XVIII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» Секция 9: Контроль и управление качеством РАСЧЕТ ПЕРВИЧНОГО МЕЖПОВЕРОЧНОГО ИНТЕРВАЛА ПО НОРМИРУЕМЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ НАДЕЖНОСТИ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ С. В. Ченцова, Руководитель - М. М. Чухланцева, к.т.н., профессор РАЕ Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 E-mail: [email protected] Введение Одним из важнейших средств обеспечения качества изготавливаемой продукции является применение надежного оборудования, применяемого на стадии входного, пооперационного и выходного контроля изделий, в системах управления технологическими процессами, системах учета энергоносителей и др. К основным элементам системы обеспечения единства измерений относится периодическая поверка средств измерений, при которой осуществляется контроль соответствия метрологических характеристик средств измерений установленным требованиям или их приведение в соответствии с этими требованиями. Поэтому межповерочный интервал – важнейший параметр метрологического обслуживания средств измерений, непосредственно влияющий на уровень единства измерений. Чем меньше межповерочный интервал, тем выше этот уровень. С другой стороны, чем меньше межповерочный интервал, тем больше финансовые затраты на проведение поверок средств измерений, а также издержки производства, связанные с изъятием средств измерений с места эксплуатации. Таким образом, на лицо противоречие, которое должно быть разрушено путем определения оптимального значения межповерочный интервал. Экономический критерий установления межповерочных интервалов Наиболее естественным критерием оптимальности МПИ является экономический критерий – условный минимум экономических издержек эксплуатации, отнесенных к единице времени и зависящих от значения МПИ. Эти издержки складываются из убытков из-за погрешности СИ и расходов, связанных с проведением поверок (калибровок) и ремонтов СИ, забракованных при поверке [2]. На рисунке 1 приведена графическая иллюстрация этого подхода при определении межповерочного интервала Рисунок 1 – Определение оптимального МПИ по экономическому критерию. Видно, что среднегодовые суммарные издержки, приходящиеся на одно СИ, складывающиеся из потерь из-за измерительного брака и затрат на проведение поверок, являются минимальными в диапазоне [0,6-1,2] г. Следовательно, целесообразно принять МПИ, равным 1 году. Термины, определения и обозначения Средство измерений (СИ) - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени [1]. Измерительная система (ИС) - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размешенных в разных точках контролируемого объекта и т. п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях. Межповерочный интервал (МПИ) – интервал времени, указанный в документе по поверке, в течение которого СИ должно удовлетворять установленным требованиям. Надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования Нормируемые показатели метрологической надежности СИ Другим видом критерия назначения МПИ являются нормируемые показатели метрологической надежности СИ В соответствии с МИ 3290 по результатам испытаний определяют интервал между поверками СИ. Рекомендуемый интервал должен соответствовать нормируемым показателям надежности испытуемых СИ, исходя из риска их использования с погрешностью, превышающей допустимую, и учитывая данные по результатам периодической поверки отечественных и зарубежных аналогов. Для примера был взят вибропреобразователь АР36, интервал между поверками которого определяется методом сравнения с аналогичными по назначению и принципу действия СИ и составляет 1 год. Поэтому было принято решение рассчитать межповерочный интервал, руководствуясь РМГ 74 «ГЦИ. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов». 141 XVIII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» Секция 9: Контроль и управление качеством Т = min [T1, Т2] = 4,4 г. Порядок расчета МПИ по нормируемым показателям надежности: В связи с тем, что в ТУ на данное СИ нормируют среднюю наработку на отказ (Тср = 100000 ч), то согласно п. А.5.2 РМГ 74 рекомендаций по межгосударственной стандартизации РМГ 74 «ГЦИ. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов», оценку МПИ можно провести согласно нижеперечисленной методике. 1) Оценка средней наработки до первого метрологического отказа Тср. м. проводится по формуле (1): Результаты Рассчитав МПИ по вышеизложенной методике, можно сказать следующее: - рекомендуемый интервал между поверками составил 4,4 г.; - расчетное значение МПИ превышает значение, установленное в ТУ, равное 1 г., что подтверждает соответствие МПИ установленным требованиям. Заключение Данной методикой можно пользоваться не только для расчета МПИ СИ, но и при назначении МПИ технических систем (ТС). Как известно ТС содержит в своем составе измерительные каналы (ИК), различные по назначению, выполняемым функциям и измеряемой физической величине. Следует отметить, что при расчете МПИ ТС имеют место следующие особенности: - для безотказной работы ТС необходимо, чтобы каждый ИК ТС работал безотказно; - используются только средние значения показателей надежности (ПН); - время средней наработки на отказ Ток, являющийся основным показателем безотказности ИК, Токj ИК j-ой группы, в состав которых входят k разнотипных элементов, образующих основное соединение, определяется по формуле (4): (1) где q – средняя доля метрологических отказов в общем потоке отказов СИ; Тср. в – средняя наработка СИ до первого внезапного отказа. Поскольку q неизвестно, принимаем Тср. м = Тср = 100000 ч. 2) Определение значений следующих параметров: - σо – среднее квадратическое отклонение (СКО) распределения погрешности измерений СИ; - предел Δ допускаемой погрешности СИ, нормируемый в ТУ; - предел Δэ допускаемой погрешности СИ в реальных условиях его эксплуатации; - значение вероятности метрологической исправности Pм.и. При этом: σо = 0,3·Δ; Pм.и = 0,95; Δэ = Δ; kp = 1,96 – квантиль нормального распределения (для P = 0,95). 3) Принимаем допущение о симметричности распределения погрешности СИ относительно нуля («веерный» случайный процесс дрейфа погрешности). При этом оценка МПИ рассчитывается по формуле (2): , (4) где Ti – среднее время наработки на отказ i-го элемента, ч; λkj – суммарная интенсивность отказов ИК j-ой группы, 1/ч, рассчитанная по формуле (5): , (5) где λi – интенсивность отказов элемента i-го типа, 1/ч; ni – число элементов i-го типа. Интенсивность отказов элементов ИК определяется по формуле (7): (2) При интенсивности эксплуатации 24 ч в сутки наработка СИ Tср = 100000 ч соответствует календарной продолжительности 11,4 г. T1 = 4,4 г. 4) Принимаем допущение о линейном случайном процессе дрейфа погрешности СИ. При этом оценка МПИ рассчитывается по формуле (3): (7) Литература: 1. РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. – Введ. 01.01.2001. – ИПК Издво стандартов, 2003. - 46 с. 2. Фридман А. Э. Основы метрологии. Современный курс. – СПб.: Профессионал, 2008. – 284 с. 3. РМГ 74—2004 ГСИ. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений. – Введ. 01.03.2005. – М.: Стандартинформ, 2005. - 22 с. (3) T2 = 4,7 г. 5) В качестве МПИ принимаем: 142