Назначение
Термопреобразователи универсальные ТПУ 0304 (далее - термопреобразователи) предназначены для измерений и непрерывного преобразования температуры твердых, жидких, газообразных и сыпучих веществ в унифицированный выходной токовый сигнал и (или) цифровой сигнал на базе HART-протокола, или цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485 с протоколом обмена MODBUS RTU.
Описание
Принцип действия термопреобразователей заключается в преобразовании температуры в электрическое сопротивление (для первичных преобразователей температуры термопреобразователей сопротивления) или в термоэлектродвижущую силу (для первичных преобразователей температуры термоэлектрических) и последующем преобразовании сигнала от первичного преобразователя (в зависимости от конструктивного исполнения): в унифицированный сигнал постоянного тока 4...20 мА; в унифицированный сигнал постоянного тока 4.20 мА и цифровой сигнал на базе HART-протокола; в цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485 с протоколом обмена MODBUS RTU.
Термопреобразователи выпускаются в пяти модификациях - ТПУ 0304/М1, ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М1-Н, ТПУ 0304/М2-Н, ТПУ 0304/М3-МВ, отличающихся конструктивными особенностями.
В состав термопреобразователей входят:
первичные преобразователи температуры;
измерительные преобразователи ИП 0304/М1 (для ТПУ 0304/М1), ИП 0304/М2 (для ТПУ 0304/М2), ИП 0304/М1-Н (для ТПУ 0304/М1-Н), ИП 0304/М2-Н (для ТПУ 0304/М2-Н);
электронный блок (для ТПУ 0304/М3-МВ);
светодиодный (СД) или жидкокристаллический (ЖК) модули индикации (для ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М2-Н).
В качестве первичных преобразователей (ПП) температуры используются термопреобразователи сопротивления (ТС) по ГОСТ 6651-2009 или термоэлектрические преобразователи (ТП) по ГОСТ 6616-94.
Составные части термопреобразователей предназначены:
ТС - для преобразования температуры в электрическое сопротивление;
ТП - для преобразования температуры в термоэлектродвижущую силу (т.э.д.с);
ИП - для преобразования сигнала, поступающего от ТС или от ТП, в унифицированный сигнал постоянного тока 4.20 мА (для ТПУ 0304/М1 и ТПУ 0304/М2), в унифицированный сигнал постоянного тока 4.20 мА и цифровой сигнал на базе HART-протокола (для ТПУ 0304/М1-Н и ТПУ 0304/М2-Н);
электронный блок - для преобразования сигнала, поступающего от ТС или от ТП, в цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485 с протоколом обмена MODBUS RTU (для ТПУ 0304/М3-МВ);
модуль индикации - для индикации текущих значений измеряемой температуры.
В состав ИП и электронного блока входит компенсатор температуры «холодного» спая ТП.
ИП выполнен в виде единого конструктивного узла, который устанавливается в головку термопреобразователя.
лист № 2
всего листов 8
Для конструктивного исполнения ТПУ 0304/М2 и ТПУ 0304/М2-Н, с индикацией текущих значений измеряемой температуры, ИП с присоединенным к нему модулем индикации устанавливается в головку термопреобразователя.
ИП и электронный блок являются микропроцессорными устройствами. С целью получения достоверных результатов измерений при включении термопреобразователей предусмотрена самодиагностика, включающая проверку исходных данных, хранящихся в энергонезависимой памяти указанных устройств.
Термопреобразователи имеют исполнения:
- общепромышленное;
- взрывозащищенное с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» с добавлением в их шифре индекса «Ех»;
- взрывозащищенное с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» с добавлением в их шифре индекса «Exd»;
- повышенной надежности для эксплуатации на объектах атомных станций (АС) с добавлением в их шифре индекса «А»;
- морское с добавлением в их шифре индекса «ОМ».
Общий вид термопреобразователей и места для размещения знака утверждения типа представлены на рисунках 1 - 4.
