Р 50.2.026-2002
УДК 681.125 088:006.354 Т80
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ И РАСХОДОМЕРЫ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ В УЗЛАХ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ТЕПЛОТЫ
Методика подбора пар термопреобразователей и согласование расходомеров
по метрологическим характеристикам.
Общие положения
ОКС 17.120
17.200.20
ОКСТУ 0008
Дата введения 2003-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным унитарным предприятием «Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева») Госстандарта России
ВНЕСЕНЫ Управлением метрологии Госстандарта России
2 ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 19 декабря 2002 г. № 493-ст
3 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящие рекомендации распространяются на термопреобразователи сопротивления и электромагнитные расходомеры, входящие в состав теплосчетчиков.
Настоящие рекомендации применяют при коммерческом учете количества теплоты и теплоносителя с целью повышения точности измерений.
Рекомендации предназначены для разработчиков теплосчетчиков при подборе пар термопреобразователей, при согласовании преобразователей расхода (расходомеров) или при выполнении этих двух операций.
Межповерочный интервал для подобранных пар термопреобразователей и согласованных пар преобразователей расхода (расходомеров, водосчетчиков) устанавливает разработчик при проведении испытаний теплосчетчиков.
2 Нормативные ссылки
В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 8.320—78 Государственная система обеспечения единства измерений. Расходомеры электромагнитные. Методы и средства поверки
ГОСТ 8.461—82 Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления. Методы и средства поверки
ГОСТ 6651—94 Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 15528—86 Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения
ГОСТ 26691—85 Теплоэнергетика. Термины и определения
ГОСТ 28723—90 Расходомеры скоростные, электромагнитные и вихревые. Общие технические требования и методы испытаний
МИ 2553—99 Государственная система обеспечения единства измерений. Энергия тепловая и теплоноситель в системах теплоснабжения. Методика оценивания погрешности измерений. Общие положения
3 Определения
В настоящих рекомендациях применяются следующие термины с соответствующими определениями:
теплосчетчик: Система средств измерений и технических средств, обеспечивающая измерение параметров теплоносителя, его массы (объема) и количества теплоты;
тепловычислитель: Техническое средство, обеспечивающее определение количества теплоты и параметров теплоносителя на основе измерительной информации о расходе (массе, объеме), температуре и давлении теплоносителя;
преобразователь расхода: Средство измерений расхода жидкости, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем (ГОСТ 15528);
термопреобразователь сопротивления: Средство измерений, электрическое сопротивление которого зависит от температуры (ГОСТ 6651);
узел учета: Функционально объединенная совокупность средств измерений, технических средств и дополнительных устройств, обеспечивающая измерение (регистрацию) параметров теплоносителя, его массы (объема) и количества теплоты;
закрытая система теплоснабжения: Водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель и из сети не отбирается (ГОСТ 26691);
открытая система теплоснабжения: Водяная система теплоснабжения, в которой теплоноситель частично или полностью отбирается из сети потребителями (ГОСТ 26691);
приборы учета: Измерительные приборы, обеспечивающие измерение расхода (массы, объема), температуры и давления теплоносителя, а также накопление, хранение и представление информации о количестве теплоты и массы (объема) теплоносителя;
подобранная пара термопреобразователей сопротивления: пара термопреобразователей сопротивления, обеспечивающая минимальную систематическую погрешность измерений разности температур;
согласованная пара электромагнитных преобразователей расхода (расходомеров, водосчетчиков): пара электромагнитных преобразователей расхода (расходомеров, водосчетчиков), обеспечивающая минимальную систематическую погрешность при измерении разности расходов (массы, объема) (ГОСТ 8.320).
4 Общие положения
4.1 Количество теплоты и теплоносителя измеряют теплосчетчиком, в состав которого входят преобразователи расхода или расходомеры (водосчетчики), термопреобразователи сопротивления (ТС) и тепловычислитель.
4.2 Учитывая, что при измерении количества теплоты выполняют однократные измерения, погрешность измерений определяется погрешностью средств измерений (СИ), входящих в теплосчетчик, а также зависит от параметров теплоносителя и их соотношений.
