Поверка средств измерений

Организация и проведение поверок СИ

В сферах действия государственного метрологического контроля и надзора юридические и физические лица, производящие средства измерений или выпускающие их после ремонта, ввозящие средства измерений и использующие их в целях эксплуатации, проката или продажи, обязаны своевременно представлять СИ на поверку (по РМГ 29—2013). Поверка СИ — совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения их соответствия установленным метрологическим требованиям.

Анализ сфер распространения государственного метрологического контроля и надзора показывает, что более 50% парка средств измерений должны подвергаться поверке. Учитывая, что на территории РФ эксплуатируется около 1,5 млрд СИ, ежегодная потребность в поверке составляет 750—1200 млн единиц СИ. Положение осложняется тем, что в последнее время этот парк интенсивно пополняется новыми типами приборов, используемых в сфере государственного метрологического контроля и надзора. Поэтому органы ГМС не в состоянии обеспечить поверку только своими силами.

Поверке подлежат все СИ предприятия, находящиеся в эксплуатации, на хранении, выпускаемые из производства и ремонта. Поскольку поверка производится с целью оценки погрешности, то эта операция, по существу, является одним из звеньев передачи размера единицы от эталона до рабочего СИ.

Поверка СИ предусматривает: соблюдение условий их эксплуатации; внешний осмотр; опробование работоспособности; подготовительные работы и определение метрологических характеристик поверяемого СИ.

Соблюдение условий эксплуатации заключается в том, что поверка СИ должна производиться при нормальных условиях, в качестве которых приняты: температура окружающего воздуха 20 ± 5 °C; атмосферное давление 100 ± 4 кПа (750 ± 30 мм рт. ст.); относительная влажность воздуха 65 ± 15%; напряжение сети переменного тока 220 ± 4,4 В с частотой 50,0 ± 0,5 Гц.

Подготовительные работы предусматривают: установку средств поверки так, чтобы они не нагревались от внешних источников тепла, не испытывали вибраций, толчков и ударов; подведение заземлений как к средствам поверки, так и к поверяемым приборам (если это предусмотрено инструкцией, но эксплуатации); прогрев средств в течение необходимого времени (если это предусмотрено технической документацией); оснащение всем необходимым дополнительным оборудованием, приборами и инструментом.

При внешнем осмотре устанавливают наличие комплекта необходимой документации, отсутствие механических повреждений или неисправностей регулировочных и соединительных элементов, отсчетных шкал, переключателей и других устройств, влияющих на эксплуатационные показатели.

Опробование работоспособности поверяемых средств заключается в оценке: возможности установки «на нуль» всех приборов, легкости и плавности перемещения ручек настройки; возможности управления прибором в заданных пределах; четкости фиксации переключателей, совпадении указателей с соответствующими отметками на шкалах. Как правило, опробование работоспособности проводится в соответствии с инструкцией по эксплуатации поверяемого СИ. Если регистрация хотя бы одного поверяемого параметра не удовлетворяет заданным требованиям, то поверка прекращается и поверяемое СИ классифицируется как непригодное к эксплуатации.

Поверка СИ осуществляется МС при наличии соответствующего разрешения Ростехрегулирования. В перечень СИ, подлежащих обязательной государственной поверке, включены: СИ, применяемые в органах государственной МС; исходные рабочие эталоны предприятий; рабочие СИ, используемые для учета материальных ценностей, топлива и энергии, при взаимных расчетах, в торговле, для защиты окружающей среды и обеспечения безопасности труда. Предельный срок нахождения СИ в органах государственной поверки не должен превышать 15 дней.

Допускается также проведение поверочных работ не только персоналом МС, но и работниками других подразделений, например, контролерами ОТК при выпуске новых и ремонте СИ в эксплуатации, лицами, непосредственно использующими СИ. В последнем случае поверка необходима для сохранения заданной точности. В частности, рабочие, использующие универсальные СИ (микрометры), получают в индивидуальное пользование набор концевых мер. В документации на технологический процесс указано, как часто рабочий должен сличать СИ с мерой, при этом протокол не ведется.

Оформление, регистрация ведомственной МС в органах Ростехрегулирования и получение права на поверку отдельных видов СИ осуществляется в соответствии с ГОСТ 8.513—84. Классификация видов поверок приведена на рис. 6.9.

Рис. 6.9. Классификация видов поверок

Первичной поверке подлежат все СИ при выпуске из производства и ремонта, а также поступающие по импорту.

Периодической поверке подлежат СИ, находящиеся в эксплуатации или на хранении, через определенные межповерочные интервалы (МПИ), установленные с расчетом обеспечения пригодности СИ на период между поверками. Первый Межповерочный интервал устанавливают при утверждении типа средства измерений, а последующие планируют на основе статистики отказов и экономических показателей.

