Бездемонтажное СИ как часть изделия

[vadimois 5]

Здравствуйте!

Проектируется система терморегулирования изделия (военная тематика), в нее входят датчики температуры (СИ, госреестр), с помощью которых через контроллер и прочие цепи связи определяется, когда подать команды на включение подогрева или охлаждения изделия во избежание его поломки.

Система устроена так, что датчики после установки нельзя демонтировать (ну только если вся система сломается, нужно всё долго разбирать) - это я к вопросу, что снимать датчики - отдавать в поверку не получиться.

Заказчик интересуется, как:

1)при испытаниях после изготовления системы мы докажем, что датчики температуры измеряют правильно (в пределах погрешности). Достаточно ли предъявить свидетельство об их поверке, или все же нужен входной контроль их работоспособности перед установкой. Либо использовать внешний поверенный СИ, но тогда конструктивно нужно вводить в систему место для установки датчика от этого СИ (что может и не получиться)?

2)так как датчики - СИ, и их нельзя демонтировать/поверить, как будет осуществлен контроль правильности их работы в процессе эксплуатации системы.

Документально подтвержденного решения я не могу найти, прошу помочь, кто встречался с аналогичными задачами.

[Радик Мавлявиев 195]

Пока ни разу не встречал, кто бы законно смог решить подобную проблему.

Слышал лишь про уловки типа "найти в ГРСИ термодатчик, поверяемый только при выпуске из производства и вписать его в график поверки, а проверить тип не проще чем выполнить поверку".

Изменено 12 Ноября 2015 пользователем Metrolog-SS

[scbist 1 654]

1. Думаю, входной контроль нужен однозначно. Свидетельство о поверке говорит о том, что СИ работало в момент поверки, но это не значит, что оно осталось работоспособным до установки в изделие.

2. Если параметр очень важный, то проще ввести избыточность в систему. Предусмотреть не один датчик, а два, желательно разных принципов действия. Вероятность одновременного выхода из строя двух датчиков уже достаточно мала, а если принцип действия у них разный, то получение одинаковых показаний при одновременном выходе из строя вообще почти ноль.

Что-то аналогичное обсуждалось в темах про дистанционную поверку, но уже довольно давно. Сейчас даже не вспомню как назывались темы. Что-то было связано с работой термодатчиков в каких-то двигателях, в генераторах на ГЭС, про манометры в недоступных местах что-то было.

Попробуйте поискать, а может кто-то вспомнит и даст ссылочки.

[vadimois 5]

1. Думаю, входной контроль нужен однозначно. Свидетельство о поверке говорит о том, что СИ работало в момент поверки, но это не значит, что оно осталось работоспособным до установки в изделие.

2. Если параметр очень важный, то проще ввести избыточность в систему. Предусмотреть не один датчик, а два, желательно разных принципов действия. Вероятность одновременного выхода из строя двух датчиков уже достаточно мала, а если принцип действия у них разный, то получение одинаковых показаний при одновременном выходе из строя вообще почти ноль.

Что-то аналогичное обсуждалось в темах про дистанционную поверку, но уже довольно давно. Сейчас даже не вспомню как назывались темы. Что-то было связано с работой термодатчиков в каких-то двигателях, в генераторах на ГЭС, про манометры в недоступных местах что-то было.

Попробуйте поискать, а может кто-то вспомнит и даст ссылочки.

По п.1 я тоже склоняюсь к входному контролю, но заказчик ставил вопрос именно как в момент приемки (испытания)докажем достоверность показаний (есть же вероятность, что датчик повредили при его монтаже в систему). Получается, что нужен и входной контроль, и контроль при испытаниях - видимо, внешним поверенным прибором, но как я писал, не знаю, получится ли это конструктивно... Ведь для правильного измерения внешний датчик для сравнения показаний со встроенным датчиком системы нужно разместить рядом, а как я писал, добраться туда при смонтированной системе очень сложно, иначе можно было бы снимать "родной" датчик для поверок.

