После наладки измерительные каналы подвергаются поверке или калибровке. Поверка или калибровка измерительных каналов должны проводиться Государственной метрологической службой, или метрологической службой Заказчика в зависимости от назначения измерительной системы, и сведений об ее использовании в сфере, или вне сферы государственного метрологического контроля и надзора.

Порядок контроля и приемки

На стадии "Ввод в действие" ГОСТ 34.601-90 "Стадии создания", устанавливает следующие этапы испытаний:

• Предварительные испытания;
• Опытная эксплуатация;
• Приемочные испытания.

Замечание

В противоречие с ГОСТ 34.601, в целом весьма добротный ГОСТ 34.603-92 "Виды испытаний автоматизированных систем" определяет этапы испытаний как виды испытаний.

Для определения процедуры проведения конкретного этапа испытаний разрабатываются самостоятельные документы - Программы испытаний. По каждому этапу испытаний Программа испытаний составляется Разработчиком и утверждается Заказчиком Системы. Программа испытаний должна устанавливать необходимый и достаточный объем испытаний, обеспечивающий заданную полноту и достоверность получаемых результатов. Программа испытаний может разрабатываться на АСУТП в целом, или на части АСУТП. В качестве приложений могут включаться тесты (контрольные примеры). Предварительные испытания АСУТП проводятся для определения работоспособности АСУТП, и возможности приемки АСУТП в Опытную эксплуатацию.

Предварительные испытания проводятся после отладки и предварительного тестирования программных и технических средств системы Разработчиком Системы, и после того, как Разработчик представит официальный запрос о готовности к испытаниям. Необходимым условием начала предварительных испытаний является:

• Обучение эксплуатационного и оперативного персонала Заказчика методам взаимодействия с Системой;
• Рассмотрение и изучение проектной и эксплуатационной документации персоналом Заказчика.

Опытная эксплуатация АСУТП проводится с целью определения готовности АСУТП к постоянной эксплуатации, проверки готовности персонала к работе в новых условиях, и доработки и корректировки проектной документации.

Проводить Приемочные испытания без прохождения этапа Опытной эксплуатации запрещается.

Приемочные испытания АСУТП проводятся для определения соответствия АСУТП Техническому заданию на создание АСУТП, оценки успеха Опытной эксплуатации, и решения о возможности приемки АСУТП в постоянную (промышленную) эксплуатацию.

В зависимости от требований, предъявляемых к АСУТП на испытаниях, проверке или аттестации подвергается:

• Комплекс программных и технических средств;
• Эксплуатационный и оперативный (технологический) персонал;
• Эксплуатационная и рабочая документация, регламентирующая взаимодействие персонала с системой управления и защиты;
• Аттестация АСУТП в целом.

При испытаниях АСУТП проверяется:

• Соответствие разработанной АСУТП Техническому заданию на создание АСУТП;
• Качество выполнения автоматических и автоматизированных функций АСУТП во всех режимах функционирования АСУТП;
• Знание персоналом эксплуатационной документации и наличие у него навыков, необходимых для выполнения установленных функций
• Полнота содержащихся в эксплуатационной документации указании персоналу по выполнению установленных функций во всех режимах функционирования АСУТП согласно ТЗ на создание АСУТП;
• Количественные и качественные характеристики выполнения автоматических и автоматизированных функций АСУТП в соответствии с ТЗ;
• Другие свойства АСУТП, которым она должна соответствовать по Техническому заданию.

Испытания АСУТП следует проводить на объекте Заказчика. По согласованию между Заказчиком и Разработчиком предварительные испытания и приемку программных средств АСУТП допускается проводить на технических средствах Разработчика при условии получения достоверных результатов испытаний.

Допускается последовательное проведение испытаний и сдача АСУТП в опытную и постоянную эксплуатацию по частям при соблюдении установленной в ТЗ очередности ввода АСУТП в действие.

Предварительные испытания, Опытная эксплуатация и Приемочные испытания начинаются с приказа или распоряжения по предприятию о проведении соответствующих работ.

Предварительные испытания АСУТП.

В зависимости от взаимосвязей испытываемых в АСУТП объектов, испытания могут быть:

• Автономные;
• Комплексные.

