ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
И ПPОИЗВОДСТВЕННЫЙ
ЖУPНАЛ
¹ 8 (159)
УЧPЕДИТЕЛИ
Институт пpобëеì упpавëения
иì. В. А. Трапезникова PАН,
Московский ãосуäаpственный институт
эëектpоники и ìатеìатики, “МВТК”
(Ассоöиаöия äеëовоãо и нау÷но-техни÷ескоãо сотруäни÷ества в обëасти ìаøиностроения, высоких техноëоãий и конверсии.
Наöионаëüная техноëоãи÷еская паëата),
ООО “СенСиДат-Контроë” (pеäакöия)
Гë. реäактор
Заì. ãë. pеäактоpа
Гë. pеäактоp ИКА
Нау÷ный реäактор
Выпускаþщий реäактор
Ф.Ф. Пащенко
Н.Н. Кузнецова
В.Ю. Кнеллер
Г.М. Баpанова
С. В. Суханова
PЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Р.Р. Бабаян, Г.М. Баранова, Г.И. Джанäжãава,
В.Г. Доìpа÷ев, А.Н. Житков, Э.Л. Иöкови÷,
А.Ф. Каперко, В.Ю. Кнеëëер, Л.Н. Коëоìиеö,
Н.Н. Кузнеöова, В.П. Морозов, Ф.Ф. Пащенко, Б.И. Поäëепеöкий, В.В. Поëяков, Н.Л. Прохоров, И.Б. Яäыкин
PЕГИОНАЛЬНЫЕ PЕДСОВЕТЫ
(руководители)
Санкт-Петеpбуpг
В.Г. Кноppинã —
(812) 297-60-01
Нижний Новгород
С.М. Никуëин —
(831) 436-78-40
Екатеринбург
С.В. Порøнев —
(343) 375-97-79
Челябинск
Л.И. Боpиøпоëüский —
(351-2) 41-45-26
Новосибиpск
Ю.В. Чуãуй —
(383-3) 33-73-60
Красноярск
В.Г. Патþков —
(391-2) 912-279
Бийск
Ю.А. Гаëенко —
(3854) 43-25-69
Л.С. Звоëüский
(3854) 30-59-44
Пенза
Е.А. Мокров —
(841-2) 56-55-63
М.А. Щербаков —
(841-2) 56-37-08
Рязань
С.Н. Кириëëов —
(491-2) 92-04-55
Ульяновск
Н.Г. Яруøкина —
(842-2) 43-03-22
Уфа
В.Г. Гусев —
(347-2) 23-77-89
Ижевск
В.А. Аëексеев —
(341-2) 21-29-33
Оренбург
М.Г. Ку÷еpенко —
(353-2) 77-34-19
Орел
В.И. Гавpищук —
(486-2) 41-00-35
Владимир
В.Н. Устþжанинов —
(492-2) 33-59-67
Тула
В.Я. Pаспопов —
(487-2) 35-19-59
Воронеж
В.К. Битþков —
(473-2) 55-36-94
Курск
В.С. Титов —
(471-2) 58-71-12
Липецк
А.К. Поãоäаев —
(4742) 32-80-00
Л.А. Кузнеöов —
(4742) 32-80-44
Тамбов
С.В. Мищенко —
(475-2) 72-10-19
Астрахань
И.Ю. Петрова —
(851-2) 25-73-11
А.И. Наäеев
(851.2) 61-45-49
Минск
И.С. Манак —
(417) 278-13-13
Львов
И.И. Маpüяìова —
(10-380-322)
72-16-32
Журнаë вкëþ÷ен в Пере÷енü веäущих
реöензируеìых изäаний ВАК, пубëикуþщих
основные резуëüтаты äокторских и канäиäатских
äиссертаöий (октябрü 2010 ã.)
Подписные индексы:
79363 в катаëоãе Роспе÷ати; 40874 в катаëоãе
“Пресса России”
АДPЕС PЕДАКЦИИ:
117997, ГСП-7, Москва, уë. Пpофсоþзная, 65, к. 383
Теë./факс: (495) 330-42-66
www.datsys.ru
E-mail: [email protected]
Оpиãинаë-ìакет и эëектpонная веpсия
поäãотовëены ООО “Аäвансеä Соëþøнз”.
Отпе÷атано в типоãрафии “ЭЛИТ-ЮТЕРНА”
Заказ 71/08
Поäписано в пе÷атü 03.08.2012.
Жуpнаë заpеãистpиpован в Коìитете PФ по пе÷ати.
Свиäетеëüство о pеãистpаöии
ПИ № ФС 77-24419 от 18 ìая 2006 ã.
ÀÂÃÓÑÒ 2012
СОДЕРЖАНИЕ
К 20-летию ведущего приборостроительного предприятия России —
Промышленной Группы “Метран”
Интервью ãенераëüноãо äиректора ПГ “Метран” Аëексанäра Аëексееви÷а Гëазырина
журнаëу “Дат÷ики и систеìы” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тримбл С. Р., Лучко В. Е. Emerson в России — резуëüтаты сотруäни÷ества в разработке
новых проäуктов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Фетисов А. В., Черкашина Г. В. Этапы развития äат÷иков äавëения коìпании “Метран”
за посëеäние äва äесятиëетия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Фетисов А. В., Грудцинов Г. М., Вазарцев С. Е., Черкашина Г. В. Метран-150.
“Как закаëяëасü стаëü” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Розенфельд В. Р. Построение аппроксиìаöии функöии преобразования äат÷ика
äавëения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Кузьменко А. В., Колодий С. В., Гайфулин Р. М. Изìерение уровня с поìощüþ
выносных эëектронных äиафраãì (ERS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Фетисов А. В., Боголюбский А. А., Черкашина Г. В. Разработка äат÷ика новоãо
покоëения Метран-150 äëя атоìной энерãетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Сарылов В. Н., Сарылов О. В., Южаков А. П. Сравнитеëüные испытания и опытнопроìыøëенная экспëуатаöия разëи÷ных преобразоватеëей äавëения äëя систеì
контроëя и управëения энерãобëоков АЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Монахова Ю. С. Как правиëüно выбратü äат÷ик äавëения. Обзор реøений от Emerson . .
Асмолов С. В., Кузнецов Ю. Н. От “ìыøки” к Plug & Play сенсору иëи инноваöии
в обëасти разработки äат÷иков теìпературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Сафонов Е. В., Бромер К. А., Богданов В. Д., Конюхов А. В. Оптиìизаöия распоëожения сенсора пуëüсаöий äавëения в прото÷ной ÷асти вихревоãо расхоäоìера . . .
Богданов В. Д., Конюхов А. В., Кривоногов А. А. и äр. Испоëüзование ÷исëенных
ìетоäов ìоäеëирования при разработке вихревых расхоäоìеров . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Терехин А. А., Пашнина Н. А., МакКай М. Оöенка вëияния ìестноãо сопротивëения
на характеристики ка÷ества изìерений äвух- и ÷етырехëу÷евых уëüтразвуковых
преобразоватеëей расхоäа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Комелькова Е. В., Бабенков А. В., Черновол А. А. Метран-305 — вихреакусти÷еский
расхоäоìер äëя изìерения воäы в систеìах поääержания пëастовоãо äавëения . . . . . . .
Лучко В. Е., Алексеевских И. Н., Павлов А. Н. Экспериìентаëüная отработка изìеритеëüных äат÷иков в ПГ “Метран” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Лучко В. Е., Давыдов А. Р., Грудцинов Г. М. и äр. К вопросу об эëектроìаãнитной
совìестиìости äат÷иков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Гринчий А. А., Колодий С. В. Повыøение ка÷ества разработки и тестирования
проãраììноãо обеспе÷ения с поìощüþ проäуктов Microsoft в Инженерноì öентре
“Метран” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Бухарев Н. В. Созäание ìетроëоãи÷еской ëаборатории КИПиА . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Попов Е. В., Турчина А. Т., Лазуков А. В., Сысолякин А. В. Развитие этаëонов äавëения серии Метран-500 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Филимонов А. С. О ìетроëоãи÷ескоì обеспе÷ении ЗАО “ПГ «Метран»” . . . . . . . . . . . .
Шпаров А. В., Стрелков Д. В. Построение совреìенноãо произвоäства ìировоãо кëасса
на приìере ЗАО “ПГ «Метран»” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Малахова И. М. В öентре вниìания — заказ÷ик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Чепуров А. Ю. Сервисное обсëуживание среäств изìерений как важное усëовие
эффективности и бесперебойности техпроöессов заказ÷ика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Лучко В. Е., Лапин А. П. Направëения нау÷но-техни÷ескоãо сотруäни÷ества
ЗАО “ПГ «Метран»” и Южно-Ураëüскоãо ãосуäарственноãо университета . . . . . . . . . .
Петеримов О. А. Ежеìеся÷ное беспëатное обу÷ение по новинкаì среäств изìерений —
проект “Шкоëа Автоìатизаöии” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глазырин А. А. Систеìа ìенеäжìента ка÷ества Проìыøëенной Группы “Метран”. . . .
*
*
.2
.5
.7
11
14
16
21
23
30
34
38
40
43
47
49
52
57
59
61
67
69
72
74
76
79
80
*
Contents and abstracts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
© Сенсидат-Плюс, 2012
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Ê 20-ëåòèþ âåäóùåãî ïðèáîðîñòðîèòåëüíîãî
ïðåäïðèÿòèÿ Ðîññèè — Ïðîìûøëåííîé Ãðóïïû “Ìåòðàí”
К содержанию
ИНТЕРВЬЮ ГЕНЕРАЛЬНОГО ДИРЕКТОРА
ПГ “МЕТРАН”
АЛЕКСАНДРА АЛЕКСЕЕВИЧА ГЛАЗЫРИНА
ЖУРНАЛУ “ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ”
ДиС — Здравствуйте, Александр Алексеевич, позвольте начать с нетрадиционного вопроса — сколько лет
нужно для построения такого предприятия, которым Вы
сейчас управляете?
А. А. — Напраøивается естественный ответ: в 2012 ã.
ìы празäнуеì 20-ëетие торãовой ìарки “Метран”, стаëо бытü, 20 ëет и нужно. Но ответ этот не так прост —
обозна÷ая такой срок, ìы поäтвержäаеì, ÷то все проøеäøие ãоäы быëи ãоäаìи безостаново÷ноãо развития,
поступатеëüноãо äвижения к все боëее зна÷итеëüныì
öеëяì. За короткий срок с нуëя быëа созäана веäущая
российская приборостроитеëüная коìпания.
В 1992 ã. у “Метрана” быëо три кëþ÷евых фактора
успеха — переäовые техни÷еские иäеи, совреìенный,
без боязни изìенитü привы÷ныì управëен÷ескиì стереотипаì, взãëяä на веäение бизнеса и сиëüная коìанäа еäиноìыøëенников-основатеëей. Данный тоãäа
иìпуëüс быë стоëü ìощныì, и направëение äвижения
быëо выбрано стоëü верно, ÷то в основноì “Метран”
äвижется вäоëü этоãо вектора и сей÷ас, пустü внеøне
коìпания и переìениëасü о÷енü сиëüно — тыся÷а сотруäников; собственные ìноãоöеëевые иссëеäования
и разработки, провоäиìые в ãëобаëüной коопераöии;
ìощное, работаþщее, как ÷асы, произвоäство, оснащенное по ìировыì станäартаì; всесторонняя поääержка заказ÷иков; саìые совреìенные техноëоãии управëения бизнесоì, основанные на ìатри÷ной структуре и
проектноì поäхоäе.
ДиС — Сегодня мы видим, что торговая марка
“Метран” прочно вошла в семью легендарных брендов мирового лидера промышленной автоматизации компании
“Emerson”. Расскажите подробнее о роли и месте Промышленной Группы в мировом бизнесе.
А. А. — История отноøений ПГ “Метран” и коìпании “Emerson” восхоäит к 1996 ã., коãäа обе коìпании
стаëи проявëятü взаиìный интерес: наøи спеöиаëисты
встре÷аëисü на ìежäунароäных выставках, наносиëи визиты äруã äруãу. Наì быëи интересны инноваöионные
2
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
техноëоãии ìировоãо уровня, коìпаниþ “Emerson” интересоваëи возìожности расøирения бизнеса в России,
ориãинаëüные техни÷еские иäеи оте÷ественных инженеров, хороøо орãанизованное произвоäство среäств
изìерения, развитая сетü преäставитеëüств в России и
СНГ. Аìериканский приборостроитеëüный ãиãант и
ìоëоäая успеøная российская коìпания вниìатеëüно
изу÷аëи äруã äруãа, росëо взаиìопониìание, сбëижаëисü позиöии.
