CC BY
13
culation. Asynchronous motors are used as the main element of the transformer cooling system. To determine the vibration and noise of an asynchronous motor, the paper considers a method for calculating magnetic forces, this approach is based on the study of the distribution of the magnetic field in the gap of an asynchronous motor, taking into account the influencing factors.
Key words: noise of power transformers, transformer cooling system, asynchronous motor, magnetic forces, magnetic system, flow coupling, rotor, stator, replacement circuit.
Kostyukov Alexander Vladimirovich, candidate of technical Sciences, docent, kav@rgups.ru, Russia, Rostov-on-don, Rostov State Transport University
УДК 53.089.6
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-528-529
ОЦЕНКА НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ МАНОМЕТРА
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО 240
Л.Д.Малая, Р.Н.Иванов, Е.В.Пушкина
В данной статье осуществляется оценка неопределенности результатов измерений манометра дифференциального 240. Составлена модель измерения, включающая в себя погрешность калибруемого средства измерений, погрешность эталона, погрешность отчета и случайную погрешность. Определена процедура калибровки манометра дифференциального 240, составлен бюджет неопределенности измерений манометра дифференциального 240.
Ключевые слова: калибровка, неопределенность, стандартная неопределенность, суммарная неопределенность, манометр, давление.
В настоящее время нефтегазовая отрасль занимает ведущее место в топливно-энергетическом комплексе страны, т.к. обеспечивает энергией не только промышленность, но и практически все сферы человеческой жизнедеятельности.
Существенно повысить точность учета газа, нефти и нефтепродуктов в нефтегазовой отрасли помогает метрологические обеспечение, одной из задач которого является проведение поверки и калибровки средств измерений, что позволяет сократить издержки при производстве, а также снизить себестоимость продуктов.
Одной из самых распространенных метрологических работ, является калибровка средств измерений. Понятие калибровка появилось в Федеральном законе Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» от 27 апреля 1993 г. [1], согласно которому заинтересованные метрологические службы могут быть аккредитованы на право проведения калибровочных работ и выдавать сертификаты о калибровке средств измерений.
С выходом новой версии стандарта ГОСТ КОЛЕС 17025[2] в 2019 году обязательным является оценка неопределенности результатов измерений при проведении калибровки средств измерений. В связи с этим требованием лаборатории должны подтвердить, что методики калибровки, разработанные самостоятельно, пригодны к использованию, а также провести оценку неопределенности результатов измерений при калибровке, в том числе и манометров, используемых на узлах учета нефти.
Наиболее часто при оценке неопределенности результатов измерений руководствуются как отечественными нормативными документами, так и зарубежными [3]. Наиболее распространенными являются РМГ 115 [4] и ГОСТ 34100.3 [5]. Последовательность оценивания неопределенности согласно данным документам в общем виде представлена на рисунке.
Дифференциальный манометр - это прибор для измерения разности двух давлений. Манометр дифференциальный 240 обладает рядом метрологических и технических характеристик, некоторые из которых учитываются при составлении уравнения измерений давления.
Уравнение измерения давления выглядит следующим образом:
Р Рср + Дси + Дэ + Дпар + Дсл,
где Рср - среднее значение измеряемой величины; Дси - погрешность калибруемого средства измерений; Дэ - погрешность эталона; ДШр - погрешность параллакса (погрешность отсчета); Дсл - случайная погрешность.
Погрешность калибруемого средства измерений определяется по формуле [6]:
А си = тах (Ы; | АоХ|),
где Дпх, Дох- погрешности прямого и обратного хода соответственно.
Последовательность оценивания неопределенности результатов измерений Погрешность прямого хода определяется:
= Р - Ри,
где / - номер измерения; Рэ/ - показания эталона; Ри - показания средства измерений. Погрешность обратного хода определяется:
А = Р - Р .
оХ/ эi си/
Абсолютная погрешность эталона:
Д
А =-
100%
где Д- диапазон показаний, равный 100 кПа; у - приведенная погрешность эталона, равная 0,1 %. Погрешность параллакса:
А =
пар ^
где ё - цена деления шкалы, равная 5 кПа.
Определение среднего значения измеряемой величины:
1 п
Р =1У Р, ср «1=1 г
где п - количество измерений; - результат /-го измерения. Оценка неопределённости по типу А:
и
(Асл ) =
У (р - Рр )2
п
(п -1) "
Оценка неопределённости погрешности средства измерений по типу Б:
Ас
(А си ) = •
где а = для равномерного (или неизвестного) закона распределения. Оценка неопределённости погрешности эталона по типу Б:
и, (А э ) = ^.
а
Оценка неопределённости погрешности параллакса по типу Б:
Апар
иБ<
иБ
( А пар )
а
Оценка суммарной стандартной неопределенности:
ис (р ) .
Оценка расширенной неопределенности:
и (Р ) = к • ис (Р),
где к - коэффициент охвата, равный 2 при неизвестном законе распределения. Запись результата измерений:
Р = (Р ± и(Р)) кПа,р = 0,95.
