Aplicação do calibrador digital inteligente de pressão na verificação de controladores de pressão

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Autores: Cui Yaoyao, Sun Bo (Instituto de Pesquisa em Supervisão e Testes de Medição de Tianjin; Instituto de Pesquisa em Bicicletas de Tianjin). Para reproduzir este artigo, por favor, indique os direitos autorais dos autores. Resumo: Na calibração de controladores de pressão, é difícil obter um registro preciso dos dados por meio dos métodos tradicionais de calibração. Já o uso de um medidor inteligente de pressão digital permite registrar automaticamente os valores de pressão nos instantes em que o interruptor é ligado ou desligado. Assim, ele pode ser utilizado na calibração de controladores de pressão. Em termos de desempenho prático, os dados obtidos com o uso do instrumento de verificação inteligente são, em geral, menores. A diferença entre as leituras fica entre 0,06 e 0,08 MPa, o que representa uma flutuação relativamente pequena. São necessários apenas 2 a 3 minutos para realizar a calibração do controlador. Além disso, os resultados da avaliação da incerteza de medição são: p = 0,695 MPa, U = 0,002 MPa e k = 2. Esses valores satisfazem os requisitos de precisão necessários para a calibração dos controladores de pressão. Em aspectos como detecção, exibição e controle dos sinais de pressão do meio, o controlador de pressão desempenha um papel importante para garantir o funcionamento normal do sistema. Ao utilizar um medidor inteligente de pressão digital para calibrar os controladores de pressão, é possível garantir que os erros nas leituras de pressão dos equipamentos sejam corrigidos, permitindo assim que os equipamentos funcionem de maneira eficaz. 1 Requisitos de calibração do controlador de pressão: O controlador de pressão é um instrumento especializado para controlar a pressão. Ele atua para controlar ou emitir alarmes quando a pressão de entrada atinge o valor definido, sendo então denominado interruptor de pressão. Atualmente, existem dois tipos de controladores de pressão: um mecânico e outro eletrônico. Nesse contexto, os controladores de pressão mecânicos utilizam molas e membranas como elementos sensíveis à pressão. Quando a pressão no sistema excede um determinado valor, a extremidade livre desses elementos se desloca, exercendo assim uma força sobre o interruptor de controle, por meio dos tubos de conexão. Conforme exigido, a verificação do controlador de pressão requer a confirmação de seu aspecto visual, resistência isolante, erro de repetibilidade, faixa de controle de pressão e desvio do ponto de ajuste. Nesse processo, para verificar a faixa de controle da pressão, é necessário ajustar o ponto de ajuste para a posição máxima. Em seguida, a pressão é aumentada gradualmente até que os contatos se ativem. Nesse momento, é lido o valor da pressão no instrumento de referência; esse valor representa o valor de comutação superior. Ajuste o ponto de referência para o mínimo e, em seguida, reduza-o lentamente até que os contatos se ativem, para obter o valor de comutação inferior. Com base nos valores obtidos, é possível determinar se o controlador está operando dentro da faixa de controle de pressão. Quanto ao desvio em relação ao ponto de ajuste, é necessário posicionar o ponto de ajuste perto do limite inferior da escala. Em seguida, aumenta-se a pressão até que o controlador indique que a pressão está próxima do ponto de ajuste. Depois, a pressão é aumentada lentamente, até que se atinja o ponto de acionamento. Nesse momento, o valor lido corresponde ao valor de comutação superior. Seguindo o processo inverso, é possível ler o valor de comutação seguinte. Após três ciclos repetidos, é possível obter a média. Em seguida, o ponto de ajuste é colocado perto do limite superior da faixa de operação do controlador, e os passos de verificação acima são repetidos. Do ponto de vista dos métodos de verificação, para controladores de pressão, é necessário utilizar métodos tradicionais de verificação, ou seja, usar um manômetro a pistão a gás como fonte padrão, a fim de que o valor da pressão atinja os padrões de qualidade. Ao usar esse tipo de manômetro, sua grande dimensão dificulta o transporte, portanto é difícil utilizá-lo em testes no local. No processo de verificação real, os operadores não apenas precisam controlar o manômetro, mas também devem ficar atentos às mudanças nos sinais, registrando rapidamente essas alterações quando elas ocorrem. Por isso, há certas dificuldades envolvidas nessa tarefa. 