Системы контроля температуры и давления волоконно-оптические ВОСК-Р/Т

Назначение

Системы контроля температуры и давления волоконно-оптические ВОСК-Р/Т (далее по тексту - системы или ВОСК-Р/Т) предназначены для одновременного измерения температуры и давления жидких и газообразных сред.

Описание

Принцип действия ВОСК Р/Т основан на регистрации спектров отраженного от чувствительного элемента (узла преобразования) оптического излучения в различных спектральных диапазонах, отличающихся друг от друга восприимчивостью к температуре и давлению. Оптоэлектронный блок генерирует широкополосное излучение с максимумом спектральной мощности на длине волны 1550 нм, которое по оптическому кабелю доставляется к чувствительному элементу (узлу преобразования). Спектры отражённого сигнала зависят от давления и температуры среды, в которой размещён чувствительный элемент.

Структурная схема системы представлена на рисунке 1. В состав системы ВОСК-Р/Т входит оптоэлектронный блок и чувствительный элемент (ЧЭ) .

Оптоэлектронный блок ВОСК-Р/Т представляет собой компьютер промышленного исполнения со встроенным специальным оборудованием (рисунок 2), включающим широкополосный источник зондирующего излучения, оптический циркулятор, спектральный фильтр, а также фотоприёмное устройство (ФПУ) с аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Работу перечисленных устройств контролирует центральный процессор (ЦП), установленный на материнской плате. Результаты измерений записываются на твердотельный накопитель данных. Функцию связи со сторонними

сетевыми устройствами осуществляет Ethernet-модуль, интегрированный на материнской плате оптоэлектронного блока.

Чувствительный элемент (узел преобразования) представляет собой участок оптического волокна с двумя сенсорными зонами, отличающимися друг от друга восприимчивостью к давлению и температуре.

В состав системы опционально входит автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, поддерживающее связь с оптоэлектронным блоком и прочими устройствами локальной сети предприятия, в пределах которого ВОСК-Р/Т находит применение. АРМ оператора представляет собой персональный компьютер, на котором настроено подключение к оптоэлектронному блоку с целью удалённого управления и сбора результатов измерений.

Система имеет следующие дополнительные функции:

- сохранение результатов измерений в виде файлов на твердотельный накопитель данных;

- выполнение измерений по расписанию, настраиваемому пользователем;

- обеспечение сетевого (LAN) доступа к ВОСК-Р/Т посредством интерфейса Ethernet;

На рисунке 3 изображено фото системы в сборе:

Рис. 3

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) систем состоит из встроенной и автономной (АРМ оператора) частей и предназначено для конфигурации и проведения измерений, а также реализации следующих функций: обработки данных, управления данными, диагностики неисправностей, техобслуживания, аутентификации и регистрации пользователя.

Метрологически значимым является только встроенное ПО, которое устанавливается на предприятии -изготовителе во время производственного цикла. ПО недоступно пользователю и не подлежит изменению на протяжении всего времени функционирования изделия, что соответствует уровню защиты «А» по МИ 3286-2010. Метрологические характеристики системы оценены с учетом влияния на них ПО.

Идентификационные данные ПО представлены в таблице 1.

Таблица 1 - идентификационные данные программного обеспечения

Технические характеристики

Диапазон измерений температуры, °С: .....................от 0 до плюс 200; от 0 до плюс 300

Пределы допускаемой абсолютной погрешности канала измерений температуры, °С:.. .±1

Диапазон измерений избыточного давления, МПа:..........от 0 до 2,5; от 0 до 6; от 0 до 10;

.....................от 0 до 25; от 0 до 40; от 0 до 50; от 0 до 75

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности

канала измерений избыточного давления (в зависимости от диапазона измерений), %:

- в диапазоне от 0 до 2,5 МПа, от 0 до 6 МПа, от 0 до 10 МПа:......±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1,0;

- в диапазоне от 0 до 25 МПа, от 0 до 40 МПа, от 0 до 50 МПа, от 0 до 75 МПа:..±0,5; ±1,0

Допускаемая дополнительная погрешность канала измерений избыточного давления от изменения температуры окружающей среды от нормальных условий (20±5) °С равна

основной погрешности. Время единичного измерения, с:

Разрешение по температуре, °С:.......................0,25; 0,5

Разрешение по давлению, МПа:.............0,0001; 0,0005; 0,005; 0,05; 0,5

Длина кабеля, км:.............................................от 0,1 до 10

Время установления рабочего режима, минут, не более:

Время непрерывной работы, ч, не менее:

Напряжение питания, В:.........................220±22 (50 Гц)

Максимальная потребляемая мощность, В •А:

Тип оптического волокна:......одномодовое (группа G.652 по классификации ITU-T)

Длина волны источника излучения, мкм:

Средняя мощность излучения, мВт, менее:

Габаритные размеры:

- оптоэлектронного модуля системы (Ш*В*Г), мм:........................460*520*210;

- узла преобразования, мм:..............................................................030*500

Масса:

- оптоэлектронного модуля системы, кг:.....................10;

- узла преобразования, кг:........................4

Рабочие условия эксплуатации системы:

- температура окружающей среды, °С:......................................от 0 до плюс 40;

- относительная влажность окружающего воздуха, %:................................до 80.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации (в правом верхнем углу) типографским способом или методом штемпелевания и на корпус оптоэлектронного блока системы при помощи наклейки.

Комплектность

В комплект поставки системы входят:

- система в сборе - 1 шт. (типы используемых оптоволоконных кабелей - в соответствии с заказом);

- Руководство по эксплуатации - 1 экз.;

- Методика поверки - 1 экз.

По дополнительному заказу поставляются: АРМ оператора.

Поверка

осуществляется в соответствии с документом МП 58179-14 «Системы контроля температуры и давления волоконно-оптические ВОСК-Р/Т. Методика поверки», разработанным и утверждённым ФГУП «ВНИИМС», 12.05.2014 г.

Основные средства поверки:

- цифровой прецизионный термометр сопротивления DTI-1000, пределы допускаемой абсолютной погрешности: ±0,03 °С (в диапазоне от минус 50 до плюс 400 °C); ±0,06 (в диапазоне св. плюс 400 до плюс 650 °C);

- термостаты жидкостные прецизионные моделей ТПП-1.0, ТПП-1.1, ТПП-1.2 с общим диапазоном воспроизводимых температур от минус 60 до плюс 300 °С и нестабильностью поддержания заданной температуры ±(0,004.. .0,02) °С;

- измерительная поршневая система грузопоршневого манометра, диапазон измерений от 0,1 до 6 МПа, класс точности 0,005;

- измерительная поршневая система грузопоршневого манометра, диапазон измерений от 1,25 до 60 МПа, класс точности 0,05;

- манометр грузопоршневой МП-2500, диапазон измерений от 5 до 250 МПа, класс точности 0,02.

Сведения о методиках (методах) измерений приведены в соответствующем разделе Руководства по эксплуатации на системы.

Нормативные документы

ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

ТУ 4276-005-83951862-13 Системы контроля температурного распределения волоконнооптические ВОСК-Т. Технические условия.

ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры.

Рекомендации к применению

Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта; выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.