Назначение
Датчики температуры CTR-ALW, CTU-ALW (далее по тексту - датчики) предназначены для измерений температуры жидких и газообразных сред, не агрессивных к материалу защитного корпуса и защитной гильзы, и преобразования измеренного значения в унифицированный электрический выходной сигнал постоянного тока 4-20 мА, а также в цифровой сигнал для передачи по протоколу HART.
Описание
Принцип действия датчиков, состоящих из первичного преобразователя температуры (сенсора) соединенного с измерительным преобразователем (ИП), основан на преобразовании сигнала сенсора в унифицированный выходной сигнал постоянного тока 4-20 мА с наложенным на него цифровым частотно-модулированным сигналом. Сигнал с сенсора поступает на вход ИП, где преобразуется с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) в дискретный сигнал, который после прохождения через оптоэлектронный гальванический барьер обрабатывается с помощью микропроцессорного преобразователя (МП). С выхода МП дискретный сигнал поступает на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), где происходит преобразование в унифицированный аналоговый сигнал 4-20 мА. Далее, при помощи частотного модулятора HART протокола на аналоговый сигнал накладывается цифровой сигнал в стандарте HART. По HART-протоколу могут передаваться измеренные сигналы температуры процесса, различные диагностические и аварийные сигналы, а также можно осуществлять конфигурирование датчика с использованием портативного коммуникатора, либо при помощи встроенного модема BELL202 и коммуникационного программного обеспечения HART Rev.5.1, обеспечивающих через конвертер HART/RS-232 или HART/USB коммуникацию датчика с персональным компьютером с установленным ПО АРТ2000.
Первичный преобразователь температуры выполнен в виде измерительной вставки с платиновым чувствительным элементом (ЧЭ) с номинальной статической характеристикой преобразования (НСХ) типа «Pt100» по ГОСТ 6651-2009 (CTR-ALW) или с термопарой в качестве ЧЭ с НСХ типа «К» по ГОСТ Р 8.585-2001 (CTU-ALW), помещенных в защитный корпус с различными видами присоединений к объекту измерений. Для измерения температуры при высоких давлениях и скоростях потока предусмотрены защитные гильзы (литые и трубчатые), конструкция которых зависит от допускаемых параметров измеряемой среды.
Измерительный преобразователь конструктивно выполнен в цилиндрическом корпусе из алюминиевого сплава или нержавеющей стали (316L) с отвинчивающимися крышками (одна из крышек снабжена окном для обзора показаний ж/к дисплея). Внутри корпуса расположены микропроцессорный блок со встроенным модемом и с ж/к дисплеем (в каркасе из поликарбоната), клеммная колодка и элементы радиочастотного фильтра, подавляющего электромагнитные помехи.
Датчики имеют исполнения, различающиеся по конструкции первичного преобразователя температуры и по материалу корпуса измерительного преобразователя. Датчики модели CTR-ALW могут иметь исполнение повышенной точности (с индивидуальной градуировкой) -LAB. Также датчики могут изготавливаться как в общепромышленном исполнении, так и во взрыво-защищенном исполнении. Датчики во взрывозащищенном исполнении (CTR-ALW/Ex, CTU-ALW/Ex) имеют вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» с маркировкой 0ExiaIIC T6/T5/T4X или «взрывонепроницаемая оболочка» с маркировкой 1ExdIICT6/T5 X.
Чертеж общего вида датчиков температуры представлен на рисунке 1
133
Стандартные фланцевые соединители DN25 PN 16 DN25 PN40 DN50 PN16 DN50 PN40
09*1 или 011 «г
Материал оболочки 1H18N9T
Специальное исл 316Lss (ANSI)
Резьбовые штуцера М20х1,5 М27«2 G1/2'
Рисунок 1 - Общий вид датчиков температуры CTR-ALW, CTU-ALW
Программное обеспечение
Метрологически значимым программным обеспечением (ПО) датчиков является только встроенное ПО. Данное ПО устанавливается в энергонезависимую память измерительных преобразователей датчиков на заводе-изготовителе во время производственного цикла. ПО недоступно пользователю и не подлежит изменению на протяжении всего времени функционирования изделия, что соответствует уровню защиты «низкий». Метрологические характеристики датчиков оценены с учетом влияния на них ПО. Встроенное коммуникационное программное обеспечение HART Rev.5.1 предназначено только для соединения с персональным компьютером.
