Назначение
Датчики температуры 644, 3144Р (далее - датчики температуры или датчики) предназначены для измерений температуры жидких и газообразных сред путем преобразования сигнала, поступающего с сенсора на измерительный преобразователь (далее - ИП), в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА, а также в цифровой сигнал для передачи по протоколу HART, FOUNDATION Fieldbus.
Датчики применяются в системах сбора и обработки информации, управления распределенными объектами регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности. Датчики также могут использоваться в измерительных системах для проведения учетных операций.
Описание
Датчики состоят из первичного преобразователя температуры (сенсора), соединенного с измерительным преобразователем (ИП).
ИП конструктивно выполнен в корпусе с расположенными на нем клеммами для подключения сенсора и клеммами для вывода выходного сигнала. Питание ИП совмещено с выходным сигналом (осуществляется по двухпроводной схеме). ИП может быть встроенным в соединительную головку сенсора, либо иметь собственный защитный кожух.
Сенсор представляет собой измерительную вставку с платиновым чувствительным элементом (ЧЭ) с номинальной статической характеристикой преобразования (НСХ) типа «Pt 100» по МЭК 60751 (ГОСТ Р 8.625) или термопарой в качестве ЧЭ с НСХ типов «К», «N», «J», «Е», «Т», «R», «S», «В» по МЭК 60584-1 (ГОСТ Р 8.585) и по ASTM Е230-03, помещенной в защитную арматуру с защитной головкой или иными монтажными приспособлениями для соединения с ИП. Сенсор может быть одиночным или двойным (с двумя ЧЭ в одной измерительной вставке).
Для измерения температуры при высоких давлениях и скоростях потока предусмотрены защитные гильзы, конструкция которых зависит от допускаемых параметров измеряемой среды. Технические характеристики защитных гильз для датчиков температуры приведены в технической документации фирмы-изготовителя.
Принцип действия датчиков температуры 644, 3144Р основан на преобразовании сигнала сенсора в унифицированный выходной сигнал постоянного тока 4-20 мА с наложенным на него цифровым частотно-модулированным сигналом в стандарте HART, либо в стандартный выходной сигнал с цифровым протоколом FOUNDATION Fieldbus. Сигнал с сенсора поступает на вход ИП, где преобразуется с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) в дискретный сигнал. Дискретный сигнал обрабатывается с помощью микропроцессорного преобразователя (МП). С выхода МП дискретный сигнал поступает либо на модулятор цифрового протокола FOUNDATION Fieldbus, либо на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), где происходит преобразование в унифицированный аналоговый сигнал 4-20 мА. ИП с токовым выходным сигналом 4-20 мА, также содержит частотный модулятор HART протокола, который накладывается на аналоговый токовый сигнал.
По цифровым протоколам HART и FOUNDATION Fieldbus, ИП может передавать измеренный сигнал температуры процесса, собственную температуру, различные диагностические и аварийные сигналы, а также конфигурироваться с использованием коммуникатора модели 375, либо при помощи персонального компьютера (имеющего соответствующее программное обеспечение и интерфейсы связи HART либо FOUNDATION Fieldbus).
Входные и выходные цепи в датчиках температуры выполнены без гальванической связи.
Схема соединения внутренних проводов сенсоров типа «РН 00» может быть 2-х, 3-х или 4-х проводной.
Цифровая индикация в процессе измерений может осуществляться с помощью встроенного жидкокристаллического 5-разрядного дисплея.
Датчики модели 644 являются одноканальными, а 3144Р могут быть как одно канальными, так и двухканальными. В последнем случае возможно измерение разности температур.
Имеются взрывозащищенные исполнения датчиков («искробезопасная электрическая цепь» и «взрывонепроницаемая оболочка»).
Технические характеристики
Типы НСХ сенсоров, рабочий диапазон измерений, пределы допускаемой основной погрешности датчиков (*\ в зависимости от типа входного сигнала, приведены в таблице 1.
Дополнительная погрешность цифрового сигнала и цифро-аналогового преобразования (ЦАП) от изменения температуры окружающей среды (от плюс 20 °C) в диапазоне от минус 40 до плюс 85 °C, в зависимости от диапазона измерений и типа НСХ, приведена в таблице 2.
