Aplicación de los calibradores digitales inteligentes de presión en la verificación de controladores de presión

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Autores: Cui Yaoyao, Sun Bo (Instituto Científico de Supervisión y Pruebas Metrologicas de Tianjin; Instituto de Investigación sobre Bicicletas de Tianjin). Para reproducir este artículo, se debe indicar el derecho de autor de los autores. Resumen: En la calibración de los controladores de presión, es difícil lograr un registro preciso de los datos mediante los métodos tradicionales de calibración. Por su parte, el uso de un medidor digital inteligente de presión permite registrar automáticamente los valores de presión en los instantes en que se abre o cierra el interruptor; por lo tanto, puede ser utilizado en la calibración de los controladores de presión. Desde el punto de vista de los resultados de la aplicación, los datos obtenidos con el dispositivo de verificación inteligente son en general más bajos; la diferencia entre valores es de entre 0,06 y 0,08 MPa. Las fluctuaciones son relativamente pequeñas. Se necesitan solo 2 a 3 minutos para realizar la calibración del controlador. En cuanto a las mediciones de incertidumbre, los valores obtenidos son p=0,695 MPa, U=0,002 MPa y k=2. Estos valores satisfacen los requisitos de precisión para la calibración de los controladores de presión. En aspectos como la detección, la visualización y el control de las señales de presión en los medios, el controlador de presión desempeñará un papel importante para garantizar el funcionamiento adecuado del sistema. Por su parte, el uso de un calibrador digital inteligente para la verificación de la presión permite asegurar que los errores en las lecturas de presión del equipo sean corregidos, lo que a su vez permite que el equipo funcione de manera eficaz. 1 Requisitos de calibración del controlador de presión: El controlador de presión es un instrumento diseñado específicamente para controlar la presión. Cuando la presión de entrada alcanza el valor establecido, este dispositivo actúa para controlarla o emitir una alarma; por eso se le denomina interruptor de presión. En la actualidad, existen dos tipos de controladores de presión: uno mecánico y otro electrónico. Entre ellos, los controladores de presión mecánicos utilizan manguitos de resorte, membranas y otros componentes sensibles a la presión; cuando la presión dentro del sistema supera un valor determinado, el extremo libre de estos componentes se desplaza, lo que a su vez ejerce una fuerza sobre el interruptor de control a través de los conductos de conexión. Según los requisitos, es necesario realizar pruebas al controlador de presión, verificando su aspecto exterior, su resistencia a la aislación eléctrica, los errores de repetibilidad, el rango de control de presión y la desviación del punto de ajuste. En este proceso, para determinar el rango de control de presión, es necesario ajustar el punto de ajuste a su posición máxima. Luego, se aumenta la presión desde cero hasta que los contactos se activan. Se lee el valor de presión en el instrumento de referencia; ese valor representa el valor de conmutación superior. Al ajustar el punto de referencia al mínimo y luego disminuirlo lentamente hasta que se active el contacto, se puede obtener el valor de conmutación inferior. Según los valores obtenidos, se puede determinar si el controlador está dentro del rango de control de presión. En cuanto a la desviación del punto de ajuste, es necesario situar dicho punto cerca del límite inferior del rango de medición. Luego, se aumenta la presión hasta que el controlador indique que la presión está cerca del punto de ajuste. A continuación, se sigue aumentando la presión de forma gradual, hasta que se alcance el punto de activación. En ese momento, el valor leído representa el valor de conmutación superior. Siguiendo un proceso inverso, se pueden leer los valores de cambio siguientes. Al repetir el ciclo tres veces, se obtiene un valor promedio; a continuación, se coloca el punto de ajuste cerca del límite superior del rango del controlador y se repiten los pasos de verificación mencionados anteriormente. Desde el punto de vista de los métodos de verificación, para los controladores de presión, es necesario utilizar métodos tradicionales de verificación; es decir, se emplea un manómetro de tipo pistón a gas como fuente de referencia, a fin de que el valor de la presión cumpla con los estándares de calidad. Al utilizar este tipo de manómetro, su gran tamaño dificulta su transporte, por lo que resulta complicado usarlo en pruebas en el sitio. Durante el proceso de verificación real, el personal no solo debe operar el manómetro, sino también estar atento en todo momento a los cambios en las señales, y registrar rápidamente dichos cambios cuando ocurren, lo que supone ciertas dificultades. 