КИПиА. Контрольно_измерительные_приборы_и_автоматика_ЛЕКЦИИ. Курс лекций по направлению контрольноизмерительные приборы и автоматика
 Скачать 6 Mb.
|
|
8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ 8.1. Назначение и содержание работ по эксплуатации Современные виды измерительной техники обладают большими возможностями, имеют высокий уровень автоматизации и способны решать комплексные задачи в единой измерительной системе при управлении с помощью средств вычислительной техники. Переход на новую измерительную технику позволяет значительно повысить точность, полноту и скорость измерений. Однако положительный эффект от внедрения новых средств измерений можно получить лишь при технически грамотной эксплуатации. В свою очередь, поддержание измерительной техники в исправном и готовом к применению состоянии связано с расходованием значительных трудовых и материальных ресурсов. Объясняется это тем, что неисправные измерительные приборы, особенно с неявными (метрологическими) отказами, могут приводить к ошибочным решениям. Высокая эффективность использования средств измерений и контроля, как и любой современной техники, обеспечивается правильным планированием и организацией работ по их применению, техническому обслуживанию и восстановлению. Состав мероприятий, выполняемых в процессе эксплуатации, можно разделить на две группы: основную – использование по назначению; обеспечивающую подготовку к применению и поддержанию в исправном и готовом к использованию состоянии. Использование по назначению предусматривает выбор средств измерений для решения измерительных задач, формирование схемы измерений, проведение измерений и оценку полученных результатов. Как правило, указанные задачи в большинстве случаев решаются заблаговременно и находят отражение в эксплуатационно-технической, методической и другой документациях. Однако при возникновении особых (не типовых) измерительных задач или отсутствии по каким-либо причинам средства измерений, предусмотренного эксплуатационной документацией, приходится решать задачу выбора средства измерений и планирования его использования по назначению. Использование по назначению средств измерений и контроля начинается после их ввода в эксплуатацию. Ввод в эксплуатацию заключается в проведении подготовительных работ, контроле и приемке средств, поступивших после изготовления или ремонта, проверки на соответствие установленным требованиям и закреплении за ответственными 315 лицами. Подготовительные работы могут включать оборудование рабочих мест и помещений, подготовку лиц к эксплуатации средств измерений, заказ и получение средств метрологического и диагностического обеспечения, запасного инструмента и принадлежностей и т. п. Важное значение для обеспечения единства и сопоставимости результатов измерений имеет учет условий эксплуатации. Паспортные значения погрешностей средств измерений указаны для так называемых нормальных условий. Результаты, полученные с помощью одного и того же средства измерений в различных условиях, могут в ряде случаев существенно отличаться, становиться несопоставимыми. Поэтому при эксплуатации средств измерений в условиях, отличающихся от нормальных, необходимо учитывать дополнительные погрешности, вызванные этими отклонениями, или принимать меры для защиты от воздействия внешних факторов. Составной частью эксплуатации средств измерений и контроля является техническое обслуживание и ремонт средств измерений, их хранение, сбор и обобщение данных о результатах эксплуатации, планирование, ведение эксплуатационно-технической документации, материально-техническое обеспечение. Планирование и реализация мероприятий по технической эксплуатации средств измерений и контроля основывается на достоверных данных об их техническом состоянии. Оценка технического состояния средств измерений и контроля не является самостоятельным этапом эксплуатации, однако она постоянно проводится соответствующими лицами и органами для принятия решения о дальнейшем применении средств измерений и возможности использования полученной измерительной информации. Под оценкой технического состояния средств измерений и контроля понимается определение установленных в эксплуатационной и ремонтной документации значений показателей и (или) проверка качественных признаков, характеризующих в заданный момент времени совокупность свойств средств измерений и контроля. Показателями и качественными признаками, определяющими техническое состояние средств измерений и контроля, являются внешний вид, комплектность, ресурс (срок службы), запас