Автономные испытания охватывают части АСУТП и проводятся по мере готовности частей АСУТП к сдаче в Опытную эксплуатацию. Комплексные испытания проводят для взаимосвязанных частей АСУТП или для АСУТП в целом.

Автономные испытания. Автономные испытания АСУТП проводятся в соответствии с Программой автономных испытаний, разрабатываемых для каждой части АСУТП. В программе автономных испытаний указываются:

• Перечень функций, подлежащих испытаниям;
• Описание взаимосвязей объекта испытаний с другими частями АСУТП;
• Условия, порядок и методы проведения испытаний и обработки результатов;
• Критерии приемки частей по результатам испытаний.

К Программе автономных испытаний должен прилагаться

График проведения автономных испытаний. Подготовленные и согласованные тесты на этапе автономных испытаний должны обеспечивать:

• Полную проверку функций и рабочих процедур по перечню, согласованному с Заказчиком;
• Необходимую точность вычислений, установленную в ТЗ;
• Проверку временных характеристик функций и процедур системы;
• Проверку надежности и устойчивости функционирования программных и технических средств.

В качестве исходной информации для тестов рекомендуется использовать фрагменты реальной информации с технологического объекта в объеме, достаточном для обеспечения необходимой достоверности испытаний. Результаты автономных испытаний частей АСУТП должны фиксироваться в Протоколах испытаний по каждой испытанной части. Протоколы должны содержать заключение о возможности (невозможности) допуска части АСУТП к комплексным испытаниям.

В случае если проведенные автономные испытания будут признаны недостаточными, либо будет выявлено нарушение требований по составу или содержанию документации, указанная часть АСУТП может быть возвращена на доработку, и назначен новый срок испытаний.

Комплексные испытания. Комплексные испытания АСУТП проводятся путем выполнения комплексных тестов. После завершения испытаний оформляется Акт приемки в Опытную эксплуатацию.

В программе комплексных испытаний АСУТП в целом или взаимосвязанных частей АСУТП указывается:

• Перечень объектов испытания;
• Состав предъявляемой документации;
• Описание проверяемых взаимосвязей между объектами испытаний;
• Очередность испытаний частей АСУТП;
• Порядок и методы испытаний, в том числе состав программных средств и оборудования, необходимых для проведения испытаний, включая специальные стенды.

Для проведения комплексных испытаний предъявляются:

• Программа комплексных испытаний;
• Заключение по автономным испытаниям соответствующих частей АСУТП с устранением ошибок и замечаний, выявленных при автономных испытаниях;
• Методики комплексных тестов;
• Собственно проверяемые программные и технические средства, и соответствующая им эксплуатационная документация.

Комплексный тест должен:

• Быть логически увязанным;
• Обеспечивать проверку выполнения функций частей АСУТП во всех режимах функционирования, установленных в ТЗ на АСУТП, в том числе всех связей;
• Обеспечивать проверку реакции системы на некорректную информацию и аварийные ситуации.

Результаты испытаний отражаются в Протоколах испытаний по каждому разделу испытаний, как то:

• Проверка комплектности поставки КТС и стандартной технической документации;
• Проверка комплектности разработанной проектной документации;
• Проверка функционирования КТС и системного программного обеспечения;
• Проверка функционирования прикладного программного обеспечения.

Протоколы комплексных испытаний должны содержать заключение о возможности (невозможности) приемки АСУТП в Опытную эксплуатацию, а также перечень необходимых доработок и согласованные сроки их выполнения.

После устранения недостатков проводятся повторные комплексные испытания в необходимом объеме. Работу над предварительными испытаниями завершаются оформлением Акта приемки в Опытную эксплуатацию.

Опытная эксплуатация.

Устанавливается продолжительностью не менее двух месяцев, и проводится в соответствии с Программой, в которой указываются:

• Условия и порядок функционирования частей Системы и Системы в целом.
• Порядок устранения недостатков, выявленных в процессе Опытной эксплуатации.
• Продолжительность Опытной эксплуатации, достаточную для проверки правильности функционирования Системы при выполнении каждой функции и готовности персонала к работе в условиях полноценного функционирования Системы.

Перед началом Опытной эксплуатации издается приказ или распоряжение "О начале опытной эксплуатации АСУТП".

Во время Опытной эксплуатации Системы ведут Рабочий журнал, в который заносят:

• Сведения о продолжительности функционирования Системы;
• Сведения об отказах, сбоях, аварийных ситуациях;
• Сведения об изменениях параметров объекта автоматизации;
• Сведения о проведенных корректировках программного обеспечения и документации;
• Сведения о наладке технических средств.

Сведения фиксируются в Журнале с указанием даты и ответственного лица. В Журнал могут быть внесены замечания оперативного персонала по эксплуатации и функционированию Системы. По результатам Опытной эксплуатации составляют Акт о завершении работ по проверке Системы в режиме Опытной эксплуатации, с заключением о возможности предъявления Системы на Приемочные испытания. Приемочные испытания допускается проводить только на функционирующем технологическом объекте.

Приемочные испытания.

Приемочные испытания автоматизированной Системы проводят в соответствии с Программой, в которой указывают:

• Перечень объектов, выделенных в Системе для испытаний, и перечень требований, которым должны соответствовать объекты (со ссылкой на пункты ТЗ);
• Критерии приемки Системы и ее частей;
• Условия и сроки проведения испытаний;
• Технические и организационные средства для проведения испытаний;
• Фамилии лиц, ответственных за проведение испытаний;
• Методику испытаний и обработки результатов;
• Перечень оформляемой документации.

Приёмочные испытания АСУТП проводят для определения соответствия Техническому заданию и Проектной документации. Приёмочную комиссию образуют приказом или распоряжением по предприятию. В состав комиссии входят представители Заказчика, Разработчика, Поставщика оборудования, Проектной организации, монтажных и пусконаладочных организаций и органов технадзора.

Приёмочной комиссии предъявляется следующая документация:

• Техническое задание на создание АСУТП;
• Исполнительную документацию по монтажу;
• Протокол предварительных испытаний;
• Программу испытаний Системы;
• Акты метрологической аттестации измерительных каналов;
• Акт приёмки Системы в опытную эксплуатацию;
• Рабочие журналы Опытной эксплуатации Системы;
• Акт о завершении работ по проверке Системы в режиме Опытной Эксплуатации;
• Техническую документацию на Систему;
• Собственно физический комплекс программнотехнических средств - АСУТП с подготовленным и обученным оперативным и эксплуатационным персоналом.

Перед предъявлением Системы на Приемочные испытания системная и техническая документация должна быть доработана по замечаниям Протокола предварительных испытаний и Акта о завершении работ по проверке Системы в режиме Опытной эксплуатации.

Приемочные испытания должны включать проверку:

• Полноты и качества реализации функций АСУТП в соответствии с Техническим Заданием на создание АСУТП;
• Выполнения каждого требования, относящегося к человеко-машинному интерфейсу Системы;
• Работы персонала в диалоговом режиме;
• Средств и методов восстановления работоспособности Системы после отказов;
• Комплектности и качества эксплуатационной документации.

Проверку полноты и качества выполнения функций АСУТП рекомендуется проводить в два этапа. На первом этапе проводят испытания отдельных функций (задач, комплексов задач). При этом проверяют выполнение требований ТЗ к функциям (задачам, комплексам задач). На втором этапе проводят проверку взаимодействия задач в системе, и выполнение требований ТЗ к системе в целом.

По согласованию с заказчиком проверка задач в зависимости от их специфики может проводиться автономно, или в составе комплекса. Объединение задач при проверке в комплексах целесообразно проводить с учетом общности используемой информации и внутренних связей.

Проверку эффективности работы персонала в диалоговом режиме проводят с учетом полноты и качества выполнения функций системы в целом.

Проверке подлежат, как минимум:

• 1) Полнота сообщений, директив, запросов, доступных оператору и их достаточность для эксплуатации системы;
• 2) Интуитивность операторского интерфейса, сложность процедур диалога, необходимость специальной подготовки;
• 3) Реакция системы и ее частей па ошибки оператора, и защита от несанкционированного доступа;
• 4) Вспомогательные диагностические средства системы.

Проверка средств восстановления работоспособности

АСУТП после отказов должна включать:

• 1) Проверку наличия в эксплуатационной документации инструкций по восстановлению работоспособности и полноту их описания;
• 2) Практическую проверку рекомендованных процедур по восстановлению работоспособности;
• 3) Работоспособность средств резервирования и автоматического восстановления функций.

Проверку комплектности и качества эксплуатационной документации необходимо проводить путем проверки соответствия документации требованиям нормативно-технических документов и ТЗ.

Результаты испытаний объектов, предусмотренных программой испытаний, фиксируются в протоколах, содержащих следующие разделы по каждому типу испытаний:

• 1) Назначение испытаний и номер раздела Технического задания на создание АСУТП, по которому проводят испытание;
• 2) Состав технических и программных средств, используемых при испытаниях;
• 3) Указание методик, в соответствии с которыми проводились испытания, обработка и оценка результатов;
• 4) Условия проведения испытаний и характеристики исходных данных;
• 5) Обобщенные результаты испытаний;
• 6) Выводы о результатах испытаний и соответствии созданной системы или ее частей конкретному разделу требований Технического задания на создание АСУТП.

Протоколы испытаний АСУТП по всем объектам испытаний обобщаются в итоговом едином Протоколе, на основании которого делают заключение о соответствии системы требованиям Технического задания на создание АСУТП, и возможности оформления Акта приемки АСУТП в постоянную эксплуатацию. По результатам приемочных испытаний составляются и подписываются:

• Протоколы испытаний по каждому объекту испытаний;
• Итоговый Протокол испытаний о возможности оформления Акта приемки АСУТП в постоянную эксплуатацию;
• Акт о приемке Системы в постоянную (промышленную) эксплуатацию.

В завершение издается Приказ по предприятию "О вводе АСУТП в постоянную (промышленную) эксплуатацию". Допускается по решению Приемочной комиссии доработка технической документации АСУТП после ее ввода в действие. Сроки доработки указываются в итоговом Протоколе приемочных испытаний.

Как правильно проводить поверку и калибровку измерительных каналов АСУТП? Существуют ли для этого методики поверки? Может, кто сталкивался с таким вопросом.

Ситуация с эти делом, на мой взгляд, следующая.

1. Производить поверку измерительных каналов АСУТП (ИК АСУТП) можно только в случае, если ИК АСУТП или измерительная система АСУТП (ИС АСУТП) в целом прошли испытания с целью утверждения типа и занесены в государственный реестр средств измерений по методике поверки, указанной в описании типа на ИК АСУТП или ИС АСУТП в целом, и ни как иначе.

Т.е. методика поверки должна появиться, как минимум, в ходе испытаний с целью утверждения типа. (Методика поверки, изложенная в МИ 2539, пригодна только для поверки одного из измерительных компонентов ИК (ИС) - контроллера ИК (ИС), а не ИК или ИС в целом. Для ИК (ИС) АСУТП в целом должна быть разработана методика поверки, которая должна быть утверждена в ходе испытаний с целью утверждения типа. Методики поверки ИК (ИС) АСУТП в целом типовой нет, поэтому, как правило, для каждой АСУТП методика поверки - своя.Как вариант - можно за основу взять МИ 3000 "Системы автоматизированные информационно-измерительные коммерческого учета электрической энергии.Типовая методика поверки."

2. Калибровку ИК АСУТП или ИС АСУТП в целом можно проводить по методике калибровки, разработанной самостоятельно. Предпочтение следует отдавать калибровке комплектным способом - от датчика до средства отображения информации.

Так как комплектным методом калибровать ИК АСУТП не представляется (в большинстве случаев) возможным, калибровку ИК АСУТП проводят поэлементно (по частям). Как правило, ИК разбивается на первичную часть ИК - датчики и вторичную (электрический тракт). В этом случае методика калибровки ИК АСУТП должна предусматривать расчет метрологических характеристик (МХ) ИК по действительным значениям МХ, выделенных частей ИК (датчика и электрического тракта), полученным в ходе калибровки этих частей. Калибровка выделенных частей ИК (датчика и электрического тракта), в этом случае, должна, строго говоря, проводиться по методикам калибровки - с определением их действительных МХ (с расчетом неопределенности полученных результатов измерений в ходе калибровки). Т.е. методики поверки датчиков, которые имеются в наличии и МИ2539 для калибровки измерительных компонентов ИК применять, строго говоря, - нельзя. В них не предусмотрено определение действительных МХ измерительных компонентов - следовательно необходимо разрабатывать методики калибровки и для всех датчиков, входящих в ИС (так как их просто нет) и электрических трактов ИК.

7 МЕТОДИКИ КАЛИБРОВКИ (ПОВЕРКИ) ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА

Периодическую поверку должен проходить каждый экземпляр средств измерений.

Поверка ИК - совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы (другими уполномоченными органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия ИК установленным техническим требованиям.

Измерительные системы или отдельные их каналы, подлежащие госу­дарственному метрологическому контролю и надзору, подвергаются поверке органами Государственной метрологической службы (другими уполномочен­ными органами, организациями) при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту и в эксплуатации.

Поверке (калибровке) в ПТК подлежат измерительные каналы аналого­вого ввода и счета импульсов. Поверка проводится, как правило, при остановке технологического процесса.

Поверка (калибровка) СИ неутвержденных типов неправомерна. Такие СИ допускается использовать только в качестве индикаторов. При проведении поверки персонал КИПиА предоставляет метрологам-поверителям свидетель­ства о поверке эталонов, техническую документацию и эксплуатационные пас­порта на СИ.

При поверке (калибровке) выявляется степень влияния на процесс изме­рения проявлений систематических и случайных погрешностей в реальных промышленных условиях. Погрешности возникают при воздействии на изме­рительные компоненты не только агрессивных сред, температуры, но и чело­веческого фактора. Например, если пользователь неграмотно установил в ПО для измерительных каналов значение апертуры нуля, настроечные коэффици­енты в сглаживающих фильтрах, сравнительно большой период обработки ре-

КП 6.051001.005 ПЗ

зультатов измерения. Это приводит к появлению статических и динамических погрешностей в измерениях.

Калибровку проводим по месту эксплуатации измерительных каналов и отдельных СИ в сфере распространения ведомственного контроля и надзора. Поверку СИ (эталонов, датчиков, приборов учета, техники безопасности, охра­ны природы) выполняют государственные поверители.

Процедура поверки (калибровки) измерительных каналов ПТК не явля­ется сложной. Вместо датчика в измерительный тракт подключается эталон­ный калибратор. По МИ2539-99 класс точности эталонного сигнала должен быть не более 0,2 абсолютной погрешности проверяемого измерительных ка­налов. Если измеряемый параметр имеет алгоритм корректировки по темпера­туре и давлению, то устанавливаются их расчетные значения, чтобы результат измерения был достоверным. Отображение результата измерения в ПТК про­изводится, как правило, на рабочем месте оператора-технолога в разных фор­мах представления: в виде цифр, динамического тренда, графического индика­тора (Рис.3). Здесь, если были включены алгоритмы округления данных или ограничения в формате представления чисел, возможно возникновение допол­нительных погрешностей по вине человека.

При поверке расходомеров переменного перепада давления применяют поэлементный способ. При том методе образцовые расходомерные установки не нужны; сужающее устройство и дифманометр поверяют отдельно.

При поверке сужающего устройства необходимо:

Проверить правильность расчета сужающего устройства:

Убедившись в правильности расчета, измерить диаметр сужающего устройства. Диаметр цилиндрической части отверстия диафрагмы измеряют не менее, чем в 4-х диаметральных направлениях, погрешность измерения не должна превышать 1/3 допуска на диаметр;

Проверить соответствие действительного (измеренного) диаметра су­жающего устройства расчетному;

КП 6.051001.005 ПЗ

Установить нормальное техническое состояние СУ, т.е. проверю., остроту входной кромки диафрагмы, плоскостность входного торн, и чистоту поверхностей сужающего устройства и установить отсутствие заусенцев и за­зубрин на кромках входного отверстия.

Расходомерное устройство (РУ) - это комплекс технических устройств, в состав которого входит:

Сужающее устройство и его крепления;

Соединительные линии, уравнительные и разделительные сосуды;

Прямые участки трубопровода до и после СУ с местными сопротивле­ниями;

Приборы измерения параметров и характеристик измеряемой среды (дифманометр, манометр, термометр и др.).

7.1 Порядок проведения поверки СУ

Поверка СУ производится по графикам, согласованным в ТО Госстандар­та в установленном порядке.

Для первичной поверки СУ предприятие представляет в ТО Госстандарта частично заполненный паспорт РУ и СУ, на котором должны быть нанесены надписи: порядковый номер завода-изготовителя, условное обозначение мате­риала, из которого оно изготовлено, «+», «-».

На диафрагме надписи наносятся на стороне «-» за пределами круга

При положительных результатах поверки на СУ наносится оттиск повери-тельного клейма и оформляется паспорт СУ. После поверки предприятие-владелец РУ наносит на СУ надпись действительного диаметра отверстия и ре­гистрационный номер.

Для технологических СУ допускается ведомственная поверка. Право ве­домственной поверки СУ предоставляется предприятию в устаиовленном по-

КП 6.051001.005 ПЗ

Периодическая поверка СУ технологических РУ проводится представите­лями метрологических служб предприятий-владельцев РУ.

Параметры, подлежащие контролю при периодической поверке СУ. ука­заны в паспортах СУ.

При возникновении спорных вопросов о пригодности СУ к дальнейшей эксплуатации, СУ направляется в ТО Госстандарта на очередную поверку.

Для технологических РУ контроль за нанесением надписей и установку СУ возлагается на метрологические службы предприятий.

Форму акта установки СУ для технологических РУ устанавливает пред­приятие-владелец РУ.

Порядок проведения поверки РУ

Поверка РУ осуществляется в соответствии с ГОСТ8.513-85 «Поверка средств измерений. Организация и порядок их проведения», по согласованным в установленном в порядке графикам и при наличии полного комплекта доку­ментации на РУ.

Перед вызовом госповерителя предприятию необходимо перечислить предварительно на расчетный счет ТО стоимость поверки.

При первичной поверке РУ на месте эксплуатации госповеритель прово­дит проверку всей технической документации и соответствие РУ требованиям РД 50-213-80 и заполняет ведомость соответствия.

При периодической поверке поверяются только приборы для измерения параметров и характеристик среды (дифманометр, манометр, термометр и др.) и СУ по НД на методы и средства поверки.

Периодическая поверка производится в лабораториях метрологических служб предприятий (организаций) и ТО Госстандарта.

Перед поверкой дифманометр должен быть освобожден от измеряемой или разделительной жидкости (воды, конденсата и пр.).

По ходатайству предприятий поверка приборов для измерения параметров

ж/т! /; (1^1001.005 Ш

и характеристик среды может осуществляться на местах эксплуатации.

При положительных результатах поверки приборов для измерения пара­метров и характеристик среды в паспорте на прибор заносится дата поверки, заключение, Ф.И.О. поверителя, подпись. Подписи поверителя заверяются от­тиском поверительного клейма.

Дифманомертры в обязательном порядке пломбируются госповерителем в местах, предусмотренных заводом изготовителем.

При отрицательных результатах поверки государственный инспектор (по­веритель) выдает 1 экземпляр предписания лицу, ответственному за метроло­гическое обеспечение предприятия.

Методика поверки ИК пара приведена в приложении А.

которых проводится идентификация источника информации, используются тип, заводской номер и место установки ПИП. В целях проверки легитимности применяемых СИ в базу данных системы вводятся даты очередной поверки теплосчетчика и его измерительных компонентов, а также начала и окончания допуска узла учета к эксплуатации. Для использования в качестве критериев достоверности результатов измерений в базе данных системы хранятся допустимые значения верхних и нижних границ диапазонов измерения давления, расхода и температуры, а также разницы расходов и температур для каждого типа измерительного компонента и каждого трубопровода, на котором этот компонент установлен. В целом в системе используется 52 различных параметра, в том числе для достоверизации результатов измерения количества теплоты и параметров теплоносителя.

Реализация методов контроля, основанных на проверке функций достоверизации, адаптивности и защищенности, заложенных в методику поверки, позволили сократить время поверки системы, включающей на настоящий момент около 7000 измерительных каналов, с нескольких месяцев до нескольких дней с соответствующим снижением стоимости поверки.

Подходы к достоверизации, адаптивности и защищенности информационной части больших систем учета энерго-

ресурсов, рассмотренные выше, предложены в виде требований к метрологическому обеспечению АИИС КУТЭ аналогичного назначения и включены в качестве приложения в утвержденный для добровольного применения национальный стандарт , разработанный в ФБУ «Томский ЦСМ» (дата введения: 1 марта 2013 г.)

Л и т е р а т у р а

1. МИ 3000-2006. ГСИ. Системы автоматизированные информационно-измерительные коммерческого учета электрической энергии. Типовая методика поверки.

3. ГОСТ Р 8.596-2002. ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

4. ГОСТ Р 8.778-2011. ГСИ. Средства измерений тепловой энергии для водяных систем теплоснабжения. Метрологическое обеспечение.

Дата принятия 30.08.2012 г.

Калибровка измерительных каналов измерительных систем после их градуировки

А. А. ДАНИЛОВ, Ю. В. КУЧЕРЕНКО

ФБУ «Пензенский ЦСМ», Пенза, Россия, e-mail: [email protected]

Рассмотрены вопросы определения параметров функции преобразования измерительных каналов измерительных систем, введения корректирующих поправок и последующего оценивания их метрологических характеристик.

Кпючевые слова: измерительные системы и каналы, метрологические характеристики, функция преобразования.

The problems of determination of the transformation function parameters of measuring channels in measuring systems, of inserting corrections and subsequent evaluation of their metrological characteristics are considered.

Key words: measuring systems and channels, metrological characteristics, transformation function.

При проведении периодической проверки состояния метрологического обеспечения (МО) эксплуатируемых средств измерений (СИ) с целью повышения их точности выполняется градуировка функции преобразования СИ с последующим введением корректирующих поправок. В тех случаях, когда градуировка СИ (рис. 1) является одним из этапов их калибровки (или поверки, которая, по сути, та же калибровка, но с принятием заключения о соответствии метрологических характеристик (МХ) установленным нормам), приходится считаться с некоторыми особенностями МО СИ. На

рис. 1 темным фоном выделена цепь последовательно выполняемых при этом процедур, которые будут рассмотрены ниже.

Известно , что градуировку и калибровку СИ целесообразно проводить с использованием различных (не менее двух) экземпляров рабочих эталонов (РЭ). В качестве примера относительно немногих СИ, для которых реализована подобная процедура, можно привести электронные весы, в комплект поставки которых включена градуировочная гиря. При этом МХ весов определяют при помощи гирь из другого набора.

Сравнение МХ с установленными нормами (поверка)

Учитывая, что наряду с применением различных экземпляров эталона могут быть рекомендованы несколько вариантов использования одного и того же экземпляра РЭ как для градуировки, так и для калибровки СИ . К сожалению, на практике такой метод перекрестной проверки обычно не применяется, что снижает достоверность калибровки и поверки СИ. Дело в том, что один и тот же экземпляр РЭ, служащий как для градуировки, так и для калибровки,

может дать слишком оптимистичный результат для МХ калибруемого СИ, если использовать точечную, а не интервальную оценку погрешности. Именно поэтому нельзя забывать, что к МХ СИ, для которых осуществляется градуировка, следует отнести оценки:

неисключенной систематической погрешности (НСП);

среднего квадратического отклонения случайной погрешности;

вариации.

При этом в оценку НСП СИ, разумеется, должна войти и одноименная погрешность РЭ (о чем иногда забывают).

Если градуировку и калибровку измерительных каналов (ИК) измерительных систем предполагается осуществлять комплектно, то, скорее всего, их будут выполнять в рабочих условиях эксплуатации, сложившихся на момент проведения эксперимента. Следует отметить, что вопрос проведения комплектной калибровки ИК методически не проработан. Остается вопрос, как распространить оценки МХ, полученные для сложившихся условий эксплуатации ИК, на произвольные условия? Кроме того, при комплектной калибровке целесообразно использовать многофункциональные калибраторы , которые должны быть малогабаритными, легкими, мобильными, с малыми затратами времени на подготовку к работе, сохраняющими свои МХ в широком диапазоне рабочих условий эксплуатации. Зачастую именно последнее требование к эталонам является определяющим, не позволяющим применять калибраторы в рабочих условиях эксплуатации ИК измерительных систем.

В связи с этим комплектную калибровку приходится заменять поэлементной: отключают первичный измерительный преобразователь (ПИП) и калибруют оставшуюся часть ИК, которая обычно представляет комплексный компонент (КК) вместе с линией связи.

При поэлементной калибровке ИК существенное внимание следует уделить размещению РЭ. С одной стороны, его расположение в месте эксплуатации ПИП (рис. 2, а) не позволяет снизить требования к РЭ в части сохранения МХ в рабочих условиях эксплуатации ПИП, а в некоторых случаях - решить вопросы искробезопасности и взрывозащи-ты. С другой стороны, нахождение РЭ в месте эксплуатации КК (рис. 2, б) приводит к нарушению симметричности линии связи (которая была при подключенном ПИП), а следовательно, к увеличению составляющей погрешности от воздействия продольной и поперечной помех на линию связи . Возможен и третий вариант (рис. 2, в), заключающийся в поэлементной проверке ПИП, КК и линий связи с помощью средств проверки линий связи (СПЛС).

Процедуры МО эксплуатируемых СИ

Градуировка Нет

Определение МХ (калибровка) Нет Да Нет

Рис. 1. Процедуры МО эксплуатируемых СИ

Следует отметить, что вопрос проведения калибровки ИК после градуировки его компонентов также методически не проработан. Здесь возможны три варианта: комплектные градуировка и калибровка; градуировка и калибровка каждого компонента ИК, а затем расчет их МХ;

имитация комплектных градуировки и калибровки. Первый вариант редко реализуется на практике, поэтому рассмотрим второй и третий варианты и начнем с градуировки. Градуировку каждого компонента ИК (второй вариант) рассмотрим в предположении, что простой ИК состоит из последовательно соединенных ПИП и КК, которые обладают номинальными линейными функциями преобразования (ФП):

где Уном, ^ X У ажом, °жом - номинальные значения выходных величин и значения входных величин, а также коэф-

Рис. 2. Способы экспериментальной проверки комплексных компонентов (КК) и линии связи при поэлементной калибровке ИК измерительных систем: ПИП - первичный измерительный преобразователь; РЭ - рабочий эталон; СПЛС - средства проверки линий

фициенты номинальной линейной ФП соответственно ПИП и КК.

Также предположим, что с целью получения поправок проведены независимые экспериментальные исследования ПИП и КК в нескольких точках диапазона измерений, а затем ФП каждого из них аппроксимирована, например, полиномом второй степени

у = а0 + а1х + а2х2; z = bo + biy + b2y2,

где а, Ь[ - коэффициенты полиномов.

Предположим, что градуировку выполнили, и выражение для г после подстановки в него выражения для у приобретает вид

г = Ь0 + Ь1(а0 + а1х + а2х2) + Ь2(а0 + а1х + а2х2)2. В итоге после преобразований получим

г = с0 + с1х + с2х2 + с3х3 + с4х4,

где с0 = Ь0 + Ь1а0 + Ь2 а2; с0 = Ь1а1 + 2Ь2а0а1; с2 = а2 + 2Ь2а0а2 + + Ь2 а 1; С3 = 2Ь2а1а2; С4 = Ь2 а2.

Пусть номинальная ФП ИК имеет вид

г = с + с х ном 0ном 1ном "

тогда выражение для расчета поправки должно быть

V = г - *.„..

казания, соответствующие каждой из проверяемых точек ИК, которые используют при градуировке. Разумеется, полной имитации комплектной градуировки ИК не получается, так как экспериментальные исследования ПИП обычно выполняют в нормальных условиях эксплуатации, которые могут существенно отличаться от фактических условий, что снижает достоверность градуировки.

Предположим, что осуществлена градуировка ИК. Далее возможны четыре варианта оценивания их МХ: по результатам градуировки или проведенной затем калибровки - комплектной, поэлементной или имитированной комплектной.

Разумеется, первый вариант, несмотря на его широкое распространение, обладает меньшей достоверностью, поскольку при оценивании МХ ИК измерительных систем, необходимо учитывать НСП эталона дважды - при определении как доверительных границ результатов измерений, так и поправки. Как отмечено выше, вариант комплектной калибровки с участием второго экземпляра эталона редко применим на практике, хотя и обладает большей достоверностью по сравнению с первым вариантом. Поэтому приходится использовать поэлементную калибровку или имитацию комп