P 52.08.702-2009
РЕКОМЕНДАЦИИ
Вертушки гидрометрические речные
Методика поверки в установке компараторной для поверки гидрометрических вертушек
P 52.08.702-2009
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАНЫ Государственным учреждением «Государственный гидрологический институт» (ГУ «ГГИ») Росгидромета
2 РАЗРАБОТЧИКИ Д.А.Коновалов, канд. физ.-мат. наук, (руководительтемы), II.И. Зайцев, канд. техн. наук,
Д.В. Высоцский
3 СОГЛАСОВАНЫ с УГМАВ Росгидромета 20.03.2009, ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 15.12.2008, ГУ «НПО «Тайфун»
13.03.2009
4 УТВЕРЖДЕНЫ директором ГУ «ГГИ» И.А. Шикломановым
25.03.2009
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ ЦМТР ГУ «НПО «Тайфун» за номером Р 52.08.702-2009 от 13.03.2009
6 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ
Таблица 3 |
Задаваемая скорость, м/с |
0,03; 0,04; 0,06; 0,07; 0,08 |
0,10; 0,15; 0,20 |
0,50 |
1,00 |
1,50 |
2,00 |
2,50 |
Время выдержки измерений tf с, не менее |
240 |
120 |
60 |
30 |
30 |
30 |
20 |
Время стабилизации скорости потока tlC]f с, не менее |
80 |
50 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
7.4.6 Переход с одной скорости на следующую (большую) скорость измерения устанавливается автоматически и начинается после промежутка времени стабилизации скорости потока ticn достаточного для установления и стабилизации в ?-й точке, соответствующей скорости потока (см. таблицу 3).
7.4.7 Действительное значение скорости потока в i-й точке по
7.4.3 при поверке из двух циклов измерений принимается как среднее арифметическое из двух скоростей, измеренных эталонной вертушкой в положение «внизу» и «вверху» по формуле
V (У.и+ Ка)А (2)
где VjU, Vs2i— значения скорости потока, измеренные эталонной вертушкой в положении «внизу» и «вверху» соответственно, м/с.
7.4.8 Среднее значение частоты вращения лопастного винта поверяемой вертушки пф, об/с, в f-й точке по 7.4.3 принимается как среднее арифметическое значение из частот вращения лопастного винта поверяемой вертушки в положении «вверху» и «внизу» по формуле
(3)
где я,.+ пъ — измеренное значение вращения лопастного винта поверяемой вертушки в положении «вверху» и «внизу» соответственно, об/с.
7.4.9 Вся обработка результатов определения ИФП производится с помощью компьютерной программы автоматически посредством взаимодействия поверителя с интерфейсом.
7.4.10 По результатам измерений рассчитывается ИФП вертушки методом наименьших квадратов (МНК), используя линейную или кусочно-линейную аппроксимацию но методике, приведенной в приложении Г.
7
7.5 Определение относительной погрешности вертушки
7.5.1 Относительная погрешность вертушки 5., %, в каждой точке диапазона измерения скорости в соответствии с требованиями ГОСТ 8.009 определяется по формуле
S,-100|V-^l/^ (4)
где Vuизмеренное значение скорости водного потока в i-й точке согласно ИФП поверяемой вертушки, м/с;
Vj. — действительное значение скорости водного потока в лотке установки в г-й точке измерения, полученное по ИФП эталонной вертушки, м/с.
7.5.2 Вертушку считают прошедшей поверку с положительным результатом, если 6 во всех *-ых точках в диапазоне измерений скорости удовлетворяют условию
|8,I<|S,J, (5)
где 5. . — пределы допускаемой относительной погрешности, %, для каждого типа вертушек, указанные в технических условиях, определяемые по формуле
(6)
где 8 . — относительная погрешность эталонной вертушки конкретного тина, %;
5/иб|. — относительная погрешность рабочей вертушки того же типа, %.
7.5.3 Относительная погрешность рабочей вертушки указывается в паспорте или руководстве но эксплуатации на вертушки конкретного типа.
Погрешность рабочих вертушек Ьн1б типа ГР-21 М, ГР-99 и ГР-55 должна быть не более:
— для вертушек с лопастным винтом диаметром 120 мм
8М = ±100|0,015+0,002(5/V-1)], (7)
— для вертушек с лопастным винтом диаметром не более 80 мм
8±Ю0|0,015+0,004(5/V-1)]. (8)
где 1Л - измеренная вертушкой скорость водного потока.
