自主創(chuàng)新(利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)器對壓力變送器實(shí)施檢定或校準(zhǔn))

1、市質(zhì)監(jiān)局2021年度自主創(chuàng)新工程申報(bào)表申報(bào)單位名稱蓋章： 時(shí)間：2021.10工程名稱利用二等活塞壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置對壓力變送器實(shí)施檢定或校準(zhǔn)工程承辦單位市計(jì)量所工程負(fù)責(zé)人李少芝、 馬玲、鄭長虹工程主要功能介紹 壓力變送器是一種將壓力變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號的儀表,當(dāng)壓力信號送至變送器時(shí)，壓力標(biāo)準(zhǔn)器顯示被測壓力值，壓力變送器輸出相應(yīng)的的電流值，電流信號的大小與輸入的壓力信號是線性函數(shù)關(guān)系。對我所的二等活塞壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行完善添加24V穩(wěn)壓源、直流電流表可對壓力變送器進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。其特點(diǎn)：利用現(xiàn)有設(shè)備，投入小，利用率大，回報(bào)率高。同時(shí)也對我所壓力計(jì)量檢定或校準(zhǔn)工程進(jìn)行了擴(kuò)展。工程開展背景

2、 在現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力值往往被變換成電信號，再按一定的比例形成統(tǒng)一的電信號，并能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送，技術(shù)人員在控制室里就可以了解現(xiàn)場的壓力變換狀況。隨著變送器被廣泛應(yīng)用，壓力變送器的量值傳遞工作是當(dāng)務(wù)之急。初步設(shè)想及預(yù)期效果 利用我室的二等活塞壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置，再添加一只直流電流表，準(zhǔn)確度為0.02級、測量范圍為050mA，即可滿足規(guī)程JJG882-2004?壓力變送器?的要求。預(yù)期可進(jìn)行大量的各種量程，準(zhǔn)確度等級為0.1級及0.1級以下的壓力變送器檢定或校準(zhǔn)工作。工程起始時(shí)間2021年 03 月05 日 至2021 年11月05 日。審核人： 填表人： 利用二等活塞壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置對壓力變送

3、器 實(shí) 施 檢 定 或 校 準(zhǔn)工程簡介：當(dāng)今，工業(yè)過程控制的技術(shù)迅速開展。生產(chǎn)過程中要對氣體、液體流量測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸及控制，壓力變送器就必不可少。壓力變送器已廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、食品、造紙、醫(yī)藥、機(jī)械制造等行業(yè)。我們對壓力變送器的工作原理及常用類型的壓力變送器的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，利用現(xiàn)有設(shè)備依據(jù)JJG882-2004?壓力變送器?檢定規(guī)程為企業(yè)的壓力變送器提供校準(zhǔn)效勞。選題依據(jù)：依據(jù)JJG882-2004?壓力變送器?檢定規(guī)程、WS1151型電容式變送器技術(shù)資料?？尚行苑治觯簤毫ψ兯推骺煞譃殡妱?dòng)和氣動(dòng)兩大類。氣動(dòng)型壓力變送器和遠(yuǎn)程壓力表的校準(zhǔn)方法及裝置根本相同?，F(xiàn)只對電動(dòng)型壓

4、力變送器以下簡稱變送器的校準(zhǔn)工作進(jìn)行研究。一、變送器的工作原理及技術(shù)參數(shù) 1、工作原理：如圖1所示，過程壓力通過兩側(cè)或一側(cè)的隔離膜片、灌充液傳至室的中心測量膜片。中心膜片是一個(gè)張緊的彈性元件，它對于作用在其上的兩側(cè)壓力差產(chǎn)生相應(yīng)變形位移，其位移與差壓成正比，最大位移約0.1mm，這種位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙輼O板上形成的差動(dòng)電容，由電子線路把差動(dòng)電容轉(zhuǎn)換成二線制的4 20mA DC輸出信號。 2、技術(shù)參數(shù)輸出信號：010mA，420mA 或15V DC供電電源： 一般為24V DC量程和零點(diǎn)：外部連續(xù)可調(diào)溫度范圍：放大器工作溫度范圍：-29+93(LT型為:-25 +70) 灌充硅油的測量元件：-40+1