4.3 В соответствии с МИ 2553 относительную погрешность измерения количества теплоты d оценивают по формуле
(1)
где М1, М2, h1, h2 — масса и энтальпия теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах соответственно;
— относительная погрешность
измерения массы и энтальпии теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах
соответственно;
a и b — коэффициенты, рассчитываемые по формулам:
4.4 С целью уменьшения погрешности измерений количества теплоты используют рабочие СИ с минимально возможной погрешностью. Как видно из формулы (1) существенную составляющую этой погрешности составляет погрешность, возникающая при измерении разности энтальпий (h1 — h2) и разности масс (М1 — М2) теплоносителя. Погрешность измерений количества теплоты выражается в относительной форме, поэтому при измерении малых разностей энтальпий или разности расхода теплоносителя возникают значительные относительные погрешности, увеличивающие погрешность измерений количества теплоты.
Примечание — В уравнениях измерений количества теплоты используют энтальпию, которая функционально зависит от температуры, плотности и давления теплоносителя. Погрешности измерений давления и плотности пренебрежимо малы по сравнению с погрешностью измерений температуры, поэтому погрешность измерений энтальпии можно считать практически равной погрешности измерений температуры.
4.5 В узлах учета для открытых систем теплоснабжения с целью уменьшения погрешности измерений количества теплоты и теплоносителя подбирают ТС и согласовывают преобразователи расхода (расходомеры, водосчетчики) по метрологическим характеристикам так, чтобы при измерении разности расхода или температур уменьшить погрешность их измерений.
4.6 В настоящих рекомендациях рассмотрена методика подбора ТС и согласования электромагнитных расходомеров, которые имеют линейную градуировочную характеристику. В случае линейной градуировочной характеристики вихревых и ультразвуковых преобразователей расхода (расходомеров, водосчетчиков) также возможно их попарное согласование.
4.7 Подбор ТС и согласование преобразователей расхода выполняют после проведения поверки этих СИ на основании экспериментальных данных, полученных при поверке по программе, разработанной в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева». В программе предусмотрен подбор пар ТС в диапазоне температур от 0 °С до 100 °С при разности температур в подающем и обратном трубопроводе от 3 °С до 50 °С.
5 Методика подбора пар термопреобразователей сопротивления
по метрологическим характеристикам
5.1 В теплосчетчиках применяют внесенные в Госреестр СИ платиновые термопреобразователи и ТС, соответствующие техническим требованиям ГОСТ 6651.
5.2 Измерение температуры теплоносителя выполняют с помощью ТС и тепловычислителей, входящих в состав теплосчетчика. Температуру теплоносителя определяют по номинальной статической характеристике, имеющей вид:
Rt = Wt R0, (2)
где Rt — сопротивление ТС при температуре t °С;
Wt — отношение сопротивлений при температуре t к сопротивлению при температуре 0 °С;
R0 — сопротивление ТС при температуре 0 °С.
5.3 В соответствии с ГОСТ 6651 ТС изготовляют трех классов допуска: А, В и С.
В теплосчетчиках в качестве индивидуальных ТС используют наиболее точные — классов допуска А и В.
5.4 Отклонение индивидуальной статической характеристики ТС от номинальной приводит к появлению систематической погрешности Dt, которую в зависимости от температуры t и классов допуска А и В вычисляют по формулам соответственно:
Dt = ±(0,15+ 0,002 t); (3)
Dt = ±(0,3 + 0,005 t). (4)
5.5 При измерении парой ТС разности температур возникает значительная относительная погрешность. С целью уменьшения этой погрешности необходимо подобрать пару ТС так, чтобы оцениваемая погрешность измерения разности температур в подающем и обратном трубопроводах не превышала для пары класса 1 — ±(0,05 + 0,001 Dt), для пары класса 2 — ±(0,10 + 0,002 Dt).
5.6 Подбор пар ТС выполняют по разработанной программе для тех ТС, которые прошли поверку. Аппаратура и экспериментальные действия поверителя должны соответствовать требованиям ГОСТ 6651 и ГОСТ 8.461. Подбор пар ТС основан на построении индивидуальной статической характеристики для каждого ТС.
5.7 Исходными данными для программы являются:
- показания эталонного и поверяемых термометров при температуре, равной нулю: t = 0 °С;
- отсчеты U100 и U0 (в милливольтах при измерительном токе в миллиамперах (мА) или значения сопротивления эталонного и поверяемых термометров при температуре кипения воды: t100);
- значение коэффициента В для ТС по ГОСТ 6651 (где В — коэффициент интерполяционного уравнения для платиновых ТС с W100 = 1,3910 и W100 = 1,3850).