По п.2 - на счет вероятности полностью согласен, понятно, что скорее всего достоверность исправности датчиков близится к истине, но это вероятность, а не факт. Хотя и при поверке вычисляются доверительные погрешности, если я не ошибаюсь... Датчиков действительно несколько, но тип у них только один, они цифровые, что связано с уже разработанной системой управления, которая тоже цифровая (требования ТЗ).

[scbist 1 654]

Могу предложить еще одну альтернативу. На корпус датчика намотать небольшой обогреватель. Типа системы ноу фрост в холодильнике. Периодически при тестировании подавать на обогреватель напряжение и отслеживать изменение температуры на приборе. Если все посчитать и поэкспериметнировать, то можно даже контрольные цифры какие-то установить.

Про контрольные датчики могу сказать, что они могут быть абсолютно независимы от системы управления и помещаться в том же канале что и рабочие. Например, термопару можно наложить на термосопротивление и вывести ее на отдельный многоканальный прибор только для оператора. К системе управления она не будет привязана. Чисто индикация температуры.

У меня так было сделано в печи для вакуумного отжига деталей. Регулировку температуры осуществлял "Протерм" со своей термопарой, а параллельно стоял самописец "Диск" со своей термопарой. Общией была только питающая сеть 220 В.

[vadimois 5]

Могу предложить еще одну альтернативу. На корпус датчика намотать небольшой обогреватель. Типа системы ноу фрост в холодильнике. Периодически при тестировании подавать на обогреватель напряжение и отслеживать изменение температуры на приборе. Если все посчитать и поэкспериметнировать, то можно даже контрольные цифры какие-то установить.

Про контрольные датчики могу сказать, что они могут быть абсолютно независимы от системы управления и помещаться в том же канале что и рабочие. Например, термопару можно наложить на термосопротивление и вывести ее на отдельный многоканальный прибор только для оператора. К системе управления она не будет привязана. Чисто индикация температуры.

У меня так было сделано в печи для вакуумного отжига деталей. Регулировку температуры осуществлял "Протерм" со своей термопарой, а параллельно стоял самописец "Диск" со своей термопарой. Общией была только питающая сеть 220 В.

На счет обогревателя идею понял, даже где-то читал о запатентованных самоповеряющихся датчиках (вроде как со встроенной реперной точкой)... но слишком сложно всё это для по сути простого контроля температуры, причем погрешность-то измерений не особо строгая, плюс-минус 2-3 град., а то и 5 точно не критично, лишь бы не перегреть/переохладить изделие и вовремя переключилась его система терморегулирования.

По дополнительным контрольным датчикам. А тогда как проводить поверку контрольных датчиков, они же тоже могут сломаться, а снять их по вышеуказанным соображениям не получиться... Я так понимаю, что по принципам метрологии нельзя первичный преобразователь (датчик температуры) не поверить, а прибор, куда этот датчик подключен - поверить, и утверждать, что вся линия измерений исправна?

Просто сами знаете, когда Заказчик или иная проверяющая сторона "упрется", аргументом может стать только документ (ГОСТ, ПР и т.д.), но я ничего похожего на данный случай пока не нашел.

[scbist 1 654]

Не знаю действует еще или уже нет МИ 2233-2000. Государственная система обеспечения единства измерений. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Основные положения.

4.1. Метрологическая пригодность средств измерений в процессе их эксплуатации - это такое состояние средств измерений, при котором их метрологические характеристики обеспечивают необходимое качество реализации технологических процессов и функционирования систем управления ими.

4.2. Метрологическая пригодность средств измерений в конкретных точках технологических процессов характеризуется одним или несколькими из следующих признаков:

- характеристики продукции соответствуют установленным требованиям;

- обеспечивается размерная и функциональная взаимозаменяемость деталей, узлов и составных частей изделий;

- режимы технологических процессов соответствуют заданным;

- расходы сырья, материалов, топлива, энергии на единицу продукции не превышают установленных норм;

- расхождения (невязки) в результатах измерений общего расхода ресурсов предприятием и суммы расходов этих ресурсов отдельными цехами (либо в другой системе измерений потоков ресурсов) не превосходят допускаемых значений;

- обеспечиваются условия техники безопасности и безвредности производства и защиты окружающей среды от вредных выбросов.