P 52.08.702-2009
8 Оформление результатов поверки
8.1 Результаты поверки оформляются в виде протоколов. Форма протокола результатов поверки вертушки, реализуемой за два цикла измерений, приведена в приложении Д
8.2 При выполнении условия (5) на вертушку выдают свидетельство о поверке сроком на два года. Форма свидетельства о поверке приведена в приложении Е с учетом требований ПР 50.2.006
Согласно требованиям IIP 50.2.006 на оборотной стороне свидетельства о поверке обязательно должны быть указаны:
— документ, содержащий требования к средству измерения, подтверждаемые в результате поверки;
— документ, содержащий методику поверки, а также наименование эталона и его метрологические характеристики.
К свидетельству прилагают таблицу зависимости скорости потока воды от частоты вращения лопастного винта поверяемой вертушки. Пример оформления таблицы приведен в приложении Ж.
8.3 При отрицательных результатах поверки вертушки выдается извещение о се непригодности к применению. Форма извещения о непригодности к применению приведена в приложении И с учетом требований ИР50.2.006.
9
ПРИЛОЖЕНИЕ A
(ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ)
Датчик оборотов винта
1 — лопастной винт гидрометрической вертушки;
2 — кольцо бронзовое разрезное подпружиненное для установки на
винте магнита 3 и груза балансира 4;
3 — постоянный магнит, воздействующий на контакты геркона 5;
4 — груз балансира, уравновешивающий магнит 3;
5 — геркон в герметичном латунном корпусе;
6 — кольцо для крепления корпуса геркона 5;
7 — провод гибкий (МГШВ — 0,5 мм2) для соединения одного из кон
тактов геркона с сигнальным входом БСУ;
8 — корпус вертушки.
Рисунок А.1
10
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(СПРАВОЧНОЕ)
Схема подключения поверяемой вертушки к осциллографу
|
К общему проводу осциллографа |
R — резистор МЛ'Г-0,25-100 Ом ±10 % ОЖО 467.180 ТУ
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ)
Установка вертушек на штативе |
|
1 — штатив;
2 — винт установочный (УКПГВ 416.441.001);
3 — пример установки и фиксации вертушек типа ГР-21 М, ГР-55
и ИСВП-ГР-21М1;
4 — пример установки и фиксации вертушек типа ГР-99, ИСП-1,
ИСП-1М , ВГ-1-120/70 комплекта ИСТ-1-0,06/120/70. Рисунок В.1
P 52.08.702-2009
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения.........................................................................................................1
2 Нормативные ссылки........................................................................................................1
3 Операции поверки..............................................................................................................2
4 Средства поверки...............................................................................................................2
5 Требования к квалификации поверителей и требования безопасности.........3
6 Условия проведения поверки и подготовка к ней .................................................3
7 Проведение поверки.........................................................................................................4
7.1 Внешний осмотр.........................................................................................................4
7.2 Опробование................................................................................................................4
7.3 Обкатка вертушек......................................................................................................5
7.4 Определение ИФП вертушки................................................................................6
7.5 Определение относительной погрешности вертушки...................................8
8 Оформление результатов поверки...............................................................................9
Приложение А (обязательное)
Датчик оборотов винта.......................................................................................................10
Приложение Б (справочное)
Схема подключения поверяемой вертушки
к осциллографу.....................................................................................................................11
Приложение В (обязательное)
Установка вертушек на штативе.....................................................................................12
Приложение Г (обязательное)
Расчет коэффициентов ИФП вертушки методом наименьших квадратов.....13
Приложение Д (справочное)
Форма протокола результатов поверки вертушки,
реализуемой за два цикла измерений...........................................................................16
Приложение Е (обязательное)
Форма свидетельства о поверке вертушки.................................................................17
Приложение Ж (рекомендуемое)
Пример оформления таблицы расчета зависимости скорости потока
воды от частоты вращения лопастного винта поверяемой вертушки...............18
Приложение И (обязательное)
Форма извещения о непригодности к применению................................................19
Библиография.......................................................................................................................20
111
РЕКОМЕНДАЦИИ
ВЕРТУШКИ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИЕ РЕЧНЫЕ
Методика поверки в установке компараторной для поверки гидрометрических вертушек
Дата введения - 2010-01-01
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящие рекомендации распространяются на вертушки гидрометрические речные (далее — вертушки) типа:
- ГР-21М иоТУ 25-0888.008-84;
- ГР-55 по ТУ 25-04.1628-77;
- ГР-99 по ТУ 25-0888.009-84;
- ИСП-1 по ТУ 4312-001-02572344-95;
- ИСП-1 М по ТУ 4312-001-02572345-2006;
- ВГ-1-120/70 комплекта ИСТ-1-0,06/120/70 по ТУ 25-7192.0088-89;
- ИСВП-ГР-21М1 иоТУ 4312-001-78803295-2008
и устанавливают методы и средства их периодической и первичной поверки после ремонта (далее — поверка) в установке компараторной для поверки гидрометрических вертушек (далее — установки).