5、04 法蘭式變送器灌充高溫硅油時(shí)：+15+315 法蘭式變送器灌充普通硅油：-40 +150 精確度等級：0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 二、校準(zhǔn)設(shè)備的選用1、壓力標(biāo)準(zhǔn)器：二等活塞式壓力計(jì)0.05級、允許示值誤差±0.05%。2、直流穩(wěn)壓源：24V；允許誤差±10%3、直流電壓表：0V5V； 0.02級4、直流電流表：0mA30mA； 0.02級三、環(huán)境條件1、溫度20±5，相對濕度45%75%。四、檢定校準(zhǔn)方法1、連接圖壓力微調(diào)被檢校變 送 器活塞式壓力計(jì)24V穩(wěn)壓源直流電 流 表2、操作過程首先了解被檢校的變送器的設(shè)定參數(shù)和使

6、用單位的技術(shù)要求。采用靜力平衡原理。量程F0-FMMPa；輸出4-20mA；根據(jù)要求將壓力變送器與活塞壓力計(jì)按上圖連接連接起來。密封后加壓至標(biāo)準(zhǔn)壓力FA，調(diào)節(jié)壓力微調(diào)使活塞平衡穩(wěn)定后讀取電流表上的電流值Ii，卸壓，再重復(fù)上述操作n次，讀取Ii 。3、數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)電流值：IA=20-4FA/FM-F0+4 mA測量平均值：=(I1+In)/n該測量點(diǎn)的最大允許誤差：-IA/16五、測量不確定度的評定以省計(jì)量所檢定合格的0.05級二等活塞壓力計(jì)和直流電流表做壓力變送器校準(zhǔn)裝置的不確定度評定。變送器參數(shù)： 測量范圍：0-2.5MPa 輸出：4mA-20mA以接近測量上限2MPa為校準(zhǔn)點(diǎn)評定不確定度。

7、1、校準(zhǔn)依據(jù)及數(shù)學(xué)模型 1.1、 依據(jù)JJG882-2004?壓力變送器?檢定規(guī)程；1.2、 數(shù)學(xué)模型：I=I 式中：I壓力變送器輸出誤差； I壓力變送器輸出電流； 壓力變送器輸出量程； p壓力變送器輸入壓力值； 壓力變送器輸入壓力量程；壓力變送器輸出起始值。 2、測量不確定度來源2.1、 活塞式壓力計(jì)的最大允許誤差引入的的不確定度2.2、 直流電流表引入的的不確定度2.2.1、 標(biāo)準(zhǔn)電流表示值誤差引起的不確定度2.2.2、 被檢壓力變送器輸出的測量重復(fù)性引起的不確定度3、測量不確定度評定3.1、0.05級活塞式壓力計(jì)0-2.5MPa在測量2.5MPa壓力點(diǎn)的最大允許誤差為，認(rèn)為在區(qū)間內(nèi)屬于均

8、勻分布，包含因子，區(qū)間半寬，那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度：估計(jì)， 估自由度。3.2.1、標(biāo)準(zhǔn)表的示值誤差，區(qū)間半寬，認(rèn)為在區(qū)間內(nèi)屬于均勻分布，包含因子取，那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：估計(jì)， 估自由度。3.2.2、在輸入相同的壓力下，輸出電流不相同，對被測壓力變送器在2MPa點(diǎn)作10次重復(fù)性測量，所得數(shù)據(jù)如表-1所示。 表-1次數(shù)n12345實(shí)測值mA)16.24816.24616.24616.24016.251次數(shù)n678910實(shí)測值mA)16.24516.24016.24016.24416.242 單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s服從t分布為 任意選取3塊同類型壓力變送器，在每塊0.5MPa，1MPa，2MPa處連續(xù)測量10次