времени до периодической поверки, правильность функционирования, наличие неисправностей, целостность поверительных клейм или документов, удостоверяющих поверку, состояние эксплуатационных документов. Важнейшей эксплуатационной характеристикой измерительной техники, влияющей на эффективность ее применения по назначению, является уровень надежности и прежде всего метрологической, отражающей способность средств измерений сохранять во 316 времени свою точность. Уровень надежности образцов измерительной техники в значительной мере зависит от правильности планирования и качества выполнения работ по их эксплуатации. Поэтому для обеспечения исправности и нормального функционирования средства измерений и контроля подвергают техническому обслуживанию. Объем и периодичность технического обслуживания зависят от интенсивности использования, уровня надежности и значимости средств измерений и контроля в системе метрологического обеспечения проводимых работ или исследований. Для выявления скрытых отказов и установления пригодности средств измерений к применению в состав технического обслуживания включают поверку (аттестацию), проводимую метрологическими органами. При эксплуатационных повреждениях, возникновении явных отказов или при выявлении в процессе поверки метрологических отказов исправность средств измерений и контроля восстанавливается их ремонтом. Таким образом, эксплуатация представляет собой процесс управления техническим состоянием, основными составляющими которого являются оценка технического состояния, выработка и выполнение управляющих воздействий (ремонт, профилактика, регулировка) и оценка эффекта от этих воздействий. Важной составляющей частью эксплуатации является хранение и содержание средств измерений и контроля в специально отведенных местах в заданном состоянии, обеспечивающем их сохранность, исправность и приведение в готовность к использованию по назначению в установленные сроки. Задача поддержания средств измерений и контроля в исправном состоянии решается выбором требуемых условий хранения, тщательной подготовкой средств измерений к хранению с применением средств защиты от воздействия окружающей среды, правильным размещением хранимых приборов, периодическим контролем технического состояния и проведением технического обслуживания. Измерительная техника транспортируется после отправки ее в метрологические и ремонтные органы для поверки и восстановления. Работы по транспортированию включают подготовку к перевозке, перевозку различными видами транспорта в заданных условиях при обеспечении их исправности и комплектности. При транспортировании средства измерений и контроля подвергаются интенсивному, как правило, комплексному воздействию механических и климатических факторов. Для предотвращения или снижения этого воздействия средства подготавливают к транспортированию (арретируют, фиксируют транспортное положение, упаковывают в транспортную тару, дополнительно крепят и т. д.), применяют средства защиты от внешних факторов (амортизацию, герметизацию, влагопоглощающие вещества и т. п.). Объем подготовки средств к 317 транспортированию зависит от вида транспортного средства, продолжительности и условий транспортирования. 8.2. Применение средств измерений и контроля Использовать следует только те средства измерений и контроля, которые находятся в исправном состоянии и имеют оттиски поверительных клейм, свидетельства или аттестаты, удостоверяющие факт их поверки. Физические величины технических устройств необходимо измерять только теми средствами, которые указаны в эксплуатационной документации на эти объекты либо в стандартных (аттестованных) методиках. Если в эксплуатационной документации или в методиках измерений не определены средства измерений параметров технических устройств, то их целесообразно выбирать с учетом требуемой точности и условий проведения измерений. При этом для достижения требуемого качества и точности измерения необходимо тщательно планировать, т.е. выбирать метод измерений (прямой, косвенный, метод совместных или совокупных измерений) и определять условия, в которых должны быть произведены измерения. При подготовке средств измерений к работе необходимо: провести внешний осмотр; заземлить в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибор и установить его в рабочее положение; установить органы управления в исходное положение; проверить функционирование (опробовать). Проверка функционирования и установка органов управления в исходное положение должны выполняться в соответствии с инструкцией по эксплуатации средств измерений и контроля. Обработка результатов измерений производится для отыскания значений измеряемой величины и оценки погрешности ее определения. При необходимости результат измерения можно уточнить путем введения поправки. Для этого результаты измерений складывают с поправкой, которая по абсолютному значению равна систематической погрешности средства измерений и противоположна ей по знаку. Значение систематической погрешности определяют при аттестации (поверке) средств измерений и контроля. 