В 2004 ã. “Emerson” стаë инвестороì и стратеãи÷ескиì партнероì ЗАО ПГ “Метран”, а в 2009 ã. произоøëо поëное еãо вхожäение в сеìüþ “Emerson”; ПГ “Метран” стаë еäинственныì инжиниринãовыì и произвоäственныì сайтоì “Emerson” в СНГ. В резуëüтате
структура и функöионаëüностü ПГ “Метран” поëу÷иëи
äаëüнейøее развитие. Быëи не тоëüко сохранены, но и
вывеäены на новый уровенü все направëения äеятеëüности: поëностüþ ìоäернизировано и зна÷итеëüно расøирено произвоäство проäуктов ПГ “Метран”, при÷еì
ìоäеëüный ряä проäуктов с наøиì бренäоì постоянно
обновëяется; запущено произвоäство ряäа проäуктов и
с бренäаìи “Emerson”; поäразäеëение инженерных
разработок преобразовано в Гëобаëüный Инженерный
Центр (ГИЦ); созäан Центр поääержки заказ÷иков и
ìноãое äруãое. Сей÷ас 74 % проäаж ЗАО ПГ “Метран”
составëяþт проäукты собственноãо произвоäства, при÷еì 93 % произвоäиìоãо зäесü, зäесü же и разработано.
Хо÷у поä÷еркнутü, ÷то ПГ “Метран” не тоëüко разработ÷ик и произвоäитеëü интеëëектуаëüных среäств
изìерения äавëения, теìпературы и расхоäа. В составе
Проìыøëенной Группы äействуþт Центр поääержки
заказ÷иков и сëужба ìаркетинãа, которые обсëуживаþт
всех кëиентов коìпании “Emerson Process Management”
в России и СНГ, а также произвоäство кëапанов
“Fisher”, произвоäство ìетроëоãи÷ескоãо оборуäования
и Департаìент испоëнения проектов и сервиса “Emerson
Process Management”.
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
ДиС — Вы упомянули Глобальный Инженерный
Центр. Наши читатели интересуются, каковы последние
разработки и как часто модернизируются приборы под
маркой “Метран”?
А. А. — Всякая разработка на÷инается с изу÷ения
потребностей наøих потенöиаëüных покупатеëей как
в России, так и во всеì ìире (заìе÷у, потребностей, не
всеãäа еще иìи осознанных). Зäесü исто÷ник фунäаìентаëüных иссëеäований, которые провоäят “Emerson”
и “Метран”, в тоì ÷исëе в сотруäни÷естве с ЮжноУраëüскиì Госуäарственныì Университетоì — веäущиì ВУЗоì Южноãо Ураëа. Мы работаеì наä теìаìи,
которые, возìожно, станут буäущиì приборостроения.
Поëностüþ новые разработки составëяþт окоëо 60 %
всех работ, соответственно 40 % — это ìоäернизаöии.
В составе ГИЦ сей÷ас 150 инженеров, которые веäут
окоëо 60 теì НИОКР. Техни÷еские реøения защищены 76 патентаìи на изобретения.
Постоянное äвижение впереä, стреìëение поставитü саìые новые техноëоãии на сëужбу наøиì заказ÷икаì — это наø вектор. Эвоëþöиþ ìожно показатü на
приìере äат÷ика äавëения. Серия äат÷иков Метран-43,
-44, -45, разработанная в 1990-х ãоäах, быëа уникаëüна øиро÷айøиì спектроì приìенения и соäержаëа
ноу-хау в обëасти изìерения о÷енü низких äавëений.
Приøеäøий на сìену äат÷ик Метран-100 стаë первыì
российскиì интеëëектуаëüныì äат÷икоì äавëения с
HART-протокоëоì и позвоëиë впервые реаëизоватü
возìожности äиаãностики. Разработанный в 2007 ã.
Метран-150 поëностüþ изìениë преäставëение о российскоì приборе. Буäу÷и разработанныì на основе еìкостной я÷ейки, он встаë в оäин ряä с ëу÷øиìи зарубежныìи анаëоãаìи по то÷ности, наäежности и функöионаëüности. И наконеö, посëеäняя разработка —
äат÷ик äавëения Метран-150-АС äëя приìенения на
атоìных объектах в январе 2012 ã. быë оäобрен к приìенениþ авторитетной ìежвеäоìственной коìиссией,
возãëавëяеìой преäставитеëеì ОАО “Конöерн Росэнерãоатоì”. Мы ãорäиìся теì, ÷то приборы Метран-100 и
Метран-150 явëяþтся ëауреатаìи конкурса “Сто Лу÷øих Товаров России”.
ДиС — Звучит впечатляюще. А что позволяет добиваться таких результатов в разработках? И почему Вы
называете Инженерный Центр глобальным?
А. А. — Сна÷аëа отве÷у на посëеäний ваø вопрос.
Боëее 50 % разработок Инженерноãо Центра осуществëяется по заказаì фирìы “Rosemount” и äруãих äивизионов “Emerson” с посëеäуþщиì разìещениеì на
ãëобаëüноì произвоäстве и проäажаìи на ãëобаëüноì
рынке. Таëант и кваëификаöия российских инженеров
высоко öенятся в ìире, и коìпания “Emerson” пору÷ает наì разработку ìножества ãëобаëüных теì. Наприìер, оäна из посëеäних зна÷итеëüнейøих разработок
среäств изìерения — систеìа выносных эëектронных
äиафраãì (ERS) äëя изìерения уровня по перепаäу äавëения — быëа осуществëена зäесü. А произвоäитüся и
проäаватüся этот проäукт буäет по всеìу ìиру.
Что касается ка÷ества и теìпов разработок, тут ìы
проøëи оãроìный путü. Во-первых, постоянно соверøенствуется ìатериаëüно-техни÷еская база Инженер-
ноãо Центра, сей÷ас тестовые ëаборатории оснащены
саìыì совреìенныì и ÷асто уникаëüныì оборуäованиеì, ÷то позвоëяет повыøатü ìноãофункöионаëüностü
проектов и осуществëятü ìноãоступен÷атые ãëубокие
испытания. Во-вторых, äействует эффективная систеìа
управëения проектаìи, которая вкëþ÷ает постояннуþ
оöенку ка÷ества резуëüтатов, оöенку рисков, рас÷ет заãруженности ресурсов, финансовые показатеëи, поëу÷ение обратной связи от заказ÷иков проекта и ìноãое
äруãое. С такой систеìой ìы ìожеì неìеäëенно приниìатü верные реøения, ãибко варüироватü ресурсаìи,
быстро коорäинироватü работу разëи÷ных поäразäеëений. В-третüих, ìы тесно сотруäни÷аеì с ЮУрГУ, ÷то
зна÷итеëüно расøиряет возìожности иссëеäований и
разработок.
В 2010 ã. Инженерный Центр проøеë аттестаöиþ
по систеìе ìежäунароäноãо станäарта ìоäеëи зреëости
проöессов Capability Maturity Model Integration (CMMI),
который сфокусирован на обëасти разработки новых
проäуктов. ГИЦ быë аттестован на уровенü 2, также быëо поäтвержäено соответствие ÷асти проöессов требованияì уровня 3. Такиì образоì, ГИЦ явëяется оäниì
из ëу÷øих инженерных öентров в России, осуществëяþщих поëный öикë разработки — от иäеи äо поëной
разработки аппаратной и проãраììной ÷астей, техноëоãи÷еской оснастки, постановки на произвоäство и
äаëüнейøеãо сопровожäения проäукта. Дëя наøих заказ÷иков это озна÷ает, ÷то они ìоãут бытü уверены в
высо÷айøеì уровне тех приборов и реøений, которые
разрабатываþтся в ПГ “Метран”. Наприìер, в скороì
буäущеì ìы жäеì соверøенно новый äат÷ик äавëения.
ДиС — Конструктивное решение разработано, но
продукт еще нужно произвести и вовремя доставить заказчику. Ведущие компании на рынке борются за сокращение сроков поставки, так как для заказчика быстрое
исполнение заказа бывает решающим преимуществом.
Что для этого делается в ПГ “Метран”?
А. А. — Сроки поставки произвоäиìых среäств изìерений äëя станäартных заказов (т. е. станäартных,
наибоëее употребитеëüных опöий в станäартноì коëи÷естве) — а это 30 % от общеãо ÷исëа заказов — ëу÷øие
в России. Станäартный срок поставки таких заказов составëяет 10 рабо÷их äней, но по требованиþ, в крити÷еских сëу÷аях, ìы ìожеì обеспе÷итü поставку и за
оäин äенü. И это не в резуëüтате какоãо-то авраëа и не
с рискоì äëя ка÷ества — это обеспе÷ивается бëаãоäаря
систеìноìу пëанированиþ постоянно поääерживаеìых
на необхоäиìоì и äостато÷ноì уровне запасов коìпëектуþщих и ìатериаëов.
Дисöипëина наøих поставок заказ÷ику нахоäится
на высокоì уровне. Боëее ÷еì 85 % поставок произвоäятся в запроøеннуþ заказ÷икоì äату, боëее 90 % — в
соответствии с норìативной äатой, опреäеëенной наìи
саìиìи äëя äанноãо конкретноãо заказа. И эти öифры
(у нас этот показатеëü называется уровнеì обсëуживания заказ÷ика) верны äëя всеãо объеìа поставëяеìых
изäеëий, вкëþ÷ая как станäартные, так и нестанäартные опöии и заказы.
В ПГ “Метран” äëя заказ÷ика существует еще и
спеöиаëüная проãраììа äоверия, которая ãëасит: “Со-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
3
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
общите наì о крупноì иëи сëожноì заказе заранее, и
пока вы буäете финаëизироватü äокуìентаöиþ, ìы,
еще äо поäписания контракта, на÷неì ãотовитü произвоäство”, ÷то позвоëяет зна÷итеëüно сократитü сроки
испоëнения. Пятü ëет назаä срок поставки в 50 äней
быë норìаëüныì явëениеì äëя рынка, сеãоäня выиãранная неäеëя явëяется конкурентныì преиìуществоì.
Такиì образоì, ìы стреìиìся не тоëüко сëеäоватü требованияì рынка, но и опережатü эти требования.
ДиС — Поделитесь опытом, как вы смогли этого добиться?
А. А. — Быë непростой, со ìножествоì возникаþщих по пути пробëеì, проöесс тотаëüной перестройки
практи÷ески всеãо функöионаëа, связанноãо с разработкой, произвоäствоì, проäажаìи и пëанированиеì
всех этих проöессов. На протяжении нескоëüких ëет
быë оптиìизирован проöесс произвоäства, сокращены
öикëы. Все новые проäукты теперü разрабатываþтся на
основе ìоäуëüной конструкöии с возìожностüþ ëеãкоãо конфиãурирования поä заказ.
Мы постоянно работаеì наä снижениеì неоправäанной сëожности и избыто÷ной опöионаëüности. Дëя
кажäой опöии проäукта ìы реøаеì, как ëу÷øе поä нее
äержатü запасы — в äетаëях иëи в поäсборках нижнеãо
уровня.
Особуþ роëü иãрает хороøо отстроенный проöесс
совìестноãо пëанирования проäаж и произвоäства и на
еãо основе скрупуëезно собëþäаеìая проöеäура управëения запасаìи, закупа коìпëектуþщих и ìатериаëов,
их хранения и выäа÷и в произвоäство.
Внеäрены тщатеëüно проработанные ìетоäы проãнозирования, работает эффективная ERP-system, т. е.
систеìа управëения ресурсаìи преäприятия. В настоящее вреìя ìы нахоäиìся на пути к внеäрениþ ERP-систеìы Oracle, ÷то ÷ерез некоторое вреìя позвоëит наì
строитü управëение коìпанией в еäиноì инфорìаöионноì пространстве и с испоëüзованиеì еäиноãо инструìентария с ãëобаëüной коìпанией “Emerson”. И о÷енü
важно, ÷то ìы нахоäиìся в постоянной связи с поставщикаìи, у которых также внеäряеì проöессы и проöеäуры, обеспе÷иваþщие ãибкостü и оперативностü поставок.
ДиС — В СМИ упоминалось, что ваше производство
одних только датчиков давления может производить до
500 шт. в день. Как при таких объемах вы обеспечиваете
качество?
А. А. — Ка÷ество — это фунäаìент всей наøей äеятеëüности, и в основе поëитики ка÷ества ПГ “Метран”
ëежат три принöипа: во-первых, ãëавное äействуþщее
ëиöо в наøеì бизнесе — это заказ÷ик, во-вторых, непрерывное соверøенствование как принöип äеятеëüности и, в-третüих, вовëе÷енностü кажäоãо сотруäника
в обеспе÷ение ка÷ества. Уже в те÷ение 11 ëет ПГ “Метран” ежеãоäно поäтвержäает соответствие систеìы ìенеäжìента ка÷ества станäарту ГОСТ Р ИСО 9001.
Разработанная наìи систеìа охватывает все проöессы, проöеäуры и проäукты. Проверка ка÷ества встроена
в техноëоãи÷еский проöесс. Действует проãраììа развития ка÷ества у поставщиков äетаëей и сборо÷ных
еäиниö. Мы внеäряеì у ëокаëüных поставщиков те же
4
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
принöипы произвоäства, ÷то и у себя, наприìер LEAN
и Канбан.
В безусëовноì обеспе÷ении ка÷ества и безопасности как проäуктов, так и произвоäства ìы виäиì своþ
соöиаëüнуþ роëü. Проìыøëенная ãруппа “Метран” по
итоãаì 2011 ã. быëа уäостоена наãраäы Emerson STAR
Safety Award как саìое безопасное среäи произвоäственных преäприятий, вхоäящих в состав коìпании
“Emerson”, в катеãории преäприятий с ÷исëоì работников свыøе 500 ÷еëовек, а таких преäприятий по всеìу ìиру у “Emerson” нас÷итывается поряäка 50.
