Производство и повышение метрологической надежности технических манометров

216 МПа

105 МПа

163 МПа

150 МПа

Модуль упругости первого рода

2,1x10-5 МПа

1,12x10^-5 МПа

1,35x10-5 МПа

1x10-5 МПа

Предел прочности

420 МПа

750 МПа

690 МПа

700 МПа

Предел выносливости

210 МПа

187,5 МПа

172,5 МПа

175 МПа

Таким образом, исходя из данных можно сделать следующие выводы:

1) Материалы чувствительных элементов и передаточного механизма фирмы “WIKA” обладают низким модулем упругости.

2) Материалы чувствительных элементов и передаточного механизма фирмы “Росма” и “Метер” обладают относительно низкой упругостью и низким пределом прочности.

3) Материалы чувствительных элементов и передаточного механизма манометров МПЗ-У обладают обладают низкой упругостью и низким пределом прочности.

4) Материалы передаточного механизма МПЗ-У обладают низкой твердостью.

3.3 Экономический анализ целесообразности использования золотниковых клапанов по сравнению с заменой или ремонтом манометра

Из поверочных данных мы выяснили, что из 1000 манометров разных фирм по истечении межповерочного срока вышло из строя следующее количество манометров разных фирм. Также известно, что этих метрологических отказов можно избежать используя защитный клапан, защищающий от перегрузок.

В этом разделе мы экономически рассчитаем выгодно ли использовать эти клапаны или же выгоднее будет отремонтировать или купить новый манометр.

Из расчета, что межповерочный интервал 2 года почитаем сколько в среднем нужно будет менять манометров за 6 лет (средний срок службы клапана) и сравним с затратами на закупку и установку защитных клапанов. Результаты расчета представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.8

	Wika	Метер	Росма	МПЗ-У
Общее число манометров	1000	1000	1000	1000
Число не прошедших поверку	247	351	306	46
Средняя цена манометра	236	127	155	355
Средняя цена ремонта	195
Средняя цена клапана	150
Средний срок службы клапана, лет	6
Затраты на замену за 6 лет	174876	133731	142290	48990
Затраты на ремонт за 6 лет	Ремонт не возможен	205335	179010	26910
Затраты на установку клапанов под 1000 манометров	150000

Из таблицы мы видим, что для манометров МПЗ-У выгоднее будет провести ремонт вышедших из строя приборов. Для манометров фирм “Метер” и “Росма” выгоднее будет заменить вышедшие из строя. И только для манометров “Wika” использование золотниковых предохранительных клапанов экономически оправдано.

4. Анализ полученных данных о метрологической надежности

4.1 Сбор дополнительных данных для исследования

Для исследования под руководством технического консультанта были разработаны анкеты и розданы представителям фирм производителей. Данные анкеты ориентированы на выявление явных факторов, которые влияют на качество манометров, на производстве.

В опросной анкете представителям фирм нужно было выделить аспекты производства, где по их мнению необходимы изменения. Для этого они должны расставить баллы по 14 пунктам.

Основные аспектами являются:

1) Квалификация персонала - совокупность умений и знаний, которые необходимы для выполнения определенной работы. Уровень квалификации определяется опытом работы и теоретической базой персонала.

2) Организация труда на предприятии - система мероприятий, которые направлены на обеспечение благоприятных условий труда.

3) Внимательность персонала - в данном случае имеется в виду пренебрежение незначительными технологическими аспектами производства. Например слабая закрутка болтов, удерживающих верхнюю часть корпуса манометра.

4) Рабочие места - здесь имеется в виду соответствие рабочего места работника всем требованиям производства, а также достаточное обеспечение оборудованием для производства на местах.

5) Контроль за персоналом - комплекс мероприятий направленных на координацию деятельности и мотивации персонала. При этом используются такие методы, как наблюдение, индивидуальные беседы, собрания и обсуждения, аудиты.

6) Безопасность труда - мероприятия, способствующие защите здоровья и жизни персонала.

7) Физическое состояние оборудования - данный параметр характеризует состояние производственного оборудования.

8) Соблюдение условий эксплуатации - соблюдение эксплуатационных условий указанных в технической документации производственного оборудования. Не соблюдение данных условий может повлиять как на качество продукции, так и на само оборудование.