9、共得9組測量列，每組測量列分別按上述計(jì)算得到單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，如表-2所示。表-2壓力MPa0.512實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差sj(mAs1=3.9×10-3S4=4.8×10-3S7=5.3×10-3S2=3.7×10-3S5=4.2×10-3S8=4.7×10-3S3=3.6×10-3S6=4.6×10-3S9=4.8×10-3 合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差為：實(shí)際測量情況為在重復(fù)性測量條件下測量2次，以2次測量算數(shù)平均值為測量結(jié)果，那么可得到：標(biāo)準(zhǔn)不確定度：自由度： 3.2.3、標(biāo)準(zhǔn)電流表引入的的不確定度由于和相互獨(dú)立，因此 取

10、 4、 合成不確定度和擴(kuò)展不確定度4.1、靈敏系數(shù)數(shù)學(xué)模型： 靈敏系數(shù)： 4.2測量不確定度的匯總表及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來 源標(biāo) 準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)ci CiU i自由度iUp標(biāo)準(zhǔn)器壓力0.00072MPa-6.4mA/MPa0.0046mA50UI1電流表示值誤差0.0035mA10.0035mA50UI2測量重復(fù)性0.0031mA10.0031mA81 合成不確定度由于由于和相互獨(dú)立，因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： 取有效自由度 。4.3、擴(kuò)展不確定度取置信概率，有效自由度，查t分布表，得包含因子，于是擴(kuò)展不確定度為： 或 U =0.013mA k=2校準(zhǔn)實(shí)例：運(yùn)用上述設(shè)備和方法于9月

11、12日在本所三樓實(shí)驗(yàn)室對馬鞍山立白日化的壓力變送器依據(jù)JJG882-2004進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，檢定記錄及檢定證書見附頁12，與企業(yè)自身比對的數(shù)據(jù)大致相同。另與已建立壓力變送器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的安徽長江鋼鐵股份進(jìn)行了能力驗(yàn)證。選兩只安徽長江鋼鐵股份2021年9月12日和2021年9月13日校準(zhǔn)的壓力變送器，再用我室利用壓力標(biāo)準(zhǔn)器技術(shù)創(chuàng)新后的裝置對這兩只壓力變送器進(jìn)行校準(zhǔn)。記錄見附頁36。通過比對得出以下結(jié)論：1、 型號為1180GP、編號為G2003的壓力變送器： 長江鋼廠 y1=0.052mA U1=0.014mA 我所 y1=0.051mA U1=0.013mA 由于|y1 y2 | 成立， 故符合要求

12、。2、 型號為1151GP、編號為GZ015的壓力變送器： 長江鋼廠 y1=0.052mA U1=0.014mA 我所 y1=0.051mA U1=0.012mA 由于|y1 y2 | 成立， 故符合要求。結(jié)論：依據(jù)JJG882-2004?壓力變送器?檢定規(guī)程：“成套后的標(biāo)準(zhǔn)器，包括整個(gè)檢定設(shè)備在內(nèi)檢定時(shí)引入的擴(kuò)展不確定度U95應(yīng)不超過被檢壓力變送器最大允許誤差絕對值的1/4；對0.1級和0.05級被檢壓力變送器，由此引入的U95應(yīng)不超過被檢壓力變送器最大允許誤差絕對值的1/3。依據(jù)檢定規(guī)程規(guī)定0.1級壓力變送器的最大允許誤差為±0.1%，故1/3×0.1%=0.033%，不確定度的影響量：U95/20-4=0.004/16=0.025%0.033%因此，此校準(zhǔn)裝置附加其他檢定所需要的儀器比方:24V穩(wěn)壓源、標(biāo)準(zhǔn)電流表等就可以滿足開展檢定準(zhǔn)確度等級在0.1級以下的壓力變送器。 另根據(jù)受檢單位的反應(yīng)，本裝置出具的數(shù)據(jù)和企業(yè)自身