ДиС — Вы уже не раз упомянули Южно-Уральский
университет. Сотрудничество науки и бизнеса как источник инновационного развития сейчас обсуждается
всеми и везде. Какие у “Метрана” наработки в этом направлении?
А. А. — Проãраììа взаиìоäействия ЗАО ПГ “Метран” и ЮУрГУ стартоваëа боëее 10 ëет назаä, коãäа еще
никто не поäниìаë теìу эффективноãо взаиìоäействия
вузовской науки с реаëüныì бизнесоì. Просто ìы ÷етко осознаваëи, ÷то хотиì наниìатü на работу таëантëивых сотруäников, а вуз, со своей стороны, нужäаëся в
ìатериаëüно-техни÷еской поääержке и в живых связях
с переäовыìи äействуþщиìи разработ÷икаìи и произвоäитеëяìи. Таковы быëи исхоäные позиöии.
Естественныì образоì сфорìироваëасü проãраììа
ãрантования наибоëее äостойных работ стуäентов и ìоëоäых у÷еных по теìаì, бëизкиì теìатике ПГ “Метран”. Вìесте ìы построиëи ìощнуþ ëабораториþ, ãäе
на базе öифровых техноëоãий воспроизвоäится коìпëексная АСУТП и ãäе стуäенты кажäый äенü обу÷аþтся, практикуþтся, экспериìентируþт, реаëизуþт собственные ориãинаëüные реøения. Сей÷ас на первый
пëан выхоäят совìестные иссëеäования и разработки,
особенно в связи с появëениеì в ЮУрГУ оäноãо из
ìощнейøих в России суперкоìпüþтеров.
Мноãие ãоäы ПГ “Метран” приниìает стуäентов
на практику, в резуëüтате ëу÷øие нахоäят зäесü работу.
В 2011 ã. Инженерный Центр сäеëаë новый øаã — открыë 20 вакансий äëя интернов. Это возìожностü äëя
стуäентов, на÷иная с 4-ãо курса, найти опëа÷иваеìуþ
работу с непоëной занятостüþ, аäаптироватüся в коìпании, статü еще во вреìя у÷ебы отëи÷ныì спеöиаëистоì.
А ìы, со своей стороны, поëу÷аеì поëностüþ ãотовоãо
спеöиаëиста, сäеëавøеãо соверøенно осознанный выбор. Дуìаеì о распространении интернатуры и на äруãие поäразäеëения. Вообще, Университетская Проãраììа — вещü äëя нас соверøенно орãани÷ная, веäü
60 % сотруäников преäприятия — выпускники ЮУрГУ.
ДиС — Все, что вы рассказываете, внушает оптимизм и уверенность. А что дальше, каковы перспективы
развития?
А. А. — Дëя нас нет ни÷еãо важнее, ÷еì сëуøатü рынок, пониìатü пробëеìы наøих заказ÷иков и преäëаãатü реøения. Запрос наøих основных потребитеëей —
нефтеãазовой, энерãети÷еской, ìетаëëурãи÷еской инäустрии — äиктует наì основные направëения развития
на äоëãосро÷нуþ перспективу. “Think Customer” —
“Дуìай о Заказ÷ике” — äëя нас не просто красивый ëозунã, за которыì скрывается эëеìентарное стреìëение
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
к все боëüøиì и боëüøиì прибыëяì, но настоящее
бизнес-креäо. Буäеøü пониìатü заказ÷ика, суìееøü
бытü еìу нужныì, суìееøü преäëожитü еìу то, ÷еãо не
сìоãут преäëожитü конкуренты, преäëожитü такие
возìожности, о которых саì заказ÷ик иноãäа и не заäуìываëся — приëожатся и прибыëи.
С äруãой стороны, коне÷но, естü краткосро÷ная
перспектива — пëаны на бëижайøуþ пару ëет. В первуþ о÷ереäü, ìы пëанируеì расøирятü произвоäство
проäуктов поä ìаркой “Метран” и ãëобаëüных проäуктов “Emerson”. Мы работаеì наä поäãотовкой произвоäства воëновоäных уровнеìеров, систеì изìерения
уровня по перепаäу äавëения, äат÷иков теìпературы
“Rosemount”. Наøи европейские коëëеãи заявиëи о за-
УДК 681.586'326.009.11
интересованности в орãанизаöии произвоäства реãуëяторов “Emerson” на базе ПГ “Метран” Все это ãоворит
о тоì, ÷то рынок России и СНГ как наìи, так и в öеëоì
корпораöией “Emerson” оöенивается, как ìощно развиваþщийся, о÷енü интересный и перспективный. И ìы
ãорäиìся теì, ÷то ПГ “Метран” в ãоä своеãо 20-ëетия
÷увствует себя уверенно в роëи ëиäера российскоãо
приборостроения.
ДиС — Благодарим за содержательный рассказ и от
имени редакции и читателей журнала поздравляем Вас и
весь коллектив ПГ “Метран” с юбилейной датой. Желаем
Вашей компании процветания, дальнейшего уверенного
развития, успешной реализации планов, благополучия ее
сотрудникам.
К содержанию
“EMERSON” В РОССИИ — РЕЗУЛЬТАТЫ СОТРУДНИЧЕСТВА
В РАЗРАБОТКЕ НОВЫХ ПРОДУКТОВ
С. Р. Тримбл, В. Е. Лучко
Преäставëен опыт сотруäни÷ества коìпании “Emerson Process Management” и ПГ “Метран” в разработке новых
проäуктов äëя ãëобаëüноãо и российскоãо рынков. Рассìотрены вопросы переäа÷и опыта и техноëоãий, куëüтурных разëи÷ий, äостиãнутые резуëüтаты.
Ключевые слова: “Emerson”, “Метран”, Инженерный центр, разработка продуктов, управление проектами, процессы,
процедуры, культурные различия, CMMI, PMBOK.
В иþне 2004 ã. коìпания “Emerson Process Management” стаëа инвестороì и стратеãи÷ескиì партнероì
ПГ “Метран” — веäущеãо российскоãо произвоäитеëя
контроëüно-изìеритеëüных приборов äëя управëения
техноëоãи÷ескиìи проöессаìи. Оäной из при÷ин этоãо
партнерства стаëа äеятеëüностü таëантëивоãо инженерно-техни÷ескоãо персонаëа ПГ “Метран”, который разрабатываë ëу÷øие в России и СНГ изìеритеëüные приборы. Коìпания “Emerson” увиäеëа возìожностü эффективноãо приìенения профессионаëüных навыков
инженеров Проìыøëенной ãруппы, и осенüþ 2004 ã. в
ПГ “Метран” быë созäан Гëобаëüный Инженерный
Центр (ГИЦ) äëя расøирения возìожностей коìпании
“Emerson” в обëасти ãëобаëüной разработки проäукöии.
На на÷аëüноì этапе сотруäни÷ества коìпания
“Emerson” преäоставиëа ГИЦ техноëоãии, которые позвоëяëи соверøенствоватü проäуктовые ëинейки ПГ
“Метран” и опреäеëяëи пути реаëизаöии проектов по
ìоäернизаöии произвоäства. Спеöиаëисты ГИЦ приëаãаëи все усиëия äëя тоãо, ÷тобы выпоëнитü эти проекты и понятü, как испоëüзоватü техноëоãии коìпании
“Emerson” в своих проäуктах.
С тех пор ПГ “Метран” выпустиëа сеìейство äат÷иков äавëения Метран-150, которые вкëþ÷аþт техноëоãии коìпании “Emerson” и с÷итаþтся на российскоì
рынке прибораìи с наиëу÷øиìи экспëуатаöионныìи
характеристикаìи. Кроìе тоãо, коìанäа ГИЦ выпоëниëа öеëый ряä ãëобаëüных проектов по разработке
проäукöии, соответствуþщей станäартаì коìпании
“Emerson” в обëасти ка÷ества, наäежности и прибыëüности.
Созäание ГИЦ — оäно из наибоëее успеøных äостижений коìпании “Emerson”. Оäнако путü к успеху
быë непростыì. Множество пробëеì возникаëо в хоäе
развития ГИЦ, и сотруäники äобросовестно и саìоотверженно работаëи наä их разреøениеì. Дëя оказания
поääержки коìпания “Emerson” направиëа из США в
Чеëябинск Директора Гëобаëüноãо Инженерноãо Центра, который в те÷ение трех ëет веë работу по интеãрированиþ инженерных поäразäеëений в США и России.
Первой сëожностüþ äëя неãо явиëисü куëüтурные разëи÷ия, преоäоëение которых стаëо основныì фактороì
при построении эффективной коììуникаöии в коìанäной работе. Сотруäники изу÷аëи куëüтурные особенности общения, характер принятия реøений и их реаëизаöии, ìетоäы провеäения совещаний и теëефонных
конференöий, норìы эти÷ескоãо повеäения, коìанäноãо стиëя работы наä проектаìи, преäставëения инфорìаöии у÷астникаì проекта и руковоäитеëяì разëи÷ных уровней. Основныìи ìетоäаìи преоäоëения
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
5
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
куëüтурных разëи÷ий явëяëисü тренинãи и ìероприятия по обìену инфорìаöией ìежäу аìериканскиìи и
российскиìи спеöиаëистаìи, выезäы как сотруäников
ГИЦ на преäприятия коìпании “Emerson” в США, так
и руковоäитеëей и спеöиаëистов из США в ПГ “Метран”. Оäнако пониìание куëüтурных особенностей аìериканских и российских спеöиаëистов быëо ëиøü верøиной айсберãа. Коìанäы по разработке проäукöии
ìоãëи опиратüся на некоторые правиëа в проöессе уëу÷øения произвоäитеëüности, но испытываëи труäности
в изìенении куëüтуры и способов орãанизаöии проöессов, необхоäиìых äëя äостижения эффективноãо сотруäни÷ества.
Дëя успеøноãо внеäрения изìенений коìпания
“Emerson” выявиëа три кëþ÷евых фактора успеха: коììуникаöия, поääержка и выпоëнение требований. В öеëях обеспе÷ения ясности быëо преäëожено такое пониìание ìиссии ГИЦ:
Стать Глобальным Инженерным Центром,
способным эффективно конструировать контрольноизмерительные приборы и сопутствующие изделия
в соответствии со стандартами компании “Emerson”,
которые обеспечивают надежность, безопасность,
качество и рентабельность.
Бëаãоäаря реãуëярноìу и ÷еткоìу инфорìированиþ о перспективах, функöиях и проöессах поäразäеëения поëу÷иëи то÷ное преäставëение об ожиäаеìых
резуëüтатах, которых иì преäстояëо äобитüся. Созäание систеìы устой÷ивой обратной связи посреäствоì
провеäения обзоров по проектаì и орãанизаöии визитов на преäприятия в США позвоëиëо спеöиаëистаì
Инженерноãо öентра ознакоìитüся с переäовыì опытоì и приäерживатüся верноãо курса. ГИЦ поëу÷аë
своевреìеннуþ поìощü и инфорìаöионнуþ поääержку
спеöиаëистов, ориентированных на коìанäнуþ работу
и äостижение успеха.
Знания и навыки äëя äостижения эффективноãо
сотруäни÷ества, поëу÷енные сотруäникаìи ГИЦ в проöессе обу÷ения как в ПГ “Метран”, так и в США,
способствоваëи поëожитеëüныì переìенаì. Оäниì из
эффективных ìетоäов обу÷ения быëи стажировки инженеров в США äëитеëüностüþ от оäноãо äо øести ìесяöев, в те÷ение которых спеöиаëисты ГИЦ работаëи
наä проектаìи вìесте со спеöиаëистаìи коìпании
“Emerson”. Коìанäы по ãëобаëüныì проектаì прохоäиëи обу÷ение проöессаì разработки новой проäукöии
коìпании “Emerson” и проöеäураì работы поäразäеëений (DOP). Проектные коìанäы сëеäоваëи требованияì станäартных проöессов коìпании “Emerson” в работе наä ãëобаëüныìи проектаìи, а также äоëжны быëи
выпоëнятü требования внутренних проöеäур, таких как
ìетоäоëоãи÷еские инструкöии по ка÷еству (МИК), разрабатывая проäукты äëя российскоãо рынка.
В МИК быëи внесены изìенения, которые позвоëиëи äобитüся их ìаксиìаëüноãо соответствия ãëобаëüныì проöеäураì, без наруøения кëþ÷евых аспектов,
необхоäиìых при разработке ка÷ественных проäуктов
российскоãо произвоäства. Обу÷аþщий курс по управëениþ проектаìи в соответствии с ìежäунароäныì
6
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
станäартоì “Своä Знаний по Управëениþ Проектаìи”
(A guide to the Project Management Body of Knowledge:
PMBOK guide. 3rd edition. — PMI Inc., 2004. — 390 с.) быë
провеäен спеöиаëистаìи Санкт-Петербурãскоãо фиëиаëа ìежäунароäноãо Института Управëения Проектаìи
(Project Management Institute — PMI). В резуëüтате быëо äостиãнуто общее пониìание переäовых практик и
принятой терìиноëоãии. Руковоäитеëи ГИЦ приняëи
у÷астие в тренинãе “Коììуникативный руковоäитеëü”
с öеëüþ овëаäения ìетоäаìи управëения высокоэффективныì структурныì поäразäеëениеì. Некоторые руковоäитеëи повысиëи своþ äеëовуþ коìпетентностü,
пройäя поäãотовку по проãраììе “Мастер Деëовоãо Аäìинистрирования” (Master of Business Administration —
MBA).
