Термопреобразователи универсальные ТПУ 0304

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.

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.

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

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.