета, при проведении градуировки, калибровки, настройки при выпуске приборов из производства или после ремонта.

Размещено на Allbest.ru