4.3. Рекомендуемые способы обнаружения метрологической непригодности средств измерений:

а) по результатам периодической поверки средств измерений, в том числе с помощью встроенных образцовых мер и устройств;

б) по результатам тестирования систем управления или их составных частей;

в) по невязкам в балансе материальных и энергетических потоков (для средств измерений расхода, массы, энергии и т.п.);

г) по расхождениям показаний дублирующих средств измерений или приведенных значений взаимосвязанных параметров;

д) по выходу измеренных значений параметра за пределы установленных границ при нормальном протекании технологического процесса, что фиксируется по показаниям средств измерений других параметров;

е) по превышению скорости изменения результатов измерений максимально возможной скорости изменения параметра.

В отдельных системах управления технологическими процессами могут быть реализованы другие способы контроля метрологической пригодности средств измерений в процессе их эксплуатации.

4.4. Систему контроля метрологической пригодности средств измерений в процессе их эксплуатации целесообразно формировать с учетом всей информации, прямо иди косвенно характеризующей точность измерений и состояние средств измерений, а способы контроля должны выбираться исходя из значимости измеряемых параметров.

4.4.1. Для средств измерений наиболее важных параметров (п. 2.5.) поверка, выполняемая традиционными способами или с помощью встроенных средств (п. 4.3.а), должна быть обязательной. Положительные результаты кот роля метрологической пригодности средств измерений, осуществляемые любым способом, указанным в п. 4.3.б, в, г, могут служить предпосылкой к увеличению межповерочного интервала.

Отрицательные результаты такого контроля дают основания для внеочередной поверки или сокращения межповерочною интервала.

Если результаты контроля метрологической пригодности средств измерений, полученные одним или несколькими способами (п. 4.3.б, в, г), отрицательны, а результаты последующей поверки характеризуют метрологическую пригодность, то необходимо искать причину разных результатов контроля в методических составляющих погрешности измерений или в других источниках, не связанных с состоянием средств измерений.

4.4.2. Наиболее надежным способом контроля метрологической пригодности средств измерений параметров, не относящихся к наиболее важным, но измеряющих параметры основного технологического оборудования, качественных и количественных характеристик готовой продукции, является поверка. Вместе с тем, плановая поверка средств измерений этой группы может не проводиться, если имеется возможность реализовать одновременно два способа контроля:

- по невязке баланса потоков (п. 4.3.в);

- по результатам измерений дублирующими приборами или взаимосвязанных параметров (п. 4.3.г).

Отрицательные результаты контроля одним из этих способов могут служить предпосылкой внеочередной поверки.

Здесь поверка рассматривается как один из способов подтверждения пригодности СИ. Нам надо чтобы прибор работал или была чья-то бумажка?

Как в анекдоте, "вам ехать или шашечки".

[vadimois 5]

Увы, но бумажка в большинстве случаев нужнее, ибо прикрывает... если что.

Конечно главное, чтоб работало, но в этом и проблема - чем и как докажем (согласно какому НТД), что правильно работает датчик. если бы у нас было технологическое оборудование, это одно, можно обойтись периодическим контролем или юстировкой/тарировкой и т.д. А у нас изделие с приемкой ВП, здесь больше требований.

В принципе, датчик температуры мог быть и не в госреестре, а мог быть и вообще самодельным. Но требование Заказчика подтвердить правильность его работы при испытаниях и при дальнейшей эксплуатации на мой взгляд резонно. Да, это не будет поверкой, будет контролем, но с использованием поверенного прибора.

И я правильно понимаю, что внесение в госреестр СИ - это право проводить его поверку (обязательную, если того требует закон ОЕИ), но не обязанность его владельца?

Вот в нашем случае, СИ-датчик температуры, но выполняет по сути функцию индикатора (то есть измеряет пороговые значения величины диапазона температуры) для выдачи команды. Система охлаждения (автоматика) включается, когда темп. превысит +50, выключается при +45 и система обогрева включается, когда -45, выключается при -40. Значит теоретически нашему датчику и не нужна поверка, он-индикатор?