В резуëüтате проäеëанной работы в 2010 ã. ГИЦ быë
аттестован на соответствие требованияì второãо уровня CMMI-DEV (Capability Maturity Model Integration
(CMMI) for Development) с эëеìентаìи третüеãо уровня. Это поäтверäиëо опреäеëенностü, управëяеìостü,
повторяеìостü и эффективностü проöессов разработки
äëя обеспе÷ения стабиëüноãо ка÷ества новых проäуктов. Все это способствует повыøениþ и поääержаниþ
эффективности рабо÷их проöессов. Бëаãоприятная рабо÷ая обстановка ГИЦ, а иìенно, возìожностü обу÷ения, поääержка со стороны руковоäства и интересные
проекты привëекает и уäерживает таëантëивых и öеëеустреìëенных спеöиаëистов.
Теперü, посëе заверøения проöесса интеãраöии в
коìпаниþ “Emerson”, ГИЦ поëüзуется всеìи пëоäаìи
ãëобаëüноãо сотруäни÷ества. Знания, поëу÷енные сотруäникаìи, и внеäренная систеìа ìенеäжìента ка÷ества позвоëяþт ãоворитü о ГИЦ, как о сиëüноì у÷астнике
ãëобаëüноãо бизнеса. Резуëüтатоì постоянноãо соверøенствования поäхоäа к управëениþ проектаìи стаëо
еãо соответствие PMBOK. Сеãоäня корпоративная куëüтура в боëüøей степени ориентирована на коìанäнуþ
работу, поэтоìу наибоëее уäа÷ные иäеи и реøения нахоäятся в свобоäноì äоступе äëя ãрупп по выпоëнениþ
проектов.
Бëаãоäаря приìенениþ переäовых техноëоãий спеöиаëисты ГИЦ иìеþт возìожностü разрабатыватü проäукты поä ìаркой “Метран”, которыì нет равных среäи российских анаëоãов. Коìпания “Emerson”, в своþ
о÷ереäü, также поëüзуется преиìуществаìи коопераöии.
По ìере тоãо, как инженеры изу÷аþт ìировые техноëоãии и ГИЦ выпоëняет проекты по разработке среäств
изìерения, сокращаþтся сроки созäания новых проäуктов и вывоäа их на ãëобаëüный рынок.
Преäставëенный на ìировоì рынке äат÷ик 3051S с
эëектронной выносной ìеìбраной (ERS) быë разработан äëя ìировоãо рынка иìенно в ГИЦ. Явëяясü уникаëüной новинкой в отрасëи, ERS преäëаãает поëностüþ интеãрированнуþ систеìу изìерения уровня по
перепаäу äавëения, äостоинства которой и интерес äëя
заказ÷ика состоят в тоì, ÷то не требуется постоянное
äороãостоящее техни÷еское обсëуживание в отëи÷ие от
ìехани÷еских выносных ìеìбран. Поìиìо ERS Инженерный öентр заверøиë реаëизаöиþ нескоëüких ãëобаëüных проектов, таких как расхоäоìер 8732, äат÷ик
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
äавëения 3051 на базе протокоëа HART 7 с ëокаëüныì
интерфейсоì оператора (LOI), прорабатываþтся новые
реøения äëя ëинейки проäуктов сëеäуþщеãо покоëения по изìерениþ теìпературы.
Деятеëüностü коìпании “Emerson” в России явëяется успеøной. Объеì проäаж и уровенü прибыëüности
превысиëи первона÷аëüные ожиäания. Коìпания поëу÷иëа возìожностü взаиìоäействоватü с ìестныìи экспертаìи в отрасëи и кваëифиöированныìи инженерно-техни÷ескиìи спеöиаëистаìи. Боëее тоãо, наëажено
про÷ное взаиìоäействие с Южно-Ураëüскиì ãосуäарственныì университетоì, который явëяется кузниöей
таëантëивых инженерных каäров и нау÷но-иссëеäоватеëüскиì öентроì в Южно-Ураëüскоì реãионе.
Сотруäни÷ество коìпании “Emerson” и ПГ “Метран” открыëо бëаãоприятные перспективы äëя их äаëüнейøеãо развития как ãëобаëüных произвоäитеëей контроëüно-изìеритеëüных среäств äëя управëения техноëоãи÷ескиìи проöессаìи.
Стив Ричард Тримбл — директор по глобальным разработкам,
“Emerson Process Management”, “Rosemount Inc.”;
E-mail: Steve. [email protected]
Виктор Егорович Лучко — зам. директора Инженерного центра,
ЗАО ПГ “Метран”.
+7 (351) 799-51-51
E-mail: [email protected]
К содержанию
УДК 65.016
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ КОМПАНИИ “МЕТРАН”
ЗА ПОСЛЕДНИЕ ДВА ДЕСЯТИЛЕТИЯ
А. В. Фетисов, Г. В. Черкашина
Рассìотрена эвоëþöия конструкöии изìеритеëüных преобразоватеëей Метран за посëеäние äва äесятиëетия.
Преäставëены новые разработки на базе разëи÷ных сенсоров.
Ключевые слова: преобразователь измерительный, датчик давления, чувствительный элемент, мембрана, разделительная жидкость, перегрузочное давление.
В конöе 1970-х — на÷аëе 1980-х
ãоäов вопросаìи изìерения äавëения с преобразованиеì в станäартный анаëоãовый выхоäной сиãнаë
постоянноãо тока в Советскоì Соþзе заниìаëся ìосковский институт “НИИТепëоприбор”. В этоì
институте быëи разработаны преобразоватеëи äавëения серии “Сапфир”, конструкöия которых состоит
из изìеритеëüноãо бëока и эëектронноãо преобразоватеëя. В изìеритеëüноì бëоке в ка÷естве перви÷ноãо преобразоватеëя испоëüзоваëся тензопреобразоватеëü с пëастиной из ìонокристаëëи÷ескоãо сапфира с креìниевыìи пëено÷ныìи
тензорезистораìи (так называеìая
КНС-структура), про÷но соеäиненной с ìетаëëи÷еской ìеìбраной.
Тензопреобразоватеëü быë разработан также в институте “НИИТепëоприбор”.
Эëектронный преобразоватеëü
преобразует изìенение эëектри÷ес-
коãо сопротивëения тензорезисторов тензопреобразоватеëя в унифиöированный токовый выхоäной сиãнаë 4...20 ìА иëи 0...5 ìА.
Конструкöия изìеритеëüноãо
бëока разрабатываëасü поä äва типа
тензопреобразоватеëей:
— ìеìбранно-ры÷ажный тензопреобразоватеëü (рис. 1) äëя изìерения ìаëых äавëений (äо 250 кПа) —
разности äавëений, а также избыто÷ноãо и абсоëþтноãо;
— ìеìбранный тензопреобразоватеëü (рис. 2) äëя изìерения
среäних и высоких äавëений
(0,4...100 МПа) — избыто÷ноãо, абсоëþтноãо äавëений.
Изìеритеëüный бëок äëя изìерения среäних и высоких äавëений иìеет простуþ конструкöиþ
(сì. рис. 2), изìеряеìая среäа поäвоäится непосреäственно к ìетаëëи÷еской титановой ìеìбране тензопреобразоватеëя, соеäиненной с
пëастиной из ìонокристаëëи÷ескоãо сапфира.
В изìеритеëüноì бëоке äëя изìерения ìаëых äавëений (сì. рис. 1)
тензопреобразоватеëü ры÷ажноãо
типа разìещен внутри изìеритеëüноãо бëока и отäеëен от изìеряеìой
среäы ìетаëëи÷ескиìи ãофрированныìи ìеìбранаìи, внутренняя поëостü запоëнена креìнийорãани÷еской жиäкостüþ. Возäействие äавëения со стороны пëþсовой каìеры
вызывает переìещение изìеритеëüной ìеìбраны с оäновреìенныì
переìещениеì ры÷аãа тензопреобразоватеëя. При возäействии оäносторонних переãрузок ìеìбраны как
со стороны пëþсовой, так и со стороны ìинусовой каìер ëожатся на
профиëированный упор.
Эта конструкöия соответствоваëа требованияì, преäъявëяеìыì
к среäстваì изìерения в те ãоäы:
основная поãреøностü составëяëа
γ = ±0,25...0,5 % и äопоëнитеëüная
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
7
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
1
2
3
4
5
12
+
11
–
6
7
8
9
10
Рис. 1. Схема измерительного блока для
измерения малых давлений датчика давления “Сапфир”:
1 — эëектронный преобразоватеëü; 2 —
ãерìоввоä; 3 — упëотнитеëüные прокëаäки; 4 — тензопреобразоватеëü; 5 —
тяãа; 6 — øток; 7 и 12 — каìеры; 8 —
ãофрированные ìеìбраны; 9 — основание с профиëированныìи упораìи;
10 — фëанöы; 11 — заìкнутая поëостü,
запоëненная разäеëитеëüной жиäкостüþ
теìпературная поãреøностü γt =
= ±0,25 %/10 °C.
Оäнако конструкöия изìеритеëüноãо бëока быëа труäоеìкой в
изãотовëении и не обеспе÷иваëа
выпоëнения некоторых требований,
необхоäиìых при экспëуатаöии.
Наëи÷ие ìехани÷еской связи ìежäу
ìеìбранно-ры÷ажныì тензопреобразоватеëеì и изìеритеëüныìи
ìеìбранаìи отриöатеëüно сказываëосü на ìетроëоãи÷еских характеристиках äат÷ика. В такой конструкöии сëожно äобитüся ка÷ественной защиты тензопреобразоватеëя при оäносторонних переãрузках ìеìбран высокиì äавëениеì.
Защита осуществëяëасü тоëüко при
поìощи ìехани÷еских упоров, профиëированных при изãотовëении в
соответствии с ãеоìетрией ãофр изìеритеëüных ìеìбран. Обеспе÷итü
поëное совпаäение профиëированных упоров с профиëеì изìеритеëüных ìеìбран в проöессе изãотовëения невозìожно, поэтоìу высокое переãрузо÷ное äавëение, которое возäействует на ìеìбрану,
нахоäящуþся на упоре, оäнозна÷но
вызывает остато÷ные äефорìаöии в
8
саìой обоëо÷ке ìеìбраны и тензопреобразоватеëе, ÷то изìеняет поëожение изìеритеëüной ìеìбраны
и это обусëавëивает поãреøностü
выхоäноãо сиãнаëа посëе снятия переãрузки.
Зна÷итеëüный объеì креìнийорãани÷еской жиäкости во внутренней поëости äат÷ика (боëее 4,5 сì3)
обусëавëивает появëение поãреøностей прибора при изìенении стати÷ескоãо äавëения и теìпературы,
так как при этоì изìеняется объеì
жиäкости. Жесткостü ìеìбран со
стороны пëþсовой и ìинусовой поëостей не ìожет бытü абсоëþтно
оäинаковой из-за невозìожности
поëу÷ения проката оäинаковой тоëщины. Сварка ìеìбран с äвух сторон основания не ìожет обеспе÷итü
оäинаковые эффективные пëощаäи,
поэтоìу при изìенении стати÷ескоãо äавëения и теìпературы всеãäа
естü сìещение ры÷аãа тензопреобразоватеëя в сторону боëее ìяãкой ìеìбраны. Все это привоäит к
нестабиëüности выхоäноãо сиãнаëа
в проöессе экспëуатаöии от изìенения стати÷ескоãо äавëения и теìпературы окружаþщей среäы, а также
поä возäействиеì провоäиìоãо техноëоãи÷ескоãо проöесса.
Теì не ìенее, и сеãоäня ìноãие
российские коìпании проäоëжаþт
выпускатü äат÷ики с изìеритеëüныì
бëокоì, практи÷ески поëностüþ базируþщиìся на конструкöии “Сапфир” с ÷увствитеëüныì эëеìентоì
на КНС-структуре. Они отëи÷аþтся
тоëüко эëектронныì преобразоватеëеì и куëüтурой произвоäственно-техноëоãи÷ескоãо проöесса.
Инженеры коìпании “Метран”
виäеëи и пониìаëи эти пробëеìы и
в 1992 ã. быëа разработана наøа
первая серия — низкопреäеëüные
äат÷ики Метран-45 (преäеëы изìерений 0,06...6,3 кПа) с “сухой” (без
наëи÷ия жиäкости) конструкöией
изìеритеëüноãо бëока, которая быëа øироко востребована в ìетаëëурãи÷еской проìыøëенности и
äруãих отрасëях.
