Проблемы контроля метрологических характеристик средств измерений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы контроля метрологических характеристик средств измерений

А.А. Фаткуллин

ООО «НПП ОЗНА-Инжиниринг»

Многие ведущие специалисты согласятся, что контроль метрологических характеристик (КМХ) СИ необходим. Надо же знать, как ведет себя то или иное средство измерений (СИ) в эксплуатации и, особенно, в ответственных случаях, например, при коммерческом учете.

Как известно, при КМХ используют рабочее и контрольное или эталонное СИ. Тогда, само собой разумеется, разность показаний между ними не должна превышать их суммарной погрешности.

погрешность измерительный метрологический контрольный

На самом деле не всегда учитывают суммарную погрешность контролируемого и контрольного СИ, например, при КМХ рабочего расходомера по контрольному учитывают только погрешность рабочего расходомера, хотя соотношение погрешностей эталона и рабочего СИ для турбинного расходомера 1:1,5, а для массомера 2:2,5 или 1:1,25.

Так нужен ли КМХ СИ в условиях эксплуатации, для каких СИ, когда и как делать КМХ СИ?

Эти вопросы актуальны, потому что из-за поверки и градуировки СИ на имитационных средах в лаборатории на стенде или в условиях эксплуатации при точечном изменении влияющих величин появляются отклонения показаний СИ в эксплуатации. Эти отклонения могут приводить к метрологическим отказам. Поэтому задача КМХ СИ предупредить и вовремя предотвратить метрологические отказы СИ.

Каждое СИ задействовано в измерительном процессе, в котором участвуют несколько составляющих: рабочая среда, условия эксплуатации, средство измерений, линия связи, контроллер и программа.

Неучет влияния на погрешность одной из этих составляющих может привести к неправильным результатам измерений величин. При поверке СИ на месте эксплуатации проверяются все составляющие измерительного процесса. Но при поверке, например, плотномеров, вискозиметров на месте эксплуатации практически не меняются плотность, температура, давление, вязкость измеряемой среды, а при поверке расходомера на месте эксплуатации меняется только диапазон расхода, но не меняются другие влияющие величины. Отсюда можно сделать вывод, что поверка СИ в условиях эксплуатации подобна КМХ СИ.

В результате КМХ СИ возможны 2 варианта события:

1) Если отклонение показаний рабочего СИ от контрольного СИ свыше суммарной погрешности рабочего и контрольного СИ, то необходимо проводить внеочередную поверку СИ, то есть изменять градуировочные коэффициенты поверяемого СИ.

2) Если отклонение показаний рабочего СИ от контрольного СИ не превышает суммарную погрешность рабочего и контрольного СИ, то достаточно ввести поправку к показаниям СИ для повышения точности измерительного процесса.

И здесь появляются вроде бы обоснованное возражение: «Как же так, ведь при КМХ не превышается суммарная погрешность?»

Но дело в том, что, во-первых, здесь идет сравнение с суммарной погрешностью рабочего и контрольного СИ; во-вторых, после поверки могли измениться условия эксплуатации и характеристики рабочей среды; в-третьих, из-за изменения неучтенных влияющих величин: налипания частиц, коррозии чувствительного элемента и др. могли незначительно измениться результаты измерений этим СИ; в-четвертых, результаты поверки СИ могут быть достоверны только в случае если поверка проводилась в условиях эксплуатации в диапазонах измеряемой и влияющих величин. А это недостижимо, потому что поверка в условиях эксплуатации проводится при незначительном изменении влияющих величин, а поверка в лаборатории проводится на имитационной среде.

В документе МОЗМ Д20 «Первичная и последующая поверка средств измерений и измерительных процессов» предлагается проведение поверки в две и более стадии. Например, часть поверки может проводиться в метрологической лаборатории, а вторая часть - после монтажа СИ на месте эксплуатации. Получается, что в первой части поверки проводится поверка СИ на имитационной среде в рабочих диапазонах изменений измеряемой и влияющих величин, а во второй части - на рабочей среде в условиях эксплуатации СИ при точечном изменении влияющих и даже измеряемой величинах.

