스마트 디지털 압력 교정기의 압력 컨트롤러 검정에서의 활용

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저자: 취이야오야오, 손보 (천진시 계량감독검사과학연구원; 천진시 자전거연구원) 이 글을 재게재할 경우 반드시 저자의 저작권을 명시해 주십시오. 요약: 압력 제어기 검정 분야에서는 기존의 검정 방식을 사용하면 데이터를 정확하게 기록하기 어렵다.반면, 스마트 디지털 압력 검증기를 사용하면 스위치가 켜지거나 꺼질 때의 순간적인 압력 값을 자동으로 기록할 수 있으므로, 압력 제어기의 검정에 활용될 수 있다.응용 효과를 살펴보면, 스마트 검증기를 사용하여 얻은 데이터의 값은 전반적으로 작았으며, 오차는 0.06~0.08MPa 사이였습니다. 변동폭도 비교적 작아서, 컨트롤러의 검증을 완료하는 데 2~3분밖에 걸리지 않았습니다. 측정의 불확실성을 평가한 결과는 p=0.695MPa, U=0.002MPa, k=2로 나왔으며, 이는 압력 컨트롤러의 검증에 필요한 정밀도 요구사항을 충족합니다.매체 압력 신호 검출, 표시 및 제어 등의 분야에서 압력 컨트롤러는 시스템의 정상적인 작동을 보장하는 중요한 역할을 합니다.스마트 디지털 압력 교정기를 사용하여 압력 제어기를 검정하면, 장비의 압력 표시 오차가 정확하게 보정됨으로써 장비의 기능이 효과적으로 발휘될 수 있습니다. 1 압력 제어기 검정 요구사항 압력 제어기는 압력을 특별히 제어하는 계측기로, 입력 압력이 설정값에 도달하면 즉시 제어하거나 경보를 울리며, 이를 압력 스위치라고 합니다.현재 단계에서 압력 제어기에는 두 가지 종류가 있는데, 하나는 기계식이고 다른 하나는 전자식입니다.그중 기계식 압력 제어기는 스프링 튜브, 다이어프램 등을 압력 감지 소자로 사용하며, 시스템 내 압력이 일정 값을 초과하면 자유단이 변위를 일으켜 연결된 도관을 통해 제어 스위치에 작용력을 가합니다.요구사항에 따라 압력 제어기를 검정할 때는 그 외관, 절연 강도, 반복성 오차, 제어 범위, 설정점 편차 등을 확인해야 합니다.여기서 압력 제어 범위의 검정은 설정점을 최대 위치로 조절한 다음, 0부터 접점이 작동할 때까지 압력을 점차 높여가며 표준 장비의 압력 값을 측정해야 하며, 이 수치가 바로 상단 전환값입니다.설정점을 최소로 조정한 다음, 접점이 작동할 때까지 천천히 줄이면 하한 전환값을 얻을 수 있습니다.얻은 수치를 통해, 컨트롤러가 압력 제어 범위 내에 있는지 확인할 수 있습니다.설정점 편차에 대해서는, 설정점을 측정 범위의 하한선 근처에 두고, 컨트롤러가 지시하는 압력이 설정점에 가까워질 때까지 압력을 높입니다. 그런 다음 압력을 천천히 더 높여서 검출점에 도달할 때까지 만듭니다. 이때 측정된 값이 상위 전환값이 됩니다.반대 순서로 하면 다음 전환 값을 읽을 수 있습니다.세 번 반복하여 순환시키면 평균값을 얻을 수 있으며, 그 후 설정점을 컨트롤러의 정격 범위 상한 근처로 두고 위와 같은 검정 단계를 반복합니다.검정 방법 측면에서 보면, 압력 컨트롤러의 경우 인원은 전통적인 검정 방법을 사용해야 하며, 즉 기체 피스톤식 압력계를 표준 원천으로 활용하여 압력 값이 품질 기준에 부합하도록 해야 합니다.이러한 압력계는 부피가 크어 휴대하기 불편하기 때문에 현장 테스트에 사용하기 어렵습니다.실제 검정 과정에서 담당자는 압력계를 조작할 뿐만 아니라 신호의 변화를 항상 주시해야 하며, 압력 값이 변할 때 즉시 기록을 해야 하므로 어느 정도의 어려움이 있습니다. 2 스마트 디지털 압력 교정기의 압력 컨트롤러 검정에서의 활용 2.1 활용 방법 압력 컨트롤러 검정 시, 스마트 디지털 압력 교정기를 실제로 사용할 때에는 이를 표준 기기로도 활용해야 한다.압력 교정기를 사용하여 J120 압력 컨트롤러를 검정합니다.이 검증기를 사용할 경우, 허용되는 최대 표시 오차는 ±0.05%입니다. 또한 공기를 매질로 사용해야 하며, 0.7~3.9 MPa의 압력 범위에서 0.5%의 정확도를 가진 압력 제어기를 교정해야 합니다.검사 전에는 검사기와 압력 컨트롤러를 연결해야 합니다.범위에 맞는 압력 모듈을 선택한 후, 모듈의 압력 입구를 발생기에 연결하여 누출 문제가 발생하지 않도록 합니다.선택된 압력 발생기의 압력 범위는 -0.098 MPa에서 10MPa 사이이며, CST1002B형 테이블탑형 공기압 펌프입니다. 