Внеочередную поверку проводят для работающего СИ при корректировании МПИ, повреждении клейма, пломбы, утрате документов, необходимости удостовериться в исправности СИ (изменение условий эксплуатации или ее интенсивности после длительного хранения); установке СИ, являющихся комплектующими изделиями, после истечения половины гарантийного срока.

Инспекционная поверка необходима при осуществлении государственного надзора или контроля юридических лиц за состоянием и применением СИ.

Экспертную поверку проводят при возникновении спорных вопросов относительно МХ, исправности СИ и пригодности их к применению. Поверку осуществляют органы ГМС по письменному требованию заинтересованных лиц.

По способу проведения различают комплектный и поэлементный виды поверки.

Комплектный способ состоит в том, что СИ поверяют в полном комплекте его составных частей в реальных (или приближенных к ним) условиях эксплуатации. Это позволяет в ходе поверки выявить сопутствующие дефекты (монтажа СИ и вспомогательных устройств, неисправности коммутационной аппаратуры и т. п.).

Поэлементный способ поверки заключается в предварительном определении погрешностей отдельных составных частей поверяемого СИ. Затем по полученным данным расчетным путем определяют погрешности всего СИ. Кроме того, этот способ широко используют при поверке СИ, сложных по конструкции (например, многодиапазонных СИ для измерения различных физических величин).

Предпочтительным является комплектный способ поверки, развитие которого и является одной из основных задач МС юридических лиц. Этот способ более приспособлен и для реализации комплексной автоматизации поверочных работ.

Указанные способы поверки можно осуществить различными методами.

Метод непосредственного сличения без промежуточных приборов довольно прост и широко используется при поверке СИ невысокой точности: штриховых мер длины (линейки, рулетки); мер вместимости (мерные колбы, бюретки); приборов для непосредственного измерения тока, напряжения, частоты; СИ механических величин и т. д. При этом одна и та же физическая величина х измеряется поверяемым СИ х" и рабочим эталоном х₀ СИ. Разность их показаний А = х_п — х₀ является абсолютной погрешностью поверяемого СИ. Приводя ее к нормированному значению х_№ получают приведенную погрешность у = (Д/%) • 100% поверяемого СИ.

Метод сличения с помощью компаратора (прибора сравнения) более точен и позволяет косвенно сравнить две однородные или разнородные физические величины методами противопоставления или замещения. Сам по себе компаратор не содержит образцовых мер или СИ. Наиболее широкое распространение имеют следующие компараторы: образцовые весы — для поверки гирь; мосты переменного и постоянного тока — для поверки электрических емкостей, индуктивностей, сопротивлений; потенциометры — для поверки ЭДС. Основные требования к компараторам — высокая чувствительность и стабильность.

Метод прямого измерения по образцовым мерам есть разновидность метода непосредственного сличения и наиболее широко используется при поверке мер электрических и магнитных величин.

Метод косвенных измерений заключается в использовании прямых измерений и соответствующего пересчета погрешности в соответствии с известной функциональной зависимостью. При этом необходимо учитывать, что конечный результат всегда содержит составляющие погрешности косвенного измерения.

Пример 6.1. Определить систематическую составляющую относительной погрешности электрического счетчика активной энергии с помощью ваттметра и секундомера.

Решение. Погрешность поверяемого счетчика составляет.

где со", со₀ — значение электрической энергии по поверяемому и образцовому счетчикам.

Для определения <�в" необходимо знать постоянную с счетчика, которая вычисляется как

где А — постоянное число оборотов диска, соответствующее энергии 1 кВт-ч (указывается на счетчике). Тогда при числе оборотов п

Величина щ = Р₀Г₀, где Р₀ — заданное образцовым счетчиком значение мощности за время (₀. Время /:₍₎ определяется по образцовому секундомеру, и оно, естественно, отличается от времени т. е. времени, за которое диск правильно работающего счетчика должен сделать п оборотов при заданной мощности Р. Тогда.

Обычно 1:" > 50с, а относительная погрешность измерения времени не должна превышать допускаемой

При пуске и остановке секундомера поверитель допускается погрешность не менее 0,3 с, что при ?" =50 с составляет 0,6%. Эта погрешность сопоставима (или превышает) с погрешностями приборов: ваттметр имеет погрешность 0,2—0,3%, трансформатор тока — до 0,1%, секундомер — 0,1—0,2%. Поэтому предусматривают не менее двух измерений при каждой нагрузке. За окончательный принимается средний арифметический результат.

