CC BY
66
= 38
Энергобезопасность и энергосбережение
УДК 681.125
О едином критерии годности комплектов термометров сопротивления для теплосчетчиков при первичной и периодической поверке
В. А. Медведев,
ФГУ «Ростест-Москва», главный специалист по метрологии, кандидат технических наук
Несмотря на то, что существуют стандарты методики поверки элементов теплосчётчиков, в том числе комплектов термометров сопротивления, до сих пор нередко используются методики, отличающиеся от рекомендованной. В связи с этим в статье предлагается описание единого критерия годности комплектов термометров сопротивления. Материал представлен на Международной научно-практической конференции «Коммерческий учёт энергоносителей» (г. Санкт-Петербург).
Ключевые слова: теплосчётчик, поверка, термометр сопротивления, критерии годности.
Уже четырнадцать лет действует европейский региональный стандарт ЕМ 1434-97 «Теплосчётчики». Пять лет назад он введён в России как ГОСТ Р ЕН 1434-2006, правда, с ограничением для приборов, поставляемых на экспорт; в 2003 году вышла Директива МОЗМ Р75 «Теплосчётчики», практически повторяющая положения ЕМ 1434-97. Директива Р75 давно переведена на русский язык. Она рекомендована всем государствам-участникам МОЗМ (Международная организация законодательной метрологии) в качестве основы гармонизации национальных стандартов с международными подходами.
Стандарт ЕМ 1434-97 и Директива Р75-2003, естественно, содержат одну и ту же методику поверки элементов измерительного прибора, названного теплосчётчиком, в том числе и методику поверки комплектов термометров сопротивления (далее - КТС). Однако в документах отечественных изготовителей до сих пор встречаются, и нередко, «оригинальные» методики поверки КТС, отличающиеся от рекомендованной. Применение таких оригинальных методик с большой долей вероятности приводит к неадекватной оценке пригодности КТС к эксплуатации. В качестве «оправдания» обычно приводится тот аргумент, что методика согласована при испытаниях с целью утверждения типа средств измерений. Разработка единого подхода к контролю характеристик технических термометров сопротивления затруднена в связи с тем, что никто не берётся определить критерии их годности. Предлагаем единый убедительный критерий годности для КТС.
Характеристика «диапазон измерений» для КТС отличается от привычного «от... до...» и представляет собой точки, принадлежащие плоскому прямоугольному треугольнику, который удобно изображать в координатах «измеряемая разность температур АЬ> - «температура ;2 в обратном трубопроводе» (рис. 1).
Теплосчётчик в целом имеет диапазон измеряемой разности температур Д<;т;п...Д<;тах и диапазон измеряемых температур теплоносителя £т1п - £тах,
Л Д=Ч2
Ю°С
>t2
80°С
Рис. 1. Область измерений КТС
так что катет по оси ординат имеет размер Д;тах-
-Д;т1ш катет по оси абсцисс (¿тах-Д;тт) - (¿тт- Д*тт).
Во всех точках внутри треугольника, кроме точек внутри трапеции с основанием 80 °С-;тах и высотой ¿т1п-10°С, исключаемой из рассмотрения при анализе погрешностей в соответствии с ЕМ 1434-97, относительная погрешность комплекта не должна выходить за пределы допускаемой: 5(Д;)доп=±(0,5+(3-Д;т1п)/Д;) %. Так что горизонтальные линии на рис. 1 являются линиями постоянной допускаемой погрешности.
В соответствии с методикой поверки КТС, установленной в ЕМ 1434-97, относительную погрешность 8(Д£) комплекта для любой точки области измерений с координатами (Д; ;2) можно записать через коэффициенты уравнений Каллендера-Ван Дюзена для номинальной статической характеристики (НСХ) и для индивидуальной статической характеристики (ИСХ) каждого из термометров комплекта так:
ИШШЙМВСТ
Диагностика и надежность энергооборудования
39 =
Взяв отношение (8(А^ 100)/8(А^доп, мы получаем нормированную погрешность комплектов термометров сопротивления, которая не должна выходить за пределы ±1 для годного КТС. Массив нормированных погрешностей достаточно обработать на экстремум и сравнить модуль значения в экстремуме с единицей.
При таком подходе легко ввести критерий метрологического запаса ф<1, учитывающий неопределённость результата поверки. Обычно выбирают ф= 0,8...0,85.
Итак, «уравнение годности» для комплектов термометров сопротивления:
5(А*)нормир=|[(8(А*> 100)/( 8(А*)доп]|тах^Ф-
Из каких соображений следует выбрать метрологический запас? Чтобы определить коэффициенты уравнения Каллендера-Ван Дюзена для ИСХ термометра, нужно измерить его сопротивление минимум при трёх температурах диапазона измерений. В ЕМ 1434-97 есть рекомендация по выбору положения этих трёх температур. Неопределённость вычисления температур в формуле для 8(А^ будет определяться стандартными неопределённостями по типу А измерений сопротивлений и стандартными неопределённостями по типу В, связанными с характеристиками точности эталонного термометра и цифрового омметра.
На практике часто применяют ускоренный приём получения коэффициентов уравнения Каллендера-Ван Дюзена для ИСХ термометров комплекта, уменьшая число «точек» измерения с трёх до двух и принимая для коэффициентов при квадратичном члене приближенное условие: Вхол=Вгор=В. Значение В получают на основании выборочного анализа для группы чувствительных элементов одинакового происхождения.
Применение такого приёма должно сопровождаться учётом добавочного источника неопределённости - дисперсии распределения выборочных значений, так что коэффициент запаса ещё немного «потеряет в весе».
Программу обработки результатов поверки КТС нетрудно дополнить фрагментом, определяющим положение экстремума нормированной погрешности.
На рис. 2 и 3 приведены для примера две изотермы ^=60 °С нормированной погрешности для двух КТС и изотерма ^=67 °С ещё для одного КТС с точкой экстремума между ^¡п и ^ах. По оси ординат -нормированная погрешность, по оси абсцисс - разность температур в °С.
2,00 1,00
0,00 -1,00 -2,00
10 20 30 40 50 60 70 80
Рис. 2. Нормированные погрешности КТС на изотермах t2=60 °C
Рис. 3. Изотерма нормированной погрешности с точкой экстремума между тпи тах, 12=67 °С
Применение единого критерия представляется удобным и практически значимым. Производителями теплосчётчиков предлагаются разнообразные методики поверки, но нет единства способов и требований. Поэтому оценка по единому критерию снимет вопросы, связанные с неоднозначностью подходов.
Литература
1. Коммерческий учёт энергоносителей: Материалы 31-й Международной научно-практической конференции. - СПб., 2011. - 526 с.: ил.
On a single validity criterion of resistance thermometers for heat meters at the initial and periodic verification
V. A. Medvedev,
Senior Specialist on metrology «Rostest-Moscow», Ph.D.
Despite the fact that the long-imposed standards verification methodology elements of heat meters, including sets of resistance thermometers, are still frequently used methods different from those recommended. In this regard, the article describes a single criterion set of resistance thermometers.
Keywords: heat meter, calibration, a set of resistance thermometers, the criteria for validity.
BHBBKB