Термопреобразователи универсальные ТПУ 0304/М1
Термопреобразователи универсальные ТПУ 0304/М1-Н
Рисунок 1 - Термопреобразователи универсальные: ТПУ 0304/М1, ТПУ 0304/М1-Н
знак утверждения типа
Термопреобразователи универсальные: ТПУ 0304А/М1, ТПУ 0304А/М1-Н, ТПУ 0304/М1 ОМ
знак утверждения типа
Термопреобразователи универсальные: ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М2-Н, ТПУ 0304А/М2, ТПУ 0304А/М2-Н, ТПУ 0304/М2 ОМ, ТПУ 0304/М2-Н ОМ
Рисунок 2 - Термопреобразователи универсальные: ТПУ 0304А/М1, ТПУ 0304А/М1-Н, ТПУ 0304/М1 ОМ, ТПУ 0304/М1-Н, ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М2-Н, ТПУ 0304А/М2, ТПУ 0304А/М2-Н, ТПУ 0304/М2 ОМ, ТПУ 0304/М2-Н ОМ
знак утверждения типа
Рисунок 3 - Термопреобразователи универсальные: ТПУ 0304Exd, ТПУ 0304/М3-МВ, ТПУ 0304А/М3-МВ, ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М2-Н, ТПУ 0304А/М2, ТПУ 0304А/М2-Н, ТПУ 0304/М2 ОМ, ТПУ 0304/М2-Н ОМ
знак утверждения типа
Рисунок 4 - Термопреобразователи универсальные: ТПУ 0304Ех, ТПУ 0304, ТПУ 0304А ТПУ 0304/М1 ОМ, ТПУ 0304/М2 ОМ, ТПУ 0304/М3-МВ ОМ
Пломбировка термопреобразователей осуществляется после монтажа на месте эксплуатации путем пломбирования мест крепления крышки термопреобразователя.
Программное обеспечение
Термопреобразователи имеют программное обеспечение (ПО):
1) встроенное (микропрограмма контроллера прибора: ПО ТПУ0304/М1, версии v.2.3 для модификаций ТПУ 0304/М1; ПО ТПУ0304/М2, версии v.3.19 для модификаций ТПУ 0304/М2; ПО ТПУ0304/М1-Н, версии v.7.27 для модификаций ТПУ 0304/М1-Н; ПО ТПУ0304/М2-Н, версии v.6.0 для модификаций ТПУ 0304/М2-Н; ПО ТПУ0304/М3-МВ, версии v.0.0.2 для модификаций ТПУ 0304/ М3-МВ);
2) внешнее (программы для персонального компьютера: «Настройка приборов серии ИПМ 0399/М0, ИП 0304 для модификаций ТПУ 0304/М1, ТПУ 0304/М2,» версии 1.01; «HARTconfig»
лист № 4
всего листов 8 для модификаций ТПУ 0304/М1-Н, ТПУ 0304/М2-Н версии 12.0; «MODBUSconfig» версии 1.023 для модификации ТПУ 0304/М3-МВ).
Встроенное ПО прибора разработано изготовителем специально для решения задач измерения температуры и преобразования в унифицированный токовый сигнал.
Конструктивно термопреобразователи имеют защиту встроенного ПО от преднамеренных или непреднамеренных изменений, реализованную изготовителем на этапе производства путем установки системы защиты микроконтроллера от чтения и записи.
Нормирование метрологических характеристик термопреобразователей проведено с учетом того, что встроенное ПО является неотъемлемой частью прибора.
Внешнее ПО предназначено для передачи результатов измерений на ПК, преобразовании выходного сигнала в цифровой сигнал, отображения результатов измерений на модуле индикации на дисплее, перестройки диапазонов измерений, диагностического контроля возможных повреждений в работе термопреобразователей и их составных частей и не используется при выполнении процедуры измерений температуры.
Примечание - Идентификационные данные встроенного ПО и соответствие его функционирования в заложенной программе проверяются на этапе производства ИП 0304, при прошивке микроконтроллера, способом проверки контрольной суммы, т.к. встроенное ПО, изготовленных термопреобразователей ТПУ 0304 недоступно для чтения и записи.
Результаты проверки идентификационных данных ПО и результаты функциональных проверок с целью установления соответствия ПО его описанию в документации положительны и оформлены отдельными протоколами. При этом установлено, что ПО не оказывает влияния на метрологические характеристики преобразователей.
Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.
Таблица 1. Идентификационные данные ПО.
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентифика тора ПО |
| ПО ТПУ0304/М1 | МСИС_PIC16LF876_V2.30_22.5mA. hex | v.2.3 | A742FC7A | CRC-16 |
| ПО ТПУ0304/М2 | МСИС_Р1С 16LF876_V3.19A.hex | v.3.19 | 7CA832F0 | CRC-16 |
| ПО ТПУ0304/М1-Н | IP0304_M1_ver7_27_10_11. hex | v.7.27 | 132AF7E4 | CRC-16 |
| ПО ТПУ0304/М2-Н | IP0304_M2_ver6.0 hex | v.6.0 | D42BB496 | CRC-16 |
| ПО ТПУ0304/М3-МВ | 0_C8051_304_v.0.0.2 | v.0.0.2 | 29AA7356 | CRC-16 |
| ООО НПП ЭЛЕМЕР» Настройка приборов серии ИПМ 0399/М0, ИП 0304 | Настройка приборов серии ИПМ 0399/М0, ИП 0304, НКГЖ.00131.001-01 | 1.01 | 1AE6895H | CRC-16 |
| ООО НПП «ЭЛЕМЕР» HARTconfig | HARTconfig, НКГЖ.00131.001-02 | 12.0 | E89D9745 | CRC-16 |
| ООО НПП «ЭЛЕМЕР» MODBUSconfig | MODBUSconfig, НКГЖ.00133.001-02 | 1.023 | 345E3A9H | CRC-16 |
В целях предотвращения несанкционированной настройки и вмешательства, которые могут привести к искажению результатов измерений в процессе эксплуатации, конструкцией предусмотрено ограничение доступа к метрологически значимым составным частям путем пломбирования мест крепления крышки термопреобразователя после монтажа на месте эксплуатации.