318 Результаты измерений, выраженные в виде значения измеряемой величины или в условных единицах измерения и используемые для дальнейших расчетов, представляют в виде, регламентированном ГОСТ 8.009–84. 8.3. Техническое обслуживание и поверка Основой поддержания средств измерений и контроля в исправном состоянии и постоянной готовности к применению по назначению является техническое обслуживание. Периодичность, объем и порядок проведения технического обслуживания приборов, применяемых автономно, определяются эксплуатационной документацией на эти приборы, а приборов, встроенных в технические устройства, – эксплуатационной документацией на эти устройства. При этом не допускается нарушение пломб, оттисков клейм, если это не предусмотрено эксплуатационными документами. К техническому обслуживанию допускаются лица, имеющие право на самостоятельную работу на электроустановках. Различают техническое обслуживание по установленному регламенту или по текущему состоянию. В зависимости от объема работ техническое обслуживание по регламенту может быть ежедневным, еженедельным, ежемесячным, полугодовым, годовым. Ежедневно обслуживаются только применяемые в данный день приборы. Все неисправности средств измерений и контроля, выявленные в процессе технического обслуживания, должны быть устранены. Запрещается выполнять последующие операции до устранения обнаруженных неисправностей. Приборы с неустраненными неисправностями бракуют и направляют в ремонт. При техническом обслуживании должна быть обеспечена безопасность персонала. Условия работы, срочность ее выполнения и другие причины не могут служить основанием для нарушения мер безопасности. Результаты технического обслуживания заносят в соответствующую учетную документацию. Важное место в системе технического обслуживания занимает поверка средств измерений. Для средств измерений, подлежащих обязательной государственной поверке, межповерочные интервалы устанавливают главные метрологи или руководители предприятий, отраслей и ведомств. Для средств измерений, подлежащих ведомственной поверке и не обеспеченных поверкой в органах метрологических служб, межповерочные 319 интервалы устанавливают руководители предприятий по согласованию с органами государственной метрологической службы. Длительность межповерочных интервалов выбирают в зависимости от фактической надежности средств измерений, условий эксплуатации, интенсивности их использования, а также от значимости результатов измерений конкретным средством измерений. При этом для средств измерений, поступивших на хранение после выпуска из производства, межповерочные интервалы устанавливают не более гарантийных сроков на эти средства, указанных в ТУ или инструкциях по эксплуатации. 8.4. Ремонт Опыт эксплуатации показывает, что при периодической поверке бракуется от 10 до 30% средств измерений, а за срок службы прибора наблюдается в среднем один – три отказа. В связи с этим актуальна организация ремонта средств измерений в процессе эксплуатации. Под ремонтом понимают комплекс операций по восстановлению исправности (или работоспособности) средств измерений, а также по восстановлению ресурса средств измерений или их составных частей. Ремонт средств измерений выполняют в метрологических ремонтных органах. Совокупность этих органов, их оснащение, принятый порядок ремонта, его виды и методы составляют систему ремонта. В том случае, когда система ремонта не обеспечивает требуемой оперативности восстановления, используют обменные и подменные фонды средств измерений. Обменные фонды, как правило, размещают в метрологических и ремонтных органах. Поступившее неисправное средство измерений направляют на участок или в цех ремонта, а на место применения отправляют исправное из состава обменного фонда. Подменные фонды используют на местах применения средств измерений – для подмены отказавших на время ремонта. Следовательно, каждая система ремонта требует определенного состава обменных и подменных фондов. Более эффективной можно считать ту систему ремонта, которая обеспечивает