Расчет первичного межповерочного интервала по нормируемым

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: ChentsovaS.V@mail.ru
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