Методика поверки манометров: этапы, требования и оценка погрешности

Манометры используются для контроля давления в технологических системах, трубопроводах, промышленном оборудовании и различных установках. От корректности их показаний зависит не только управление процессом, но в некоторых случаях и безопасность эксплуатации оборудования. Со временем метрологические характеристики прибора могут изменяться, поэтому соответствие манометра установленным требованиям периодически подтверждают с помощью поверки.

Методика поверки манометров устанавливает, каким образом должна выполняться эта процедура: при каких условиях проводят измерения, какие эталоны и установки используют, в каких точках диапазона проверяют показания и как оценивают полученную погрешность.

При этом универсального порядка, одинакового для всех приборов давления, нет. Метод поверки определяется типом и исполнением конкретного средства измерений. Для некоторых показывающих манометров может применяться МИ 2124-90, тогда как для многих современных моделей утверждаются отдельные методики поверки, связанные с конкретным типом СИ.

Что определяет методика поверки манометров

Методика поверки представляет собой нормативно установленный порядок проверки метрологических характеристик конкретного средства измерений. Как правило, документ содержит:

• последовательность операций при проведении поверки;
• перечень необходимых эталонов и вспомогательных средств;
• требования к окружающим условиям;
• правила подготовки средства измерений;
• количество поверочных точек и порядок их выбора;
• требования к повышению и снижению давления;
• способы расчёта и оценки основной погрешности;
• требования к положению указателя относительно нулевой отметки;
• критерии соответствия прибора установленным требованиям;
• правила оформления полученных результатов.

Так, МИ 2124-90 устанавливает порядок первичной и периодической поверки ряда показывающих и самопишущих манометров, мановакуумметров, вакуумметров, тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров.

Однако применять этот документ ко всем приборам давления автоматически нельзя. Прежде чем начинать поверку, необходимо идентифицировать средство измерений и установить, какая именно методика предусмотрена для его типа.

Порядок проведения поверки манометра

Основной принцип поверки заключается в сравнении показаний проверяемого манометра с давлением, воспроизводимым с помощью эталонного средства измерений.

Прибор подключают к поверочной установке, создают несколько заданных значений давления в пределах диапазона измерений и сравнивают полученные показания с эталонными. На основании разницы между значениями рассчитывают погрешность и устанавливают, соответствует ли она допустимым пределам.

Но непосредственное сравнение показаний — только часть процедуры. Поверка включает несколько последовательных этапов.

1. Идентификация манометра и проверка документации

Сначала необходимо точно определить, какое средство измерений поступило на поверку. Проверяют:

• тип и модификацию;
• заводской номер;
• диапазон измерений;
• класс точности;
• единицы измеряемого давления;
• сведения об утверждении типа СИ, если они применимы;
• методику, по которой должна выполняться поверка.

Информация о применяемой методике может содержаться в описании типа средства измерений либо непосредственно в отдельном документе на поверку. Сведения об утверждённых типах СИ и связанных с ними документах доступны, в частности, через ФГИС «Аршин».

Определить методику необходимо заранее. У приборов разных типов могут различаться допустимые пределы погрешности, число поверочных точек, последовательность операций и требования к используемым эталонам.

2. Внешний осмотр прибора

Перед метрологическими измерениями оценивают состояние манометра.

В зависимости от конструкции проверяют:

• корпус;
• стекло;
• циферблат и шкалу;
• стрелочный механизм;
• штуцер;
• маркировку;
• другие элементы, способные повлиять на эксплуатацию или возможность считывания показаний.

Шкала и обозначения должны оставаться различимыми, а состояние прибора — позволять выполнить предусмотренные методикой операции.

Например, деформированная стрелка, значительное повреждение корпуса, нечитаемая шкала или проблемы со штуцером могут сделать дальнейшую поверку невозможной или бессмысленной. Точные критерии устанавливает методика, относящаяся к конкретному типу СИ.

3. Контроль нулевого положения стрелки

Для показывающих манометров отдельно проверяют положение указателя при отсутствии измеряемого давления.

Стрелка должна занимать положение относительно нулевой отметки, установленное технической документацией и методикой поверки данного прибора. Если отклонение превышает предусмотренный предел, это может свидетельствовать о несоответствии манометра метрологическим требованиям ещё до проверки остальных точек шкалы.

