Датчики давления и температуры в скважинах

«Умные» скважины

Внутрискважинная система постоянного мониторинга

Внутрискважинная система постоянного мониторинга (PDMS™) выпускается компанией Roxar с 1987. Система позволяет ведущим нефтедобывающим компаниям получать данные о состоянии скважин и месторождения в целом. Система PDMS обеспечивает надежный круглосуточный доступ к информации о состоянии скважины из любого офиса, тем самым повышая эффективность управления месторождением, проектирования скважин и использования ресурсов. Накопленный нами опыт применения системы PDMS подтверждает ее стабильную и надежную работу. Вся работа по проектированию и настройке системы ведется штатными специалистами компании Roxar, что позволяет значительно сократить время, необходимое на внедрение системы после принятия заказчиком соответствующего решения. Система, установленная в скважине, обеспечивает постоянный контроль за ее состоянием. Решение отличается простотой и экономичностью — система не требует обслуживания.

Система PDMS используется в эксплуатационных, нагнетательных, наблюдательных скважинах и применяется совместно с системами контроля многопластовых месторождений и многоствольных скважин. Система PDMS может быть интегрирована с другими системами и устройствами, например, с управляемыми скважинными задвижками, образуя, таким образом, целостную интеллектуальную систему контроля и управления скважиной.

PDMS может поставляться как в виде автономной, так и в виде полностью интегрированной системы. Доступная в многочисленных конфигурациях, базовая система PDMS, выпускаемая компанией Roxar, позволяет получать информацию о давлении и температуре пласта. Однако такие возможности как измерение дебита, фракционного состава флюида, обнаружение песка и определение химических свойств повышают ценность системы. Совместно со своими партнерами компания Roxar поставляет полный комплект скважинных приборов для постоянного сейсмического мониторинга с возможностью 4’х мерных наблюдений и мониторинга микросейсмической активности.

Скважинный кабель служит для подачи питания и передачи сигналов измерительного устройства. Кабели имеют высоколегированное металлическое покрытие и могут работать при различных значениях расчетного давления. Медные проводники проходят точно по центру сечения, а надлежащая герметизация обеспечивает дополнительную защиту. Дополнительная защита кабелей может быть обеспечена путем применения дополнительной брони. Возможна поставка кабелей, длиной более 10 000 м (30 000 футов).

Устройства защиты кабелей служат для защиты скважинных кабелей и гидравлических линий управления. Поставляются в многочисленных типоразмерах и конфигурациях. Устройства защиты изготовлены в виде крестообразных муфт с защелками, обеспечивающими их быстрый и безопасный монтаж. Специальные устройства защиты рассчитаны на применение с внутрискважинным предохранительным клапаном и специальными мандрелями.

Мандрель датчика служит для фиксации и защиты измерительного прибора в скважине. Будучи составной частью эксплуатационной НКТ, мандрель датчика может быть адаптирован к конкретным условиям эксплуатации. Это относится к применяемому сплаву, размерам, конфигурации измерительного устройства. При применении извлекаемого датчика мандрель заменяется на соответствующую модификацию.

Способ дистанционного измерения давления и температуры в скважине одним датчиком и устройство для его осуществления

Авторы патента

Патент 2118802

Способ дистанционного измерения давления и температуры в скважине одним датчиком и устройство для его осуществления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения геофизических параметров в скважине, преобразуемых в изменение активного сопротивления резестивного датчика с использованием четырехпроводной линии связи. Способ дистанционного измерения давления и температуры в скважине одним датчиком включает подачу тока на диагональ питания тензомоста и измерение напряжения на измерительной диагонали. При смене направления тока питания тензомоста совмещают питающую и измерительную диагонали. Измеряют второе напряжение. Значение давления и температуры определяют расчетным путем. Устройство для дистанционного измерения давления и температуры в скважине одним датчиком содержит тензомост, четырехпроводную линию связи, источник тока, измерительно-вычислительное устройство. Источник тока выполнен двухполярным. Введены две развязывающие диодные цепочки. Диодные цепочки подключены одними выводами к источнику тока, а другими выводами — параллельно тензорезисторам. Тензористоры включены в противоположные плечи тензомоста. Измерительно-вычислительное устройство подключено к измерительной диагонали тензомоста. Достигается повышение точности измерения и упрощение устройства благодаря исключению нелинейных ключевых элементов из измерительной цепи и устранению внесения сопротивления проводов линий связи. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения геофизических параметров в скважине, преобразуемых в изменение активного сопротивления резистивного датчика с использованием четырехпроводной линии связи.