на месте применения требуемое количество работоспособных средств измерений при меньших затратах. Среднегодовые затраты на восстановление средств измерений При отсутствии ограничений систему ремонта можно выбрать из условия обеспечения минимума затрат на восстановление средств измерений. При этом анализируют различные варианты построения системы ремонта и выбирают тот, который 320 обеспечивает минимум затрат на восстановление средств измерений в соответствии с выражением. На практике в качестве ограничений выступают требуемое время ремонта, которое определяет производительность ремонтных органов, возможности промышленности по производству средств измерений, квалификация и допустимое число ремонтников. В этом случае структура системы ремонта также определяется из условия минимизации значения выражения при выполнении ограничений. Для выбора различных вариантов построения системы ремонта, прежде всего определяют направления развития и возможный состав ремонтно-технологического оборудования с учетом перспектив развития средств измерений и указанных ограничений на систему ремонта. Так, появление средств измерений с микропроцессорами заставляет полностью пересмотреть необходимый состав ремонтно-технологического оборудования. При этом должны быть оценены ожидаемые временные и экономические затраты на разработку и производство ремонтно-технологического оборудования, которые необходимо учесть при планировании развития системы ремонта и оценке затрат на восстановление средств измерений в соответствии с выражением. В зависимости от характера отказов, степени выработки ресурса и трудоемкости восстановления различают текущий, средний и капитальный виды ремонта средств измерений. Такое разделение видов ремонта необходимо для планирования ремонтного производства. Сразу же следует отметить, что после ремонта средство измерений допускается к эксплуатации только после послеремонтной поверки, позволяющей удостовериться в соответствии его метрологических характеристик. К текущему ремонту относят работы, связанные с устранением отдельных неисправностей средств измерений посредством замены комплектующих изделий и не требующие сложного диагностического и технологического оборудования. К этому виду ремонта относят также несложные в технологическом отношении операции по регулировке средств измерений для доведения метрологических характеристик до нормируемых значений в случае забракования прибора при поверке. При среднем ремонте помимо операций, выполняемых при текущем ремонте, проводятся трудоемкие операции по замене или восстановлению (реставрации) элементов и составных частей, работы по частичному восстановлению ресурса средств измерений, контроль технического состояния всех составных частей прибора (помимо выработавших ресурс и отказавших) с устранением выявленных неисправностей, настройка (регулировка) прибора и его составных частей после ремонта. 321 При капитальном ремонте ресурс полностью или почти полностью восстанавливается: прибор фактически полностью разбирают и определяют техническое состояние каждой детали, элемента, несущих и базовых конструкций; устраняют тяжелые повреждения и отказы, требующие сложного диагностического оборудования, трудоемких и сложных технологических процессов по обнаружению, замене и восстановлению отказавших (поврежденных) элементов и составных частей (восстановление или нанесение гальванических покрытий, изготовление новых деталей взамен вышедших из строя, восстановление электрической схемы прибора согласно принципиальной схеме и т. п.); прибор в целом комплексно настраивают и регулируют; после ремонта его испытывают. В связи с тем, что средства измерений при капитальном ремонте должны быть подвергнуты технологическим операциям и испытаниям в объеме основного производства, однако производственные возможности ведомственных ремонтных предприятий не позволяют производить его в требуемом объеме и с должным качеством, в процессе эксплуатации наблюдается значительное увеличение интенсивности отказов средств измерений после капитального ремонта. Поэтому во многих случаях экономически капитальный ремонт средств измерений не оправдывает себя, так как затраты на него соизмеримы с затратами на приобретение новых средств измерений, а качество отремонтированных приборов существенно уступает новым. О нецелесообразности капитального ремонта свидетельствует и тот факт, что при достигнутых уровнях надежности «моральный износ» средств измерений наступает раньше физического. Для перспективного парка средств измерений с большим ресурсом и сроком службы целесообразно планировать только текущий и средний ремонт. И только в отдельных случаях при остром дефиците каких–либо типов средств измерений допустима организация их капитального ремонта. Таким образом, при среднем и капитальном ремонте фактически восстанавливают основные потребительские свойства средств измерений, а при текущем ремонте поддерживают работоспособное состояние посредством устранения «текущих» отказов, т. е. отказов, неизбежно встречающихся при эксплуатации любых технических изделий ввиду их ограниченной надежности. 