Основные усоверøенствования
в сравнении с “Сапфироì” состояëи в сëеäуþщеì:
— наëи÷ие “сухой” конструкöии
с оäной изìеритеëüной ìеìбраной
позвоëиëо зна÷итеëüно уìенüøитü
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
1
2
3
4
Рис. 2. Схема измерительного блока
преобразователя давления “Сапфир”:
1 — эëектронный преобразоватеëü; 2 —
тензопреобразоватеëü ìеìбранный; 3 —
øтуöер; 4 — äинаìи÷еская поëостü
поãреøности от стати÷ескоãо äавëения и изìенения теìпературы;
— изìенение конструкöии соеäинения тензопреобразоватеëя с
ìеìбраной позвоëиëо поëу÷итü
ìиниìаëüный преäеë изìерений
0,06 кПа (в “Сапфире” ìиниìаëüный преäеë изìерений быë 0,4 кПа),
÷то о÷енü важно äëя ìноãих заказ÷иков.
В 1995 ã. инженеры коìпании
“Метран” разработаëи äат÷ики разности äавëений Метран-43Ф-ДД с
высокиì экспëуатаöионныì стати÷ескиì äавëениеì (äо 25 МПа), в
изìеритеëüноì бëоке котороãо испоëüзоваëасü также оäна изìеритеëüная ìеìбрана, а ÷увствитеëüный эëеìент тензопреобразоватеëя
защищаëся разäеëитеëüной жиäкостüþ в упруãоì эëеìенте (рис. 3).
Конструкöия защищена патентоì.
Наëи÷ие оäной ìеìбраны в изìеритеëüноì бëоке и выпоëнение
защитных упоров ìеìбраны при
переãрузках äо 25 МПа на фëанöе и
корпусе, а также приìенение упруãоãо эëеìента äëя защиты эëектри÷еской ÷асти тензопреобразоватеëя
поëожитеëüно сказаëосü на ìетроëоãи÷еских характеристиках прибора. Дат÷ик быë абсоëþтно устой÷ив
к изìенениþ стати÷ескоãо äавëения
(äо 25 МПа). В те÷ение äëитеëüноãо
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
1
2
3
4
«+»
«–»
Рис. 3. Схема измерительного блока
датчика Метран-43Ф-ДД:
1 — эëектронный преобразоватеëü; 2 —
упруãий эëеìент с разäеëитеëüной жиäкостüþ; 3 — ìеìбранно-ры÷ажный тензопреобразоватеëü; 4 — ìеìбрана изìеритеëüная
вреìени он быë саìыì попуëярныì
на преäприятиях Газпроìа.
В 1998 ã. быë разработан коррозионностойкий äат÷ик серии Метран-49 (рис. 4), в изìеритеëüноì
бëоке котороãо испоëüзоваëся тензопреобразоватеëü с КНС-структурой и оäной изìеритеëüной ìеìбраной. С äвух сторон изìеритеëüной ìеìбраны быëи выпоëнены
ìяãкие разäеëитеëüные ìеìбраны
из коррозионностойких ìатериаëов: титана, тантаëа, 06ХН28НДТ,
хастеëëоя. Дат÷ик Метран-49 приìеняëся на хиìи÷еских завоäах и
преäприятиях Оренбурãскоãо и Астраханскоãо ìесторожäений Газпроìа, ãäе прироäный ãаз соäержит
äо 26 % серовоäороäа. За эту разработку Постановëениеì “Газпроìа”
быëа присужäена преìия ОАО “Газпроì” в обëасти науки и техники за
2004 ãоä.
Коìпания “Метран” разрабатывает также ìаëоãабаритные äат÷ики
äëя изìерения избыто÷ноãо и абсоëþтноãо äавëений. Так, äат÷ик Метран-55 с основной поãреøностüþ
γ = ±0,25...0,5 %, γt = ±0,15 %/10 °C
иìеет ìаëые ãабариты, невысокуþ
стоиìостü, простуþ конструкöиþ
эëектронной ÷асти и изìеритеëüноãо бëока.
В 2000 ã. инженеры коìпании
“Метран” заверøиëи разработку и
на÷аëи выпуск новоãо коìпëекса
Метран-100 — первых в России ìикропроöессорных äат÷иков äавëения
с приìенениеì öифровой обработки выхоäноãо сиãнаëа по станäарту
HART. Дизайн эëектронноãо преобразоватеëя быë поëностüþ обновëен в сравнении с преäыäущиìи
разработкаìи. В äат÷иках быëо реаëизовано ëокаëüное управëение с
испоëüзованиеì äиспëея инäикатора и функöионаëüных кнопок, äистанöионное управëение посреäствоì ру÷ноãо коììуникатора HART,
äистанöионное управëение посреäствоì проãраììы HART-master.
Эти äат÷ики иìеëи äопоëнитеëüные возìожности по настройке
и äиаãностике. В них быë реаëизован øирокий набор функöий настройки и каëибровки: настройка
еäиниö изìерения, вреìени äеìпфирования, настройка äиапазона
изìерений, выбор характеристики
выхоäноãо сиãнаëа, каëибровка ãраниö äиапазона, каëибровка “нуëя”,
настройка защиты параìетров äат÷ика. В проöессе изìерения äат÷ик
выпоëняет саìоäиаãностику и форìирует инфорìаöиþ об оøибках.
Это быë боëüøой успех коìпании “Метран”, несìотря на то, ÷то
в Метране-100 испоëüзоваëся изìеритеëüный бëок, базируþщийся на
конструкöии “Сапфир”. Дат÷ик быë
о÷енü уäобен в обсëуживании, он
наøеë øирокое приìенение в разëи÷ных отрасëях проìыøëенности
и äо конöа 2007 ã. быë ëиäероì проäаж в России.
Инженеры “Метран” пониìаëи, ÷то äëя сохранения ëиäерства
необхоäиìо реøитü пробëеìы по
обеспе÷ениþ стабиëüности, уìенüøениþ поãреøности от стати÷ескоãо äавëения, повыøениþ стойкости
к переãрузо÷ноìу äавëениþ. А äëя
преоäоëения этих пробëеì нужен
новый ÷увствитеëüный эëеìент небоëüøих разìеров с высокой стойкостüþ к переãрузкаì.
И в 2004 ã., коãäа коìпания
“Emerson Process Management” на÷аëа искатü партнеров на российскоì рынке и остановиëа свой выбор
на коìпании “Метран” как ëиäере
15
14
3
12
10
11
8
9
–
+
6
5
4
7
1
13
2
Рис. 4. Схема измерительного коррозионностойкого датчика давления Метран-49:
1 — изìеритеëüная ìеìбрана; 2 — основание; 3 — ìеìбранно-ры÷ажный тензопреобразоватеëü; 4, 5 — разäеëитеëüные ìеìбраны; 6, 7 — внутренние поëости; 8, 9 — фëанöы; 10, 11 — рабо÷ие
каìеры; 12 — прокëаäки; 13 — ãибкая
связü; 14 — ãерìоввоä; 15 — эëектронный преобразоватеëü
по инноваöияì в обëасти развития
среäств изìерений, ìы поëу÷иëи
возìожностü испоëüзоватü в ка÷естве ÷увствитеëüноãо эëеìента еìкостнуþ я÷ейку äëя äат÷иков разности äавëений и тензоìоäуëü с пëастиной из креìния (КНК-структура)
äëя äат÷иков избыто÷ноãо и абсоëþтноãо äавëений. Эти ÷увствитеëüные эëеìенты явëяþтся разработкой бизнеса Rosemount, их конструкöии защищены патентоì и приìеняþтся во всех посëеäних разработках.
В ПГ “Метран” быëо принято
реøение разработатü новый äат÷ик
с техни÷ескиìи характеристикаìи
на уровне ëу÷øих ìировых образöов äат÷иков äавëения по стабиëüности, наäежности, стойкости к переãрузо÷ноìу äавëениþ и ìетроëоãии. Этот äат÷ик äоëжен быë иìетü
изìеритеëüный бëок в бипëанарноì испоëнении, т. е. уäовëетворятü траäиöионно принятой в России техноëоãии.
В на÷аëе 2007 ã. “Метран” выпустиë на рынок коìпëекс äат÷иков новоãо покоëения Метран-150.
Дëя этих äат÷иков инженераìи коìпании быëи разработаны новые изìеритеëüные бëоки с ÷увствитеëü-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
9
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
1
5
4
6
3
2
Рис. 5. Схема измерительного блока с
емкостной
ячейкой
датчика
Метран-150:
1 — основание; 2 — ìеìбрана изìеритеëüная еìкостной я÷ейки; 3 — äиэëектри÷еские вкëаäыøи; 4 — тонкопëено÷ные ìетаëëи÷еские эëектроäы; 5 — разäеëитеëüные ìеìбраны; 6 — внутренний объеì, запоëненный разäеëитеëüной жиäкостüþ
1
3
2
ния стати÷ескоãо äавëения и теìпературы;
— конструкöия äат÷ика выäерживает высокое рабо÷ее äавëение,
практи÷ески отсутствует остато÷ная
äефорìаöия обоëо÷ки изìеритеëüной ìеìбраны посëе снятия переãрузо÷ноãо äавëения при оäносторонних переãрузках как со стороны
пëþсовой, так и со стороны ìинусовой каìеры, и поэтоìу при экспëуатаöии не требуется корректировка выхоäноãо сиãнаëа посëе оäносторонних переãрузок, вызванных
разëи÷ныìи нестанäартныìи возäействияìи (ãиäроуäар и äр.); поãреøностü сохраняется в преäеëах
требований ТУ (±0,075 %).
Отëи÷итеëüной особенностüþ
конструкöии на основе ÷увствитеëüноãо эëеìента с КНК-структурой (äëя äат÷иков избыто÷ноãо и
абсоëþтноãо äавëения) явëяется
стойкостü к высокоìу переãрузо÷ноìу äавëениþ — 25-кратноìу на
низких преäеëах изìерения и äвухкратноìу на высоких преäеëах изìерения (боëее 6 МПа).
Все ìоäификаöии äат÷ика Метран-150 иìеþт еäинуþ конструкöиþ эëектронноãо преобразоватеëя
с расøиренныìи функöияìи по
äиаãностике. В äат÷ике выпоëняется äиаãностика 64 параìетров.
При разработке äат÷иков Метран-150 быëи приìенены конструктивные реøения, направëенные на
увеëи÷ение наäежности, повыøе-
Рис. 6. Схема измерительного блока с
капсулой датчика Метран-150:
1 — капсуëа; 2 — ìеìбрана разäеëитеëüная; 3 — внутренний объеì, запоëненный разäеëитеëüной жиäкостüþ
ныìи эëеìентаìи на основе еìкостной я÷ейки äëя фëанöевых ìоäеëей
(рис. 5) и тензорезистивноãо преобразоватеëя со структурой креìнийна-креìнии äëя øтуöерных ìоäеëей (рис. 6).
Конструкöия на основе еìкостной я÷ейки в сравнении с ìеìбранно-ры÷ажныìи тензопреобразоватеëяìи обëаäает ìноãиìи существенныìи преиìуществаìи:
— объеì запоëняþщей жиäкости ìиниìаëен и составëяет 0,25 сì3,
÷то привеëо к уìенüøениþ вëияния на показания äат÷ика изìене-
10
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
ние ìетроëоãи÷еских характеристик и уäобства еãо обсëуживания.
Вся эëектронная ÷астü разработана
на основе сеãоäняøних схеìных реøений и совреìенной эëеìентной
базы.
При разработке äат÷иков äавëения Метран-150 ставиëасü öеëü —
созäание конкурентоспособноãо,
наäежноãо, высокотехноëоãи÷ноãо
проäукта, который äоëжен повыситü эффективностü и наäежностü
работы систеì автоìатизаöии.
Дат÷ик Метран-150 уäовëетворяет всеì совреìенныì требованияì:
— сохраняет работоспособностü
в преäеëах указанных ìетроëоãи÷еских поãреøностей в те÷ение всеãо срока сëужбы;
— поãреøностü äат÷ика остается в заäанных преäеëах без каëибровки “нуëя”;
— иìеет стойкостü к ЭМС;
— преäëаãает уäобство обсëуживания.
Александр Владимирович Фетисов — зам.
директора по разработке средств измерений Глобального инженерного центра ЗАО
ПГ “Метран”;
+7 (351) 799-51-51
Е-mail: [email protected]
Галина Владимировна Черкашина — руководитель группы разработки технической
документации ДД Глобального инженерного центра.
+7 (351) 799-51-51
Е-mail: [email protected] Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 658.000.93
МЕТРАН-150. “КАК ЗАКАЛЯЛАСЬ СТАЛЬ”
А. В. Фетисов, Г. М. Грудцинов, С. Е. Вазарцев, Г. В. Черкашина
Привоäится описание конструктивных особенностей äат÷ика äавëения Метран-150 и еãо преиìуществ в сравнении с äат÷икаìи äавëения Метран-100, рассìатриваþтся техни÷еские реøения, приìененные при еãо разработке и орãанизаöии серийноãо произвоäства.
Ключевые слова: датчик давления, средство измерения, Метран-150, разработка, емкостная ячейка.
Назреëо... Иìенно это сëово прихоäит на уì, коãäа
вспоìинаеøü на÷аëо разработки новоãо покоëения äат÷иков äавëения Метран-150 (рис. 1). Действитеëüно, на
рубеже 21 века, в эпоху проöветания äат÷иков Метран-100 возникëа необхоäиìостü ìоäернизаöии этоãо
коìпëекса и уëу÷øения еãо ìетроëоãи÷еских и экспëуатаöионных характеристик. Новые запросы заказ÷иков,
требования рынка, оãрани÷ения конструкöии äат÷иков
äавëения Метран-100, выявëенные в проöессе еãо экспëуатаöии, — все своäиëосü к тоìу, ÷то разработка сëеäуþщеãо покоëения äат÷иков äавëения быëа жизненно
необхоäиìой äëя коìпании.