Известны способы и устройства для дистанционного измерения давления [1] и температуры [2] , использующие четырехпроводную линию связи. Однако невозможность внесения поправки на изменение температуры при изменении давления [1] снижает точность измерения давления, т.к. не известна температура самого тензопреобразователя, а при измерении температуры скважинным дистанционным термометром [2] необходимы два датчика температуры, что усложняет устройство.

Известен способ измерения давления и температуры в скважине одним датчиком (тензомостом) [3] , включающий подачу тока на датчик, измерение напряжений, по которым определяют значения измеряемых параметров.

Известное устройство для измерения давления и температуры, выбранное в качестве прототипа [3] , содержит мостовой тензопреобразователь давления (тензомост), четырехпроводную линию связи (трехжильный геофизический кабель), три источника тока.

Подгонка сопротивления линии связи к одинаковому значению между собой вызывает определенную трудность и при изменении температуры приводит к появлению дополнительной погрешности за счет разного количества меди в проводах.

Цель изобретения — повышение точности способа и упрощение устройства измерения за счет использования стандартного мостового датчика (без переделки), повышения чувствительности по напряжению, исключения нелинейных ключевых элементов (диодов) из измерительной цепи, устранения влияния сопротивления проводов линии связи. Использование брони в данном случае не приводит к уменьшению точности измерения.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе измерения давления и температуры одним датчиком, включающем подачу тока на диагональ питания стандартного тензомостового датчика и измерение напряжения на магистральной диагонали U1, согласно изобретению при смене направления тока питания тензомоста совмещают питающую и измерительную диагонали и измеряют напряжение U2, а значения давления и температуры определяют из соотношений: P= KpRp= U1/I; где P, T — соответственно давление (кгс/см 2 ) и температура ( o C) в месте нахождения скважинной части прибора; I — значение питающего тока (мА); Rp,Rt— приращение активных сопротивлений тензодатчика от изменения измеряемых параметров давления и температуры (Ом); Kp — коэффициент пропорциональности давления (кгс/см 2 Ом); Kt — коэффициент пропорциональности температуры (град/Ом); U = IRрн — падение напряжения на диагонали питания тензомостового датчика (при отсутствии избыточного давления и заданной начальной температуре) (мВ); U1, U2 — измеряемые напряжения (мВ); Rрн — номинальное сопротивление тензомоста (равное номинальному сопротивлению одного тензорезистора) (Ом).

Читать еще:  Как жить человеку с пониженным давлением

Поставленная цель достигается также тем, что устройство для дистанционного измерения давления и температуры в скважине одним датчиком, содержащее стандартный тензопреобразователь давления (тензомост), четырехпроводную линию связи, измерительно-вычислительное устройство, согласно изобретению снабжено двумя развязывающими диодными цепочками 5-6, 7-8, подключенными одними выводами через провода линии связи 9, 12 к двухполярному источнику тока, а другими двумя выводами параллельно тензорезисторам 1 и 4, включенным в противоположные плечи тензомоста.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющая способ, на фиг. 2 — устройство для осуществления способа.