Независимая (автономная) поверка без применения рабочих эталонов используется при поверке особо точных СИ, при фактическом отсутствии более точных СИ. Как правило, этот метод используется для поверки приборов сравнения — компараторов. Он заключается в сравнении величин, воспроизводимых компаратором, с опорной величиной, воспроизводимой самим компаратором. Например, при поверке т-й декады потенциометра необходимо убедиться в равенстве падений напряжения на каждой п-й ступени этой декады. Выбрав в качестве опорной величины сопротивление первой ступени декады, с помощью компаратора поочередно сравнивают с ней падения напряжения на каждой п-й ступени. Этот метод трудоемок, но позволяет определять поправки с высокой точностью непосредственно на месте эксплуатации поверяемого СИ.

В процессе поверки ведут протокол, куда вносят номинальные характеристики и параметры, в том числе реквизиты рабочего эталона и поверяемого СИ (заводской номер, тип, обозначение и т. п.), результаты каждого измерения. В дальнейшем результаты обрабатывают и на основании этого делают вывод о годности СИ к эксплуатации.

Пример 6.2. Поверяется стрелочное СИ класса 0,5. Результаты приведены на рис. 6.10. Анализ графических результатов поверки показывает следующее.

Рис. 6.10. Результаты поверки стрелочного СИ.

Погрешность СИ в одном случае достигает предельного значения (точка 90) и в четырех случаях близка (+0,4% на точках 40, 60, 80 и 100) к предельному.

Заметно влияние трения (наблюдаются «ножницы» к началу шкалы). Вариация на точке 10 достигает 0,5%, т. е она предельно допустимая.

Нарушение характера «ножниц» на отметке точку 70 можно объяснить недостаточно тщательной установкой стрелки на этой отметке (т.е. точку следует перепроверить).

Погрешность СИ не превысит ±0,35%. Однако вариация останется прежней.

После анализа и регулировок делают вывод о пригодности СИ, используя общее правило: если по какому-либо одному параметру СИ не в норме, то оно непригодно к эксплуатации.

Например, пусть требования к СИ по допускаемой погрешности составляют ±2,5%, а по вариации — 2,5%. При поверке получено, что максимальные значения погрешности изменяются на одной из отметок от +2 до -1%. Это означает, что хотя СИ и удовлетворяет требованиям по погрешности, оно не «проходит» по вариации, так как.

Межповерочные интервалы для СИ, подлежащих государственной поверке, определены Ростехрегулированием, а для остальных СИ продолжительность МПИ устанавливается расчетным путем. Для СИ, находящихся на хранении, МПИ устанавливают не более гарантийных сроков по паспорту при поступлении их на хранение после выпуска из производства, для СИ в эксплуатации в рамках периодической поверки установлен удвоенный МПИ.

Если СИ находится на длительном хранении при соблюдении требований к их консервации (это оформляется актом с указанием условий хранения и консервации или упаковки), то они периодической поверке не подвергаются. Нормы времени на поверку определены РД 50−419—83. Здесь общая продолжительность ?₀ поверочных работ на 15% превышает время г_хр фактических т работ по поверке, определяемое хронометрированием (?₀=1,Ш_хр).

Дополнительные 15% распределены следующим образом: 10% — на технологические факторы: внутренняя транспортировка, уточнение содержания документов и т. п.; остальные — на «человеческие» факторы, в том числе: 2% — на рабочую позу поверителя (частые наклоны и повороты головы и туловища) 1,5% — на нервное напряжение (работа требует высокой точности), 1% — физические нагрузки (поднятие грузов до 10 кг), 0,5% — монотонность (операции продолжительностью до 30 с с числом элементов 5—7).

Для стандартных СИ нормы времени на поверку установлены в МИ 670—84, а, например, для средств технического диагностирования — на основе действующих отраслевых прейскурантов стоимости выполнения работ по их поверке, аттестации и ремонту.

Объем поверочных работ на предприятии необходимо планировать по конкретным СИ с учетом их поступления и передачи в ремонт.

Пример 6.3. Определить количество поверяемых однотипных измерительных приборов на предприятии за год и за месяц, если их имеется 1000 ед. и они подлежат поверке один раз в два месяца. Известно, что 15% этих приборов в год подлежат ремонту, а новых вводится 20%. Таким образом, в год по предприятию необходимо поверить данных приборов в количестве.

а в месяц.

На СИ, поверенные органами государственной МС, выдается свидетельство о государственной поверке, а на приборы, поверенные в организации, — аттестат и паспорт.

Аттестат является разовым документом, подтверждающим периодичность поверки и ее результаты. Аттестат хранится непосредственно на рабочем месте.

Паспорт — постоянно действующий документ, который отражает все сведения о приборе, начиная с его ввода в эксплуатацию (отметки о поверках, ремонтах и т. д.). На менее точных и менее ответственных СИ вместо свидетельства или аттестата ставится клеймо с указанием времени последней поверки.