В зависимости от конструкции порядок может отличаться. Некоторые приборы предусматривают возможность регулировки нуля, для других полученное отклонение непосредственно учитывается при оценке результата. Поэтому ориентироваться необходимо на требования конкретной методики.

4. Установка манометра на поверочное оборудование

Далее проверяемый прибор подключают к системе, способной создавать и точно измерять необходимое давление.

В зависимости от диапазона и требуемой точности при поверке могут применяться:

• эталонные средства измерений давления;
• грузопоршневые установки;
• пневматические или гидравлические устройства;
• прессы;
• устройства плавного создания и изменения давления;
• переходники, трубки и другая соединительная арматура.

Характеристики используемого эталона должны обеспечивать требуемую точность передачи единицы величины.

Именно поэтому простое сравнение одного рабочего манометра с другим не является полноценной поверкой. Если метрологические характеристики второго прибора неизвестны или недостаточны, такое сравнение не позволяет объективно оценить погрешность.

5. Проверка манометра в контрольных точках

После подготовки поверочной схемы последовательно воспроизводят несколько значений давления.

Конкретное число поверочных точек и их расположение устанавливаются методикой. Как правило, проверяется не одна область шкалы, а несколько значений по диапазону измерений.

Такой подход необходим потому, что погрешность манометра может изменяться в различных частях диапазона. Например, при давлении 0,5 МПа прибор способен показывать значение в пределах допуска, а при 0,2 или 0,9 МПа уже выходить за установленные границы.

Поэтому проверка только одной точки не позволяет сделать вывод о метрологических характеристиках манометра в целом.

Для отдельных типов приборов количество точек прямо установлено нормативным документом. Например, ГОСТ 8.479-82 для грузопоршневых манометров предусматривает пять или десять значений в зависимости от класса точности. Использовать эти цифры как универсальное требование для любых манометров нельзя: стандарт относится именно к грузопоршневым приборам.

6. Измерения при повышении давления

На следующем этапе давление постепенно увеличивают до предусмотренных методикой значений.

В каждой поверочной точке после достижения требуемого режима фиксируют:

• значение давления, воспроизводимое эталонным средством;
• показание поверяемого манометра.

Давление должно изменяться в установленной последовательности и достаточно плавно. Произвольные скачки, повторные подходы к точке с разных направлений и другие отклонения от процедуры способны повлиять на оценку характеристик механизма.

Поэтому важны не только сами значения давления, но и порядок их достижения.

7. Измерения при снижении давления

После проверки при прямом ходе давление начинают последовательно уменьшать.

Повторные измерения позволяют оценить, изменяются ли показания манометра в зависимости от направления движения измерительного механизма.

Допустим, при эталонном значении 0,60 МПа во время повышения давления прибор показывает 0,60 МПа, а при обратном ходе — 0,62 МПа. Разница может быть связана с особенностями механизма, трением, упругими свойствами элементов и другими факторами.

Допустимость такого расхождения определяется не произвольно, а требованиями методики поверки данного манометра.

Требования к условиям проведения поверки

На результат поверки влияет не только состояние самого манометра. Методика устанавливает также условия, при которых выполняются измерения.

В зависимости от прибора могут нормироваться:

• температура окружающего воздуха;
• относительная влажность;
• пространственное положение манометра;
• наличие или отсутствие вибраций;
• продолжительность выдержки перед измерением;
• рабочая среда;
• требования к герметичности соединений и установки.

Особое значение имеет отсутствие утечек. Если давление в системе изменяется непосредственно во время считывания показаний, корректно сопоставить значения поверяемого средства измерений и эталона невозможно.

При использовании жидкой рабочей среды необходимо также исключить наличие воздуха в соответствующих линиях. При выполнении высокоточных измерений методика может предусматривать и дополнительные условия — например, учёт разности уровней расположения чувствительных элементов.

Как определить нужную методику поверки манометра

На практике один из наиболее частых вопросов связан именно с выбором документа.

Нельзя исходить только из того, что прибор называется манометром. Правильная последовательность выглядит следующим образом:

1. определить точный тип и модификацию СИ;
2. установить, относится ли прибор к утверждённому типу;
3. найти описание типа средства измерений;
4. проверить указанную в документации методику поверки;
5. выполнять работы по требованиям именно этого документа.