Способ осуществляется следующим образом. Измерительная цепь содержит мост с тензорезисторами 1, 2, 3, 4, имеющими равные номинальные значения сопротивлений R, где тензорезисторы 1, 4 получают положительное приращение сопротивления Rp, а тензорезисторы 2, 3 отрицательное приращение сопротивления Rp при увеличении измеряемого давления, а при изменении температуры все плечи тензомоста получают одинаковое приращение Rt , четырехпроводную линию связи с активными сопротивлениями проводов соответственно 9, 10, 11, 12.

Способ измерения давления и температуры одним датчиком осуществляется в следующей последовательности.

К питающим двухплечий тензомостовой датчик проводам 9 и 12 подают ток одной полярности и измеряют напряжения между потенциальными проводами 10 и 11 (U1), а затем при подаче тока другой полярности на тензомостовой датчик также измеряют напряжение между потенциальными проводами 10 и 11 (U2). Поскольку применяется схема с потенциальными зажимами, то абсолютная величина сопротивления проводов линии связи не влияет на точность измерений. Значения давления и температуры определяют из соотношений: Разрешая уравнение (1) относительно Rp, получим а давление определяют, заранее определив коэффициент пропорциональности Kp градуировкой тензодатчика в функции давления P=KpRp. (4) Разрешая уравнение (2) относительно Rt, Rt, получим где U = IR — падение напряжения на диагонали питания тензомостового датчика (при отсутствии избыточного давления и заданной начальной температуре).

Тогда значение температуры определяется из соотношения T=KtRt , (6) определив заранее коэффициент Kt градуировкой тензодатчика в функции температуры.

Устройство для одновременного измерения давления и температуры одним датчиком содержит стандартный мостовой датчик давления с тензорезисторами 1, 2, 3, 4, четырехпроводную линию связи, которая представляет собой трехжильный бронированный геофизический кабель с сопротивлением каждой жилы соответственно 9, 10, 11, 12, четыре нелинейных ключевых элемента (диода) 5, 6, 7, 8.

Устройство имеет двухполярный источник тока 13 и измерительно-вычислительное устройство (ИВУ) 14.

Мостовой датчик давления имеет равные номинальные значения сопротивлений тензорезисторов Rрн, которые получают равные и противоположные по знаку приращения сопротивлений от изменения давления и равные приращения сопротивлений тензорезисторов от изменения температуры, т.е. текущее значение сопротивления тензорезисторов 1 и 4 определяется выражением R+Rp+Rt , а тензорезисторов 2 и 3 в этом случае выражением R-Rp+Rt при увеличении давления и температуры.

Выводы источника тока соединены через провода линии связи 9, 12, с развязывающими диодными цепочками 5-6 и 7-8, включенными параллельно с тензорезисторами 1 и 4 соответственно, а измерительно-вычислительное устройство (ИВУ) через провода линии связи 10, 11 с измерительной диагональю тензомостового датчика.

Устройство для реализации способа измерения давления и температуры одним датчиком работает следующим образом.

В момент подачи положительного импульса тока от источника тока 13 к тезомостовому датчику напряжения U1 на входе ИВУ 14 равно где I — значение питающего тока; R — номинальное сопротивление тензомоста (при отсутствии избыточного давления и заданной начальной температуре); Rp,Rt — приращение активного сопротивления тензорезистора соответственно от изменения измеряемых давления и температуры, которое преобразуется в ИВУ 14 в цифровой код N1 (Ом): где a — коэффициент преобразования, (1/мА).

Далее в момент подачи источником тока 13 отрицательного импульса тока к тензодатчику на вход ИВУ 14 подается напряжение U2, которое определяют из соотношения: Оно преобразуется в ИВУ 14 в цифровой код N2, (Ом): Информация о напряжениях 4 U1, U2 в виде кодов N1, N2 последовательно поступает в измерительно-вычислительное устройство ИВУ 14. В ИВУ осуществляется определение приращений сопротивлений, вызванных изменением давления и температуры, по следующим алгоритмам: N1=aU1=aIRp ; (11) N2=aU2=aI(R+Rt)=N+aIRt , (12) где N = aU = aIR — цифровой код, равный падению напряжения на диагонали питания тензомостового датчика (при отсутствии давления и заданной начальной температуре) (Ом).