322 Рассмотренные виды ремонта различаются сложностью и трудоемкостью. Поэтому для их реализации используют системы ремонта различного уровня. Текущий ремонт обычно выполняет выездная группа специалистов ведомственной лаборатории измерительной техники, осуществляющая одновременно поверку средств измерений не– посредственно на местах их эксплуатации. Текущий ремонт не требует сложного специального технологического оборудования и при наличии запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП) и подготовленных специалистов может быть освоен в короткие сроки. При такой организации ремонта имеет место минимальное время изъятия средств измерений из сферы эксплуатации. Текущий и частично средний ремонт проводят в лабораториях измерительной техники предприятий и ведомств, средний и капитальный – в специализированных цехах (участках) ведомственных ремонтных заводов. На время и стоимость ремонта существенно влияют методы ремонта, среди которых различают детальный и агрегатный. При детальном методе ремонта отказавшие средства измерений восстанавливают на уровне комплектующих элементов (регистры, микросхемы, дроссели и т. п.). Основными недостатками этого метода являются: большее время ремонта, особенно сложных радиоизмерительных приборов; сложность диагностического оборудования; высокие требования к квалификации ремонтника; необходимость в тщательно отработанной ремонтной документации с описанием методов поиска и устранения отказов до комплектующего электрорадиоэлемента. С учетом все возрастающей сложности парка средств измерений детальный метод ремонта приводит к значительным трудозатратам и увеличению времени отсутствия средств измерений на местах использования. Суть агрегатного метода ремонта заключается в замене отказавших агрегатов (узлов, блоков, плат) новыми или отремонтированными. Основными преимуществами данного метода ремонта являются минимальное время ремонта, простота технологического оборудования, невысокие требования к квалификации ремонтного персонала, относительная простота ремонтной документации. Однако агрегатный метод ремонта требует блочно–модульного построения средств измерений. Особенно эффективен он при текущем ремонте. Анализ характера отказов средств измерений показал, что до 80% из них для восстановления работоспособности требует 323 ремонта в объеме текущего. Поэтому агрегатный метод представляется перспективным в плане сокращения времени восстановления. К недостаткам этого метода относится высокая стоимость ЗИП. Агрегатный групповой ЗИП почти в 10 раз дороже детального. Однако анализ путей развития отечественных и зарубежных измерительных приборов показывает, что широкое использование средств вычислительной техники, блочно–модульного принципа построения, единых конструктивных и установочных элементов приводит к упрощению конструкции приборов, повышает их контролепригодность, технологичность, надежность и, как следствие, создает объективную предпосылку к применению агрегатного метода ремонта для восстановления современного парка средств измерений. Агрегатный метод восстановления является по крайней мере двухэтапным процессом. На первом этапе для восстановления работоспособности средств измерений неисправный агрегат (узел, блок, субблок, панель, плата и т.п.) заменяют исправным из комплекта ЗИП в лабораториях измерительной техники или на местах эксплуатации средств измерений выездными ремонтными группами. При этом отказавшие агрегаты можно искать как встроенными средствами диагностики, так и внешними. На втором этапе централизованным порядком ремонтируют неисправные узлы, блоки, платы в ведомственных ремонтных заводах или на заводах–изготовителях средств измерений. При организации системы ремонта перспективного парка средств измерений целесообразно рассмотреть следующие варианты ремонта: Ремонт отказавших средств измерений на заводах – изготовителях; Агрегатный метод ремонта (заменой сменных плат) отказавших средств измерений в ведомственных метрологических и ремонтных органах с последующим восстановлением забракованных плат на заводах – изготовителях или специализированных ремонтных заводах приборостроительных министерств; Агрегатный метод ремонта средств измерений в ведомственных метрологических и ремонтных органах с последующим восстановлением забракованных плат на специализированных ведомственных ремонтных заводах; Детальный метод ремонта средств измерений в ведомственных метрологических и ремонтных органах; Агрегатно-детальный метод ремонта в ведомственных метрологических и ремонтных органах. 