В результате использования программы получают:
- значения коэффициента А для индивидуальной статической характеристики ТС (где А — коэффициент индивидуальной статистической характеристики ТС);
- отношение сопротивлений при температуре 100 °С к сопротивлению при температуре 0 °С — W100;
- индивидуальные статические характеристики для каждого ТС;
- класс ТС;
- значения коэффициентов а и b для формулы, по которой оценивают погрешность измерений температуры ТС: Dt = а + bt (где а и b — коэффициенты уравнения, позволяющего оценить погрешности ТС);
- перечень подобранных пар ТС с их индивидуальными номерами.
5.8 Проверку подобранных пар ТС и принятия решения об их классе выполняют также с помощью программы при оценивании абсолютной (относительной) погрешности измерений разности температур Dt, равной 5, 10, 20, 40 °С при температуре теплоносителя в обратном трубопроводе t2, равной 50 °С. Для этого с помощью программы устанавливают:
не превышает ли эта погрешность абсолютную DDt (относительную dDt) погрешность, оцениваемую по формуле
DDt = ±(0,05 + 0,001 Dt) °С [dDt = ±(0,1 + 5 / Dt)] (5)
для подобранной пары класса 1;
не превышает ли эта погрешность абсолютную DDt (относительную dDt) погрешность, оцениваемую по формуле
DDt = ±(0,10 + 0,002 Dt) °С [dDt = ±(0,2 + 10 / Dt)] (6)
для подобранной пары класса 2.
5.9 Подобранная пара ТС с ее метрологическими характеристиками и индивидуальными номерами вводится в базу данных программы для использования информации при периодической поверке этой пары.
5.10 В протоколе подбора пары ТС указывают: номер свидетельства о поверке каждого ТС: класс пары ТС; коэффициенты а и b для оценивания погрешности измерений каждым ТС; индивидуальный номер пары ТС с указанием места его установки (в подающий трубопровод или обратный).
6 Методика согласования пар электромагнитных преобразователей расхода
(расходомеров, водосчетчиков) по метрологическим характеристикам
6.1 В теплосчетчиках наряду с другими преобразователями расхода (расходомерами, водосчетчиками) применяют электромагнитные расходомеры (ЭМР), соответствующие ГОСТ 28723 и внесенные в Госреестр СИ.
6.2 При измерении малых разностей расходов теплоносителя относительная погрешность d может быть значительна, что увеличит погрешность измерений количества теплоты [см. формулу (1)].
6.3 С целью уменьшения погрешности измерений разности расхода теплоносителя целесообразно согласовать ЭМР по метрологическим характеристикам.
6.4 Для согласования ЭМР используют эталонные СИ и ЭМР, прошедшие поверку.
6.4.1 При согласовании пары ЭМР действительное значение относительной погрешности измерения расхода каждого из ЭМР должно быть определено с указанием десятичных долей процента.
6.4.2 При использовании выходного сигнала ЭМР в виде частоты электрических импульсов их измерения выполняют в течение 100 с.
6.4.3 При использовании выходных сигналов в виде постоянного тока или частоты электрических импульсов ошибка округления не должна превышать 0,1 % от значения выходного сигнала.
6.5 По результатам поверки ЭМР в программу согласования пары ЭМР вводят: диапазон расходов, значения выходных сигналов и погрешностей в поверяемых точках диапазона.
6.6 Подбор пары ЭМР осуществляют с помощью программы по данным поверки ЭМР на тех значениях расходов, которые указаны в методике поверки.
6.7 Погрешность измерения разности расходов подобранной парой ЭМР — в пределах ±0,5%.
6.8 Подобранную пару ЭМР с ее индивидуальными номерами вводят в базу данных программы для использования информации при периодической поверке этой пары ЭМР.
6.9 В протоколе подбора пары ЭМР указывают: номер свидетельства о поверке каждого ЭМР; индивидуальный номер пары ЭМР с указанием места его установки (в подающий трубопровод или обратный).
Ключевые слова: теплосчетчик, термопреобразователь, преобразователь расхода, подбор пар, согласование пар, метрологическая характеристика, погрешность теплосчетчика, открытые системы теплоснабжения, закрытые системы теплоснабжения, узел учета количества теплоты