В статье представлена новая разработка НПП «ЭЛЕМЕР» – прецизионные термопреобразователи (ПТ) 0304‑ВТ, отвечающие строгим метрологическим требованиям ГОСТ 34396-2018. Перечислены характеристики и конструктивные особенности термопреобразователей новой серии, которые с успехом могут применяться во всех климатических зонах России.
ООО НПП «ЭЛЕМЕР», г. Москва, г. Зеленоград
В России ежегодно добывается около 500 миллионов тонн нефти. Относительная погрешность измерений ее количества при технологическом учете даже в одну десятую процента составит полмиллиона тонн. Межгосударственный стандарт ГОСТ 34396-2018 [1] установил высокие метрологические требования к системам измерений в этой отрасли и ко всем входящим в них средствам измерений (СИ). Сложные условия эксплуатации, прежде всего температурные, а также требования к взрывозащищенности, надежности, ремонтопригодности, удобству включения в современные аналоговые и цифровые сети, гарантированному метрологическому обслуживанию на стадиях выпуска из производства и эксплуатации определяет круг задач, с которыми приходится сталкиваться разработчику таких СИ.
Одной из групп СИ, включенных в таблицы указанного выше стандарта, являются термопреобразователи с пределом абсолютной допускаемой погрешности ±0,3 °C. Разработка термопреобразователя с унифицированным выходным сигналом, удовлетворяющего таким требованиям, и освоение его серийного производства завершены в ООО НПП «ЭЛЕМЕР». Опытные образцы термопреобразователей прецизионных ПТ 0304-ВТ (далее – ПТ) успешно прошли испытания в целях утверждения типа и внесены в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений под номером 77963-20.
Прецизионные термопреобразователи (рис. 1) состоят из первичного преобразователя сопротивления (ПП) с чувствительным элементом из платиновой проволоки (одним или двумя) с четырехпроводной схемой соединения, помещенным в защитную арматуру, и измерительного преобразователя (ИП).
Рис. 1. Прецизионные термопреобразователи ПТ 0304-ВТ
ИП конструктивно выполнен в корпусе, в котором размещены аналогово‑цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и модуль индикации (в зависимости от исполнения). ПП и ИП скреплены в единый блок надежно уплотняемым резьбовым соединением и клеммным соединителем. Сопротивление чувствительного элемента ПП преобразуется в ИП с помощью АЦП в цифровой сигнал. Цифровой сигнал обрабатывается с помощью микропроцессорного модуля ИП и поступает в ЦАП, где происходит преобразование в унифицированный аналоговый сигнал постоянного тока, на который при наличии у ИП частотного модулятора накладывается сигнал НАRТ-протокола. Микропроцессорный модуль обеспечивает управление всеми схемами ИП и осуществляет информационную связь с компьютером и другими изделиями. В ряде моделей на цифровых табло термопреобразователей или HART-коммуникатора в режиме измерений отображается значение измеряемой температуры в цифровом виде.
ПТ выпускаются либо в модификации с ПП, описываемыми стандартными номинальными статическими характеристиками (НСХ) 100П или Pt100, либо с ПП, имеющими индивидуальную статическую характеристику (ИСХ) также в форме уравнения Каллендара-Ван Дюзена.
Внешнее программное обеспечение, загружаемое в персональный компьютер, обеспечивает конфигурирование ИП, получение данных в процессе измерений, градуировку, поверку/калибровку ПТ, выдачу текстовых сообщений о состояниях ПТ. При конфигурировании минимальный задаваемый интервал (поддиапазон) измерений составляет 10 °C. Метрологически значимая часть программного обеспечения встроена в микропроцессорный модуль ИП и доступна только изготовителю.
Номинальные статические характеристики, диапазоны измерений и пределы допускаемых погрешностей ПП с НСХ 100П и Pt100 различных классов допуска соответствуют ГОСТ 6651-2009 [2], для ПП с ИСХ диапазоны и погрешности приведены в табл. 1.
Таблица 1. Характеристики первичных преобразователей с ИСХ
В табл. 2 приведены пределы допускаемой основной погрешности компонентов (АЦП и ЦАП) ИП для диапазона измерений от минус 200 °C до 600 °C и индексов заказа А1 и В1.
Таблица 2. Пределы допускаемой основной погрешности измерительного преобразователя
Приведенные в табл. 1 высокие точности передачи единицы температуры первичным преобразователям обеспечиваются индивидуальной градуировкой чувствительных элементов ПП в ампулах тройной точки воды и реперных точек 1‑го разряда производства ООО НПП «ЭЛЕМЕР»1. Используются ампулы точки плавления галлия (26,7646 °C), тройной точки ртути (минус 38, 8344 °C) и, в зависимости от верхней границы диапазона, ампулы точки затвердевания индия (156,5985 °C), олова (231,928 °C), цинка (419,527 °C).
ПТ 0304‑ВТ имеет встроенную функцию температурной компенсации, которая нивелирует воздействие температуры окружающей среды на показания прибора, благодаря чему его можно применять во всех климатических зонах России.
В целом прецизионный термопреобразователь ПТ 0304‑ВТ ни в чем не уступает дорогостоящим зарубежным аналогам, до сих пор используемым отечественными нефтяными компаниями и компаниями стран ЕАС.
Литература
1. Межгосударственный стандарт ГОСТ 34396-2018 «Системы измерений количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия».
2. Межгосударственный стандарт ГОСТ 6651-2009 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний».
_______________________________
1 Внесены в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений, номер 67974-17.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 2(86)_2020
В. М. Окладников, генеральный директор,
В. А. Медведев, советник по метрологии,
А. С. Верендеев, руководитель направления «Термометрия»,
ООО НПП «ЭЛЕМЕР», г. Москва, г. Зеленоград,
тел.: +7 (800) 100‑5147,
e‑mail: elemer@elemer.ru,
сайт: elemer.ru
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")