Что äеëатü? Конструктивная схеìа äат÷ика разности äавëений с испоëüзованиеì тензопреобразоватеëя
ры÷ажноãо типа и изìеритеëüной ìеìбраны, связанной
с ниì ãибкой связüþ, не соответствоваëа повыøенныì
требованияì по ìетроëоãии. Моäернизаöия и разëи÷ноãо роäа конструктивные и техноëоãи÷еские изìенения позвоëиëи äости÷ü то÷ности, выражаеìой преäеëоì äопускаеìой основной поãреøности ±0,15 %. Дëя
äаëüнейøеãо повыøения стабиëüности, наäежности и
то÷ности изìерения требоваëосü карäинаëüная переработка конструкöии äат÷ика.
Реøение возникëо саìо собой. Стратеãи÷еское партнерство и инвестиöии коìпании “Emerson Process
Management” в ПГ “Метран” позвоëиëи перенятü пе-
Рис. 1. Датчики давления серии Метран-150
реäовой опыт в обëасти разработки среäств изìерений.
Дëя разработки новоãо покоëения äат÷иков быëо принято реøение испоëüзоватü еìкостнуþ я÷ейку и тензоìетри÷еский сенсор со структурой креìний-на-креìнии
(КНК). Приìенение высокото÷ных ÷увствитеëüных
эëеìентов произвоäства фирìы “Rosemount” наряäу с
изìенениеì систеìной архитектуры äат÷ика и разработкой новой эëектроники, позвоëиëо осуществитü прорыв в обëасти изìерения и äости÷ü то÷ности ±0,075 %
и существенно уëу÷øитü экспëуатаöионные и функöионаëüные характеристики äат÷иков. Широкий äиапазон
изìерений ÷увствитеëüных эëеìентов (6 äиапазонов)
совìестно с ввеäениеì äвусторонней характеризаöии
äëя изìерения избыто÷ноãо äавëения и разрежения позвоëиëи существенно станäартизироватü ìоäеëüный ряä
äат÷иков и оптиìизироватü проöесс их изãотовëения.
Какие же конструктивные реøения позвоëиëи сäеëатü äат÷ик конкурентоспособныì и востребованныì
äëя рынка?
Во-первых, это сохранение привы÷ных äëя заказ÷ика присоеäинитеëüных разìеров и схеì поäкëþ÷ения
к проöессу. Как и в Метран-100, äат÷ик Метран-150
иìеет: ìоäеëüный ряä äëя фëанöевоãо поäсоеäинения
(бипëанарный äизайн) — äат÷ики разности äавëений
(ìоäеëü 150СD) и избыто÷ноãо äавëения (ìоäеëü 150CG);
ìоäеëüный ряä äëя øтуöерноãо поäсоеäинения — äат÷ики избыто÷ноãо äавëения (ìоäеëü 150TG) и абсоëþтноãо äавëения (ìоäеëü 150TA). Разìещение еìкостной
я÷ейки в корпусе ìоäуëя äат÷ика разности äавëений
позвоëиëо сохранитü ìежосевое расстояние во фëанöах
äëя поäсоеäинения кëапанных бëоков.
Во-вторых, это конструктивные и техноëоãи÷еские
уëу÷øения, внеäрение инноваöионных иäей, сутü которых своäится к сëеäуþщеìу:
— изìенение конструкöии ìоäуëя äат÷ика разности äавëений, отказ от пробëеìноãо øариковоãо упëотнения позвоëиëи снизитü объеì заëиво÷ной жиäкости
äо 0,25 сì3, ÷то на поряäок ìенüøе объеìа заëиво÷ной
жиäкости в äат÷иках Метран-100, и, как сëеäствие,
уëу÷øитü важнейøие ìетроëоãи÷еские характеристики
äат÷ика Метран-150 — теìпературнуþ поãреøностü и
поãреøностü от возäействия стати÷ескоãо äавëения;
— увеëи÷ение эффективной пëощаäи разäеëитеëüных ìеìбран существенно снизиëо жесткостü ìеìбран и, соответственно, их вëияние на характеристики
äат÷ика;
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
11
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Эëектронный
преобразоватеëü
ЖКИ
Пëата
ìикропроöессора
Пëата АЦП
Rt-ЦАП
Up
Дëя выхоäноãо
сиãнаëа коäа А
Анаëоãо-öифровой
преобразоватеëü
сиãнаëа
Ut
Uоп
Rt-сенсор
Uтп
HARTìоäеì
Паìятü
анаëоãо-öифровоãо
преобразоватеëя:
•коэфиöиенты
коррекöии сенсора
•инфорìаöия о
сенсоре
Микроконтроëëер:
•ëинеаризаöия
•изìенение äиапазона
•вреìя усреäнения
•Теìпературная
коррекöия
Цифроанаëоãовый
преобразоватеëü
Паìятü:
•коэффиöиенты коррекöии
öифроанаëоãовоãо
преобразоватеëя
• преäеëы äиапазона
•конфиãураöия äат÷ика
•вреìя усреäнения
•серийный ноìер
•произвоäитеëü
Фиëüтр
раäиопоìех
Бëок защиты
от перехоäных
проöессов
Моäуëü
Питание,
наãрузка
Бëок
реãуëирования
и установки
параìетров
Стабиëизатор
напряжения
Рис. 2. Структурная схема электронного преобразователя датчика Метран-150:
Up — напряжение с выхоäа канаëа изìерения äавëения; Ut — напряжение с выхоäа канаëа изìерения теìпературы
— приìенение еìкостной я÷ейки в конструкöии
äат÷иков разности äавëений с испоëüзованиеì схеìы
защиты от переãрузки (установкой пëоской изìеритеëüной ìеìбраны на сфери÷еский упор), а также приìенение высокото÷ноãо оборуäования и преöизионноãо изãотовëения ãеоìетрии профиëя позвоëиëо зна÷итеëüно увеëи÷итü переãрузо÷нуþ способностü äат÷ика
äавëения; кроìе тоãо, при возäействии оäносторонней
переãрузки как со стороны пëþсовой каìеры, так и со
стороны ìинусовой отсутствует остато÷ная äефорìаöия
изìеритеëüной ìеìбраны посëе снятия переãрузо÷ноãо
äавëения, и поэтоìу при экспëуатаöии не требуется
корректировка выхоäноãо сиãнаëа посëе оäносторонних переãрузок, вызванных нестанäартныìи возäействияìи, такиìи, как ãиäравëи÷еский уäар;
— в äат÷иках äавëения ìоäеëей 150TG и 150TA
(øтуöерные ìоäеëи) приìенен ÷увствитеëüный эëеìент
с КНК-структурой; особая ãеоìетрия изìеритеëüноãо
узëа тензопреобразоватеëя, спеöиаëüно поäобранные
ìатериаëы, а также уникаëüная техноëоãия еãо изãотовëения позвоëиëи поäнятü стойкостü äанных ìоäеëей к
переãрузо÷ноìу äавëениþ äо 25-кратноãо превыøения
на низких преäеëах изìерения, и äвукратноãо на высоких преäеëах изìерения (боëее 6 МПа);
— поëная ãерìетизаöия эëектронной пëаты АЦП
внутри øтуöера ìоäуëя повысиëа наäежностü äат÷ика в
проöессе всеãо срока еãо экспëуатаöии.
В-третüих, это разработка новой эëектроники и проãраììноãо обеспе÷ения. Эëектронный преобразоватеëü
äат÷ика äавëения Метран-150 (рис. 2) построен по тра-
12
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
äиöионной схеìе преобразования “анаëоã—öифра—
анаëоã” и состоит из АЦП, бëока паìяти АЦП, äат÷ика
теìпературы (Rt-сенсора), ìикроконтроëëера с бëокоì
паìяти, äат÷ика теìпературы, пëаты ìикропроöессора
и öифроанаëоãовоãо преобразоватеëя (Rt-ЦАП). Питание всех эëеìентов схеìы осуществëяется от стабиëизатора напряжения, фиëüтр раäиопоìех и бëок защиты
от перехоäных проöессов обеспе÷иваþт требуеìуþ поìехоустой÷ивостü äат÷ика. Опöионаëüно в схеìу äат÷ика вкëþ÷ены HART-ìоäеì (äëя äат÷иков с выхоäныì
сиãнаëоì 4...20 ìА) и бëок реãуëировки и установки параìетров с жиäкокристаëëи÷ескиì инäикатороì.
АЦП приниìает анаëоãовые сиãнаëы изìеритеëüноãо бëока, пропорöионаëüные вхоäной изìеряеìой
веëи÷ине (äавëениþ) и теìпературе, и преобразует их в
öифровые коäы. Энерãонезависиìая паìятü преäназна÷ена äëя хранения коэффиöиентов коррекöии характеристик ìоäуëя и äруãих äанных о ìоäуëе.
Микроконтроллер, установëенный на ìикропроöессорной пëате, приниìает с пëаты АЦП öифровые сиãнаëы — коäы äавëения и теìпературы сенсора и, у÷итывая коэффиöиенты коррекöии сенсора, вы÷исëяет
скорректированное по теìпературе пëаты ЦАП зна÷ение выхоäноãо сиãнаëа äат÷ика и переäает еãо в öифроанаëоãовый преобразоватеëü. Цифроанаëоãовый преобразоватеëü преобразует öифровой сиãнаë, поступаþщий
с ìикроконтроëëера в выхоäной анаëоãовый токовый
сиãнаë 4...20 иëи 0...5 ìА в зависиìости от коìпëектаöии. HART-ìоäеì преäназна÷ен äëя выäеëения HART
сиãнаëа из токовой петëи 4...20 ìА и преобразования
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
еãо в станäартный öифровой сиãнаë, а также äëя осуществëения обратной операöии — преобразования
öифровоãо сиãнаëа в HART сиãнаë и переäа÷и еãо в токовуþ петëþ.
Блок регулирования и установки параìетров преäназна÷ен äëя изìенения параìетров äат÷ика. Эëеìентаìи
изìенения параìетров явëяþтся кнопо÷ные перекëþ÷атеëи, распоëоженные поä крыøкой äат÷ика.
Конструктивно АЦП, бëок паìяти ЦАП и äат÷ик
теìпературы сенсора разìещаþтся на пëате АЦП, установëенной в ìоäуëе. Остаëüные функöионаëüные
эëеìенты схеìы ìонтируþтся в корпусе эëектронноãо
преобразоватеëя.
В äат÷ике Метран-150 приìенено разäеëение корпуса эëектронноãо преобразоватеëя на äве, несвязанные ìежäу собой, поëости. В оäной из них распоëаãается основная эëектроника äат÷ика, в äруãой — тоëüко
терìинаëüный бëок. Данное конструктивное реøение
позвоëяет защититü основные эëектронные коìпоненты äат÷ика от возäействия окружаþщей среäы во вреìя
ìонтажных работ.
Инноваöионные иäеи и конструктивные реøения,
приìененные в äат÷ике Метран-150, запатентованы.
Поëу÷ены патенты на конструкöиþ ìоäуëя и äат÷ика.
Пере÷исëенные изìенения и нововвеäения позвоëиëи уëу÷øитü ìетроëоãи÷еские, функöионаëüные и
экспëуатаöионные характеристики äат÷ика, повыситü
еãо стабиëüностü и наäежностü.
Основные технические характеристики
датчика Метран-150
Поãреøностü, % . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±0,075
Вëияние теìпературы окружаþщей среäы,
%/10°С от Рmax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±0,05
Вëияние стати÷ескоãо äавëения, %/1MПa от Рmax ±0,015
Стабиëüностü, % от Рmax за 2 ãоäа . . . . . . . . . . . . . ±0,1
Перенастройка äиапазонов изìерений. . . . . . . . . . 100:1
Стати÷еское äавëение, МПа . . . . . . . . . . . . . . . . . 25; 40
Теìпература окружаþщей среäы, °С . . . . . . . . . . . –55...+80
Среäний срок сëужбы, ëет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Разработка таких высокото÷ных приборов, как
Метран-150, невозìожна без ÷еткоãо собëþäения проöесса проектирования и испытаний. Провеäение всеãо
öикëа работ, заëоженных в станäартах и внутренних
проöеäурах коìпании, — заëоã успеøной реаëизаöии и
заверøения проекта. Проöесс созäания äат÷ика Метран-150 не стаë искëþ÷ениеì. Все конструктивные реøения быëи отработаны в хоäе иссëеäоватеëüских и
опытно-конструкторских работ. Характеристики äат÷иков, заëоженные в техни÷еских усëовиях, поäтвержäены ìноãо÷исëенныìи испытанияìи и проверкаìи.
В Проìыøëенной ãруппе “Метран” наëажено серийное произвоäство äат÷иков äавëения Метран-150.
