Поиск по сайту:
Главная страница » Каталог статей » Статьи о МО » Р.Е.Тайманов, К.В.Сапожникова, "Метрологическое обеспечение средств измерении - взгляд о ближайшее будущее."

Метрологическое обеспечение средств измерении - взгляд о ближайшее будущее




Р.Е.Тайманов, руководитель лаборатории; К.В.Сапожникова, заместитель руководителя лаборатории ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева»

Технология метрологического обеспечения, как и любая технология, претерпевает изменения, связанные с ростом потребностей и возможностей общества. Каких изменений следует ожидать в ближайшем будущем?

Метрологическое обеспечение «вчера и сегодня»

Метрологическое обеспечение на этапе эксплуатации средств измерений (СИ) включает периодические процедуры поверки и/ или калибровки.

С конца 20-го века количество датчиков СИ, встраиваемых в оборудование, возрастает ежегодно на несколько процентов. В единичном техническом комплексе за последние десятилетия количество датчиков увеличилось многократно: на корабле, в самолете и в ракете их тысячи, на ряде предприятий - десятки тысяч. При сохранении трудоемкости метрологических работ должны были бы быстро возрастать эксплуатационные затраты.

Однако конкуренция вынуждает к их сокращению, к повышению интенсивности эксплуатации оборудования. Процедура, включающая демонтаж СИ из установки, доставку их в метрологическую лабораторию, затем - после калибровки - возвращение на прежнее место, вызывает все большие трудности. Необходимо увеличение межповерочного или межкалибровочного интервала (далее МКИ) до межремонтного интервала установки.

Потребность в длительных МКИ вызвана и созданием аппаратов, в том числе космических, которые должны функционировать без участия человека в течение многих лет. Становится актуальной задача обеспечения 8-15 лет работы СИ без метрологического обслуживания.

Но при многолетней эксплуатации датчиков усиливается роль влияющих факторов, последствия воздействия которых накапливаются (старение материалов, нарастание осадков, изменение магнитных свойств и т.д.), увеличивается риск возникновения метрологической неисправности.

Автоматизация управления оборудованием, особенно используемым на транспорте, а также в энергоемких и опасных производствах, повышает значимость метрологического отказа и, соответственно, требования к достоверности измерительной информации.

Возникает противоречие. В течение МКИ метрологического контроля нет. Поданным китайской печати, до 60 % брака и аварий в промышленности связано с дефектами датчиков. Для уменьшения износа оборудования и снижения риска возникновения брака и аварий проверка метрологической исправности СИ должна проводиться чаще, а для повышения эффективности эксплуатации оборудования - как можно реже.

Установление значения МКИ в соответствии с рекомендациями [1, 2] не решает проблему: доступных данных, как правило, недостаточно.

Действительно, согласно [2], при назначении первичного МКИ СИ могут быть приняты во внимание:

  1. результаты испытаний СИ или его отдельных блоков, данные о нестабильности элементов СИ;
  2. показатели надежности СИ;
  3. данные об опыте эксплуатации СИ-аналогов.

Определение МКИ по итогам длительных испытаний, вопервых, является дорогостоящей процедурой, а, во-вторых, результат таких испытаний теряет свою ценность при последующих изменениях в технологии производства, например, при замене поставщика компонентов или материалов.

При проведении ускоренных испытаний значительную долю неопределенности вносит оценка коэффициента ускорения.

На результат испытаний во многих случаях влияет порядок их проведения. Например, подлежит испытаниям термометр сопротивления платиновый (ТСП), выполненный по технологии «свободная от напряжения спираль», в котором использована некачественная герметизирующая глазурь. Результат испытаний может быть положительным, если сначала термометр будет выдержан при предельной температуре, затем на него воздействует вибрация, а потом - термоциклы. При обратной последовательности воздействий результат испытаний может быть отрицательным в связи с разрушением глазури при термоциклах и последующей вибрации, а затем - окислением платиновой проволоки, а в худшем случае - и нарушением плотности засыпки. Детали технологии, как правило, являются коммерческой тайной изготовителя, а он заинтересован в доказательстве конкурентных преимуществ своих изделий. Поэтому достаточно высока вероятность того, что при испытаниях, выполненных как изготовителем, так и сторонней организацией, опасные составляющие погрешности не будут обнаружены.