Обеспечивая равенство a = 1/I, получим алгоритм приращений сопротивлений: Rp=N1 ; (13) Rt=N2-N. (14) Измеряемые одним датчиком параметры, давление и температура, — вычисляются умножением результатов на коэффициенты пропорциональности соответственно Kp и Kt, определяемые при снятии градуировочных характеристик датчика раздельно при действии давления и температуры: P=KpRp=KpN1 ;(15) T=KtRt=Kt(N2-N). (16) Измеряемая информация может быть выведена на отдельные блоки индикации давления и температуры, на печать или поступать на ЭВМ для дальнейшего хранения, обработки и использования.

Таким образом, способ и устройство измерения давления и температуры, например, в скважинах позволяет при измерении давления и температуры одним датчиком по четырехпроводной линии связи (по трехжильному бронированному геофизическому кабелю) расширить область использования указанных датчиков, их функциональные возможности, повысить чувствительность по напряжению, точность измерения и упростить устройство за счет устранения влияния на точность измерений канала связи (активного сопротивления линии связи), использование брони кабеля в данном случае не приводит к уменьшению точности измерения поскольку броня находится в цепи источника и падение напряжения на ней, даже нестационарное, не влияет на напряжения, измеряемые ИВУ, устранение из измерительной цепи ключевых элементов, подбор которых трудно обеспечить. Использование одного двухполярного источника тока вместо трех, у которых трудно обеспечить равенство токов, также упрощает устройство.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в нефтегазовой промышленности для исследования нефтяных и газовых скважин, а также для исследования высокотемпературных парогидротермальных скважин, предназначенных для получения пара из недр земли для геотермальных станций.

Читать еще:  Если давление обеих руках разное давление

Список использованной литературы.

1. Ваганов В.И. Интегральные тензопреобразователи. М. Энергоатомиздат, 1983, с. 133 — 135.

2. Л.И. Померанц, Д.В. Белоконь, В.Ф. Козляр. Аппаратура и оборудование геофизических методов исследования скважин. М. «Недра», с. 197.

3. Коловертнов Г.Ю., Ишинбаев Н.А., Коловертнов Ю.Д. Измерение давления и температуры в скважине одним датчиком. В сб. «Проблемы эффективности производства на северных нефтегазодобывающих предприятиях». Новый Уренгой, 1994, (11 н. -т. конференция. Том 2, с. 6 — 8).

1. Способ дистанционного измерения давления и температуры в скважине одним датчиком, включающий подачу тока на диагональ питания тензомоста и измерение напряжения на измерительной диагонали тензомоста U1, отличающийся тем, что при смене направления тока питания тензомоста совмещают питающую и измерительную диагонали и измеряют напряжение U2, а значение давления и температуры определяют из соотношений где P, T — соответственно давление (кгс/см 2 ) и температура ( o C) в месте нахождения скважинной части прибора; I — значение питающего тока, мА; Rp,Rt — приращение активных сопротивлений тензодатчика от изменения измеряемых параметров давления и температуры, Ом; Kp — коэффициент пропорциональности давления, кгс/см 2 Ом; Kt — коэффициент пропорциональности температуры, град/Ом; Uo-I RpH — падение напряжения на диагонали питания тензомостового датчика (при отсутствии избыточного давления и заданной начальной температуре), мВ; U1, U2 — измеряемые напряжения, мВ; RpH — номинальное сопротивление тензомоста (равное номинальному сопротивлению одного тензорезистора), Ом.

2. Устройство для дистанционного измерения давления и температуры в скважине одним датчиком, содержащее тензопреобразователь давления (тензомост), четырехпроводную линию связи, источник тока, измерительно-вычислительное устройство, отличающееся тем, что источник тока выполнен двухполярным, введены две развязывающие диодные цепочки, каждая из которых подключена одними выводами к упомянутому источнику тока, а другими двумя выводами — параллельно тензорезисторам, включенным в противоположные плечи тензомоста, измерительно-вычислительное устройство подключено к измерительной диагонали тензомоста.