324 Анализ перечисленных вариантов по отдельным ведомствам показал, что вариант 1, как правило, нельзя реализовать из–за ограниченных возможностей ремонта в приборостроительных министерствах. Наибольшие экономические затраты на ремонт имеют место при варианте 3. В этом случае затраты определяются расходами на создание агрегатных ЗИП и оснащение специализированных ведомственных ремонтных заводов соответствующим ремонтно-технологически оборудованием. Наименьшие экономические затраты имеют место при варианте 4. Однако при жестких требованиях ко времени ремонта его невозможно использовать из-за значительных временных затрат на ремонт по сравнению с агрегатным методом. Перспективным является вариант 5, предусматривающий восстановление отказавших средств измерений агрегатным методом при сложных ремонтах и детальным при более простых. После определения общей системы ремонта можно еще раз проанализировать по экономическому критерию целесообразность организации ремонта отдельных типов средств измерений с учетом возможностей промышленности по выпуску средств измерений. Таким образом, для организации системы ремонта вначале определяют возможные составы ремонтно-технологического оборудования, обеспечивающие восстановление средств измерений. Далее анализируют различные варианты построения системы ремонта с учетом особенностей рассматриваемого оборудования. Лучшей можно считать систему, минимизирующую общие затраты на восстановление средств измерений при выполнении принятых ограничений. Планирование работы ремонтных подразделений предусматривает прежде всего определение целесообразного числа рабочих мест, необходимой номенклатуры и количества ремонтно-технологического оборудования. Это оборудование в зависимости от основного назначения делится на диагностическое для поиска неисправных элементов или локализации места неисправности и технологическое для обеспечения доступа к контрольным точкам и устранения неисправностей. В настоящее время в ведомственных метрологических и ремонтных органах часто используют необоснованно широкую номенклатуру ремонтно-технологического оборудования. Это приводит к тому, что поиск и устранение неисправностей одних и тех же средств измерений в ремонтных подразделениях производят различным оборудованием, которое в ряде случаев не совпадает с оборудованием, рекомендуемым в ремонтно-технической документации. При этом увеличивается стоимость и время восстановления, повышаются требования к квалификации ремонтника, снижается 325 качество ремонта, отсутствует возможность ориентировать вновь разрабатываемые приборы на конкретные типы ремонтно-технологического оборудования. Для повышения эффективности использования оборудования и улучшения снабжения им ремонтных подразделений целесообразно определить состав типового ремонтно-технологического оборудования. Номенклатуру этого оборудования выбирают из условия обеспечения возможности выполнения всех диагностических и технологических операций, реализуемых в процессе восстановления средств измерений (выдача стимулирующих и тестовых воздействий, измерение сигналов в контрольных точках и параметров элементов, обеспечение доступа к элементам, узлам ремонтируемого прибора и устранение неисправностей). При выборе типового ремонтно-технологического оборудования учитывают ограничения среднего времени восстановления, квалификацию ремонтника, массогабаритные характеристики, и другие требования, отражающие специфику ведомственного ремонта. Ремонтно-технологическое оборудование для конкретного ремонтного подразделения выбирают из состава типового. При этом вначале определяют состав требуемого диагностического оборудования. Для каждого типа планируемого к ремонту средства измерений из типового ремонтно-технологического оборудования выбирают номенклатуру диагностического оборудования с характеристиками, соответствующими регламентируемым документацией по ремонту к средствам поиска неисправностей, и таким образом составляют комплект диагностического оборудования. |