9) Соблюдение температурного режима процесса - при термической обработке трубки Бурдона очень важна стабильность и значение температуры, снижение значения температуры в экономических целях может повлиять на качество трубки.

10) Качество сырья - соответствие сырья всем предъявленным требованиям.

11) Послепроизводственный контроль - готовый манометр специалист должен поверить его и проверить качество сборки. В целях экономии времени на опрашиваемых фирмах послепроизводственная поверка производится всего по 2 точкам, что не соответствует методике поверки, поэтому данный контроль нельзя считать достоверным.

12) Соблюдение времени процесса - термическая обработка трубки должна происходить строго определенное время для получения заданных характеристик. При нарушении времени процесса будут получены уже другие характеристики.

13) Хранение материалов - соблюдение условий хранения сырья для производства.

14) Соблюдение времени нормализации - нормализация термически обработанной трубки должна происходить строго определенное время для получения заданных характеристик. При нарушении времени процесса будут получены уже другие характеристики.

Результаты опроса представлены в таблице 2.9.

Из анкеты мы видим что:

1) Основными проблемными местами на производстве фирмы “Wika”

являются:

a) Органиизация труда на предприятии.

b) Внимательность персонала.

c) Соблюдение условий эксплуатации.

d) Послепроизводственный контроль.

e) Соблюдение времени процесса.

2) Основными проблемными местами на производстве фирмы “Росма”

являются:

a) Органиизация труда на предприятии.

b) Рабочие места.

c) Физическое состояние оборудования.

d) Соблюдение температурного режима процесса.

e) Послепроизводственный контроль.

f) Соблюдение времени нормализации.

3) Основными проблемными местами на производстве фирмы “Метер” являются:

a) Органиизация труда на предприятии.

b) Внимательность персонала.

c) Рабочие места.

d) Контроль за персоналом.

e) Физическое состояние оборудования.

f) Соблюдение условий эксплуатации.

g) Соблюдение температурного режима процесса.

h) Послепроизводственный контроль.

i) Соблюдение времени нормализации.

4.2 Построение причинно- следственных диаграмм

На основании полученных данных из расчетов параметров метрологической надежности, данных полученных в ходе поверки, данных полученных из анализа материалов и дополнительной информации из опросных анкет, мы можем составить причинно-следственные диаграммы, чтобы наглядно увидеть основные факторы влияющие на столь низкую метрологическую надежность.

Из диаграммы Исикавы мы можем сделать выводы:

1) На первый взгляд первостепенно следует устранять нарушения в технологическом процессе.

2) Исходя из пропорций цена-качество оптимально будет использовать для производства латунь марки ЛН65-5.

3) В фирме производителе “Метер” необходимо провести аудит персонала и устранить нарушения.

4) В фирме производителе “Wika” необходимо провести курсы по повышению квалификации для устранения нарушений организации труда.

5) На предприятиях “Росма” и “Метер” необходима замена оборудования.

5. Рекомендации по улучшению технологического процесса на основании полученных данных

5.1 Основные предложения по совершенствованию технологического процесса производства

Анализ манометров трех фирм производителей показал, что их метрологическая надежность очень низка. В основном они ориентированы на одноразовое использование т.е. как только будет выявлена погрешность выше допустимой их ремонтировать не станут, а просто утилизируют.

В принципе, сам процесс производства организован достаточно продуманно с технической и экономической стороны и пропорции цена-качество соблюдены корректно. Тем не менее необходимо усовершенствовать процесс производства для повышения метрологической надежности.

Совершенствование процесса производства в компаниях “Wika” “Метер” “Росма” необходимо проводить в направлениях совершенствования организации труда.

А именно для фирм “Росма” и "Метер” необходимо усовершенствование организации и обслуживания рабочих мест:

1) Необходимо пересмотреть рациональность планировки рабочих мест и их цепочки по участку, цеху;

2) Необходимо проанализировать и принять меры по рационализации организационно-технической оснащенности рабочих мест;

3) Рекомендуется пересмотреть эффективное использование совокупного рабочего времени основных и вспомогательных рабочих;

5) Рекомендуется нормализовать санитарно-гигиенические условия на рабочих местах, это позволит повысить эффективность работников;

Для фирм “Wika” и “Метер” необходимо провести ряд мероприятий для рациональной организации стимулирования труда для повышения внимательности и ответственности персонала:

o Рационализация режима труда и отдыха;

o Рациональная сменность по предприятию и его подразделениям;

o Эффективное использование внерабочего времени и мероприятия по его обеспечению;

o Изучение и внедрение передовых приемов и методов труда;

o Рациональная организация стимулирования труда;

o Повышение удовлетворенности трудом;

В фирме производителе “Метер” необходимо провести аудит персонала и устранить нарушения.