Таблица 1
| Тип НСХ | Рабочий диапазон измерений,°C | Пределы допускаемого отклонения от НСХ (НСХ) сенсора, °C | Пределы допускаемой основной погрешности ИП |
| 644 | 3144Р |
| Цифрового сигнала, °C | ЦАП, % (от диапазона измерений (.....)) | Цифрового сигнала, °C | ЦАП, % (от диапазона измерений |
| РН 00 | -200...+600 | ±0,1 или ± (0,043 + 0,00057 t) (берут большее значение/**), для t> 0 °C; ±(0,2 - (0,0126 (t+25))2) (**} для t<O°C и -50°С < tcai min < 0°С; ±(1 - (0,0096 (t+98))2)(**) ДЛЯ t<O°C, -200°С < tcai min < -50°С и 0°С< tcal.max<+100°C; ±(0,3 - (0,0046 (t+98))2) (**’ ДЛЯ t<0 °C, -200°С < tcaimin < -50°С и + 100°С< tcal.max<+450°C | ±0,15 | ±0,03 | ±0,10 | ±0,02 |
| ±(0,15 + 0,002|t|) для -200°С <t<+500°C (для сенсора класса «А»); ±(0,3 + 0,005|t|) для -200°С <t<+600°C (для сенсора класса «В» и класса «А» для +500 °C <t < +600 °C) |
| к | 0...+1150 (****) | ±1,1 или ± 0,0041 | ±0,50 | ±0,25 |
| -40...+1200 | ±1,5 для-40°С <t<+375°С; ±0,0041 для +375°С <t< +1000°С; ±0,0075 t для +1000°С <t<+1200°С | | | | |
| N | -40...+1000 | ±1,5 для-40°С <t<+375°С; ±0,0041 для +375°С <t< +1000°С | ±0,50 | ±0,40 |
| J | 0...+760 (*“*) | ±1,1 или ± 0,0041 | _1_л | ±0,25 |
| -40...+750 | ±1,5 для-40°С <t<+375°С; ±0,004 t для +375°С <t< +750°С | |
| Е | 0...+871 (****) | ±1,0 или ± 0,0041 | ±0,20 | ±0,20 |
| Т | -180...+371 | ±1,0 или ± 0,015|t| для t<O°C; ±0,5 или ± 0,0041 для t > 0°С | ±0,35 | ±0,25 |
| R S | 0...+1600 | ±1,0 для 0°С <t<+1100°С; ±(1,0 + 0,003(t-1100)) для +1100°C<t<+1600°C | ±0,75 ±0,70 | ±0,60 ±0,50 |
| В | +600...+1800 | ±1,0 для +600°С <t< +1100°С; ±(1,0+ 0,003(t-1100)) для+1100°С <t<+1600°С; ±0,0025 t для +1600°С <t<+1800°С | ±0,77 | ±0,75 |
Примечания:
1. Пределы абсолютной погрешности автоматической компенсации температуры свободных (холодных) концов термопар (Лх), °C: ±0,5 (для датчика 644); ±0,25 (для датчика 3144Р).
2. * Пределы допускаемой основной погрешности датчиков температуры (До) с термометром сопротивления: Цифровой сигнал: Ао = +^(Ar^ )2 + (Ас )2 ; аналоговый сигнал: Afl ~ —>1 (Атц + ^ЦАП ) + )
Пределы допускаемой основной погрешности датчиков температуры (До) с преобразователем термоэлектрическим: Цифровой сигнал: Ао = +-J(A77/ + Ау)2 +(ДС)2 ; аналоговый сигнал: Ао — ±д/(Ащ + ^ЦАП + + »
где Дс - максимальный предел допускаемого отклонения от НСХ сенсора, °C;
ДТц - максимальный предел допускаемой основной погрешности цифрового ИП, °C;
Дцап ~ максимальный предел допускаемой основной погрешности цифро-аналогового преобразования, °C.
3. ** Сенсоры с индивидуальной статической характеристикой преобразования (ИСХ), коэффициенты которой введены в измерительный преобразователь, tcai.min и tcal.max - нижний и верхний пределы диапазона градуировки (калибровки) сенсора.