Совреìенное оборуäование, профессионаëüные сотруäники произвоäства и обøирная серийная и сервисная
поääержка, — все это позвоëяет осуществëятü бесперебойнуþ отãрузку тыся÷и приборов ежеìеся÷но. Широ-
Рис. 3. Диплом 100 ЛТР М-150
кая вариаöия испоëнений äат÷иков уäовëетворяет ëþбыì требованияì заказ÷ика.
В 2009 ã. интеëëектуаëüный äат÷ик äавëения Метран-150 стаë ëауреатоì конкурса Проãраììы “100 ëу÷øих товаров России”, ÷еì в о÷ереäной раз поäтверäиë
свои превосхоäные характеристики и высокуþ конкурентоспособностü на рынке (рис. 3).
Разработка äат÷ика Метран-150 не посëеäний рубеж. Проìыøëенная ãруппа “Метран” äинаìи÷но развивается. На о÷ереäи — новые проекты, новые äат÷ики
и систеìы.
Александр Владимирович Фетисов — зам. директора по разработке средств измерений Глобального инженерного центра;
Е-mail: [email protected]
Григорий Михайлович Грудцинов — начальник отдела;
Сергей Евгеньевич Вазарцев — руководитель программы малогабаритных датчиков давления;
+7 (351) 799-51-51
Галина Владимировна Черкашина — руководитель группы разработки технической документации ДД Глобального инженерного
центра;
Е-mail: [email protected]
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
13
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 681.586'326
ПОСТРОЕНИЕ АППРОКСИМАЦИИ ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ
В. Р. Розенфельд
Привеäено сравнение поëиноìа, построенноãо ìетоäоì наиìенüøих кваäратов, с поëиноìоì Чебыøева. Привеäены факторы, вëияþщие на то÷ностü и äостоверностü поëиноìов, построенных разныìи способаìи.
Ключевые слова: функция преобразования давления, выбор точек для построения многочлена, выбор формы кривой,
способ построения аппроксимации, факторы, влияющие на точность, метод наименьших квадратов, многочлены
Чебышева.
ВВЕДЕНИЕ
Построение функöии, опреäеëяþщей зависиìостü
веëи÷ины äавëения от öифровых зна÷ений сенсора äавëения (коäа äавëения) и äат÷ика теìпературы (коäа теìпературы), явëяется составной ÷астüþ проöесса произвоäства öифровых äат÷иков äавëения.
При выборе функöии необхоäиìо ответитü на äва
вопроса: 1) какова форìа искоìой функöии и 2) какой
из способов построения зависиìости по экспериìентаëüныì äанныì наиëу÷øий?
При ответе на первый вопрос приниìаþт во вниìание простоту и труäоеìкостü вы÷исëения зна÷ения
функöии встроенныì проãраììныì обеспе÷ениеì äат÷ика, аппаратные оãрани÷ения на выпоëнение операöий с пëаваþщей то÷кой (разряäностü, наëи÷ие встроенных коìанä äëя работы с пëаваþщей арифìетикой)
и оãрани÷ения на вреìя вы÷исëений. Как правиëо, выбирается ìноãо÷ëен äвух переìенных:
P=
∑
i, j ∈ I
aij pit j,
(1)
ãäе P — äавëение (зна÷ение поëиноìа); I = {(i, j)} —
ìножество, опреäеëяþщее оäно÷ëены, у÷аствуþщие в
суììировании; aij — коэффиöиенты поëиноìа; p —
öифровой коä äавëения; t — öифровой коä теìпературы.
Данная статüя посвящена сравнениþ äвух ìноãо÷ëенов виäа (1), построенных разныìи способаìи.
Мноãо÷ëен, построенный с поìощüþ ìетоäа наиìенüøих кваäратов (МНК) сравнивается с Чебыøевскиì
ìноãо÷ëеноì. В хоäе изëожения буäут затронуты вопросы труäоеìкости, то÷ности, вëияния øуìов, каëибровки и выбора то÷ек построения ìноãо÷ëена.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ПОЛИНОМОВ
В ка÷естве исхоäных äанных äëя построения ìноãо÷ëена (1) на практике выступаþт коäы äавëения и теìпературы, снятые при разëи÷ных äавëениях и теìпературах. Давëение заäается с то÷ностüþ, которуþ иìеþт
14
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
приìеняеìый заäат÷ик äавëения и произвоäственное
оборуäование. Коäы äавëения и теìпературы поäвержены вëияниþ øуìов разëи÷ной прироäы. Обы÷но
с÷итаþт, ÷то øуìы иìеþт норìаëüное распреäеëение.
Наëи÷ие äефектов в äат÷иках и уте÷ка äавëения, неисправностü стенäовоãо оборуäования ìоãут привоäитü к
“øуìаì”, иìеþщиì характер отäеëüных выбросов иëи
экспоненöиаëüное распреäеëение. По этой при÷ине
коäы äавëения и теìпературы прохоäят аппаратнуþ
фиëüтраöиþ в АЦП и проãраììнуþ посëе их съеìа.
Дëя изу÷ения вопроса фиëüтраöии коäов ìожно воспоëüзоватüся статüяìи [1] и [2]. То÷ки съеìа (устанавëиваеìые теìпературы и äавëения) выбираþтся с у÷етоì ìиниìизаöии вреìени на съеì äанных — с оäной
стороны, и äостато÷ности äëя построения ка÷ественноãо ìноãо÷ëена (1) — с äруãой.
СРАВНЕНИЕ ДВУХ СПОСОБОВ ПОСТРОЕНИЯ
МНОГОЧЛЕНА (1)
Дëя построения ìноãо÷ëена ìетоäоì МНК испоëüзуется критерий:
R2 =
n
∑ (Pi – P(pi, ti))
2
→ min,
(2)
i=1
ãäе тройки ÷исеë (Pi, pi, ti) преäставëяþт äавëение, коä
äавëения и коä теìпературы в то÷ках съеìа.
Дëя построения ìноãо÷ëена Чебыøева, äаþщеãо наиëу÷øее равноìерное прибëижение, испоëüзуется критерий
h = max |Pi – P(pi, ti)| → min
i
(i = 1, ..., n).
(3)
Реøение заäа÷и (2) привоäит к систеìе ëинейных
уравнений äëя отыскания коэффиöиентов ìноãо÷ëена.
Реøение заäа÷и (3) требует боëее сëожных и труäоеìких вы÷исëений с привëе÷ениеì неëинейноãо проãраììирования.
На первый взãëяä ìожет показатüся, ÷то заäа÷а (3)
привоäит к ëу÷øеìу реøениþ, ÷еì заäа÷а (2). Но так
ëи это?
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
1
МНК-ìноãо÷ëен
2/3(H = 1/2, R 2 = 2/3, σ = 0,4714)
Мноãо÷ëен Чебыøева 1/2(h = 1/2)
ет ëу÷øее прибëижение во всех то÷ках. Из этих приìеров ìожно закëþ÷итü, ÷то нет абсоëþтноãо побеäитеëя.
Есëи выбросы носят еäини÷ный характер, то МНК-ìноãо÷ëен боëее преäпо÷титеëен, есëи исхоäные äанные
ìассово “заøуìëены”, то боëее преäпо÷титеëен ìноãо÷ëен Чебыøева. На практике ìассовое заøуìëение
реäко иëи отсутствует вовсе.
Часто происхоäит так, ÷то ìноãо÷ëен Чебыøева на
краях äиапазона изìерений äает ìаксиìаëüные откëонения, но с разныìи знакаìи. Посëе каëибровки “нуëя”, при ìаксиìаëüноì äавëении оøибка уäвоится.
У÷итывая все выøесказанное, ìожно с÷итатü, ÷то
МНК-ìноãо÷ëен ëу÷øе поäхоäит äëя построения ìноãо÷ëена по собранныì äанныì.
0
–1
0
ВЫБОР ТОЧЕК ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОЧЛЕНА
1
МНК-многочлен и многочлен Чебышева
Веëи÷ины R2 и h связаны неравенствоì:
2
ΔP max – ΔP min
R
-,
------ m h m H = -------------------------------------2
n
σ=
(4)
ãäе ΔPmax = max (Pi – P(pi, ti)) (i = 1, ..., n), ΔPmin =
i
= min (Pi – P(pi, ti)) (i = 1, ..., n).
i
Чебыøевское откëонение h оказывается всеãäа боëüøе “среäнекваäрати÷ескоãо откëонения” σ по ìетоäу
МНК и ìенüøе высоты поëосы оøибок H, поëу÷енное
ìетоäоì МНК. На практике веëи÷ина H оказывается
зна÷итеëüно ìенüøе веëи÷ины заявëенной привеäенной поãреøности äат÷ика. Оäновреìенно и веëи÷ина
(H – σ) оказывается также ìенüøе заявëенной привеäенной поãреøности. В этих сëу÷аях разниöа ìежäу
зна÷енияìи ìноãо÷ëенов, поëу÷енныìи разныìи способаìи, несущественна.
Проиëëþстрируеì сказанное простыì приìероì.
На рисунке преäставëены ìноãо÷ëены нуëевой степени, построенные по критерияì (2) и (3). В ка÷естве то÷ек äëя построения взяты (–1, 1), (0, 0) и (1, 1), ëежащие на парабоëе y = x2. МНК-ìноãо÷ëен ëу÷øе аппроксиìирует кривуþ в то÷ках (–1, 1) и (1, 1) и хуже в
то÷ке (0, 0). Выиãрыø и проиãрыø оставëяþт оäну и ту
же веëи÷ину, равнуþ: 2/3 – 1/2 = 0,166. Оöенка äëя h
соãëасно (3) составëяет: 0,4714 m h m 0,5.
Преäпоëожиì теперü, ÷то то÷ка (0, 0) явëяется оäино÷ныì выбросоì в исхоäных äанных и ей соответствует “реаëüная” то÷ка (0, 1). В этоì сëу÷ае МНК-ìноãо÷ëен äает поãреøностü на веëи÷ину 0,166 ëу÷øуþ, ÷еì
ìноãо÷ëен Чебыøева. Преäпоëожиì теперü, ÷то то÷ки
(–1, 1) и (1, 1) образуþт äвойной выброс и иì соответствуþт реаëüные то÷ки (–1, 0) и (1, 0). В этоì сëу÷ае картина ìеняется на обратнуþ: ìноãо÷ëен Чебыøева иìе-
При выборе то÷ек äëя построения ìноãо÷ëена руковоäствуþтся как теорией аппроксиìаöии, так и практи÷ескиìи соображенияìи произвоäства и контроëя
ка÷ества äат÷иков. В проöессе произвоäства äëя построения ìноãо÷ëена äат÷ики поìещаþтся в терìокаìеру и выäерживаþтся при нескоëüких теìпературах. На
кажäой теìпературе устанавëивается нескоëüко этаëонных äавëений и сниìаþтся соответствуþщие иì коäы
äавëения и теìпературы. Вреìя установки и выравнивания теìпературы всеãäа боëüøе, ÷еì вреìя установки
äавëения. Поэтоìу стреìятся испоëüзоватü наиìенüøее ÷исëо теìператур äëя обеспе÷ения заявëенной то÷ности äат÷ика. Как правиëо, äостато÷но от 3 äо 5 то÷ек
теìператур в зависиìости от ìоäеëи и требуеìой то÷ности.
При выборе этаëонных то÷ек äавëения исхоäят из
сëеäуþщих соображений:
— äоëжны обеспе÷иватüся необхоäиìые ìетроëоãи÷еские параìетры на разных äиапазонах перестройки;
— проверка ка÷ества äат÷ика äоëжна провоäитüся
на ãраниöах äиапазона изìерений;
— общее ÷исëо то÷ек на всех теìпературах äоëжно
бытü не ìенüøе ÷исëа коэффиöиентов ìноãо÷ëена (1).
Во ìноãих сëу÷аях равноìерные сетки то÷ек äаþт
хороøие резуëüтаты. Испоëüзование Чебыøевских сеток всеãäа привязано к оäноìу äиапазону, ÷то оãрани÷ивает их испоëüзование на практике.
Есëи выбрано N теìператур по M этаëонныì то÷каì äавëения на кажäой, то форìа ìноãо÷ëена (1) становится такой:
P=
N–1 m
∑ ∑ aij pit j,
(m m M – 1).
j=0 i=0
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе выøесказанноãо ìожно сäеëатü вывоä,
÷то испоëüзование ìетоäа наиìенüøих кваäратов боëее
преäпо÷титеëüно на практике ввиäу простоты и поëу÷аеìых резуëüтатов.
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
15
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Сëеäует опреäеëитü оäно÷ëены, которые äоëжны
вхоäитü в форìуëу (1). Это ìожно сäеëатü статисти÷ески äëя кажäой ìоäеëи иëи сеìейства äат÷иков.
Исхоäные äанные äëя построения ìноãо÷ëена
äоëжны бытü отфиëüтрованы.
Дëя преäотвращения потери то÷ности необхоäиìо
норìироватü исхоäные äанные.
Расс÷итыватü коэффиöиенты ìноãо÷ëена с поìощüþ ìетоäа наиìенüøих кваäратов как наибоëее
простоãо способа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ларионов В. А. Иссëеäование øуìа в интеëëектуаëüных äат÷иках äавëения // Дат÷ики и систеìы. — 2011. — № 2. —
С. 33—36.