[scbist 1 654]

Мы выпускали, правда, малогабаритное изделие со встроенным терморегулятором. Прямо в плату была впаяна микросхема - регулятор. Перед монтажом ее программировали на -10 градусов. Работоспособность проверяли во время прогона в климатической камере. Учитывая, что критическая температура была ниже -20 градусов, запас в 10 градусов позволял не думать о точности и поверке.

Значит теоретически нашему датчику и не нужна поверка, он-индикатор?

Я так понимаю, что поверка как таковая ВП и не нужна. Ему нужно доказать, что датчик работает правильно. Просто слово поверка очень популярно. По сути даже обозвав датчик индикатором Вы должны будете доказывать, что он срабатывает правильно. В военных ГОСТах для индикаторов тоже предусмотрены проверочные процедуры.

Как-то Вы или Вас загнали в узкие рамки и лишили возможности маневра.

[vadimois 5]

Мы выпускали, правда, малогабаритное изделие со встроенным терморегулятором. Прямо в плату была впаяна микросхема - регулятор. Перед монтажом ее программировали на -10 градусов. Работоспособность проверяли во время прогона в климатической камере. Учитывая, что критическая температура была ниже -20 градусов, запас в 10 градусов позволял не думать о точности и поверке.

А чем вы, кстати, измеряли температуру самого изделия, контролируя правильность срабатывания микросхемы-терморегулятора при -10 град. или просто выдержали в камере до достижения теплового равновесия, ориентируясь по времени выдержки (ГОСТ)?

[scbist 1 654]

На этапе постановки на производство внутрь помещали термопары в разные места платы. На этапе установившегося производства просто устанавливали в камере температуру и следили за индикацией включения или отключения обогрева. Изделия серийные, за раз в камеру устанавливается несколько десятков изделий. Изделие нетепловыделяющее. Температура в камере и внутри корпуса изделия практически одинаковая (с учетом инерции).

[Lavr 508]

Насколько я понял, обсуждаемые датчики не являются ни средствами измерений, ни, даже, индикаторами, т.к. ничего не индицируют. В целом - это система автоматического поддержания температуры внутри рабочей зоны. Как и в испытательном оборудовании, в данном случае важно не собственно точность измерения, а точность поддержания требуемой температуры. Вместе с тем испытательного оборудования здесь не возникает, т.к. это не условие испытания, а условие эксплуатации.

Испытание такой системы - вопрос творческий, решение которого зависит от множества факторов. Но поверять датчики точно не надо. А раз так, то все дальнейшие вопросы - к испытателям, а не к метрологам.

[vadimois 5]

Насколько я понял, обсуждаемые датчики не являются ни средствами измерений, ни, даже, индикаторами, т.к. ничего не индицируют. В целом - это система автоматического поддержания температуры внутри рабочей зоны. Как и в испытательном оборудовании, в данном случае важно не собственно точность измерения, а точность поддержания требуемой температуры. Вместе с тем испытательного оборудования здесь не возникает, т.к. это не условие испытания, а условие эксплуатации.

Испытание такой системы - вопрос творческий, решение которого зависит от множества факторов. Но поверять датчики точно не надо. А раз так, то все дальнейшие вопросы - к испытателям, а не к метрологам.

Согласен с Вами, но вопрос, собственно, не о поверке датчиков, встроенных в систему поддержания температуры. При приемке (испытании) системы мы должны подтвердить правильность работы, а, значит должны провести измерение внешним поверенным прибором, сличив показания (правильность срабатывания при значениях температуры). А загвоздка в том, что проблема разместить датчик внешнего измерителя температуры рядом с встроенными в систему датчиками.

[scbist 1 654]

Вы все так обтекаемо пишете, что сложно дать конкретный совет. Без нагрева или охлаждения до пороговых величин сложно сказать сработает ли система. Или не до пороговых, а просто для получения пары дополнительных точек с температурой отличной от НКУ для простой проверки правильности измерения температуры. Если какие-то элементы конструкции труднодоступны, но видны глазом, то можно использовать тепловизоры или пирометры. Если есть какой-то контур охлаждения или обогрева, то можно прогнать через него нагретый теплоноситель и сравнить показания датчиков с заданной таким образом температурой. По разнице температуры на входе и выходе можно судить о тепловом равновесии.

