Anwendung intelligenter digitaler Druckkalibriersysteme bei der Prüfung von Druckreglern

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Autoren: Cui Yaoyao, Sun Bo (Institut für Messwesen und Prüfungstechnik der Stadt Tianjin; Institut für Fahrradforschung der Stadt Tianjin). Bei der Verbreitung dieses Artikels bitte die Urheberrechte der Autoren beachten. Zusammenfassung: Bei der Kalibrierung von Druckreglern ist es mit herkömmlichen Methoden schwierig, genaue Datenerfassungen zu gewährleisten. Durch den Einsatz eines intelligenten digitalen Druckprüfgeräts können die Druckwerte in den Momenten des Einschaltens und Ausschaltens der Schalter automatisch aufgezeichnet werden. Dadurch kann es bei der Kalibrierung von Druckreglern eingesetzt werden. Was die Anwendungsergebnisse betrifft, so sind die mit dem intelligenten Prüfgerät ermittelten Werte insgesamt gering. Der Unterschied zwischen den Messwerten liegt bei 0,06 bis 0,08 MPa – die Schwankungen sind somit relativ gering. Für die Kalibrierung des Controllers reichen 2–3 Minuten aus. Die Ergebnisse der Unsicherheitsbewertung liegen bei p = 0,695 MPa, U = 0,002 MPa und k = 2. Das entspricht den Anforderungen an die Genauigkeit bei der Kalibrierung von Druckcontrollern. Bei der Erkennung, Anzeige und Steuerung von Drucksignalen in Medien spielt der Druckregler eine wichtige Rolle dabei, den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems zu gewährleisten. Durch die Verwendung eines intelligenten digitalen Druckkalibriersystems zur Prüfung von Druckreglern kann sichergestellt werden, dass die Fehler im Druckanzeigewert der Geräte korrigiert werden. Dadurch kann die Funktionalität der Geräte optimal genutzt werden. 1 Anforderungen an die Kalibrierung von Druckreglern: Ein Druckregler ist ein Gerät, das speziell zur Steuerung des Drucks dient. Sobald der eingehende Druck den eingestellten Wert erreicht, erfolgt eine Steuerung oder ein Alarm – dabei handelt es sich um einen sogenannten Druckschalter. Derzeit gibt es zwei Arten von Druckreglern: einen mechanischen und einen elektronischen. Dabei verwenden mechanische Druckregler Druckluftrohre, Membranen usw. als Drucksensoren. Wenn der Druck im System einen bestimmten Wert überschreitet, bewegt sich das freie Ende dieser Sensoren und übt durch die Verbindungsleitungen einen Druck auf den Steuerschalter aus. Gemäß den Vorgaben muss der Druckregler überprüft werden, wobei dessen Aussehen, Isolationsstärke, Wiederholgenauigkeit, Druckregelungsbereich sowie Abweichungen vom Einstellwert geprüft werden müssen. Dabei erfordert die Überprüfung des Druckregelbereichs, dass der Setzpunkt auf die maximale Position eingestellt wird, anschließend von Null aus bis zum Betätigen der Kontakte erhöht wird, um den Druckwert am Standardgerät abzulesen; dieser Wert stellt dann den oberen Schaltwert dar. Setzen Sie den Setpunkt auf den Minimalwert und verringern Sie ihn anschließend langsam, bis die Kontakte aktiv werden – so erhält man den unteren Schaltwert. Anhand der ermittelten Werte kann festgestellt werden, ob der Controller innerhalb des Druckkontrollbereichs liegt. Bei Abweichungen vom Sollwert sollte der Sollwert in der Nähe des unteren Messbereichs liegen. Anschließend wird der Druck erhöht, bis der Controller anzeigt, dass der Druck dem Sollwert nahekommt. Danach wird der Druck weiterhin langsam erhöht, bis ein Schwellenwert erreicht ist, bei dem eine Reaktion ausgelöst wird. Der