Особенно важно отметить, что в документе МОЗМ говорится о поверке измерительного процесса, в котором участвует это СИ. Получается, что во второй части учитываются другие влияющие величины.

В руководствах по эксплуатации зарубежных фирм периодическая поверка называется «калибровкой в полевых условиях» при участии продавца и покупателя. В зарубежных контроллерах предусмотрена операция ввода смещения (поправки) к измеряемой величине при калибровках без изменения градуировочных коэффициентов.

Очень важно при КМХ СИ отслеживать изменение показаний СИ вместе с изменением влияющих величин. Это позволит упростить и повысить точность градуировки СИ на стенде. Например, если изменение показаний плотномера в межповерочном интервале не было связано с изменением температуры или давления, то достаточно провести градуировку плотномера только по рабочему диапазону плотности. Другой пример: если изменение показаний расходомера было связано с изменением вязкости среды, то надо проводить поверку не на месте эксплуатации, а на стенде в условиях изменения расхода и вязкости поверочной жидкости.

Текущий контроль с применением контрольных карт Шухарта по ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений.

Использование значений точности на практике» позволяет по «тревожному» признаку вовремя обнаружить появление метрологического отказа: «скачок», «смещение», «тренд».

Из диаграммы следует, что после шести КМХ все отклонения стали отрицательными, что, в конце концов, привело к метрологическому отказу на 15-ом КМХ, то есть отклонение превысило предел допускаемой погрешности. Поэтому после 10-го КМХ уже стало ясно, что измерительный процесс вышел из-под контроля и надо вводить поправку.

Применение контрольных карт Шухарта для контроля измерительного процесса

При совмещении по времени контрольных карт с графиками изменений параметров технологического процесса можно выявить из-за чего может наступить метрологический отказ СИ и предпринять действия для его предотвращения. При этом выявленный тип метрологического отказа позволит правильно провести градуировку СИ, ответить на вопросы как и где проводить градуировку и поверку средств измерений. При некоторых типах метрологического отказа достаточно будет провести калибровку средств измерений в условиях эксплуатации.

Из опыта проведения поверок плотномеров мод. 7830 Солартрон в условиях эксплуатации выявлено, что для нового плотномера только что купленного требуется приработка на месте эксплуатации. Потому что отклонение показаний плотномера после первой поверки на месте эксплуатации при внеочередной поверке значительно превышали суммарную погрешность плотномера и пикнометров в 2-3 раза. Это же наблюдалось из графика периодических поверок и градуировок плотномера на стенде в лаборатории.

Из временного графика видно, как меняется выходной сигнал плотномера с начала его эксплуатации.

Значит, при вводе в эксплуатацию плотномеров и других СИ в первые годы необходимо чаще проводить КМХ СИ и вводить поправки к их показаниям.

Временной график изменения периода колебаний плотномера зав. № 100828 в опорной точке для плотности равной 860 кг/м³

Выводы

В измерительном процессе участвуют несколько составляющих: рабочая среда, условия эксплуатации, средство измерений, линия связи, контроллер и программа. Поэтому при поверке и КМХ СИ на месте эксплуатации поверяется и проверяется измерительный процесс, в котором участвует это СИ.

При КМХ рабочего СИ по контрольному СИ разность показаний между ними не должна превышать их суммарной погрешности.

Поверка плотномеров, вискозиметров, влагомеров в условиях эксплуатации подобна КМХ. Поэтому необходимо в первой части поверку проводить на имитационной среде в рабочих диапазонах изменений измеряемой и влияющих величин, а во второй части - на рабочей среде в условиях эксплуатации.

Очень важно при КМХ СИ отслеживать изменение показаний СИ вместе с изменением влияющих величин, что позволит упростить и повысить точность градуировки СИ на стенде.

Размещено на Allbest.ru