Показатели надежности СИ коррелируют с показателями метрологической надежности крайне слабо. В [3] показано, чтодоля метрологических (постепенных) отказов в общем потоке отказов СИ составляет (40-100) %, причем с повышением качества изготовления СИ (с улучшением технологического контроля) доля внезапных отказов уменьшается, а доля метрологических отказов, обусловленная свойствами используемых материалов, увеличивается. Поэтому результаты расчета наработки на отказ (который и сделать-то затруднительно из-за отсутствия данных по интенсивности отказов для многих компонентов, например, зарубежных) не имеет решающего значения для оценки МКИ.

Назначение МКИ по аналогу вносит неопределенность в связи с возможным отличием в свойствах материалов и компонентов, а также в особенностях принятой технологии и условиях эксплуатации. Возрастающая скорость изменения технологий и материалов усугубляет это обстоятельство.

Рекомендация [1, 2] осуществлять корректировку МКИ в процессе эксплуатации, как правило, не эффективна на практике. Во многих случаях провести несколько поверок или калибровок с достаточно коротким МКИ для обоснования его коррекции невозможно. Условия работы СИ на протяжении нескольких МКИ могут существенно отличаться, например, в связи с изменением интенсивности эксплуатации оборудования. При этом скорость дрейфа погрешности с какого-то момента может резко возрасти в связи с включением другого деградационного процесса (см. пример с ТСП).

За потери, обусловленные возникновением метрологической неисправности СИ в течение МКИ, ответственности никто не несет. В совокупности все это ставит под сомнение существующий порядок назначения МКИ.

Метрологическое обеспечение, выполняемое путем периодической поверки или калибровки, напоминает гипотетическую ситуацию, при которой человек проходит медицинское обследование один раз в 1-2 года и получает справку, что он к выполнению работы годен и будет таковым в течение «МКИ». В случае возникновения боли, она не должна приниматься во внимание. Такое «метрологическое» обслуживание привело бы к сокращению жизни не только «диагностированных» лиц, но и людей, зависящих от их деятельности.

Каковы практические результаты использования современной технологии метрологического обеспечения на этапе эксплуатации СИ?

Количество поверок в России (по данным 2004-2009 гг.) составляет, примерно, 45-50 млн./год [4]. Рутинными операциями занято огромное количество метрологов. В нашей стране стоимость поверки многократно превосходит стоимость калибровки, что вынуждает сдавать СИ в поверку после их профилактического ремонта [5]. Однако и в таких условиях количество СИ, признанных в результате поверки не пригодными для дальнейшего применения, близко к (2-3) %. За рубежом аналогичный показатель доходит до 12 %.

На проведение профилактического ремонта СИ, калибровок и поверок в России ежегодно уходят сотни миллиардов рублей. И эти затраты не гарантируют достоверности измерительной информации в течение МКИ.

Количество аварий, обусловленных недостоверной информацией, поступающей от СИ в системы управления, растет.

Неэффективность существующей практики метрологического обеспечения приводит к тому, что многие российские потребители «уходят» от норм законодательной метрологии, называя встроенные в оборудование СИ «индикаторами», «преобразователями с точностными характеристиками», «ненормированными (!) СИ» и т.д. Как показал конкурс, проведенный журналом «Главный метролог», это лишь малая часть нарушений единства измерений в России.

Таким образом, принципиальными недостатками традиционного метрологического обеспечения являются метрологическая бесконтрольность СИ между поверками или калибровками и его высокая стоимость для потребителя. Последняя усугубляется монополией на ряд метрологических услуг.

Страница 1 из 5 Следующая

Добавить комментарий


Главная страница » Каталог статей » Статьи о МО » Р.Е.Тайманов, К.В.Сапожникова, "Метрологическое обеспечение средств измерении - взгляд о ближайшее будущее."