4. *** Используются термометры сопротивления и термоэлектрические преобразователи с НСХ по МЭК 60751/ ГОСТ Р 8.625 и МЭК 60584-1/ГОСТ Р 8.585 соответственно, кроме сенсоров с диапазонами с пометкой (****) -они по ASTM Е230-03.
5. t - значение измеряемой температуры, °C.
6. Пределы допускаемой основной погрешности ИП при обмене данными по протоколу HART или по шине FOUNDATION Fieldbus равны пределам допускаемой основной погрешности цифрового сигнала.
7. При измерении разности температур с помощью датчика 3144Р диапазон измерений находится от X до Y, где X=min сенсор 1 - шах сенсор 2, Y=max сенсор 1 - min сенсор 2. Погрешность цифрового сигнала ИП (опция с двойным сенсором, только HART) равна:
- для источников входных сигналов одного типа: (погрешность цифрового сигнала того из входов, у которого она больше)* 1,5;
- для источников входных сигналов разного типа: погрешность цифрового сигнала 1 + погрешность цифрового сигнала 2. Погрешность сенсора равна сумме погрешностей сенсора 1 и сенсора 2.
8. ***** Диапазон измерений указывается потребителем при заказе. ________________________________
Таблица?
| Тип НСХ | Рабочий диапазон измерений,°C | Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения температуры окружающей среды: |
| 644 | 3144Р |
| Цифрового сигнала, °C /1°С | ЦАП, % (от диапазона измерений)/ 1°С | Цифрового сигнала, °C /1°С | ЦАП, % (от диапазона измерений)/ 1°С |
| PtlOO | -200...+600 | ±0,003 | ±0,001 | ±0,0015 | ±0,001 |
| К | -40...+1200 | ±(0,0061 + (0,00054% от t)) для t> 0°С | ±(0,005 + (0,00054% от t)) для t > 0°С |
| ±(0,0061 + (0,0025% от |t|)) для t< 0°С | ±(0,005 + (0,002% от |t|)) для t < 0°С |
| N | -40...+1000 | ±(0,0068 + (0,00036% от |t|)) | ±(0,0058 + (0,00036% от |t|)) |
| J | -40...+760 | ±(0,0054 + (0,0029% от t)) для t> 0°С | ±(0,004 + (0,00029% от t)) для t > 0°С |
| ±(0,0054 + (0,0025% от |t|)) для t< 0°С | ±(0,004 + (0,002% от |t|)) для t < 0°С |
| Е | 0...+871 | ±(0,005 + (0,00043% от t)) | ±(0,004 + (0,00043% от t)) |
| Т | -180...+371 | ±0,0064 для t> 0°С | ±0,005 для t> 0°С |
| ±(0,0064 + (0,0043% от |t|)) для t< 0°С | ±(0,005 + (0,0036% от |t|)) для t< 0°С |
| S, R | 0...+1600 | ±0,016 для t > +200 °C | ±0,015 °C для!>+200 °C |
| ±(0,023 - (0,0036% от t)) для t<+200 °C | ±(0,021 - (0,0032% от t)) для t<+200 °C |
| В | +100... +1800 | ±0,014 для t > +1000°С | ±0,014 для t >+1000°С |
| ±(0,032 - (0,0025% от (t - 300))) для +300 °C <t < +1000 °C | ±(0,029 - (0,0021% от (t - 300))) для +300 °C <t < +1000 °C |
| ±(0,054 - (0,011% от (t - 100))) для +100 °C <t< +300 °C | ±(0,046 - (0,0086% от (t - 100))) для +100 °C <t< +300 °C |
Примечания:
1. t - значение измеряемой температуры, °C.
2. Пределы допускаемой дополнительной погрешности датчиков для обмена данными по протоколу HART или по шине FOUNDATION Fieldbus равны пределам погрешности цифрового сигнала.
3. Дополнительная погрешность датчиков с аналоговым выходным сигналом 4-20 мА равна сумме погрешностей цифрового сигнала и ЦАП.
Датчики температуры 644, 3144Р могут использоваться при температуре окружающей среды от минус 40 до плюс 85 °C (от минус 20 до плюс 85 °C - для датчиков со встроенным индикатором) и относительной влажности воздуха до 99% (для 644) или до 100% (для 3144Р).