Процедура калибровки манометра дифференциального 240 состоит из нескольких этапов - это внешний осмотр, опробование и проведение измерений. Проведение измерений осуществляется следующим образом:
- установка заданного давления осуществляется по образцовому средству измерения, а отсчет показаний по калибруемому средству измерений;
- калибровка манометра осуществляется в пяти точках диапазона шкалы, отсчет показаний при прямом и обратном ходе производится по пять раз (табл. 1).
Пример записи результатов измерений при первом круге калибровки
Таблица 1
Калибруе-мая точка шкалы, кПа
Измрения при прямом ходе Измрения при обратном ходе
Р на эталоне, кПа Р на калиб-руе-мом СИ, кПа Р на эталоне, кПа Р на калиб-руе-мом СИ, кПа
А при прямом ходе, кПа
А при обратном ходе, кПа
Вариация, %
Предел допускаемой основной приведенной погрешности, %
Первый круг измерений
0 0 0 0 0 0 0 0
20 20 19 20 20 1 0 -1
40 40 40 40 40 0 0 0 ±3
60 60 59 60 60 1 0 -1
100 100 100 100 99 0 1 1
Помимо определения погрешности при прямом и обратном ходе, определяется вариация показаний, по значениям которой делается заключение о целесообразности дальнейших расчетов:
А -А В =-^ -100%.
г Д
Проверка условия:
Бг <у.
Пример заполнения бюджета неопределенности результатов измерений в точке 0 кПа представлен в табл. 2.
Значения погрешностей и неопределенностей входящих величин в калибруемых точках шкалы манометра представлены в табл. 3.
Результаты измерений для пяти точек шкалы калибруемого средства измерений представлены
в табл.4.
Бюджет неопределенности результатов измерений в точке 0 кПа
Таблица 2
Входная величина Оценка входной величины Стандартная неопределенность Тип оценивания, закон распределения Коэффициент чувствительности Вклад в суммарную стандартную неопределенность
Аси 1 кПа 0,58 кПа Тип Б, равномерный 1 0,58 кПа
Аэ 0,1 кПа 0,06 кПа Тип Б, равномерный 1 0,06 кПа
Апар 2,5 кПа 1,4 кПа Тип Б, равномерный 1 1,4 кПа
Асл 0,4 кПа 0,16 кПа Тип А, равномерный 1 0,16 кПа
Значения погрешностей и неопределенностей
Таблица 3
№ Калибруемая точка Аси, Аэ, иБ(Аси), и,(Аэ), и,(Апар), ил(Асл),
п/п шкалы, кПа кПа кПа кПа кПа кПа кПа кПа кПа
1 0 1 0,1 2,5 0,40 0,58 0,06 1,44 0,16
2 20 2 0,1 2,5 20,50 1,15 0,06 1,44 0,34
3 40 2 0,1 2,5 40,20 1,15 0,06 1,44 0,29
4 60 1 0,1 2,5 59,80 0,58 0,06 1,44 0,13
5 100 2 0,1 2,5 99,60 1,15 0,06 1,44 0,22
Таблица 4
Результаты измерений__
№ п/п Калибруемая точка шкалы, кПа Суммарная стандартная неопределенность Расширенная неопределенность Результат измерения
1 0 1,56 3,12 P0=(0,40±3,12) кПа, p=0,95
2 20 1,87 3,75 P0=(20,50±3,75) кПа, p=0,95
3 40 1,87 3,73 P0=(40,20±3,73) кПа, p=0,95
4 60 1,56 3,12 P0=(59,80±3,12) кПа, p=0,95
5 100 1,86 3,71 P0=(99,60±3,71) кПа, p=0,95
Описанная модель измерения и расчет неопределенности измерений манометра дифференциального 240 могут быть рекомендованы к использованию организациями, осуществляющими калибровку средств измерений при описании методики калибровки.
Список литературы
1. Об обеспечении единства измерений : Федер. закон от 26 июня 2008 г. №102-ФЗ (последняя ред.) : принят Государственной Думой 11 июня 2008 г. : одобрен Советом Федерации 18 июня 2008 г. // КонсультантПлюс : офиц. сайт. - URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_77904 (дата обращения: 07.10.2022).
2. ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий : межгос. стандарт : изд. офиц. : введ. в действие Приказом Федер. агенства по техн. регулированию и метрологии от 15 июл. 2019 г. №385-ст : взамен ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 : дата введ. 2019-09-01 / подгот. Государственным предприятием «БГЦА». - Москва: Стандартинформ, 2019. -32 с.
3. Ольховский, А.Н. Оценка неопределенности или оценка погрешности / А.Н. Ольховский, В.М. Крикун// Методы оценки соответствия. 2009. №12. С. 30-35.
4. РМГ 115-2019. Государственная система обеспечения единства измерений. Калибровка средств измерений. Алгоритмы обработки результатов измерений и оценивания неопределенности : ре-ком. по межгос. стандарт. : изд. офиц. : введ. в действие Приказом Федер. агенства по техн. регулированию и метрологии от 30 окт. 2019 г. №1065-ст : введен впервые : дата введ. 2020-09-01 / разраб. ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева». - Москва : Стандартинформ, 2019. - 35 с.