На предприятиях “Метер” и “Росма” необходима замена оборудования так как физический износ уже существенно влияет на продукцию.

В фирмах “Wika” “Метер” необходимо провести аудит условий эксплуатации производственного оборудования и устранить нарушения.

Так как технология производства чувствительного элемента является самой важной частью производственного процесса необходимо устранить все нарушения в этой сфере.

Отдельно в фирме “Wika” стоит повысить послепроизводственный метрологический контроль, так как они проводят метрологический контроль технических манометров только по 2 точкам шкалы, что является недостаточным.

В отношении материалов исходя из пропорций цена-качество оптимально будет использовать для производства латунь марки ЛН65-5.

5.2 Основные рекомендации предприятиям, использующих технические манометры данных фирм

Метрологическим службам предприятий, использующих манометры фирм “Росма” “Метер” “Wika” данного типа, следует проводить регулярную калибровку, так как данные показывают, что 20-30% манометров вышли из строя в следствии метрологического отказа, выявленного в ходе поверки по истечении 2-летнего межповерочного интервала. Также это сигнализирует о том, что предприятия производители должны пересчитать межповерочный интервал и сделать его меньше, а не повышать его в погоне за конкурентоспособностью.

Также предприятия, зафиксировавшие давление превышающее 70% от шкалы манометров, должны демонтировать манометры, находящиеся в узле, где произошло повышение, и передать их в мтерологическую службу.

Предприятия, использующие технические манометры фирмы “Wika”, должны приобрести устройства защищающие от перегрузок, например золотниковые защитные клапаны. Это позволит сократить издержки на замену вышедших из строя манометров, в долгосрочной перспективе.

6. Инструкция по безопасности при работе с техническими манометрами

Для увеличения срока службы манометра и безопасности его эксплуатации для персонала необходимо знать требования к технике безопасности при работе с манометрами. Для этого на предприятии, где используются манометры должны быть разработаны инструкции, которые должны быть доступны персоналу. Инструкции должны включать в себя описание:

1) Рабочего давления, продолжительность рабочего состояния, используемая среда.

2) Расположение точки подачи давления к манометрам и его рабочее расположение.

3) Место установки и способ установки золотниковых клапанов (если их использование предусмотрено) и манометров.

4) Порядок открытия и закрытия клапанов.

Инструкция должны быть составлена компетентным лицом. Любые изменения в инструкциях и процедурах должны быть согласованы в письменной форме с компетентным лицом.

По возможности, к инструкциям должны прилагаться планы установки приборов и чертежи, описывающие расположение клапанов.

Основные правила безопасности при работе с техническими манометрами.

Для увеличения срока службы манометра и безопасности его эксплуатации для персонала необходимо знать требования к технике безопасности при работе с манометрами. Для этого на предприятии, где используются манометры должны быть разработаны инструкции, которые должны быть доступны персоналу. Инструкции должны включать в себя описание:

5) Рабочего давления, продолжительность рабочего состояния, используемая среда.

6) Расположение точки подачи давления к манометрам и его рабочее расположение.

7) Место установки и способ установки золотниковых клапанов (если их использование предусмотрено) и манометров.

8) Порядок открытия и закрытия клапанов.

По возможности, к инструкциям должны прилагаться планы установки приборов и чертежи, описывающие расположение клапанов.

Основные правила для безопасного обслуживания манометрических приборов.

Данная инструкция распространяется на манометры устанавливаемые как на газопроводы, водопроводы горячего и холодного водоснабжения так и другие трубопроводы.

Установка манометров на трубопровод.

1. Устанавливаемый манометр должен содержать на шкале или стекле информацию, определяющую его назначение.

2. Манометр должен быть монтирован так, чтобы его показания легко считывались с рабочего места.

5. Технический манометр должен подбираться так, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы. Рекомендуется наносить на циферблат манометров красную черту, которая соответствует допустимому рабочему давлению. Манометры, которые устанавливаются на высоте от 2 до 5 м от уровня наблюдени, должен иметь диаметр не менее 160 мм.