Датчик уровня и температуры скважинный серии BFKT

Скважинный датчик уровня и температуры серии BFKT предназначен для контроля состояния жидкости в резервуарах и скважинах. Возможность измерения температуры и уровня воды скважинными датчиками BFKT позволяет более точно исследовать скважины.

Снят с производства! Заменен на серию WMS.

Скважинный датчик уровня и температуры BFKT: плюсы выбора

  • Датчик уровня и температуры BFKT разработан специально для удобной работы оператора, легок в использовании и обслуживании. Индикаторный дисплей на корпусе позволяет отслеживать результаты измерения температуры. Датчик снабжен тормозом, останавливающим погружение кабеля в скважину при достижении воды.
  • Возможность измерения температуры позволяет анализировать свойства воды в скважине, а также контролировать процесс бурения. Высокая точность работы датчика температуры позволяет обеспечить надежные показания.
  • Индикаторный кабель предохранен от повреждений с помощью сердечника из кевлара и защитной внешней оболочки. Отметки на измерительном кабеле позволяют определить глубину залегания вод с точностью до сантиметра. Дополнительно для защиты измерительной шкалы кабель покрыт прозрачной полиуретановой оболочкой, сохраняющей разметку.
  • Корпус с катушкой скважинного датчика уровня и температуры BFKT имеет защитное покрытие, предохраняющее от повреждений при ударах, а также покрыт специальной краской. Крепление для датчика-зонда позволяет защитить его при перемещении датчика.

Сферы применения датчиков серии BFKT

Скважинный датчик уровня и температуры серии BFKT позволяет собирать информацию об уровне и состоянии воды в различных условиях. Датчик BFKT для скважин подойдет для исследования глубин залегания грунтовых вод и для решения различных задач:

  • измерение уровня и контроль температуры воды артезианских скважин, колодцев, резервуаров,
  • контроль процесса бурения скважин и колодцев,
  • отслеживание температуры воды и ее уровня в пьезометрических трубах,
  • измерение уровня грунтовых вод при строительных работах и горной добыче открытым способом,
  • контроль уровня ливневых, шахтных и сточных вод,
  • исследование информации о водоносном горизонте,
  • определение уровня воды в водоразделах, дренажных бассейнах, а также контроль объема водных ресурсов,
  • измерение уровня воды в отстойниках, накопителях и других резервуарах.

Принцип работы датчика BFKT

Скважинный датчик уровня и температуры BFKT имеет простой принцип работы. Для проведения измерений с помощью датчика уровня и температуры BFKT для скважин со стороны оператора не требуется наличие дополнительных знаний и умений.

Уровнемер устанавливается возле скважины или горловины емкости с жидкостью. Происходит погружение измерительного кабеля. При касании поверхности воды зондом кабель останавливается, загорается светодиод и раздается звуковой сигнал. С помощью шкалы, нанесенной на кабель, можно определить глубину залегания вод. Температура жидкости выводится на дисплей.

Технические характеристики

Скважинный датчик уровня и температуры серии BFKT имеет восемь модификаций в зависимости от длины кабеля. Основные технические параметры, а также чувствительность датчика температуры в серии измерителей уровня BFKT стандартны.

Датчики давления и температуры xQuartzPT

Датчики давления и температуры серии xQuartzPT (далее — датчики) предназначены для измерений давления и температуры жидких и газообразных сред в процессе добычи, закачки и мониторинга скважин.

Информация по Госреестру

Производитель / Заявитель

Фирма «Weatherford International Ltd.», США

Назначение

Датчики давления и температуры серии xQuartzPT (далее — датчики) предназначены для измерений давления и температуры жидких и газообразных сред в процессе добычи, закачки и мониторинга скважин.