Рекомендации предназначены для поверки вертушек в метрологических службах организаций Росгидромета. Межповерочный интервал составляет два года.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 8.009-84 ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений
ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации контроля качества
РД 52.08.15-97 Методические указания. Вертушки гидрометрические речные типа ГР-21 М, ГР-55, ГР-99, ИСП-1 и ВГ-1-120/70 ком-
1
плекта ИСТ-1-0,06/120/70. Рабочие эталоны. Методика метрологической аттестации в прямолинейном градуировочном бассейне
Р 52.08.696-2007 Установки компараторные для поверки гидрометрических вертушек. Программа и методика аттестации
11Р 50.2.006-94 Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения поверки средств измерений
3 ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ
При проведении поверки вертушек должны выполняться операции, указанные в таблице 1.
Таблица 1 |
Наименование операции поверки |
Подраздел |
Внешний осмотр |
7.1 |
Опробование |
7.2 |
Обкатка |
7.3 |
Определение индивидуальной функции преобразования (ИФП) вертушки |
7.4 |
Определение относительной погрешности вертушки |
7.5 |
|
4 СРЕДСТВА ПОВЕРКИ
При выполнении поверки вертушек должны применяться следующие средства измерений и оборудование:
— установка компараторная для поверки гидрометрических вертушек УКИГВ.416.441.001 РЭ |1|, аттестованная в соответствии с Р 52.08.696;
— рабочие эталоны средств измерения скорости водного потока — вертушки, поверенные в соответствии с РД 52.08.15 (далее — эталонные вертушки) всех типов вертушек, указанных в разделе 1;
— осциллограф, например, типа С1-93 И 22.044.084 ТУ;
— источник питания постоянного напряжения на 1,5 В, например, гальванический элемент типа АА;
— резистор МЛТ-0,25-100 Ом ±10 % ОЖО 467.180 ТУ;
— баротермогигромстр БМ-6 с характеристиками, приведенными в таблице 2.
2
P 52.08.702-2009
Таблица 2 |
Измеряемая величина |
Диапазон |
Абсолютная погрешность, не более |
Атмосферное давление, мм рт.ст. |
30-1000 |
±0,5 |
Относительная влажность, % |
30-100 |
±10,0 |
Температура, °С |
0-40 |
±0,5 |
|
Допускается применение средств измерений, имеющих аналогичные технические характеристики и обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.
5 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ПОВЕРИТЕЛЕЙИ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
5.1 К выполнению поверки допускаются лица — поверители, которым предоставлено право поверки средств измерений гидрологического назначения
5.2 Поверитель должен иметь необходимые навыки работы с персональным компьютером и операционной системой Windows ХР
5.3 При подготовке установки и проведении поверки вертушек следует соблюдать требования безопасности, установленные в эксплуатационной документации на установку [ 1 ] и средства измерения
6 УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРКИИ ПОДГОТОВКА К НЕЙ
6.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие
условия:
— температура окружающего воздуха, °С.............. от 10 до 40;
— относительная влажность воздуха, %................. от 20 до 85;
— атмосферное давление, гПа.................................... от 840 до 1067;
— температура воды в лотке, °С................................ от 15 до 25;
— отклонение напряжения питания сети
от номинального значения, %............................................ не более ±5.
6.2 Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:
— вертушки и используемые средства поверки подготавливают согласно эксплуатационной документации;
3
— установку заполняют водой по ГОСТ Р 51232 согласно указаниям руководства по эксплуатации 111.
6.3 Для поверки используются эталонные вертушки того же типа, что и рабочие вертушки.
7 ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ
7.1 Внешний осмотр
При внешнем осмотре вертушек устанавливают:
— соответствие вертушек эксплуатационной документации на них;
— отсутствие дефектов, механических повреждений и следов коррозии на деталях вертушки, которые могут повлиять на метрологические характеристики.
7.2 Опробование
7.2.1 Проверка работы датчика оборотов винта вертушки.
7.2.1.1 Эталонная и рабочая вертушки для поверки в установке должны иметь один контакт на оборот лопастного винта. При поверке вертушек ГР-21М, ГР-55 и др. с механическим контактом через 20 оборотов для получения сигнала передаточного отношения 1:1 при измерении частоты вращения лопастных винтов вертушек необходимо устанавливать датчик оборотов винта согласно рисунку А.1 (приложение А).