6. Если в сети присутствует пульсирующее давление, то в штуцер манометра необходимо вкрутить предохранительный клапан.

7. После установки манометра необходимо убедиться, что утечка из под штуцерного соединения отсутствует.

8. На манометре должно стоять не просроченное поверочное клеймо.

Снятие манометра с трубопровода.

1. Отключать манометр следует закрытием первичных кранов на линиях.

2. В том случае если трубопровод должен остаться под давлением, то необходимо установить заглушку и пустить снова давление.

3. Отсутствие давления в отключенной линии должно проверяться путем соединения линии с атмосферой. Если на линии не имеется устройств для продувки, отсутствие давления проверяется отсоединением этой линии от датчика: накидную гайку, присоединяющую линию к датчику, необходимо осторожно отвернуть гаечным ключом так, чтобы из-под гайки появилась измеряемая среда. Далее необходимо Выждать 30 - 40 секунд и отвернуть гайку на полоборота-оборот и окончательно снять давление. Гайку следует отворачивать так , чтобы после полного снятия давления она была завернута на штуцер на три-четыре оборота. Если при процедуре, давление не падает, то следует вернуть гайку в исходное положение и принять меры к полному отключению линии. Все операции необходимо выполнять в рабочих рукавицах.

Заключение

В заключение проведенного нами исследования мы можем сделать следующие основные выводы по теме:

Измерение давления на производстве является очень важным аспектом. Даже небольшое превышение допустимой погрешности может привести к серьезной аварии или остановке на производстве.

Также важно, чтобы манометры не теряли своих метрологических характеристик под воздействием непредвиденных перегрузок давления в трубопроводе.

Именно эти два вопроса мы рассмотрели в данном исследовании. В ходе исследования мы рассмотрели четыре выборки технических манометров фирм “Wika”,”Росма”,”Метер” и манометры, произведенные еще в СССР и использующиеся в производстве и по сей день, МПЗ-У. Для исследования я поверил все 4 выборки по истечении межповерочного интервала. По результатам поверки было выявлено, что 24,7% манометров “Wika”, 30,6% манометров “Росма”, 35,1% манометров “Метер” и 4,6% манометров МПЗ-У не прошли поверку. На основе полученных данных, справочных материалов и информации полученной у фирм-производителей я рассчитал параметры метрологической надежности. Результаты представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

	Wika	Росма	Метер	МПЗ-У
Параметры безотказности
Вероятность безотказной работы в указанный период времени	0,753	0,694	0,649	0,954
Интенсивность отказов, 1/год	0,164	0,2205	0,2704	0,0241
Параметры ремонтопригодности
Глубина ремонта	0,8263	1,2581	1,5354	0,5493
Параметры долговечности
Средний срок службы, год	4,32	3	2,76

Из таблицы мы можем сделать следующие выводы:

1) Манометры фирмы “Wika” обладают оптимальными параметрами безотказности и долговечности, но как писалось выше ремонтопригодность данных манометров сводится к нулю из-за того, что корпус не вскрывается.

2) Из исследования мы рассчитали средний срок службы данных манометров. Так как исследования среднего срока службы на предприятиях-производителях не проводились, данные значения являются новыми и полезными для предприятий использующих данные манометры в производстве. Средний срок службы мы не смогли рассчитать только для манометров МПЗ-У, так как данные о частоте отказов на момент изготовления получить уже никак не получится.

3) Хоть и из результатов видно, что манометры МПЗ-У обладают более высокими показателями надежности, они не могут конкурировать с другими группами манометров так как данные манометры уже не производятся по технологии СССР, а для исследования отбирались только МПЗ-У произведенные в СССР. Одноименные манометры МПЗ-У на современном рынке изготовляются по удешевленной технологии без добавления хрома в материал. Показатели надежности МПЗ-У, произведенных в России приближены к показателям манометров фирмы “Росма”.

Из выше сказанного следует, что манометры фирмы “Wika” обладают самыми высокими показателями метрологической надежности на современном рынке.

Также было проведено исследование влияния перегрузок на манометры этих четырех групп. Из него мы можем сделать следующие выводы:

1) При перегрузке в 18,75% от верхнего предела уже начинает наблюдаться изменение метрологических характеристик манометров данного типа.