Если Вы измеряете температуру какой-нибудь обмотки, то вполне можно в процессе испытаний саму обмотку использовать как термодатчик. Измерить омическое сопротивление обмотки до испытаний, дать системе поработать, выключить и быстро еще раз измерить сопротивление обмотки. По разнице сопротивлений температура определяется довольно точно.

Понятно, что тематика военная и тайна превыше всего, но без знания хоть каких-то подробностей вопрос остается риторическим. Или Вы хотите найти только самоповеряющийся датчик?

[Shmidt64 91]

При приемке (испытании) системы мы должны подтвердить правильность работы системы терморегулирования, а, значит должны провести измерение внешним поверенным прибором, сличив показания (правильность срабатывания при значениях температуры)"опробование" системы и срабатывание терморегулятора по заданию.

Может так?

[vadimois 5]

Вы все так обтекаемо пишете, что сложно дать конкретный совет.

Понятно, что тематика военная и тайна превыше всего, но без знания хоть каких-то подробностей вопрос остается риторическим. Или Вы хотите найти только самоповеряющийся датчик?

Да никакого секрета-то нет. Модули - приемо-передающие, антенная решетка. С поверкой датчика я понял - не нужна (тем более он мог быть и не в госрестре), забыли.

Я спрашиваю о методике подтверждения исправности датчиков температуры, встроенных в изделие/систему. По логике напрашивается, как мы обычно и делаем, использование внешнего поверенного прибора, что удовлетворит как заказчика при приемке, так и тех, кто будет эксплуатировать изделие в дальнейшем (они тоже могут периодически контролировать правильность работы датчиков). Но: не понятно, как разместить датчик от поверенного прибора рядом с датчиком системы, чтобы получить более-менее достоверный результат, если доступа к встроенным датчикам нет.

Чтобы было понятно, еще более подробно: около сотни модулей смонтированы на раме. Датчики температуры системы встроены в модули, модули не вскрываемые.

Чтоб не описывать работу модулей, представьте, вот у вас есть сотня системных компьютерных блоков, температура процессора измеряется встроенным датчиком, при превышении - включается система охлаждения. Так вот системные блоки вскрывать нельзя, а температуру процессора нужно померить внешним прибором. Только в моем случае у модулей даже решетки вентиляции нет, как в системнике, модуль - это запаянная сплошная коробка, а датчик температуры внутри, на плате. Охлаждение/нагрев модулей системой осуществляется через поверхностный контакт к трубе с теплоносителем.

И вот я ломаю голову, как мне провести измерения внешним прибором внутри модуля, если к датчику встроенному не подобраться. Измерять для сличения пирометром/тепловизором температуру поверхности модуля не совсем корректно, датчик-то внутри, а не снаружи. Мне же надо доказать, что измеренная температура встроенными датчиками достоверна.

Вопрос Заказчика звучал вполне конкретно: как вы убедитесь в том, что датчики правильно измеряют температуру (в пределах допуска)? А критичными значениями являются пороговые значения температуры (-40, +50), при которых и происходит срабатывание/переключение автоматики на нагрев/охлаждение. То есть всё изделие в термокамеру еще придется ставить(правда без контура с теплоносителем, слава Богу, нам же команды срабатывания достаточно зафиксировать при данной температуре).

Изменено 16 Ноября 2015 пользователем vadimois

[scbist 1 654]

как мне провести измерения внешним прибором внутри модуля, если к датчику встроенному не подобраться

Вы как-то зациклились на контакте с датчиком. Даже при поверке датчиков в ЦСМ поверяемый и эталонный термометры находятся на весьма значительном, по вашим меркам, расстоянии. Передача тепла происходит через некую промежуточную среду. Если очень хотите, то проведите испытания модулей и составьте поправочные таблицы при какой температуре окружающей среды какая разница температур внутри и снаружи модуля.

