自主创新(利用现有标准器对压力变送器实施检定或校准)

1、市质监局2021年度自主创新工程申报表申报单位名称盖章： 时间：2021.10工程名称利用二等活塞压力计标准装置对压力变送器实施检定或校准工程承办单位市计量所工程负责人李少芝、 马玲、郑长虹工程主要功能介绍 压力变送器是一种将压力变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表,当压力信号送至变送器时，压力标准器显示被测压力值，压力变送器输出相应的的电流值，电流信号的大小与输入的压力信号是线性函数关系。对我所的二等活塞压力计标准装置进行完善添加24V稳压源、直流电流表可对压力变送器进行检定或校准。其特点：利用现有设备，投入小，利用率大，回报率高。同时也对我所压力计量检定或校准工程进行了扩展。工程开展背景

2、 在现在的工业生产过程中，压力值往往被变换成电信号，再按一定的比例形成统一的电信号，并能进行远距离传送，技术人员在控制室里就可以了解现场的压力变换状况。随着变送器被广泛应用，压力变送器的量值传递工作是当务之急。初步设想及预期效果 利用我室的二等活塞压力计标准装置，再添加一只直流电流表，准确度为0.02级、测量范围为050mA，即可满足规程JJG882-2004?压力变送器?的要求。预期可进行大量的各种量程，准确度等级为0.1级及0.1级以下的压力变送器检定或校准工作。工程起始时间2021年 03 月05 日 至2021 年11月05 日。审核人： 填表人： 利用二等活塞压力计标准装置对压力变送

3、器 实 施 检 定 或 校 准工程简介：当今，工业过程控制的技术迅速开展。生产过程中要对气体、液体流量测量的数据进行传输及控制，压力变送器就必不可少。压力变送器已广泛应用于石油、化工、冶金、电力、食品、造纸、医药、机械制造等行业。我们对压力变送器的工作原理及常用类型的压力变送器的技术指标进行分析，利用现有设备依据JJG882-2004?压力变送器?检定规程为企业的压力变送器提供校准效劳。选题依据：依据JJG882-2004?压力变送器?检定规程、WS1151型电容式变送器技术资料。可行性分析：压力变送器可分为电动和气动两大类。气动型压力变送器和远程压力表的校准方法及装置根本相同。现只对电动型压

4、力变送器以下简称变送器的校准工作进行研究。一、变送器的工作原理及技术参数 1、工作原理：如图1所示，过程压力通过两侧或一侧的隔离膜片、灌充液传至室的中心测量膜片。中心膜片是一个张紧的弹性元件，它对于作用在其上的两侧压力差产生相应变形位移，其位移与差压成正比，最大位移约0.1mm，这种位移转变为电容极板上形成的差动电容，由电子线路把差动电容转换成二线制的4 20mA DC输出信号。 2、技术参数输出信号：010mA，420mA 或15V DC供电电源： 一般为24V DC量程和零点：外部连续可调温度范围：放大器工作温度范围：-29+93(LT型为:-25 +70) 灌充硅油的测量元件：-40+1

5、04 法兰式变送器灌充高温硅油时：+15+315 法兰式变送器灌充普通硅油：-40 +150 精确度等级：0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 二、校准设备的选用1、压力标准器：二等活塞式压力计0.05级、允许示值误差±0.05%。2、直流稳压源：24V；允许误差±10%3、直流电压表：0V5V； 0.02级4、直流电流表：0mA30mA； 0.02级三、环境条件1、温度20±5，相对湿度45%75%。四、检定校准方法1、连接图压力微调被检校变 送 器活塞式压力计24V稳压源直流电 流 表2、操作过程首先了解被检校的变送器的设定参数和使

6、用单位的技术要求。采用静力平衡原理。量程F0-FMMPa；输出4-20mA；根据要求将压力变送器与活塞压力计按上图连接连接起来。密封后加压至标准压力FA，调节压力微调使活塞平衡稳定后读取电流表上的电流值Ii，卸压，再重复上述操作n次，读取Ii 。3、数据处理标准电流值：IA=20-4FA/FM-F0+4 mA测量平均值：=(I1+In)/n该测量点的最大允许误差：-IA/16五、测量不确定度的评定以省计量所检定合格的0.05级二等活塞压力计和直流电流表做压力变送器校准装置的不确定度评定。变送器参数： 测量范围：0-2.5MPa 输出：4mA-20mA以接近测量上限2MPa为校准点评定不确定度。

