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

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

МОСКВА

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

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

Дата введения 2003-07-01

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 теплосчетиков.

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 δ 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 - M₂) 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:

R_t = W_t R₀                                                             (2)

где R_t - сопротивление ТС при температуре t °С;

W_t - 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 D_t которую в зависимости от температуры t и классов допуска А и В вычисляют по формулам соответственно:

D_t = ±(0,15 + 0,002t);                                                    (3)

D_t = ±(0,3 + 0,005t)                                                      (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 + 0,001Dt), для пары класса 2 - ±(0,10 + 0,002Dt).

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 B 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: D_t = 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 D_t, 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 D_Dt Δ_д, (относительную δ_Dt) погрешность, оцениваемую по формуле

D_Dt = ±(0,05 + 0,001D_t) °С                                                 (5)

[δ_Dt = ±(0,1 + 5/Dt)]

для подобранной пары класса 1;

не превышает ли эта погрешность абсолютную Δ_д, (относительную δ_Д/) погрешность, оцениваемую по формуле

D_Dt = ±(0,10 + 0,002D_t) °С                                                 (6)

[δ_Dt = ±(0,2 + 10/Dt)]

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 δ 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).

СОДЕРЖАНИЕ