По спецзаказу - от минус 50 до плюс 85 °C.
По защищенности от воздействия окружающей среды датчики являются пыле-, водозащищенными, и соответствуют коду IP 66, IP 68 по ГОСТ 14254.
Датчик 3144Р в одноканальном исполнении соответствует требованиям SIL1, 2 (ГОСТ Р МЭК 61508) и SIL3 в двухканальном исполнении.
Электрическое питание датчиков температуры с выходным сигналом 4-20 мА, осуществляется от источника постоянного тока с напряжением от 12 до 42,4 В; от 18,1 до 42,4 В (для цифровой связи по протоколу HART). Соотношение между напряжением источника питания (U) и сопротивлением внешней нагрузки: R=40,8(U-12).
Сопротивление нагрузки (для цифровой связи по протоколу HART), Ом: 250... 1100.
Дополнительная погрешность от изменения номинального напряжения питания: ±0,005% от диапазона измерений на 1 В.
Электрическое питание датчиков температуры с выходным сигналом FOUNDATION Fieldbus, осуществляется от источника постоянного тока с напряжением от 9 до 23 В. Максимальное потребление датчика с выходным сигналом FOUNDATION Fieldbus - 11 мА.
Длина монтажной части (в зависимости от исполнения датчика), мм: 100, 145, 205, 275, 315, 375, 405, 435, 555 и другие (по заказу).
Масса (в зависимости от исполнения датчика), кг: от 0,9 до 4,0.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульные листы эксплуатационной документации типографским способом.
Комплектность
Комплектность поставки датчиков температуры приведена в таблице 3. Таблица 3
| Наименование | Количество | Примечания |
| Датчик температуры | 1 шт. | Исполнение по заказу |
| Руководство по эксплуатации (РЭ) | 1 экз. | По 1 экз. на каждые 10 шт. датчиков, но не менее 1 экз. |
| Паспорт | 1 экз. | По 1 экз. на каждый датчик, по требованию заказчика |
| Методика поверки (МИ) | 1 экз. | Поставляется по требованию заказчика |
Защитная гильза входит в конструкцию датчика температуры и в комплектность поставки при заказе соответствующего исполнения.
По отдельному заказу могут поставляться: коммуникатор модели 375, оборудование FOUNDATION Fieldbus.
Поверка
Поверка датчиков температуры производится в соответствии с Инструкцией «Датчики температуры 644, 3144Р. Методика поверки», согласованной с ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС», август 2008г.
Основные средства поверки:
- термометры сопротивления платиновые эталонные (1-го и 2-го разр.) типов ПТС-10М, ВТС, ЭТС100;
- преобразователи термоэлектрические эталонные (1-го разр.) типов ППО, ПРО;
- прецизионный преобразователь сигналов ТС и ТП «Теркон»;
- термостаты жидкостные типов К-80, ТЕРМОТЕСТ-100, ТЕРМОТЕСТ-ЗОО;
- калибратор температуры КТ-500;
- печи типов МТП-2М, ВТП 1600-1, Saturn 877;
- коммуникатор модели 375 или иной программно-аппаратный комплекс с поддержкой протоколов HART, FOUNDATION Fieldbus, позволяющий визуализировать измеренную датчиком температуру.
Межповерочный интервал: 2 года.
Нормативные документы
ГОСТ 8.558-93. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры.
ГОСТ 12997-84 Изделия ГСП. Общие технические условия.
ГОСТ 30232-94. Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом. Общие технические требования.
Международный стандарт МЭК 60751 (1995, 07). Промышленные чувствительные элементы термометров сопротивления из платины.
ГОСТ Р 8.625-2006. ГСИ. Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний.
Международный стандарт МЭК 60584-1. Термопары. Часть 1. Градуировочные таблицы.
Стандарт ASTM Е230-03. Стандартные характеристики и Таблицы Температурной Электродвижущей силы (ЭДС) для стандартных термопар.
ГОСТ Р 8.585-2001 Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.
ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия.
Техническая документация фирмы-изготовителя.
Заключение
Тип датчиков температуры 644, 3144Р, утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации согласно государственной поверочной схеме.
Выдан сертификат соответствия № РОСС US.TB05.B02066.
810-53