Для одного манометра применимым документом действительно может оказаться МИ 2124-90. Для другой модели изготовителем и разработчиком могла быть предусмотрена отдельная методика поверки, распространяющаяся только на определённую серию средств измерений.

По этой причине поиск исключительно по запросу «ГОСТ поверки манометров» не всегда даёт правильный результат. Сначала необходимо идентифицировать средство измерений, а уже затем выбирать нормативный документ.

Применение МИ 2124-90 при поверке манометров

МИ 2124-90 остаётся одним из известных документов, применяемых при поверке приборов давления.

Методика распространяется на определённые показывающие и самопишущие приборы, используемые для измерения избыточного и вакуумметрического давления, и предусматривает проведение первичной и периодической поверки.

Документ содержит требования к:

• операциям поверки;
• применяемым средствам;
• условиям проведения работ;
• подготовке приборов;
• внешнему осмотру;
• проверке положения стрелки;
• определению метрологических характеристик;
• оформлению полученных результатов.

При этом само существование МИ 2124-90 не означает, что данный документ подходит для любого показывающего манометра.

Если для конкретного утверждённого типа СИ закреплена другая методика, поверку проводят в соответствии именно с ней.

Как оформляются результаты поверки

После завершения всех предусмотренных операций специалист сопоставляет полученные характеристики с установленными пределами.

Если манометр соответствует требованиям применяемой методики, результат поверки признаётся положительным.

Если хотя бы одна из контролируемых метрологических характеристик не отвечает установленным требованиям, положительный результат поверки подтверждён быть не может.

Сведения о результатах поверки оформляются в установленном законодательством порядке и передаются в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.

Таким образом, при подтверждении действующей поверки средства измерений основное значение имеют сведения, содержащиеся в соответствующей информационной системе.

Можно ли поверить манометр самостоятельно

В бытовых или производственных условиях можно подключить два прибора к одной системе и сравнить их показания. Такой способ иногда используется для предварительного контроля состояния оборудования, но официальной поверкой он не является.

Для проведения поверки необходимо:

• использовать установленную для данного СИ методику;
• применять соответствующие эталоны;
• соблюдать требования к условиям выполнения измерений;
• провести все предусмотренные методикой операции;
• оценить характеристики по установленным критериям;
• оформить результат в предусмотренном порядке.

Поэтому самостоятельное сравнение манометров имеет смысл исключительно как диагностическая проверка. Например, с его помощью можно обнаружить прибор с очевидно некорректными показаниями и заранее направить его на обслуживание или поверку.

Заменить установленную процедуру такой контроль не способен.

Поверка манометров в ИЦРМ

ИЦРМ выполняет работы в области метрологии и имеет опыт разработки методик поверки для различных средств измерений, в том числе приборов, предназначенных для измерения давления.

При работе с конкретным средством измерений необходимо определить его тип, метрологические характеристики и нормативную документацию, устанавливающую порядок проведения поверки. Это особенно актуально для предприятий, в эксплуатации которых одновременно находятся приборы разных изготовителей, диапазонов измерений и классов точности.

Специалисты ИЦРМ могут работать с метрологической документацией на средства измерений и определить требования, применимые к конкретному типу оборудования.

При обращении по вопросу манометра желательно предоставить:

• наименование и тип прибора;
• изготовителя;
• модификацию;
• заводской номер;
• диапазон измерений;
• класс точности;
• имеющуюся техническую документацию.

Эти сведения позволяют идентифицировать средство измерений и определить дальнейший порядок метрологических работ.

Заключение

Методика поверки манометров регламентирует значительно больше, чем непосредственное сравнение показаний прибора с эталоном. Она определяет всю процедуру: идентификацию СИ, требования к внешнему состоянию и нулевой отметке, применяемые средства поверки, контрольные значения давления, последовательность измерений, способы определения погрешности и правила оценки результатов.

Для части показывающих приборов применяется МИ 2124-90, поверка грузопоршневых манометров имеет свои особенности, а для многих современных моделей разработаны отдельные методики, связанные с конкретным утверждённым типом средства измерений.

Поэтому выбирать документ только по общему названию «манометр» неправильно. Сначала необходимо определить точный тип СИ и проверить относящуюся к нему документацию — только после этого можно установить корректную методику и порядок проведения поверки.