in diesem Moment gemessene Wert stellt dann den oberen Schaltwert dar. Nach dem umgekehrten Verfahren können die unteren Schalterwerte abgerufen werden. Durch drei wiederholte Zyklen erhält man den Durchschnittswert, anschließend wird der Setpunkt in der Nähe des oberen Bereichs des Regelbereichs genommen, um die oben beschriebenen Prüfschritte erneut durchzuführen. Was die Prüfmethoden angeht, so müssen für Druckregler traditionelle Prüfverfahren angewandt werden. Dabei wird ein gasbetriebener Druckmesser als Standardquelle verwendet, um den Druckwert auf das erforderliche Niveau zu bringen. Aufgrund des großen Volumens und der damit verbundenen Unbequemlichkeit beim Tragen ist es mit diesem Druckmesser schwierig, ihn für Feldtests zu verwenden. Im Rahmen der tatsächlichen Prüfung müssen die Mitarbeiter nicht nur den Manometer bedienen, sondern auch ständig auf Veränderungen der Signale achten und diese sofort bei Änderungen des Druckwerts aufzeichnen – was gewisse Schwierigkeiten mit sich bringt. 2 Anwendung intelligenter digitaler Druckprüfgeräte bei der Kalibrierung von Druckreglern 2.1 Anwendungsweise Bei der Kalibrierung von Druckreglern müssen intelligente digitale Druckprüfgeräte in der Praxis auch als Standardgeräte verwendet werden. Ein Druckkalibriergerät wird verwendet, um den Druckregler J120 zu prüfen. Mit diesem Prüfgerät beträgt der zulässige maximale Anzeigefehler ± 0,05 % der Anzeige. Als Medium muss Luft verwendet werden, um Druckregler mit einem Druckbereich von 0,7 bis 3,9 MPa und einer Genauigkeit von 0,5 % zu kalibrieren. Vor der Prüfung müssen das Prüfgerät und der Druckregler miteinander verbunden werden. Wählen Sie entsprechend dem Messbereich den geeigneten Druckmodul und verbinden Sie die Anschlüsse des Moduls mit dem Generator, um Leckagen zu vermeiden. Der Druckbereich des verwendeten Druckerzeugers liegt zwischen –0,098 MPa und 10 MPa. Es handelt sich um eine Tischdruckpumpe vom Typ CST1002B, die Luft als Druckübertragungsmedium verwendet. Dadurch können die Anforderungen an Erhöhung und Verringerung des Drucks während der Kalibrierung des Druckcontrollers erfüllt werden. Der Messbereich des Prüfgeräts liegt zwischen 0 und 4 MPa. Es können die elektrischen Anschlüsse SW und COM gewählt werden. Mit Hilfe von Verbindungsleitungen wird der Controller an den Anschluss N0 sowie an den Anschluss COM angeschlossen. Anschließend kann der Doppelauslösemodus ausgewählt werden. Der Prüfgerät gibt einen Standarddruckwert aus. Bei der Prüfung des Drucks im Vorwärtsbetrieb muss man bei Null anfangen und mit der Druckpumpe Druck aufbauen, bis die Kontakte aktiviert werden. 2.2 Aus den Prüfergebnissen geht hervor, dass während des langsamen Druckaufbaus die Anschlüsse NO und COM getrennt werden. Und bei einem Druck von 1,435 MPa werden NO und CMO miteinander verbunden. Wenn der Druck auf 1,428 MPa sinkt, werden NO und CMO getrennt, wodurch ein Unterschied von 0,007 MPa entsteht. Um die Prüfungseffektivität zu bestimmen, wird gleichzeitig ein Multimeter verwendet, um den Schaltzustand zu überwachen, und eine herkömmliche Prüfung durch manuelle Zählung durchgeführt. Wie in Tabelle 1 dargestellt, zeigt der Vergleich die Ergebnisse der beiden Prüfmethoden. Aus den Daten in der Tabelle geht hervor, dass die Werte, die mit dem intelligenten Prüfgerät ermittelt werden, insgesamt gering sind. Der Unterschied bei dem Wechsel liegt zwischen 0,06 und 0,08 MPa – die Schwankungen