Принцип действия датчиков при измерении давления основан на преобразовании упругой деформации чувствительного элемента (ЧЭ), выполненного в виде мембраны, в изменение сопротивления тензорезисторов, расположенных на мембране и включенных по мостовой схеме. Выходное напряжение моста изменяется пропорционально приложенному давлению. Принцип действия датчиков при измерении температуры основан на зависимости частоты термочувствительного кварцевого резонатора от температуры. Далее сигналы преобразуются в цифровую форму при помощи встроенного микроконтроллера и передаются по проводной связи на внешнее устройство — вторичный блок сбора данных nForm-mqx, RMSwhxq, nForm-eq+ или nForm-ss по протоколу UDP с помощью модуляции BFSK (двоичной фазовой манипуляции несущей частоты). Доступ к датчикам осуществляется с использованием мультиплексирования с временным разделением каналов (TDMA). Полностью обмен данными организован в соответствие с требованиями стандарта IWIS (Intelligent Well Interface Standardization). Функция модема для сбора и преобразования данных, приходящих с датчика, реализована на карте DHI (Down Hole Interface). При этом протокол UDP используется для передачи данных с датчика по кабелю в интерфейсную карту DHI, являющуюся неотъемлемой частью любого вторичного блока сбора данных. Дальнейшая передача данных между интерфейсной картой DHI и компонентами наземного блока, а также внешними устройствами (персональный компьютер, существующая система АСУ ТП и т.д.) происходит по стандартным протоколам Modbus, TCP-IP, RS-485/422 и др.

Читать еще:  Аллапинин давление снижает

Конфигурация вторичного блока может дополнительно комплектоваться различными модулями передачи данных по требованию пользователя (например, GSM модемом, если необходимо организовать передачу данных с удаленных месторождений). В зависимости от требуемой конфигурации (количества датчиков в одной скважине, количества скважин и т.д.) количество карт DHI может варьироваться. Также существует возможность использования 2-х карт DHI для сбора информации с одного датчика с возможностью реализации функции «горячей замены» карты в случае ее отказа.

В качестве чувствительного элемента используется датчик фирмы «Quartzdyne, Inc.»,

Датчики xQuartzPT имеют полностью сварную конструкцию с уплотнительными стыками, также используется концевая кабельная муфта с уплотнением типа металл-металл.

Датчик устанавливается на мандрели в составе насосно-компрессорной трубы (НКТ) с присоединенным к нему электрическим кабелем, который в свою очередь крепится к НКТ кабельными хомутами-протекторами. Датчик может поставляться для измерения параметров либо в НКТ, либо в затрубном пространстве, при этом на одном одножильном кабеле может быть установлено до 16 датчиков.

Фотография общего вида датчиков приведена на рисунке 1. Фотография общего вида интерфейсной карты DHI приведена на рисунке 2. Фотографии общего вида вторичных блоков сбора данных приведены на рисунках 3-6.

Рисунок 6 — Общий вид вторичного блока сбора данных nForm-ss для подводных фонтанных арматур

Пломбирование датчиков не предусмотрено.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) осуществляет обработку измерительной информации и передачу результатов измерений с вторичных блоков сбора данных на внешние устройства по интерфейсному кабелю через USB-порт, через порт Ethernet (витая пара) по протоколам TCP-IP, Modbus и RS-485 / 422. Изменение ПО через интерфейс пользователя невозможно. Обновление ПО в процессе эксплуатации не осуществляется.

Программное обеспечение не является метрологически значимым и представляет собой технологическую программу, используемую при проверке работоспособности и функциональности приборов. Идентификационные данные внешнего ПО приборов приведены в таблице 1.

Скважинные датчики давления с основной приведенной погрешностью ±0,03%

В результате проведенных изменений:

  • в технологии сборки датчиков;
  • материалов;
  • регрессионной функции.

Мы добились существенного увеличения точности и повышения надежности скважинных датчиков давления и температуры.