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.
| лист № 5 всего листов 8 |
Технические характеристики Диапазоны измерений: | НСХ |
| - от минус 50 до 200 °С - от минус 50 до 500 °С - от минус 50 до 600 °С - от минус 50 до 750 °С - от минус 50 до 1300 °С - от 0 до 1700 °С - от 300 до 1800 °С от минус 50 до 1300 °С | 100М; 100П; Pt100, TXK(L); ТЖК(Г); ТХА(К); ТЩ8); ТПР(в); THH(N). |
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности в процентах от нормирующего значения для индекса заказа А: ±0,15; ±0,2; ±0,25; для индекса заказа Б: ±0,25; ±0,3; ±0,4; ±0,5; ±0,6.
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности с учетом перенастройки рабочих диапазонов измерений и различных длин монтажной части вычислить по формуле (1):
у =----К--100 + 0,075, (1)
(Тв - Тн ) ()
где y - пределы допускаемой основной приведенной погрешности, %;
К - нормирующий коэффициент, °С,
ТН, ТВ — нижний и верхний пределы измерений температуры, °С;
0,075 - аддитивная составляющая основной приведенной погрешности, %.
Выходные сигналы:
- аналоговый сигнал постоянного тока, мА: 4...20 мА;
- аналоговый сигнал постоянного тока, мА: 4.20, совмещенный с цифровым выходным сигналом на базе HART- протокола;
- цифровой сигнал на базе интерфейса RS-232;
- цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485.
По устойчивости к климатическим воздействиям при эксплуатации термопреобразователи (в зависимости от конструктивного исполнения) соответствуют ГОСТ Р 52931-2008:
- группе исполнения С2;
- группе исполнения С3;
- группе исполнения С2, с расширенным диапазоном температуры окружающего воздуха от минус 55 до 80 °С;
- группе исполнения С3, с расширенным диапазоном температуры окружающего воздуха от минус 55 до 80 °С.
Термопреобразователи, согласно ГОСТ 15150-69, соответствуют климатическому исполнению и категории (в зависимости от конструктивного исполнения) - Т3, ТВ3.
Примечание - Термопреобразователи, используемые на морских судах, соответствуют климатическому исполнению и категории Т3, в расширенной области температуры эксплуатации от минус 25 до 80 °С.
По устойчивости к механическим воздействиям при эксплуатации термопреобразователи, согласно ГОСТ 17516.1-90 соответствуют группе исполнения М6.
Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры окружающего воздуха от нормальной (20±5) °С до любой температуры в пределах рабочей температуры на каждые 10 °С изменения температуры не превышает 0,5 предела допускаемой основной погрешности.
Предел допускаемой дополнительной погрешности ТПУ 0304/М1, ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М1-Н, ТПУ 0304/М2-Н для конфигурации с ТП, вызванной изменением температуры их свободных концов в диапазоне рабочей температуры не превышает предела допускаемой основной погрешности.
Предел допускаемой дополнительной погрешности ТПУ 0304/М3-МВ для конфигурации с ТП, вызванной изменением температуры их свободных концов в диапазоне рабочей температуры не превышает 1 °С.
Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной воздействием повышенной влажности до 95 % при 35 °С не превышает:
0,2 предела допускаемой основной погрешности для ТПУ 0304/М1, ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М1-Н, ТПУ 0304/М2-Н;
0,5 предела допускаемой основной погрешности для ТПУ 0304/М3-МВ.
Предел допускаемой дополнительной погрешности во время воздействия вибрации не превышает предела допускаемой основной погрешности.
Изоляция электрических цепей термопреобразователей между токоведущими цепями и корпусом выдерживает в течение 1 мин действие испытательного напряжения практически синусоидальной формы частотой от 45 до 65 Гц 500 В при температуре окружающего воздуха (20±5) °С и относительной влажности от 30 до 80 %.
Электрическое сопротивление изоляции цепей питания и выходных цепей ТПУ 0304 относительно корпуса не менее 20 МОм при температуре окружающего воздуха (20±5) °С и относительной влажности от 30 до 80 %.
Питание термопреобразователей осуществляется от источников постоянного тока номинальным напряжением 24 или 36 В.