sind somit relativ gering. Beim Einsatz der manuellen Prüfmethode muss bei dem Wechselprüfverfahren gleichzeitig die Druckregulierung sowie die Datenerfassung durchgeführt werden. Dadurch steigt oder sinkt der Druck während des Prüfprozesses ständig, wodurch die Mitarbeiter nicht rechtzeitig in dem Moment, in dem ein Signal ausgesendet wird, die Daten aufzeichnen können. Unter dem Einfluss dieses Faktors sind die durch manuelle Prüfungen erzielten Werte insgesamt höher und weisen größere Schwankungen auf; der Unterschied bei dem Wechsel liegt zwischen 0,15 und 0,18 MPa. Außerdem dauert eine Prüfung mit manueller Überprüfung in der Regel 8 bis 9 Minuten, während bei Verwendung eines intelligenten Prüfgeräts nur 2 bis 3 Minuten benötigt werden. Daher lässt sich im Allgemeinen sagen, dass die Verwendung eines intelligenten digitalen Druckkalibriersystems zur Prüfung von Druckreglern nicht nur zu präziseren Messergebnissen führt, sondern auch die Prüfzeit verkürzt. http://www.sanchangyb.com/d/file/zs/js/2018-11-23/bc98ea77fa0e60fba0263a54eab270dc.jpg Tabelle 1: Vergleich der Ergebnisse zweier Prüfmethoden für Druckregler 2.3 Messunsicherheit Bei der Prüfung von Druckreglern mit Prüfgeräten muss neben der Analyse der Fehler im Druckanzeigewert auch die Messunsicherheit des Anzeigewerts bewertet werden, um die Genauigkeit des Anzeigewerts zu bestimmen. Im Rahmen des Messvorgangs wird außerdem das mathematische Messmodell Ps = PZ + Px verwendet. Dabei stehen Ps, PZ und Px für die Anzeige des Controllers, die Anzeige des Prüfgeräts sowie den Korrekturwert des Controllers – alle in MPa angegeben. Die standardmäßige Unsicherheit u1, die aufgrund der Wiederholgenauigkeit des Anzeigewerts eingeführt wird, muss ebenfalls bewertet werden. Bei der tatsächlichen Bewertung ist es notwendig, die Methode der Klasse A anzuwenden und den Druckregler im Rahmen der Vorschriften wiederholt zu messen. Genauer gesagt werden an der festgelegten Position von 0,7 MPa drei wiederholte Messungen durchgeführt, wodurch die Werte 0,694 MPa, 0,696 MPa und 0,695 MPa erzielt werden. Nach den Standards für ein einzelnes Experiment lässt sich s = (Pmax – Pmin) / Cn = 0,0011 MPa bestimmen. Dabei sind Pmax und Pmin jeweils der größte sowie der kleinste Wert, der bei den drei Messungen vom Prüfgerät angezeigt wurde. Cn ist der Toleranzkoeffizient und beträgt 1,69. Daraus ergibt sich, dass u1 = s/ = 0000 6 MPa ist. Durch den Einsatz eines intelligenten digitalen Druckkalibriersystems wird auch die Genauigkeit berücksichtigt, wodurch eine Unsicherheit u2 entsteht. Im Rahmen der Bewertung beträgt der maximale zulässige Messfehler des Instruments ±1 MPa × 0,05% = ±0,0005 MPa. Daraus ergibt sich ein Wert von a = 0,0005 MPa. Da die Werte gleichmäßig verteilt sind, gilt u2 = a / … = 0,00029 MPa. 3 Schlussfolgerung: Durch die Forschung lässt sich feststellen, dass mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie intelligente digitale Druckprüfgeräte entstanden sind. Diese werden zur Kalibrierung von Druckreglern eingesetzt und tragen nicht nur dazu bei, die Genauigkeit der Prüfergebnisse zu erhöhen, sondern erfüllen auch die Anforderungen an eine automatisierte Prüfung vor Ort. Bei der tatsächlichen Prüfung von Druckreglern mit einem Prüfgerät müssen zudem die entsprechenden Vorschriften eingehalten werden, um die Effizienz und Qualität der Prüfung zu verbessern und einen reibungslosen Ablauf der Prüfarbeiten zu gewährleisten.