7、1、校准依据及数学模型 1.1、 依据JJG882-2004?压力变送器?检定规程；1.2、 数学模型：I=I 式中：I压力变送器输出误差； I压力变送器输出电流； 压力变送器输出量程； p压力变送器输入压力值； 压力变送器输入压力量程；压力变送器输出起始值。 2、测量不确定度来源2.1、 活塞式压力计的最大允许误差引入的的不确定度2.2、 直流电流表引入的的不确定度2.2.1、 标准电流表示值误差引起的不确定度2.2.2、 被检压力变送器输出的测量重复性引起的不确定度3、测量不确定度评定3.1、0.05级活塞式压力计0-2.5MPa在测量2.5MPa压力点的最大允许误差为，认为在区间内属于均

8、匀分布，包含因子，区间半宽，那么标准不确定度：估计， 估自由度。3.2.1、标准表的示值误差，区间半宽，认为在区间内属于均匀分布，包含因子取，那么标准不确定度为：估计， 估自由度。3.2.2、在输入相同的压力下，输出电流不相同，对被测压力变送器在2MPa点作10次重复性测量，所得数据如表-1所示。 表-1次数n12345实测值mA)16.24816.24616.24616.24016.251次数n678910实测值mA)16.24516.24016.24016.24416.242 单次实验标准差s服从t分布为 任意选取3块同类型压力变送器，在每块0.5MPa，1MPa，2MPa处连续测量10次

9、共得9组测量列，每组测量列分别按上述计算得到单次实验标准差，如表-2所示。表-2压力MPa0.512实验标准差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 合并样本标准差为：实际测量情况为在重复性测量条件下测量2次，以2次测量算数平均值为测量结果，那么可得到：标准不确定度：自由度： 3.2.3、标准电流表引入的的不确定度由于和相互独立，因此 取

10、 4、 合成不确定度和扩展不确定度4.1、灵敏系数数学模型： 灵敏系数： 4.2测量不确定度的汇总表及计算标准不确定度分量不确定度来 源标 准不确定度灵敏系数ci CiU i自由度iUp标准器压力0.00072MPa-6.4mA/MPa0.0046mA50UI1电流表示值误差0.0035mA10.0035mA50UI2测量重复性0.0031mA10.0031mA81 合成不确定度由于由于和相互独立，因此合成标准不确定度为： 取有效自由度 。4.3、扩展不确定度取置信概率，有效自由度，查t分布表，得包含因子，于是扩展不确定度为： 或 U =0.013mA k=2校准实例：运用上述设备和方法于9月

11、12日在本所三楼实验室对马鞍山立白日化的压力变送器依据JJG882-2004进行检定校准，检定记录及检定证书见附页12，与企业自身比对的数据大致相同。另与已建立压力变送器计量标准的安徽长江钢铁股份进行了能力验证。选两只安徽长江钢铁股份2021年9月12日和2021年9月13日校准的压力变送器，再用我室利用压力标准器技术创新后的装置对这两只压力变送器进行校准。记录见附页36。通过比对得出以下结论：1、 型号为1180GP、编号为G2003的压力变送器： 长江钢厂 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、 型号为1151GP、编号为GZ015的压力变送器： 长江钢厂 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。结论：依据JJG882-2004?压力变送器?检定规程：“成套后的标准器，包括整个检定设备在内检定时引入的扩展不确定度U95应不超过被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/4；对0.1级和0.05级被检压力变送器，由此引入的U95应不超过被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/3。依据检定规程规定0.1级压力变送器的最大允许误差为±0.1%，故1/3×0.1%=0.033%，不确定度的影响量：U95/20-4=0.004/16=0.025%0.033%因此，此校准装置附加其他检定所需要的仪器比方:24V稳压源、标准电流表等就可以满足开展检定准确度等级在0.1级以下的压力变送器。 另根据受检单位的反应，本装置出具的数据和企业自身