공기를 압력 전달 매체로 사용하므로, 압력 제어기 검정 과정에서의 가압 및 감압 요구사항을 충족시킬 수 있습니다.검증기의 측정 범위는 0~4MPa 사이이며, SW와 COM 모드의 전기 소켓을 선택할 수 있습니다. 연결선을 사용하여 컨트롤러의 N0 단자와 COM 단자를 연결한 다음, 듀얼 트리거 모드를 선택합니다.검증기는 표준 압력값을 출력하며, 정방향 압력 검사 시에는 0점부터 시작하여 압력펌프를 이용해 압력을 가해 접점이 작동할 때까지 진행해야 합니다.2.2 적용 효과를 검증 결과로 보면, 서서히 압력이 가해지는 과정에서 연결 단자인 NO와 COM이 분리됩니다.그리고 압력이 1.435 MPa에 도달하면, NO와 CMO가 연결됩니다.압력이 1.428 MPa로 낮아지면, NO와 CMO가 분리되어 스위칭 차이가 0.007 MPa가 됩니다.검정 효과를 확인하기 위해, 멀티미터를 사용하여 스위치의 켜짐/꺼짐 상태를 모니터링하고, 동시에 수동 계수 방식을 통해 정기적인 검정을 실시합니다.표 1에 나타난 바와 같이, 두 가지 검정 방식의 결과를 비교한 것입니다.표의 데이터를 보면, 스마트 검증기를 사용하여 측정한 값들은 전반적으로 작은 편이며, 그 차이는 0.06~0.08 MPa 사이로 비교적 일정합니다.반면, 수동 검정 방법의 경우 전환 차이 시험에서 압력 조절과 데이터 기록을 동시에 수행해야 하기 때문에, 검정 과정 중 압력이 계속 상승하거나 감소하게 되어, 담당자가 신호가 발생하는 순간에 즉시 데이터를 기록할 수 없습니다.이러한 요인의 영향으로 인해, 수동 검정을 통해 얻어진 데이터는 전반적으로 크기가 크고 변동도 심하며, 스위칭 차이는 0.15~0.18 MPa 사이입니다.또한, 시간적인 측면에서 보면, 수동 검사 방식의 경우 한 번의 검사에 8~9분이 소요되지만, 스마트 검사기를 사용하면 2~3분만으로 충분합니다.따라서 전반적으로 볼 때, 스마트 디지털 압력 교정기를 사용하여 압력 컨트롤러를 검정하면 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 검정 시간도 단축됩니다. http://www.sanchangyb.com/d/file/zs/js/2018-11-23/bc98ea77fa0e60fba0263a54eab270dc.jpg
표 1: 압력 제어기의 두 가지 검정 방식에 따른 결과 비교
2.3 측정 불확도
실제로 압력 제어기를 검정할 때는 압력 표시값의 오차를 분석하는 것 외에도, 표시값의 측정 불확도도 평가하여 그 정확도를 확인해야 합니다.구체적으로 측정 과정에서는 Ps = PZ + Px라는 측정 수학 모델을 사용해야 하며, 여기서 Ps, PZ, Px는 각각 컨트롤러의 표시값, 검증기의 표시값, 그리고 컨트롤러의 보정값을 의미하며, 단위는 모두 MPa입니다.표시값의 반복성으로 인해 발생하는 표준 불확도 u1에 대해서도 평가를 수행해야 합니다.실제 평가 시에는 A류 방법을 적용하여, 규정 범위 내에서 압력 제어기의 반복성을 측정해야 합니다.구체적으로 말하면, 0.7 MPa의 설정된 위치에서 3회 반복 측정을 수행하면 0.694 MPa, 0.696 MPa, 0.695 MPa라는 세 가지 수치를 얻을 수 있습니다.단회 실험 기준에 따르면, s=(Pmax－Pmin)/Cn = 0.0011MPa로 결정됩니다.여기서, Pmax와 Pmin은 각각 세 번의 측정 중 가장 큰 검증기 수치와 가장 작은 검증기 수치를 나타내며, Cn은 범위 계수로 1.69입니다.이로부터 u1 = s/ = 0000 6 MPa임을 알 수 있다.스마트 디지털 압력 교정기를 사용할 경우, 그 정확도 또한 불확실성 u2에 영향을 미치게 됩니다.평가 과정에서, 계측기의 최대 허용 측정 오차는 ±1MPa×0.05% = ±0.0005MPa이므로, a = 0.0005MPa가 됩니다. 또한 수치들이 균일하게 분포하기 때문에, u2 = a/ = 0.00029MPa가 됩니다.3 결론 연구를 통해 알 수 있듯이, 과학기술의 발전과 함께 지능형 디지털 압력 교정기가 탄생하였습니다. 이 장비는 압력 제어기의 교정에 사용되어 교정 결과의 정확도를 높여줄 뿐만 아니라, 현장에서의 자동화된 교정 요구도 충족시켜 줍니다.실제로 압력 컨트롤러를 검정할 때는 검정기를 사용하는 동안 관련 규정에 따라 작업을 수행해야 하며, 이를 통해 검정 작업의 효율성과 품질을 높이고 검정 작업이 원활하게 진행될 수 있도록 해야 합니다.