Внешнее (автономное) программное обеспечение АРТ2000, предназначенное для конфигурирования и обслуживания датчиков температуры, устанавливается на персональный компьютер и не влияет на метрологические характеристики измерительных преобразователей. Данное ПО не имеет доступа к энергонезависимой памяти преобразователей и не позволяет заменять или корректировать встроенное ПО, и имеет уровень защиты, соответствующий уровню «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | APT2000 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже ver.01 |
| Цифровой идентификатор ПО | - |
Технические характеристики
Диапазон измеряемых температур, пределы допускаемой основной и дополнительной погрешности датчика температуры от изменения температуры окружающей среды от нормальной (от плюс 20 °С) в диапазоне температур от минус 50 до плюс 85 °С в зависимости от типа НСХ первичного преобразователя температуры приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Тип НСХ | Диапазон измеряемых температур, °С | Пределы допускаемой погрешности |
| HART, абсолютная, ° С | 4-20 мА, приведенная (от интервала измерений), % |
| Pt100 (CTR-ALW) | от -196 до +550 | ±(0,2+0,002-|t|); ±(0,05+0,05 % (от интервала измерений) +0,001- |t|) (исполнение LAB) | ±0,04 |
| K (CTU-ALW) | от -40 до +550 | ±1,5 (от -40 до +375 °С включ.); ±0,004-t (св. +375 °С) | ±0,04 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения номинального напряжения питания | ± 0,005 % (от интервала измерений) / 1 В |
Примечания
1 Минимальный интервал измерений равен 10 °С
2 t - значение измеряемой температуры, °С
3 Погрешность датчиков при снятии показаний с выхода 4-20 мА равна сумме абсолютной погрешности (по HART-протоколу) и приведенной (от интервала измерений)
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Напряжение питания, В | от 12 до 55, от 13,5 до 28 (для Exi-версии) |
| Сопротивление нагрузки (для цифровой связи по протоколу HART), Ом | от 250 до 1100 |
| Соотношение между напряжением источника питания и сопротивлением внешней нагрузки | R (Ом) = (U (В) - 12 (или 15) В)/0,023 А |
| Длина монтажной части, мм | от 100 до 400 |
| Диаметр монтажной части, мм | 9; 11 |
| Масса, г | от 1200 до 3500 |
| Электрическое сопротивление датчиков при температуре окружающей среды 20 ± 5 °С и напряжении постоянного тока 110 или 750 (для Exi-версии) В, МОм, не менее | 100 |
| Рабочие условия эксплуатации датчиков: - температура окружающей среды, °С - относительная влажность окружающего воздуха, % | от -50 до +85 от -45 до +80 (Ex-исполнение) до 97 |
Продолжение таблицы 2
| Степень защиты от внешних воздействий по ГОСТ 14254-2015 | IP66, IP67 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 10 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации РЭ.СТх-ALW (в правом верхнем углу) типографским способом, а также на шильдик, прикрепленный к корпусу измерительного преобразователя.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Количество | Примечание |
| Датчик температуры | - | 1 шт. | Исполнение в соответствии с заказом |
| Паспорт | - | 1 экз. | |
| Руководство по эксплуатации | - | 1 экз. | на партию |
| Методика поверки | - | 1 экз. | на партию |
| HART-коммуникатор | - | 1 шт. | По отдельному заказу |
| Программное обеспечение АРТ2000 | - | 1 шт. | По отдельному заказу |
Поверка
осуществляется по документу МП 51742-12 «Датчики температуры CTR-ALW, CTU-ALW. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» 27 апреля 2012 г.
Основные средства поверки:
- термометр цифровой прецизионный DTI-1000, пределы допускаемой абсолютной погрешности: ±0,031 °С в диапазоне температур от минус 50 до плюс 400 °С, ±0,061 °С в диапазоне температур св. плюс 400 до плюс 650 °С (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 15595-12);
- термометр сопротивления платиновый эталонный 3-го разряда типа ЭТС-100, с диапазоном измеряемых температур от минус 196 до 0 °С (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 19916-10);
- термостаты жидкостные прецизионные переливного типа моделей ТПП-1.0, ТПП-1.1, ТПП-1.2 с диапазоном воспроизводимых температур от минус 60 до плюс 300 °С и нестабильностью поддержания заданной температуры ±(0,004.. .0,02) °С (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 33744-07);
- калибраторы температуры JOFRA серий ATC-R и RTC-R с общим диапазоном воспроизводимых температур от минус 48 до плюс 600 °С и нестабильностью поддержания заданной температуры ±(0,005.0,02) °С (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 46576-11);
- сосуд Дьюара с азотом;
- многоканальный прецизионный измеритель температуры МИТ 8.10(М) с пределами допускаемой основной абсолютной погрешности измерения сопротивления ±(10-5R+5 10-4), где R - измеряемое сопротивление, Ом (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 19736-11);
- мегомметр М 4100/1, напряжение 500 В.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измеренийНормативные документы
ГОСТ 8.558-93 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры
ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия
Международный стандарт МЭК 60751 (2008, 07) Промышленные чувствительные элементы термометров сопротивления из платины
ГОСТ 6651-2009 ГСИ. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний
Международный стандарт МЭК 60584-1. Термопары. Часть 1. Градуировочные таблицы.
ГОСТ Р 8.585-2001 ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования
ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия
Техническая документация фирмы «APLISENS S.A.», Польша
10565-86