Рис. 1 Цифровой датчик давления и температуры кварцевый ПДТК-60,0-0,06-125-МЦ-32-Ц4

На рисунке 1 показан внешний вид внутрискважинного кварцевого пьезорезонансного датчика давления.

На данный момент мы можем подтвердить возможность изготовления датчиков ПДТК-Р-П-Т-МС-(22; 30; 31; 32; 50)-Ах со следующими характеристиками:

  • верхний предел рабочих давлений, МПа: 40,0; 60,0; 80,0; 100,0;
  • диапазон рабочих температур, 0С от 20 до 150 0С;
  • кратковременный (до 48 часов) нагрев до 210 0С для моделей МС-: 22; 31; 32 и до 180 0С для МС-30 и МС-50 (если установлена электроника с соответствующей ПДТК-60,0-0,06-125-МЦ-32-Ц4
    предельной рабочей температурой);
  • основная приведенная погрешность Ɣ = ±0,03% ВПИ;
  • дрейф нуля за год (расчетное значение) не более 0,08% ВП;
  • разрешающая способность 0,00015 % ВПИ.
  • наименьший диаметр 15 мм. (возможна разработка датчика с габаритным диаметром 13 мм.)

На рисунках 2(а) и 2(б) приведены результаты калибровки датчиков с цифровым выходным сигналом. Калибровка проводилась с помощью эталонного манометра ± 0,01%.

При калибровке были заданы точки температур и давления как участвовавшие при градуировке, так и промежуточные. Также, производилась переустановка датчиков на метрологическом стенде.

По результатам проверки адекватности регрессионной функции можно сделать вывод, что погрешность датчиков без учета дополнительной долговременной погрешности (дрейфа нуля) не более 0,016 % ВПИ, что с запасом подтверждает заявленную основную погрешность ±0,03% ВПИ.

Рис. 2 (а) воспроизводимость показаний датчика

Рис. 2(б) воспроизводимость показаний датчика

Так как основную долговременную погрешность вносит резонатор кварцевый манометрический абсолютного давления (РКМА-Р-ОС), нами было проведено предварительное сравнение стабильности РКМА-Р-ОС-21 и новой модели резонатора РКМА-Р-ОС-28.

Резонаторы сразу после сборки помещались в печь с установленной температурой 150 0С, при Р=0,1МПа. Раз в неделю производился контрольный замер частоты (F) и динамического сопротивления (Rk) РКМА в нормальных климатических условиях (НКУ).
На рисунках 4 и 5 показано смещение частоты резонаторов ОС-21 и ОС-28 от начального значения, при воздействии повышенной температуры в течение 154 дней.

Так как контрольные измерения проводились при НКУ, без приведения к фиксированному значению атмосферного давления и температуры, при этом средняя чувствительность резонаторов по давлению (- 0,13) ppm/мм.рт.ст. и по температуре (-1,5 ppm/°С), то по полученным данным можно сделать вывод, что на результаты измерений оказывают влияние нестабильность температуры окружающей среды и изменение атмосферного давления.

На данном этапе целью эксперимента является выявление качественного отличия дрейфа нуля между разными моделями РКМА-Р-ОС. Но за счет большого количества измерений можно судить о характере и о величине дрейфа.

Предварительные испытания датчиков предыдущей конструкции при длительном воздействии (от 1 до 1,7 лет) повышенной температуры +180 °С и при давлении 50 МПа показали средний дрейф нуля 0,12% ВПИ за год.

Для точного определения долговременной погрешности датчика, которая является суммой долговременных погрешностей вносимых: РКМА; термочувствительным резонатором; опорным резонатором; электроникой и сильфоном нам требуется проведение испытаний обновленных датчиков на длительное воздействие предельных рабочих температур и рабочих давлений, при этом контрольные измерения необходимо проводить с фиксацией атмосферного давления и температуры окружающей среды с погрешностью не более ± 5 мм.рт.ст. и ± 0,3 °С соответственно.

Ориентировочно достоверные результаты таких испытаний будут получены в начале 2019 г.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector