РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ
И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ 'ЕЭС РОССИИ"

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ МЕЖКАЛИБРОВОЧНЫХ
ИНТЕРВАЛОВ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ,
НАХОДЯЩИХСЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
НА ЭНЕРГОПРЕДПРИЯТИЯХ. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ

 

 

РД 153-34.0-11.414-98

 

 

 

Разработано Акционерным обществом по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Уралтехэнерго"

Исполнители Т. АМИНДЖАНОВ, С. В. СИМОЛКИНА

Утверждено Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 28.04.98

Первый заместитель начальника А. П. БЕРСЕНЕВ

 

 

 

Вводится в действие
с 30.12.99

 

 

Настоящие Методические указания устанавливают организацию и порядок проведения работ при определении межкалибровочных интервалов (МКИ) средств измерений (СИ) с учетом условий их эксплуатации на электростанциях и в электрических и тепловых сетях (далее - энергопредприятиях), не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору.

Методические указания разработаны в связи с вводом в действие Закона Российской Федерации "Об обеспечении единства измерений" и распространяются на метрологические службы (МС) энергопредприятий, аккредитованные в Системе калибровки СИ в электроэнергетике.

С выходом настоящих Методических указаний утрачивают силу "Методические указания по определению оптимальной периодичности поверки средств измерений, находящихся в эксплуатации на электростанциях и в электрических сетях: МУ 34-70-023-82" (М.: СПО Союзтехэнерго, 1982).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Основной целью проведения работ по определению и установлению МКИ СИ на энергопредприятиях является повышение эффективности применения СИ и сокращение трудозатрат на их метрологическое обеспечение.

1.2. Определение и установление МКИ СИ должны осуществляться МС энергопредприятий.

1.3. Межкалибровочные интервалы СИ устанавливаются или корректируются МС энергопредприятий по согласованию с аккредитующим органом, аккредитовавшим данную МС на право проведения калибровочных работ.

1.4. Настоящие Методические указания позволяют определять оптимальные МКИ для СИ, находящихся в эксплуатации на энергопредприятиях, с учетом реального изменения их метрологических характеристик в процессе эксплуатации.

1.5. Методические указания предусматривают определение МКИ с требуемой достоверностью путем обработки статистических данных, накопленных в период эксплуатации СИ.

Межкалибровочный интервал может быть определен и установлен единым для однотипных СИ, для комплектных СИ производятся определение и установление МКИ всего комплекта.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПОРЯДОК
ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ
И УСТАНОВЛЕНИЮ МКИ СИ

2.1. Метрологические службы энергопредприятий при организации работ по определению и установлению МКИ СИ должны руководствоваться:

критерием безотказной работы по показателям надежности;

критерием скорости изменения погрешности.

2.2.1. Критерии безотказной работы по показателям надежности рекомендуется использовать в двух случаях:

при первоначальной оценке МКИ после проведения опытной эксплуатации СИ;

при корректировке последующих МКИ по данным длительной эксплуатации СИ.

2.2.2. Критерий скорости изменения погрешности рекомендуется использовать, когда необходимо определить МКИ для:

вновь вводимых в эксплуатацию СИ с неизученными эксплуатационными свойствами и неизвестным характером изменения их метрологических характеристик;

корректировки действующего МКИ путем проведения метрологических испытаний.

2.3. Первичное значение МКИ определяется и устанавливается при утверждении типа СИ и вносится в эксплуатационную документацию (руководство по эксплуатации).

Если первичное значение МКИ не указано в эксплуатационной документации, но известны значения показателей надежности, то первичное значение МКИ устанавливается расчетным путем - для всех СИ, входящих в однородную группу.

2.4. Межкалибровочный интервал рекомендуется устанавливать в месяцах, используя следующий ряд чисел: 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 9; 12; 18; 24; 36.

2.5. При определении МКИ выполняются следующие операции: формируются однородные группы СИ;

определяется необходимый объем СИ для обеспечения представительности выборки при статистической обработке;

устанавливается первый МКИ;

обрабатывается статистическая информация о метрологических отказах СИ каждой однородной группы, собранная в конкретных условиях эксплуатации либо полученная в результате метрологических испытаний;

оценивается правильность ранее установленного МКИ, в случае необходимости он корректируется.

Однородные группы СИ формируются на основании общности следующих факторов:

типа СИ, области применения, завода-изготовителя, года выпуска, класса точности, вида измерения;

условий эксплуатации (температуры, влажности, наличия вибрации и т.д.);

интенсивности эксплуатации;

допустимой вероятности безотказной работы.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО
ОБЪЕМА ВЫБОРКИ СИ

3.1. Расчет необходимого объема выборки n для однородных групп СИ, обеспечивающего требуемую репрезентативность (представительность), производится по формуле

                                                                                                                                                                                                                          (1)

где N - общее число СИ, составляющих генеральную совокупность СИ однородной группы;

t_s - коэффициент Стьюдента;

e - допустимая погрешность репрезентативности, %.

Коэффициент Стьюдента и допустимая погрешность репрезентативности определяются по табл. 1 в зависимости от допустимой вероятности.

Таблица 1

4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОГО МКИ
ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ НАДЕЖНОСТИ

4.1. Для определения МКИ по показателям надежности производятся сбор и накопление статистической информации в течение от 2 до 3 лет эксплуатации СИ. Учитываются и фиксируются в журнале, пример заполнения которого приведен в приложении 1, следующие показатели: отказы СИ, наработка между калибровками, наработка на отказ.

4.2. Накопление статистической информации производится для определения значений показателей надежности и установления количества забракованных СИ n_t, из общего количества однородной группы N_t в течение МКИ t.

4.3. При обработке статистических данных учитываются только скрытые отказы, выявленные при очередной калибровке, которые не могут быть обнаружены при эксплуатации СИ. К скрытым отказам относятся превышение над установленными пределами основной погрешности, вариации, нестабильности нуля и т.п.

Явные отказы (отказы, которые можно обнаружить без калибровки) при расчетах учитывать не следует.

4.4. Расчет МКИ по показателям надежности производится двумя методами:

по интенсивности отказов l_t;

по наработке на отказ Т_o.

4.5. По интенсивности отказов МКИ рассчитываются в тех случаях, когда по каким-либо причинам затруднен учет времени наработки на отказ.

В этом случае первый МКИ при принятом экспоненциальном законе распределения времени безотказной работы определяется по формуле

                                                                                                                                                                                                                                          (2)

где t₁ - первый МКИ;

l_t - интенсивность отказов, год^-1;

Р_доп - допустимая вероятность безотказной работы.

                                                                                                                                                                                                                                              (3)

где Q_доп - допустимая вероятность отказа.

Требуемое значение Р_доп в зависимости от области применения СИ определяется из табл. 2.

Таблица 2

Если есть сведения о наработке на отказ, то расчет МКИ производится по формуле

                                                                                                                                                                                                                                          (4)

4.6. Статистические значения вероятности безотказной работы Р_t интенсивности отказов l_t и наработки на отказ Т_o определяются по формулам:

                                                                                                                                                                                                                                                    (5)

                                                                                                                                                                                                                                                          (6)

                                                                                                                                                                                                                                              (7)

где N_t - количество СИ однородной группы;

n_t - количество СИ, забракованных по скрытым отказам в течение межкалибровочного интервала t;

T_{0 i} - наработка на отказ i-го СИ в однородной группе.

4.7. Наработка на отказ каждого СИ определяется отношением суммарной наработки СИ к количеству выявленных скрытых отказов:

                                                                                                                                                                                                                                                        (8)

где t_i - суммарная продолжительность периодов исправной работы i-го СИ;

n_{t i} - количество выявленных скрытых отказов для i-го СИ.

4.8. Оценка правильности ранее установленного МКИ производится с доверительной вероятностью 0,8 с проверкой выполнения следующего условия:

                                                                                                                                                                  (9)

Если условие (9) выполняется, то ранее установленный МКИ t₁ сохраняется до очередной калибровки без изменений. В противном случае производится корректировка ранее установленного МКИ в соответствии с уравнением

                                                                                                                                 (10)

где с - коэффициент коррекции МКИ, определяемый по выражению

                                                                                                                                                                                                                                      (11)

Значения коэффициента коррекции МКИ с в зависимости от соотношения n_t / N_t при различных Р_доп приведены в приложении 2.

Примеры расчета МКИ по данному методу приведены в приложении 3 (примеры 1 и 2).

5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОГО МКИ
ПО СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ

5.1. Для определения МКИ по скорости изменения погрешности  проводятся метрологические испытания СИ однородной группы в лабораторных условиях МС в соответствии с требованиями нормативных документов (НД) на методы и средства калибровки для каждого типа СИ.

5.2. Испытания проводятся в течение года ежемесячно (n = 12) путем калибровок.

Каждое СИ калибруется в трех точках, соответствующих 30; 60 и 90 % диапазона измерений.

По результатам испытаний систематизируется статистическая информация, отражающая изменение погрешности показаний, которая фиксируется в протоколах, форма и содержание которых соответствуют установленным ИД или используемым на энергопредприятии протоколам калибровки СИ данного типа.

5.3. Для расчета МКИ следует определить величину t_{(0, 1)i}, равную i-му интервалу времени, в течение которого погрешность

СИ изменяется на , (здесь  - максимальная погрешность, полученная по результатам калибровки всей группы СИ, подвергаемых испытаниям на момент времени t₀); i-я оценка МКИ определяется по формуле

                                                                                                                                                                                                                                  (12)

где К - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации СИ, который при отсутствии повышенных вибрации и температуры принимается равным 1; при превышении вибрации и температуры значений, указанных в НД на СИ, принимается равным от 1,1 до 1,2;

D₀ - предел допустимой погрешности СИ, указанный в паспорте или инструкции по эксплуатации;

                                                                                                                                                                                                                                (13)

где M (t_0,1)_i - математическое ожидание времени (t_0,1)_i наработки СИ, в течение которого произошло изменение погрешности на .

5.4. Моменты времени t_i, в которые следует определять погрешности контролируемых СИ, необходимо рассчитывать по формуле

                                                                                                                                                                                                (14)

где D Р - изменение вероятности безотказной работы СИ за период [t' - D t; t' + D t];

i - порядковый номер проводимых испытаний (i = 1, ..., n).

5.5. Интенсивность метрологических отказов на момент времени t₀ рассчитывается по формуле

                                                                                                                                (15)

где n_t - количество метрологически неисправных СИ, выявленных при калибровках за период [0; t₀];

t - средняя продолжительность эксплуатации СИ на момент времени t₀.

5.6. Изменение вероятности безотказной работы D Р за интервал времени [t' - D t; t' + D t] определяется по формуле

                                                                                                                                                                              (16)

Так как измерения производятся с заданной вероятностью Р_доп, то D Р рассматривается в интервале [1; Р_доп].

При определении D Р необходимо задаться D t, равным примерно половине временного интервала [t_i-1; t_i], т.е. примерно половине месяца (360 ч).

Исходя из того, что функция P(f) экспоненциальная, целесообразно определить D t и D Р на середине интервала [1; Р_доп], т.е. в точке P (t').

                                                                                                               (17)

5.7. Значение времени t', соответствующее вероятности P (t'), рассчитывается по формуле

                                                                                                              (18)

5.8. Для каждого t_i. определяется:

разность  между  и  в момент времени t_i:

                                                                                                                  (19)

где  - максимальная погрешность из всей группы исправных СИ по результатам испытаний;

время наработки  в течение которого  изменилась на :

                                                                                                                   (20)

математическое ожидание , полученное по истечении временного интервала t_i:

                                                                                                                                                                                                                                  (21)

где i - число временных интервалов t_i (i = 1......n).

5.9. За межкалибровочный интервал принимается  если по истечении интервала  и МКИ , если по истечении временного интервала .

5.10. Пример расчета МКИ по данному методу приведен в приложении 3 (пример 3).

Приложение 1

Рекомендуемое

ЖУРНАЛ СБОРА СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ НАДЕЖНОСТИ СИ

Приложение 2

Справочное

Значения с при различных Р_доп

Приложение 3

Справочное

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОГО МКИ

Пример 1. Расчет на основе показателя интенсивности отказов l_t.

Для однородной группы СИ (N_t = 120 шт.) необходимо назначить МКИ t₁. Допустимая вероятность безотказной работы Р_доп = 0,90. Известно, что интенсивность отказов аналогичных СИ l_t = 1/11 год^-1

По формуле (2)

В соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 2.4 настоящих Методических указаний принимается t_l = 1 год.

По истечении срока t₁ = 1 год все СИ однородной группы были подвергнуты калибровке, при этом из 120 было забраковано 20 шт., т.е. n_t = 20.

По формуле (5) определяется статистическое значение вероятности безотказной работы Р_t:

Согласно формуле (9) определяется необходимость корректировки МКИ:

Значение Р_t = 0,83 выходит за пределы полученных границ, следовательно первый МКИ t₁ = 1 год был выбран неверно и подлежит коррекции по формуле (11):

По формуле (10)

В соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 2.4 настоящих Методических указаний, принимается t₂ = 6 мес.

Пример 2. Расчет на основе показателя наработки на отказ T_o.

Для однородной группы СИ (КСП-4) необходимо определить МКИ t₁. Допустимая вероятность безотказной работы Р_доп = 0,9. Допустимая погрешность репрезентативности e = 12 %. Генеральная совокупность СИ N = 20 шт.

С помощью метода, изложенного в разд. 3 настоящих Методических указаний, определятся объем представительной выборки однородной группы СИ n по формуле (1):

Накопленная статистическая информация по одному КСП-4 приведена в приложении 1.

Наработка на отказ для данного СИ рассчитывается по формуле (8):

Для остальных 15 СИ однородной группы наработка на отказ рассчитана аналогично:

T₀₂ = 15520 ч; T₀₃ = 17210 ч; T₀₄ = 20810 ч; T₀₅ = 11230 ч; T₀₆ = 16740 ч; T₀₇ = 18450 ч; T₀₈ = 17820 ч; T₀₉ = 21340 ч; T₀₁₀ = 22470 ч; T₀₁₁ = 21330 ч; T₀₁₂ = 14080 ч; T₀₁₃ = 18740 ч; T₀₁₄ = 16230 ч.

Наработка на отказ для всей группы однородных СИ рассчитывается по формуле (7) (n = N_t):

Межкалибровочный интервал для однородной группы СИ рассчитывается по формуле (4):

Пример 3. Расчет МКИ по скорости изменения погрешности.

Для однородной группы СИ определить МКИ:

однородная группа СИ серии КС-2;

число СИ N_t = 100 шт.;

количество СИ, забракованных по скрытым отказам, n_t = 4 шт.;

средняя продолжительность эксплуатации СИ t = 10000 ч;

D t = 360 ч;

допустимая вероятность Р_доп = 0,95.

Определяется l_t по формуле (15):

С применением формулы (17) и (18) определяются P (t') и t':

Дискретность изменения вероятности безотказной работы D Р за период [t' - D t; t' + D t] рассчитывается по формуле (16):

Интервал времени t_i, через который вероятность безотказной работы будет изменяться с дискретностью D Р = 0,0028, рассчитывается по формуле (14):

…

Значения временных интервалов t_i, величин  и , рассчитываемых по формулам (19) и (20) соответственно, а также i-я оценка МКИ T_i., рассчитанная по формуле (12), представлены в таблице данного приложения.

Так как по истечении t₁₂  и  то

Межкалибровочный интервал при К = 1

В соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 2.4 настоящих Методических указаний, принимается МКИ Т = 18 мес.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