2 Aplicación del calibrador digital inteligente de presión en la verificación de controladores de presión 2.1 Método de aplicación En la verificación de controladores de presión, para utilizar efectivamente el calibrador digital inteligente de presión, es necesario considerarlo como un patrón de referencia. Se utilizó un calibrador de presión para verificar el controlador de presión J120. Con este instrumento de verificación, el error máximo permitido en la lectura es de ±0,05%. Se necesita utilizar aire como medio para calibrar controladores de presión con un rango de 0,7 a 3,9 MPa y una precisión del 0,5%. Antes de realizar la prueba, es necesario conectar el dispositivo de medición con el controlador de presión. Elija el módulo de presión adecuado según el rango, y conecte las tomas de presión del módulo al generador para evitar problemas de fugas. El rango de presión del generador de presión utilizado está entre –0,098 MPa y 10 MPa. Se trata de una bomba de presión de tipo de escritorio CST1002B, que utiliza aire como medio para transmitir la presión. Esta bomba puede satisfacer las necesidades de aumento y disminución de presión durante el proceso de calibración de los controladores de presión. El rango del medidor de verificación es de 0 a 4 MPa. Se pueden seleccionar las tomas eléctricas SW y COM; se utiliza un cable de conexión para unir el extremo N0 del controlador con el extremo COM, y luego se elige el modo de doble disparo. El medidor de verificación emitirá un valor de presión estándar. Al realizar la medición de presión en el sentido positivo, es necesario comenzar desde cero y utilizar la bomba de presión para aumentarla hasta que los contactos se activen. 2.2 En cuanto a los resultados de la prueba de funcionamiento, se observa que, durante un proceso de presurización lenta, las conexiones NO y COM se desconectan. Y cuando la presión alcanza los 1,435 MPa, el NO y el CMO se comunicarán entre sí. Cuando la presión disminuye a 1,428 MPa, NO y CMO se separan, lo que permite obtener una diferencia de conmutación de 0,007 MPa. Para determinar la efectividad de la verificación, se utiliza un multímetro para monitorear el estado de encendido y apagado del interruptor, y se realiza una verificación rutinaria mediante conteo manual. Como se muestra en la Tabla 1, se presenta una comparación de los resultados de los dos métodos de prueba. Según los datos de la tabla, los valores obtenidos con el dispositivo de verificación inteligente son en general más bajos. La diferencia entre los valores es de entre 0,06 y 0,08 MPa; las fluctuaciones son relativamente pequeñas. Por su parte, al utilizar el método de verificación manual, como en la prueba de cambio de diferencia es necesario realizar ajustes de presión y registrar datos al mismo tiempo, la presión sigue aumentando o disminuyendo durante el proceso de verificación, lo que impide que el personal registre los datos en el instante exacto en que se genera la señal. Influenciado por este factor, los datos obtenidos mediante inspección manual son en general más altos y presentan mayores fluctuaciones; la diferencia de cambio está entre 0,15 y 0,18 MPa. Además, desde el punto de vista del tiempo, la verificación manual requiere de 8 a 9 minutos por cada verificación, mientras que con un dispositivo de verificación inteligente solo se necesitan de 2 a 3 minutos. Por lo tanto, en general, el uso de un calibrador digital inteligente para la verificación de presiones permite no solo obtener resultados de medición más precisos, sino también acortar el tiempo necesario para realizar dicha verificación. http://www.sanchangyb.com/d/file/zs/js/2018-11-23/bc98ea77fa0e60fba0263a54eab270dc.jpg
Tabla 1: Comparación de los resultados de los dos métodos de verificación de los controladores de presión.
2.3 Incertidumbre de medición: En la práctica, al utilizar un dispositivo de verificación para comprobar los controladores de presión, además de analizar los errores en las lecturas de presión, también es necesario evaluar la incertidumbre de medición de dichas lecturas, a fin de determinar su precisión. En concreto, durante el proceso de medición, también se debe utilizar el modelo matemático de medición Ps = PZ + Px, donde Ps, PZ y Px representan respectivamente el valor indicado por el controlador, el valor indicado por el dispositivo de verificación y el valor de corrección del controlador; todas las unidades son MPa. También es necesario evaluar la incertidumbre estándar u1 introducida debido a la repetibilidad de la lectura. En la evaluación real, es necesario utilizar el método de tipo A para realizar mediciones repetidas del controlador de presión dentro de los límites establecidos en las normas. En concreto, al realizar 3 mediciones repetidas en el punto de referencia de 0,7 MPa, se obtienen los valores de 0,694 MPa, 0,696 MPa y 0,695 MPa. Según los estándares de un solo experimento, se puede determinar que s = (Pmax – Pmin) / Cn = 0,0011 MPa. Donde Pmax y Pmin representan, respectivamente, el valor más alto y el valor más bajo indicado por el instrumento de medición en las tres mediciones realizadas. Cn, por su parte, es el coeficiente de rango, y su valor es 1,69. Por lo tanto, se puede concluir que u1 = s/ = 0000 6 MPa. Al utilizar un calibrador digital inteligente de presión, su precisión también introducirá la incertidumbre u2. Durante el proceso de evaluación, dado que el error máximo permitido en las mediciones realizadas por el instrumento es de ±1 MPa × 0,05% = ±0,0005 MPa, se obtiene que a = 0,0005 MPa. Dado además que los valores están distribuidos de manera uniforme, se puede calcular que u2 = a / … = 0,00029 MPa. 3 Conclusiones A través de la investigación se puede observar que, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, han surgido los calibradores digitales inteligentes para medir la presión. Estos dispositivos no solo permiten mejorar la precisión de los resultados de calibración, sino que también satisfacen las necesidades de calibración automatizada en el lugar donde se realizan las pruebas. En la práctica, al utilizar un equipo de verificación para calibrar los controladores de presión, también es necesario seguir las normas correspondientes, a fin de mejorar la eficiencia y calidad del proceso de calibración, y así garantizar que dicho proceso se realice sin problemas.