Поверительные клейма (государственные или юридических лиц) предназначены для нанесения оттиска на СИ или документы (паспорта, аттестаты, свидетельства) в целях: удостоверения положительных результатов поверки СИ; закрытия доступа к узлам регулирования; погашения предыдущего клейма; опломбирования непригодных СИ. Порядок изготовления, хранения, применения и гашения клейм определен РД 50−597—86.

Поверительное клеймо — знак установленной формы, наносимый на средство измерения и признающий его годным к применению. Правила использования поверительных клейм оговорены в ПР 50.2.007—2001 ГСИ «Поверительные клейма».

Поверительные клейма должны содержать следующую информацию:

• • знак Ростехрегулирования (еще имеются клейма со знаком Госстандарта России);
• • условный шифр органа ГМС;
• • две последние цифры, отмечающие год применения клейма;
• • индивидуальный знак поверителя (одна из букв, взятых из русского, латинского или греческого алфавита).

Хранение, учет и состояние поверительных клейм юридических лиц обеспечивает ответственное лицо, имеющее квалификацию поверителя и назначаемое приказом по предприятию; контроль проводит не реже двух раз в год руководство предприятия с соответствующей отметкой в журнале учета клейм.

В процессе эксплуатации информационно-измерительных систем (ИИС) обычно не представляется возможным оценить их погрешности экспериментально. Тогда метрологический надзор за ними может быть осуществлен только одним путем: поверкой всех блоков как отдельных СИ, и оцениванием расчетными методами показателей точности ИИС в целом.

Так как ИИС, как правило, должны работать непрерывно, их остановка на период поверки недопустима. Поэтому такие ИИС укомплектовывают двойным набором блоков и заменяют снятые для поверки блоки заведомо годными. При очередном сроке поверки блоки ИИС меняют местами.

К проведению поверки СИ могут быть допущены лица, прошедшие специальное обучение и сдавшие экзамены в учебных заведениях Росстандарта, в органах государственной МС. Им Росстандарт поручает проведение аттестации поверителей или участие в комиссии, образуемой руководителем объединения, в которую входят представители органа государственной МС по программам, согласованным с этим органом.

Поверка СИ может проводиться в стационарных или передвижных лабораториях путем командирования государственных поверителей на предприятия по заявкам последних.

Представленные на поверку СИ должны быть полностью обеспечены необходимой НТД (паспорт, руководство, но эксплуатации, ТУ, чертежи, методика поверки и т.н.) и вспомогательным оборудованием. Отдельные поверочные установки внесены в Госреестр.

Требования к помещениям поверочных подразделений и условиям труда поверителей изложены в ряде государственных документов: ГОСТ 8.395−80, РД 50−443−83, МИ 670−84 и ГОСТ 12.0.003−74.

Порядок представления средств измерений на поверку устанавливается Ростехрегулированием, который утверждает перечни групп, подлежащих поверке. Поверка осуществляется согласно правилам ПР 50.2.006—94 ГСИ «Порядок проведения поверки средств измерений».

По решению Росстандарта право поверки СИ может быть предоставлено аккредитованным метрологическим службам юридических лиц, которые функционируют в соответствии с действующим законодательством и нормативными документами по обеспечению единства измерений. Порядок аккредитации метрологических служб определяется Правительством РФ. Поверочная деятельность, осуществляемая аккредитованными метрологическими службами юридических лиц, контролируется органами ГМС по месту расположения юридических лиц. Ответственность за ненадлежащее выполнение поверочных работ и несоблюдение требований нормативных документов несет орган ГМС или юридическое лицо, метрологической службой которого выполнены поверочные работы средств измерений.

Отметим, что поверка СИ осуществляется физическим лицом, аттестованным в качестве доверителя органом ГМС в соответствии с ПР 50.2.012—94. Поверитель (физическое лицо) — сотрудник органа ГМС или юридического лица, аккредитованного на право поверки, непосредственно производящее поверку СИ и прошедшее аттестацию в установленном порядке.

Результат поверки — подтверждение пригодности средств измерений к применению или признание их непригодными к применению. В первом случае на средство измерения и (или) его техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма и (или) выдается Свидетельство о поверке. Во втором случае оттиск поверительного клейма и (или) свидетельство о поверке аннулируется и выписывается Свидетельство о непригодности.

При поверке важен выбор оптимального соотношения между допускаемыми погрешностями эталонного и поверяемого СИ. Как правило, это соотношение принимается 1:3, тогда при поверке вводят поправки на показания рабочих СИ. Если поправку не вводят, то по погрешности эталонные СИ выбираются из соотношения 1:5.