5. ГОСТ 34100.3-2017 /ISO/IEC Guide 98-3:2008. Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения : межгос. стандарт : изд. офиц. : введ. в действие Приказом Федер. агенства по техн. регулированию и метрологии от 12 сен. 2017 г. №1065-ст : введен впервые : дата введ. 2018-09-01 / подгот. МТК 125. - Москва : Стандартинформ, 2018. - 112 с.
6. МИ 2124-90. Рекомендации. ГСИ. Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напороме-ры, тягомеры и тягонапоромеры показывающие и самопишущие. Методика поверки : рекомендации : изд. офиц. : утв. и введ. в действие ВНИИМС : дата введ. 1990-12-20 / разраб. ВНИИМС Госстандарта СССР. Москва: ВНИИМС, 1990. 24 с.
Малая Людмила Давидовна, старший преподаватель, ml.ngd@mail.ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет
Иванов Руслан Николаевич, канд. техн. наук, доцент, irnsoft@mail.ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет,
Пушкина Елена Викторовна, студент, lena.pyshkina. 79@mail.ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет
UNCERTAINTY EVALUATION OF THE RESULTS OF MEASUREMENT OF A DIFFERENTIAL PRESSURE GA UGE 240
L.D. Malaya, R.N. Ivanov, Ye.V. Pushkina
This article evaluates the uncertainty of the results of measurements of the differential pressure gauge 240. A measurement model is compiled, which includes the error of the calibrated measuring instrument, the error of the standard, the error of the report and the random error. The procedure for calibrating the 240 differential pressure gauge has been determined, and the measurement uncertainty budget for the 240 differential pressure gauge has been drawn up.
Key words: calibration, uncertainty, standard uncertainty, total uncertainty, manometer, pressure.
Malaya Lyudmila Davidovna, senior lecturer, ml.ngd@mail.ru, Russia, Omsk, Omsk State Technical University,
Ivanov Ruslan Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, irnsoft@mail.ru, Russia, Omsk, Omsk State Technical University,
Pushkina Elena Viktorovna, student, lena.pyshkina. 79@mail.ru, Russia, Omsk, Omsk State Technical
University
УДК 621.3.019.3
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-532-533
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА СТАДИИ РАЗРАБОТКИ
Н.Ю. Федорова
Рассмотрена дискретная версия степенной модели Л. Кроу для повышения надежности. Предлагается использовать метод Ньютона для численного решения системы нелинейных уравнений модели. Описаны этапы программной реализации модели.
Ключевые слова: повышение надежности, надежность технической системы, модели повышения надежности.
Известно, что одной из важнейших проблем в современной технике и экономике является оценка и обеспечение надежности и безопасности технических устройств и систем [1]. Необходимое условие достижения целей в области обеспечения надежности и безопасности технических систем заключается в развитии теории и практики надежности.
Наиболее эффективное повышение надежности может быть достигнуто только на стадии разработки. Для повышения надежности путем устранения слабых мест конструкции используют как аналитические методы анализа надежности [2], так и экспериментальные методы - проводят испытания или наблюдения в процессе работы системы [3].
Практика показывает, что с увеличением сложности разрабатываемой технической системы неуклонно возрастает доля расходов на ее опытную отработку. Это заставляет разработчиков системы подробно анализировать процессы опытной отработки, изыскивать возможности оптимального управления этими процессами [4].
Современная теория надежности позволяет управлять надежностью на стадии разработки. Она дает возможность оценивать повышение надежности и отслеживать достигнутое значение надежности разрабатываемой системы.
Для этого применяются модели оценки повышения надежности [5]. Они разделяются на дискретные и непрерывные модели, а также на применяемые при проектировании или при испытаниях. К непрерывным моделям относятся модели, построенные на данных об объектах, которые непрерывно функционируют во времени. Модели, в которых фиксируется лишь факт успеха/отказа объекта, описывают дискретные данные и применяются для невосстанавливаемых систем.
Модели, применяемые при проектировании, используются для планирования повышения надежности. Для оценки уже введённых улучшений используют модели оценки при испытаниях.
Рассмотрим дискретную модель оценки повышения надежности, используемую для анализа изменения надежности при испытаниях невосстанавливаемых изделий на стадии их разработки. Данная модель разработана Л. Кроу и является дискретной версией степенной модели повышения надежности [6].
Применительно к этой дискретной модели данные являются последовательностью дихотомических событий, представляющих собой успех или отказ в серии результатов испытаний системы. Конфигурация системы остается неизменной на каждом этапе испытаний, поэтому каждому этапу испытаний соответствует одна и та же вероятность успеха или отказа. На основе информации, полученной из наблюдений за отказами на каждом этапе испытаний, проводят корректирующие действия с целью повышения надежности системы. В конце каждого этапа эти корректирующие действия вводят в следующую конфигурацию. Такую обновленную конфигурацию испытывают на следующем этапе, который состоит из фиксированного количества испытаний.