У вас есть теплоноситель. Изменение его температуры тоже коррелируется с температурой модуля и окружающей среды. Он то должен иметь надежный тепловой контакт с объектом охлаждения. Вам же не надо определять температуру датчика с точностью до десятого знака после запятой. Для ВП Вы вполне можете, как я уже писал, использовать теплоноситель для задания температуры в модуле и контроле ее вашими датчиками.

около сотни модулей смонтированы на раме.

Потребителю тепловизор так и напрашивается. Можно увидеть конкретные модули с "плохой" температурой.

[vadimois 5]

Пожалуй, идею с теплоносителем возьму на вооружение, спасибо. В контур системы с теплоносителем встроим датчик с возможностью замены (и в поверку/калибровку можно), по нему, через поверхностный контакт с модулями, можно косвенно контролировать правильность показаний температуры встроенных в модули датчиков. Останется экспериментально определить погрешность метода измерений таким способом.

[SergVS 0]

Позвольте внести свои, пусть и запоздалые разъяснения (может кому пригодятся в аналогичных случаях).

1. По поверке СИ. Как я понял речь идет о составной части образца вооружения и военной техники (ВВТ). В этом случае эта деятельность подпадает под 102-ФЗ и подлежит государственному метрологическому контролю. Т.е. выбор СИ из Федерального фонда по обспечению единства измерений (Госреестр) и обязательная поверка (всегда!!!).

Далее, в соответствии с ГОСТ РВ 1.1, РВ 8.560, РВ 8.576 (ГОСТ РВ - ГОСТ Российский военный) и других нормативных документов в области метрологического обеспечения ВС РФ, а их выполнение обязательно при создании ВВВ всеми, в т.ч. и разработчиками, примененные для комплектации образца ВВТ СИ должны быть СИ ВН, т.е. средствами измерений военного назначения (выбраны из перечня СИ ВН разрешенных для комплектации образцов ВВТ и поставки МО РФ) или пройти процедеру внесения с спец. раздел и получить разрешение на применение в образце ВВТ от ГНМЦ Минобороны России (бывший 32 ГНИИИ).

Других вариантов по применению СИ в области обороны и безопасности не существует. Если Ваша ВП этого не знает - это говорит об их квалификации. Для ВП это первые слова в букваре по метрологическому обеспечению создания ВВТ.

Далее - возможность поверки в войсках метрологическими подразделениями Минобороны.

2. И ,наверное, наиболее важное - вы применяете датчики измерения температуры в качестве индикаторов. Т.е. не определяете значение температуры с нормированной точностью. У Вас есть граничные значения включения системы терморегулирования. В этом случае вы должны перевести применяемые СИ в разряд индикаторов, согласовав это с военными. И далее при эксплуатации ( при проведении ТО) проверяется только работоспособность этих датчиков (порядок описывается в РЭ на изделие). Таким образом уходите от СИ, от СИ ВН и, как следствие, от поверки в войсках. Но при этом не забудьте про срок службы датчиков или ресурс безотказной работы. Он д.б не менее назначенного ресурса на изделие. Ну а как решить вопрос проверки работоспособности - варианты вам предолжили. Если поставите СИ в теплоноситель, то все вышесказанное, естественно, относится и к такому варианту.

Если, исходя из вышеизложенного, этого не сделать то это выплывет при проведении метрологической экспертизы образца в соответствии с ГОСТ РВ 8.573.Если не на предварительных испытаниях, то на государственных или межведомственных. Со всеми вытекающими последствиями. Это я Вам как метролог-эксперт по проведению метрологической экспертизы образцов ВВТ говорю.

Да еще, условия эксплуатации датчиков должны соответстовать требованиям по стойкости в ВВФ на модули (изделие). Это при проведении испытаний на стойкость к ВВФ "вылезет" (Программа и методики испытаний опытных образцов ВВТ).

Поэтому в области обороны и безопасности требования к метрологическоиу обеспечению и регулируются законодательно, а также нормативными документами Федеральных органов исполнительной власти (Минобороны, Минпромторг), все-таки обороноспособность страны.

И еще вдогонку: датчик, линия связи, контроллер и т.п. - это уже измерительный канал, а его надо аттестовывать в соответствии с требованиями военных нормативных документов или доказывать обратное.