2) Заданные кратковременные перегрузки, хоть и привели к изменению метрологических характеристик, не привели к метрологическому отказу.

3) Долговременные перегрузки привели к метрологическому отказу только манометры двух фирм “Росма” и “Метер”. Проведя анализ материалов манометров мы выяснили, что в манометрах этих двух групп манометров в качестве материала чувствительного элемента используется медный сплав, который обладает более низкими показателями упругости и низким пределом прочности чем латунь из которой сделаны чувствительные элементы манометров “Wika”.

4) Из данного исследования мы смогли оценить метрологическую стабильность манометров всех 4 групп. Кратковременные перегрузки без метрологического отказа выдержали все 4 группы, но самые большие изменения погрешности наблюдаются у манометров ”Метер”. Самыми стабильными оказались манометры МПЗ-У произведенные в СССР, но по причинам описанным выше их мы не рассматриваем для массового использования, поэтому манометры фирмы “Wika” обладают самым большим показателем стабильности.

5) Долговременную перегрузку в 18,75% от верхнего предела выдержали только манометры фирмы “Wika” и МПЗ-У. Метрологический отказ у манометров “Метер” наступил после 30 минут воздействия. У манометров “Росма” отказ случился только на 45 минуте воздействия.

Несмотря на то, что почти по всем параметрам манометры “Wika” превосходят манометры “Росма” и “Метер”, приоритетный выбор не очевиден из-за всего одного фактора - параметров ремонтопригодности. При метрологическом отказе манометра есть три варианта решения проблемы:

1) Заменить манометр.

2) Отремонтировать манометр.

3) Предотвратить метрологический отказ посредством использования золотникового клапана.

Для выявления оптимального решения с экономической точки зрения я провел анализ целесообразности использования золотниковых клапанов по сравнению с заменой или ремонтом манометра. Из анализа мы выяснили, что так как ремонт для манометров “Wika” невозможен единственным оптимальным вариантом для них является установка защитного клапана. Это экономически дороже, чем замена на новые манометров “Метер” или “Росма”.

Таким образом несмотря на то, что метрологическая надежность манометров “Wika” выше по сравнению с манометрами других групп, за исключением референтной группы манометров МПЗ-У, выбор не однозначен так как при выборе манометров для производства имеют значение и другие показатели. Но данная работа позволит предприятиям сформировать представление по крайней мере по метрологической надежности технических манометров самых популярных на российском рынке фирм.

Библиографический список

Основные книги.

1. Сергееве А.Г. Метрология: Учебник.- М.: Логос, 2005.- 272 c.

2. Мулёв Ю.В. Манометры: Производственно-практическое издание.- М.: МЭИ, 2003.- 280 c.

3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 c.

4. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение: Учебник для вузов. Изд. 4-е, перераб. и доп. - СПБ.: ХИМИЗДАТ, 2007. - 784 c.

5. Гонек Н. Ф. Манометры.- М.: Машиностроение, 1979.-176 c

6. Осипович Л. А. Датчики физических величин, манометры.- М.: Машиностроение, 1979.-160 c

7. Справочное издание в 3-х книгах. Измерения в промышленности. Под ред. П. Профоса, пер. с нем., - М.: Машиностроение, 1979.

8. Граменицкий В. Н. Грузопоршневые измерительные приборы. - М.: Издательство стандартов, 1973.

Стандарты, нормы.

9. ГОСТ 2405-88. Манометры, вакуумметры, мановакуумметры: Общие технические условия.

10.ГОСТ 8.092-73 ГСИ. Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, тягомеры, напоромеры и тягонапоромеры с унифицированными электрическими (токовыми) выходными сигналами. Методы и средства поверки.

11.ГОСТ 8291-83. Манометры избыточного давления грузопоршневые. Общие технические требования.

12.ГОСТ 8.271-77 ГСИ. Средства измерений давления. Термины и определения.

13.ГОСТ 12.2.052-81. Система стандартов безопасности труда. Оборудование, работающее с газообразным кислородом. Общие требования безопасности

Ссылки на сайты.

14. http://wika.ru

15. http://meter.ru

16. http://rosma.spb.ru

17. http://quality.eup.ru

18. http://www.splav-kharkov.com

19.www.rostest.ru

Размещено на Allbest.ru

...