7.2.1.2 Проверку механического контактного устройства вертушек ГР-21 М, ГР-55 и др. с контактом через 20 оборотов проводят после окончания поверки.
7.2.1.3 Вертушку соединяют с осциллографом по схеме, приведенной на рисунке Б.1 (приложение Б).
Ручки управления осциллографа устанавливают в следующие положения:
— переключатель «НАПРЯЖЕПИЕ/ДЕЛЕНИЕ» — в положение «0,5»;
— переключатель «ВРЕМЯ/ДЕЛЕНИЕ» в положение «1».
7.2.1.4 На экране осциллографа проверяют наличие и качество импульсов, поступающих от вертушки при вращении ее лопастного
4
P 52.08.702-2009
винта вручную. Число проверяемых импульсов для вертушек с передаточным отношением 1:1 должно быть не менее 15-20.
7.2.1.5 Сигналы должны быть непрерывными, без пропусков и дробления.
7.3 Обкатка вертушек
7.3.1 Вертушки вносят в воду при нулевой скорости потока и крепят на штативе установки.
Фиксация вертушек с помощью винта установочного (2) обеспечивает правильное их размещение на штативе но высоте и параллельности продольных осей вертушек относительно боковых стенок лотка согласно рисунку В.1 (приложение 13).
7.3.2 Вертушки подсоединяют к блоку сопряжения и управления (БСУ). При подсоединении вертушек необходимо соблюдать полярность: провод с маркировкой «_1_» подсоединяют к клемме вертушки, которая электрически связана с ее корпусом, второй провод — к сигнальной клемме вертушки, изолированной от ее корпуса, для двадцатиоборотной вертушки — к датчику оборотов винта (приложение А).
7.3.3 Включают компьютер и согласно руководству оператора [2] запускают работу программы поверки. На мониторе компьютера появляется программный интерфейс.
7.3.4 По запросу программы в соответствии с руководством оператора [2] вводят параметры вертушки:
— тип вертушки;
— номер вертушки;
— номер винта;
— год выпуска и др.
7.3.5 На экране монитора на иоле установок и управлений устанавливают операцию «Обкатка». Операция обкатки начинается с момента включения электродвигателя и плавного изменения частоты вращения приводного вала привода до значения, соответствующего заданной скорости потока воды.
7.3.6 По окончанию обкатки проводят визуальный анализ качества вращения лопастного винта вертушки и состояния контактной системы вторичного преобразователя по наблюдениям на БСУ за импульсами, поступающими от вертушки.
5
7.4 Определение ИФП вертушки
7.4.1 Определение ИФП вертушки выполняется в установке методом, реализуемым за два цикла измерений:
— в первом цикле эталонная вертушка соответствующего типа устанавливается в нижней части штатива установки, поверяемая вертушка устанавливается в верхней части;
— во втором цикле вертушки меняют местами, не отключая их от БСУ, переворачивают штангу с вертушками, снятую со штатива установки;
7.4.2 ИФП определяется в установке методом сличения показаний эталонной вертушки, поверенной в соответствии с РД 52.08.15, с показаниями поверяемой и выражается в виде зависимости
Var "/<««*)• О)
где V\— измеренное эталонной вертушкой усредненное значение скорости водного потока за время измерения в заданной i-й точке согласно 7.4.3, м/с;
п. — усредненное значение частоты вращения лопастного винта поверяемой вертушки в i-й точке, об/с.
7.4.3 ИФП определяется при следующих автоматически устанавливаемых значениях скорости водного потока: 0,03; 0,04; 0,06; 0,07; 0,08; 0,10; 0,15; 0,20; 0,50; 1,0; 1,50; 2,00; 2,50, м/с.
Первое (самое меньшее) задаваемое значение скорости водного потока должно соответствовать нижней границе диапазона скоростей водного потока для конкретного типа вертушек.
7.4.4 Выход и поддержание задаваемой скорости водного потока номинальных значений согласно 7.4.3, обеспечиваются в установке автоматически.
7.4.5 Процесс выполнения измерений в установке полностью автоматизирован и производится от начальной скорости поверяемой вертушки до скорости 2,5 м/с (см. 7.4.3) всегда в сторону нарастания скорости потока, при соответствующем времени (продолжительности) выдержке измерений t. в каждой i-й точке, соответствующей задаваемой скорости, приведенной в таблице 3.