2 Aplicação do calibrador digital inteligente de pressão na calibração de controladores de pressão 2.1 Método de aplicação Na calibração de controladores de pressão, o calibrador digital inteligente de pressão é utilizado como padrão para essa finalidade. Utilize um medidor de calibração de pressão para verificar o controlador de pressão J120. Com o uso desse instrumento de verificação, o erro máximo permitido na leitura é de ± 0,05%. É necessário utilizar ar como meio de transmissão, para calibrar controladores de pressão com faixa de pressão de 0,7 a 3,9 MPa e precisão de 0,5%. Antes da identificação, é necessário conectar o aparelho de teste ao controlador de pressão. Escolha o módulo de pressão adequado de acordo com a faixa de medição, e conecte as saídas de pressão do módulo ao gerador, para evitar problemas de vazamento. A faixa de pressão do gerador de pressão utilizado está entre –0,098 MPa e 10 MPa. Trata-se de uma bomba de pressão de mesa do tipo CST1002B, que utiliza ar como meio de transmissão da pressão. Ela é capaz de atender às necessidades de aumento e redução de pressão durante o processo de calibração dos controladores de pressão. A faixa de medição do verificador está entre 0 e 4 MPa. É possível escolher entre as tomadas elétricas SW e COM. Utilize um cabo de conexão para ligar o terminal N0 do controlador ao terminal COM, e em seguida selecione o modo de disparo duplo. O verificador emite um valor de pressão padrão. Ao verificar a pressão no sentido de subida, é necessário começar do ponto zero, utilizando uma bomba de pressão para aumentar a pressão, até que os contatos se ativem. 2.2 Quanto aos efeitos da aplicação, observa-se que, durante o processo de pressurização lenta, as conexões NO e COM se separam. E quando a pressão atinge 1,435 MPa, o NO e o CMO se conectam. Quando a pressão é reduzida para 1,428 MPa, o NO e o CMO se separam, resultando em uma diferença de comutação de 0,007 MPa. Para determinar a eficácia da verificação, utiliza-se também um multímetro para monitorar o estado de abertura e fechamento do interruptor, além de se realizar a verificação convencional por meio de contagem manual. Como mostrado na Tabela 1, há uma comparação dos resultados das duas formas de teste. De acordo com os dados da tabela, pode-se observar que os valores obtidos com o uso do instrumento de verificação inteligente são, em geral, mais baixos. A diferença entre as leituras fica entre 0,06 e 0,08 MPa, o que indica flutuações relativamente pequenas. Já no método de verificação manual, como é necessário realizar ajustes de pressão e registro de dados simultaneamente durante o teste de diferença de pressão, a pressão continua a aumentar ou a diminuir ao longo do processo de verificação. Por isso, os operadores não conseguem registrar os dados no exato momento em que o sinal é emitido. Influenciado por esse fator, os dados obtidos por medição manual são, em geral, mais elevados, com grandes flutuações; a diferença entre as leituras fica entre 0,15 e 0,18 MPa. Além disso, em termos de tempo, o método de verificação manual leva de 8 a 9 minutos para realizar uma verificação, enquanto o uso de um dispositivo de verificação inteligente requer apenas de 2 a 3 minutos. Portanto, de um ponto de vista geral, a utilização de um medidor inteligente de pressão digital para a calibração de controladores de pressão não só permite obter resultados de medição mais precisos, mas também reduz o tempo necessário para a calibração. http://www.sanchangyb.com/d/file/zs/js/2018-11-23/bc98ea77fa0e60fba0263a54eab270dc.jpg Tabela 1: Comparação dos resultados das duas maneiras de calibração do controlador de pressão. 2.3 Incerteza de medição: Na prática, ao utilizar um equipamento de verificação para calibrar o controlador de pressão, além de analisar os erros na indicação da pressão, também é necessário avaliar a incerteza de medição dessa indicação, a fim de determinar sua precisão. Especificamente, no processo de medição, deve-se utilizar o modelo matemático de medição Ps = PZ + Px, onde Ps, PZ e Px representam, respectivamente, o valor indicado pelo controlador, o valor indicado pelo instrumento de calibração e o valor de correção do controlador. Todas as unidades são MPa. A incerteza padrão u1, introduzida em função da repetibilidade dos valores indicados, também precisa ser avaliada. Na avaliação real, é necessário utilizar o método de categoria A, realizando medições repetidas do controlador de pressão dentro dos limites estabelecidos pelo regulamento. Em termos mais específicos, ao realizar 3 medições repetidas no ponto de 0,7 MPa, obtêm-se os valores de 0,694 MPa, 0,696 MPa e 0,695 MPa. De acordo com os padrões de um único experimento, pode-se determinar que s = (Pmax – Pmin) / Cn = 0,0011 MPa. Nesse contexto, Pmax e Pmin representam, respectivamente, o maior e o menor valor indicado pelo instrumento de medição nas três medições realizadas. Já Cn é o coeficiente de amplitude, sendo igual a 1,69. Portanto, pode-se concluir que u1 = s/ = 0000 6 MPa. Ao utilizar um medidor inteligente de pressão digital, sua precisão também introduzirá a incerteza u2. No processo de avaliação, como o erro máximo permitido nas medições feitas pelo instrumento é de ±1MPa×0,05% = ±0,0005MPa, obtém-se a valor a = 0,0005MPa. Como os valores estão distribuídos de maneira uniforme, pode-se calcular u2 = a/ = 0,00029MPa. 3 Conclusões Através da pesquisa, pode-se concluir que, com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, surgiram os medidores digitais inteligentes de medição de pressão. Eles são utilizados para calibrar controladores de pressão, o que não só aumenta a precisão dos resultados das medições, mas também atende às necessidades de calibração automatizada no local. Na prática, ao utilizar um verificador para calibrar controladores de pressão, é necessário seguir as normas aplicáveis, a fim de aumentar a eficiência e a qualidade do processo de calibração, garantindo assim seu bom andamento.