Потребляемая мощность, Вт, не более:
0,8 для напряжения питания 36 В (для ТПУ 0304/М1, ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М1-Н, ТПУ 0304/М2-Н);
0,6 для напряжения питания 24 В (для ТПУ 0304/М1, ТПУ 0304/М2, ТПУ 0304/М1-Н, ТПУ 0304/М2-Н);
2,4 для напряжения питания 24 В (для ТПУ 0304/М3-МВ).
Длина монтажной и погружаемой частей термопреобразователей, в зависимости от исполнения, от 60 до 3150 мм в соответствии с ГОСТ 6651-2009 и ГОСТ 6616-94, диаметр монтажной и погружаемой частей термопреобразователей от 3 до 12 мм.
Масса термопреобразователей в зависимости от конструктивного исполнения от 0,3 до 2,4 кг.
Средняя наработка на отказ не менее 30000 ч или 50000 ч в зависимости от исполнения.
Средний срок службы не менее 10 или 12 лет в зависимости от исполнения.
Примечание - при использовании термопреобразователей с ТП при температуре от 1100 до 1800 °С срок службы не более 200 ч.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на таблички, прикрепленные к корпусу термопреобразователей без модуля индикации, и на передние панели термопреобразователей с модулем индикации - термотрансферным способом, на эксплуатационную документацию НКГЖ.405511.00ХРЭ и паспорта НКГЖ.405511.00ХПС, НКГЖ.405591.00ХПС - типографским способом.
Комплектность
Комплектность поставки приведена в таблице 2.
Таблица 2 - Комплектность
| № п/п | Наименование | Обозначение | Кол-во | Примечание |
| 1 | Т ермопреобразователь универсальный ТПУ 0304/М | НКГЖ.411611.00Х | 1 | Модификация и исполнение термопреобразователя, комплект ПО, ИП из комплекта запасных частей - в соответствии с заказом |
| 2 | Комплект программного обеспечения: Настройка приборов серии ИПМ 0399/М0, ИП 0304 HARTconfig MODBUSconfig | НКГЖ.00135.001-01 НКГЖ.00131.001-02 НКГЖ.00133.001-02 | 1 1 1 |
| 3 3.1 | Комплект запасных частей Преобразователи измерительные ИП 0304/М1 | НКГЖ.411963.001 НКГЖ.405591.001 | 1 1 |
| ИП 0304/М2 | НКГЖ.405591.002 | 1 |
| ИП 0304/М1-Н | НКГЖ.405591.001-05 | 1 |
| ИП 0304/М2-Н | НКГЖ.405591.020 | 1 |
| 3 | Руководство по эксплуатации | НКГЖ.411611.00 РЭ | 1 |
| 4 | Паспорт ТПУ-0304/М | НКГЖ.411611.00 ПС | 1 |
| 5 | Методика поверки | НКГЖ.411611.001МП | 1 | |
Поверка
Поверка осуществляется по документу «Инструкция. Термопреобразователи универсальные ТПУ 0304. Методика поверки. НКГЖ.411611.001МП», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИФТРИ» 19.03.2012 г.
Основные средства поверки:
калибраторы температуры эталонные КТ-500 (Рег. №45007-10), диапазон от 50 до 500 °С, пределы погрешности ±(0,05+0,00061);
калибраторы температуры эталонные КТ-110 (Рег. №26111-08), диапазон от минус 40 до 110 °С, пределы погрешности ±(0,05+0,0005 •t);
калибраторы температуры эталонные КТ-650 (Рег. №45032-10), диапазон от 50 до 650 °С, пределы погрешности ±(0,05+0,00061);
калибраторы температуры эталонные КТ-1100 (Рег. №26113-03), диапазон от 300 до 1100 °С, пределы погрешности ±1,5 °С;
вертикальная трубчатая печь (максимальная рабочая температура не менее 1800 °С, градиент температуры по оси (в ее средней части) при температуре 1400 °С не более 1 °С/см);
калибратор-измеритель унифицированных сигналов эталонный ИКСУ-260 (Рег. №35062-07), основные погрешности воспроизведения и измерения: для ТС: ±0,03 °С, ±0,05 °С, для ТП: ±0,3 °С, ±1 °С, ±2 °С, для постоянного тока ±(10-4-I + 1) мкА);
система поверки термопреобразователей автоматизированная АСПТ
(Рег. №19973-06), диапазон от 0 до 30 мА, основная погрешность измерения ±(10-4-I+1) мкА.
Сведения о методах измерений
Раздел «Использование изделий по назначению» руководств по эксплуатации НКГЖ.411611.001РЭ, НКГЖ.411611.003РЭ, НКГЖ.411611.005РЭ.
Нормативные документы
1. ГОСТ 8.558-93. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры.
2. ГОСТ Р 52931-2008. Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.
3. ГОСТ 6651-2009. ГСИ. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний.
4. ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия.
5. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.
Рекомендации к применению
Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
39695-08
