РД 153-34.0-11.414-98

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

    
    
Дата введения 1999-12-30

    
    
    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
    
    
    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 для однородных групп СИ, обеспечивающего требуемую репрезентативность (представительность), производится по формуле
    

,                                                          (1)

    
где - общее число СИ, составляющих генеральную совокупность СИ однородной группы;
    
     - коэффициент Стьюдента;
    
     - 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 из общего количества однородной группы в течение МКИ .
    
    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 ;
    
    по наработке на отказ .
    
    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 - первый МКИ;

     - интенсивность отказов, год;
    
     - допустимая вероятность безотказной работы.
    

,                                                                     (3)

    
где - допустимая вероятность отказа.
    
    Требуемое значение 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 , интенсивности отказов и наработки на отказ определяются по формулам:
    

,                                                                       (5)

,                                                                            (6)

,                                                                  (7)

    
где - количество СИ однородной группы;
    
     - количество СИ, забракованных по скрытым отказам в течение межкалибровочного интервала ;
    
     - наработка на отказ -го СИ в однородной группе.
    
    4.7. Наработка на отказ каждого СИ определяется отношением суммарной наработки СИ к количеству выявленных скрытых отказов:
    

,                                                                        (8)

    
где - суммарная продолжительность периодов исправной работы -го СИ;
    
     - количество выявленных скрытых отказов для -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 сохраняется до очередной калибровки без изменений. В противном случае производится корректировка ранее установленного МКИ в соответствии с уравнением
    

,                                                                                 (10)

    
где - коэффициент коррекции МКИ, определяемый по выражению
    

.                                               (11)

    
    Значения коэффициента коррекции МКИ в зависимости от соотношения при различных 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 (=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 НД или используемым на энергопредприятии протоколам калибровки СИ данного типа.
    
    5.3. Для расчета МКИ следует определить величину , равную -му интервалу времени, в течение которого погрешность СИ изменяется на 0,1 (здесь - максимальная погрешность, полученная по результатам калибровки всей группы СИ, подвергаемых испытаниям на момент времени ); -я оценка МКИ определяется по формуле
    

,                                                            (12)

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

,                                                            (13)

    
где - математическое ожидание времени наработки СИ, в течение которого произошло изменение погрешности на 0,1.
    
    5.4. Моменты времени , в которые следует определять погрешности контролируемых СИ, необходимо рассчитывать по формуле
    

,                                    (14)

    
где - изменение вероятности безотказной работы СИ за период [; ];
    
     - порядковый номер проводимых испытаний (=1, ..., ).
    
    5.5. Интенсивность метрологических отказов на момент времени рассчитывается по формуле
    

,                                                                             (15)

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

     - средняя продолжительность эксплуатации СИ на момент времени .
    
    5.6. Изменение вероятности безотказной работы за интервал времени [; ] определяется по формуле
    

.                   (16)

    
    Так как измерения производятся с заданной вероятностью , то рассматривается в интервале [1; ].
    
    При определении необходимо задаться , равным примерно половине временного интервала [; ], т.е. примерно половине месяца (360 ч).
    
    Исходя из того, что функция экспоненциальная, целесообразно определить и на середине интервала [1; ], т.е. в точке .
    

.                                                             (17)

    
    5.7. Значение времени , соответствующее вероятности , рассчитывается по формуле
    

.                                                             (18)

    
    5.8. Для каждого определяется:
    
    разность между и в момент времени :
    

,                                                                (19)

    
где - максимальная погрешность из всей группы исправных СИ по результатам испытаний;
    
    время наработки , в течение которого изменилась на 0,1:
    

;                                                           (20)

    
    математическое ожидание , полученное по истечении временного интервала :
    

,                                                          (21)

    
где - число временных интервалов (=1......).
    
    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 при различных

    
Приложение 3
Справочное

    
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОГО МКИ

    
    Пример 1. Расчет на основе показателя интенсивности отказов .
    
    Для однородной группы СИ (=120 шт.) необходимо назначить МКИ . Допустимая вероятность безотказной работы =0,90. Известно, что интенсивность отказов аналогичных СИ =1/11 год.
    
    По формуле (2)
    

года.

    
    В соответствии с рекомендациями, изложенными в п.2.4 настоящих Методических указаний принимается =1 год.
    
    По истечении срока =1 год все СИ однородной группы были подвергнуты калибровке, при этом из 120 было забраковано 20 шт., т.е. =20.
    
    По формуле (5) определяется статистическое значение вероятности безотказной работы :
    

.

    
    Согласно формуле (9) определяется необходимость корректировки МКИ:
    

;

    
    0,865<<0,935.
    
    Значение =0,83 выходит за пределы полученных границ, следовательно первый МКИ =1 год был выбран неверно и подлежит коррекции по формуле (11):
    

.

    
    По формуле (10)
    

года.

    
    В соответствии с рекомендациями, изложенными в п.2.4 настоящих Методических указаний, принимается =6 мес.
    
    Пример 2. Расчет на основе показателя наработки на отказ .
    
    Для однородной группы СИ (КСП-4) необходимо определить МКИ . Допустимая вероятность безотказной работы =0,9. Допустимая погрешность репрезентативности =12%. Генеральная совокупность СИ =20 шт.
    
    С помощью метода, изложенного в разд.3 настоящих Методических указаний, определяется объем представительной выборки однородной группы СИ по формуле (1):
    

шт.

    
    Накопленная статистическая информация по одному КСП-4 приведена в приложении 1.
    
    Наработка на отказ для данного СИ рассчитывается по формуле (8):
    

ч.

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

=15520 ч; =17210 ч; =20810 ч; =11230 ч;

    
=16740 ч; =18450 ч; =17820 ч; =21340 ч;

    
=22470 ч; =21330 ч; =14080 ч; =18740 ч; =16230 ч.

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

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

ч.

    
    Пример 3. Расчет МКИ по скорости изменения погрешности.
    
    Для однородной группы СИ определить МКИ:
    
    однородная группа СИ серии КС-2;
    
    число СИ =100 шт.;
    
    количество СИ, забракованных по скрытым отказам, =4 шт.;
    

=±6,0 °С;

=±4,0 °С;

    
    средняя продолжительность эксплуатации СИ =10000 ч;
    
    =360 ч;
    
    допустимая вероятность =0,95.
    
    Определяется по формуле (15):
    

.

    
    С применением формулы (17) и (18) определяются и :
    

.

.

    
    Дискретность изменения вероятности безотказной работы за период [;] рассчитывается по формуле (16):
    

.

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

ч.

ч.

ч.

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

    
    Межкалибровочный интервал при =1
    

1 год 10 мес.

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

    
    
    
Текст документа сверен по:
/ РАО "ЕЭС России". -
М.: СПО ОРГРЭС, 2000