2. Мясникова Н. В., Берестень М. П., Долгих Л. А. Метоäы
разëожения сиãнаëов на основе экстреìаëüной фиëüтраöии // Дат÷ики и систеìы. — 2011. — № 2. — С. 8—11.
Виктор Рафаилович Розенфельд — ведущий инженер-программист
группы ПО верхнего уровня;
+7 (351) 799-51-51
К содержанию
УДК 681.128
ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ С ПОМОЩЬЮ ВЫНОСНЫХ
ЭЛЕКТРОННЫХ ДИАФРАГМ (ERS)
А. В. Кузьменко, С. В. Колодий, Р. М. Гайфулин
Описан ìетоä изìерения уровня с поìощüþ äат÷ика разности äавëения. Дано сравнение капиëëярных выносных
ìеìбран äëя äат÷иков разности äавëения с новой разработкой Инженерноãо Центра. Кратко рассìотрены особенности эëектронных выносных ìеìбран и преиìущества эëектронных выносных ìеìбран.
Ключевые слова: измерение уровня, выносные диафрагмы, DP Level, новые разработки.
ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ
МЕТОДОМ ИЗМЕРЕНИЯ
РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЯ
При работе с еìкостяìи потребитеëя интересуþт ìножество характеристик, показанных на рис. 1.
О÷евиäно, ÷то все эти веëи÷ины
связаны ìежäу собой, и ÷еì выøе
пëотностü, наприìер, теì боëüøе
буäет разниöа в äавëении в верхней
и нижней то÷ках еìкости. Поэтоìу
неëüзя напряìуþ с÷итатü разниöу
äавëений за уровенü, а äëя поëу÷ения правиëüноãо резуëüтата необхоäиì перес÷ет. Есëи же необхоäиì
Уровенü
Пëотностü
Масса
Объеì
Рис. 1. Пример параметров, которые
необходимо измерять
16
объеì, а форìа еìкости отëи÷на от
öиëинäри÷еской иëи пряìоуãоëüной (т. е. есëи стенки еìкости не
пëоские), то необхоäиì еще боëее
сëожный перес÷ет, который ìожет
äеëатüся напряìуþ иëи с поìощüþ
ìасøтабируеìой переìенной.
Обы÷ной практикой при изìерении уровня жиäкости в еìкости
÷ерез изìерение разности äавëений
явëяется изìерение äавëения в верхней и в нижней то÷ках (рис. 2).
Зäесü оäна то÷ка изìерения äавëения нахоäится выøе уровня жиäкости, а вторая явëяется то÷кой отс÷ета äëя изìерения уровня.
О÷евиäныì преиìуществоì ìетоäа изìерения уровня ÷ерез изìерение разности äавëения (DP Level —
Differential Pressure Level) явëяется
то, ÷то все изìеритеëüное оборуäование нахоäится вне еìкости с жиäкостüþ. Это позвоëяет äанноìу ìетоäу работатü в усëовиях высоких
теìператур и аãрессивной жиäкости. Кроìе тоãо, в этоì сëу÷ае ìиниìизировано вëияние на проöессы
внутри еìкости, на эëектронику иëи
сенсоры нет вëияния от образуþ-
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
щихся паров жиäкости, простота и
отсутствие поäвижных ÷астей привоäит к äостато÷но высокой наäежности поäобных изìеритеëей.
Типи÷ныì способоì изìерения
разности äавëения явëяется ìетоä
с испоëüзованиеì выносных äиафраãì. При такоì ìетоäе изìерения у заказ÷ика нет необхоäиìости
изãотавëиватü внеøнþþ оснастку
Рис. 2. Схема измерения уровня жидкости методом измерения разности давлений
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
из трубок äëя еìкости, поäвоäящуþ
äавëение к äвуì сенсораì обы÷ноãо
äат÷ика разности äавëения. Кроìе
тоãо, по капиëëяраì выносных äиафраãì повыøенная теìпература
жиäкости переäается сëабее, ÷еì по
фиксированныì жесткиì трубкаì,
поэтоìу их приìенение возìожно
при боëüøей теìпературе проöесса.
И жиäкостü с повыøенной коррозионной способностüþ соприкасается тоëüко с коррозионно-стойкой
поверхностüþ äиафраãì, а не со
всей внутренней поверхностüþ поäвоäящих трубок. Друãиì преиìуществоì ìетоäа выносных äиафраãì
явëяется боëее простое обсëуживание коìпëекта оборуäования в сëу÷ае возникновения неисправностей — äостато÷но заìенитü тоëüко
саì коìпëект выносных äиафраãì
без заìены внеøней оснастки еìкости.
ОГРАНИЧЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ
ДАТЧИКОВ НА КАПИЛЛЯРНЫХ
ВЫНОСНЫХ ДИАФРАГМАХ
Испоëüзование ìетоäа с выносныìи ìеìбранаìи, оäнако, иìеет
некоторые оãрани÷ения. Наприìер, есëи возникает необхоäиìостü
в универсаëüности установки изìеритеëüной систеìы на разные баки,
кëиенты заказываþт äат÷ик с выносныìи äиафраãìаìи с боëüøей
äëиной капиëëяров, ÷еì необхоäиìо. Это привоäит к увеëи÷ениþ öены и äопоëнитеëüныì пробëеìаì в
ìонтаже.
Друãой пробëеìой существуþщих äат÷иков, работаþщих на выносных äиафраãìах, явëяется необхоäиìостü приобретатü и распоëаãатü изëиøек капиëëярной трубки
нижнеãо äат÷ика в свобоäных ìестах (рис. 3), ÷тобы эëиìинироватü
теìпературнуþ зависиìостü несбаëансированных äат÷иков — äат÷иков с неоäинаковой äëиной соеäинитеëüных капиëëяров. В несбаëансированной систеìе из-за разноãо
объеìа жиäкости в капиëëярах разной äëины ìожет произойти сìещение нуëя сенсора при расøирении
жиäкости. Чтобы устранитü äаннуþ
пробëеìу, при заказе и ìонтаже
сëеäует испоëüзоватü сбаëансированные äат÷ики.
Повыøение теìпературной поãреøности возникает и при нерав-
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ
С ЭЛЕКТРОННЫМИ ВЫНОСНЫМИ
ДИАФРАГМАМИ (ERS)
Рис. 3. Пример расположения излишка
капиллярной трубки
ноìерноì наãреве бака, наприìер,
при освещении соëнöеì тоëüко еãо
÷асти. Части÷ная освещенностü привоäит к неравноìерноìу наãреву и
расøирениþ тоëüко ÷асти капиëëярной жиäкости и, сëеäоватеëüно,
также к сìещениþ нуëя сенсора.
Дат÷ики с выносныìи äиафраãìаìи, также как и ìетоä с испоëüзованиеì внеøней оснастки из трубок äëя поäкëþ÷ения обы÷ноãо äат÷ика, не стоит приìенятü на проöессах, характеризуþщихся быстрыì
изìенениеì уровня в резервуаре, а
также при вязкой среäе. В такоì
сëу÷ае иìеþт ìесто заäержки в скорости изìерения изìенения уровня. Возникаþт эти заäержки из-за
вязкости жиäкости в капиëëярах
иëи во внеøних трубках и ìоãут äостиãатü веëи÷ин в еäиниöы секунä.
Но основной пробëеìой äат÷иков с выносныìи äиафраãìаìи, хотя и ìенüøей, ÷еì у ìетоäа с внеøней оснасткой из трубок, явëяþтся
повыøенные требования к ка÷еству
ìонтажа и возìожностü ìехани÷еских поврежäений саìих капиëëярных трубок и ìеста соеäинения трубок с äиафраãìой иëи саìиì äат÷икоì. Прокëаäка трубок по еìкости
затруäнена, особенно уже посëе запуска объекта, и ëþбое ìехани÷еское возäействие ìожет привести к
разãерìетизаöии и, как резуëüтат,
выхоäу из строя выносной äиафраãìы иëи внеøней оснастки.
Все эти оãрани÷ения нужно
у÷итыватü при приìенении ìетоäа
изìерения уровня ÷ерез изìерение
разности äавëений (DP Level).
Постановка задачи. Оöенив указанные сëожности в приìенении
äат÷иков с выносныìи äиафраãìаìи, инженеры коìпании “Rosemount” реøиëи устранитü боëüøинство из них, испоëüзуя конöепöиþ
äвух сенсоров, установëенных ëибо
непосреäственно на еìкости, ëибо
на небоëüøоì расстоянии, ÷тобы
обеспе÷итü работоспособностü на
высокой теìпературе. Реøение быëо принято äостато÷но äавно, оäнако уровенü техноëоãии еще не позвоëяë разработатü систеìу, состоящуþ из äвух независиìых сенсоров
с вы÷исëитеëеì и питаниеì от станäартной токовой петëи 4...20 ìА.
Посëе разработки äостато÷но
ìаëопотребëяþщих äат÷иков Rosemount 3051S, иìеþщих к тоìу же
öифровой интерфейс, который ìожно приìенитü äëя внеøнеãо обìена, коìпания “Rosemount” вернуëасü к прежней иäее, провеëа преäваритеëüные иссëеäования и преäëожиëа коìпании “Метран” разработатü новый äат÷ик.
В итоãе Гëобаëüный Инженерный Центр (ГИЦ) поëу÷иë заäа÷у на
разработку изäеëия, в котороì в ка÷естве отäеëüных сенсоров испоëüзоваëисü äат÷ики Rosemount 3051S,
а в ка÷естве вы÷исëитеëя — новая
функöионаëüная пëата.
Естественно, новая разработка
äоëжна быëа поääерживатü öифровой интерфейс обìена по токовой
петëе HART версии 6 и иìетü все
необхоäиìые сертификаты соответствия.
Возникшие сложности. Коне÷но, необхоäиìые äëя работы сенсора ÷асти äат÷иков сеìейства Rosemount 3051S обëаäаþт сниженныì
потребëениеì по ìощности, теì не
ìенее, потребëение остается äостато÷но боëüøиì, ÷тобы хватиëо энерãии на все бëоки при питании от
петëи 4...20 ìА с приеìëеìыì уровнеì ìиниìаëüноãо напряжения питания.
Поэтоìу при разработке новоãо
изäеëия стояëа сëожная техни÷еская заäа÷а, ãотовых реøений которой у ГИЦ не быëо. Боëее тоãо, существенныì оãрани÷ениеì к при-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
17
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Потребëяеìая
ìощностü, ìВт
50
40
30
20
10
3051S_ERS
ëя
ëä
е
еä
п р еì
й
т
ки сис
ес
3051ERS
и÷ ных
т
е ÷
без
ор обы
е
Т
техноëоãий
3051SMV энерãосбе3144
режения
3051С/Т
3051 (super module)
10
12
14
16
18
Напряжение питания, В
Рис. 4. Потребляемая мощность различных систем
ìенениþ ìетоäов с высокиì КПД
явëяëисü требования по искробезопасности с существенныìи оãрани÷енияìи токов с поìощüþ резисторов и, как сëеäствие, потеряìи на
них. Поэтоìу приøëосü заниìатüся
проработкой разëи÷ных техноëоãий
по снижениþ потребëения ìощности разрабатываеìоãо изäеëия.
В резуëüтате разработанная систеìа иìеет уровенü ìиниìаëüноãо
напряжения питания ниже, ÷еì теорети÷еский äëя типовых систеì
разработки коìпании “Rosemount”
при заäанноì потребëении ìощности (рис. 4). Миниìаëüное напряжение питания систеìы ERS на
4 В ниже, ÷еì у поäобной систеìы
без техноëоãий энерãосбережения,
÷то позвоëяет существенно расøиритü рынок сбыта.
Друãой существенной пробëеìой, с которой стоëкнуëся ГИЦ
при разработке, оказаëосü наëи÷ие
внеøнеãо öифровоãо интерфейса.
Без приìенения спеöиаëüных ìер
вся поìеховая обстановка попаäает
напряìуþ во внутренние öепи äат÷ика. Боëее тоãо, соãëасно ГОСТ
на эëектроìаãнитнуþ совìестиìостü на внеøний кабеëü необхоäиìо навоäитü поìеху, поäобнуþ поìехе на токовуþ петëþ, ÷то привоäит к необхоäиìости существенной
защиты от поìех на этоì кабеëе.
Третüиì отриöатеëüныì фактороì наëи÷ия внеøнеãо öифровоãо
кабеëя в систеìе явëяется увеëи÷ение навоäиìых на токовуþ петëþ
øуìов от переäа÷и öифровых сообщений.
Дëя устранения указанных
пробëеì также понаäобиëисü тех-
18
ни÷еские реøения, которые позäнее быëи защищены патентаìи на
изобретение.
Программные особенности. Из-за
оãрани÷енноãо энерãети÷ескоãо бþäжета при разработке систеìы ERS
быëо принято реøение о приìенении 8-разряäноãо ìикроконтроëëера с относитеëüно низкой тактовой
÷астотой. В связи с этиì рас÷ет
сëожных неëинейных зависиìостей ìасøтабируеìой переìенной
(Scaled Variable) äëя сëожных форì
еìкости быë выпоëнен ìетоäоì
кусо÷но-ëинейной аппроксиìаöии,
явëяþщиìся коìпроìиссоì ìежäу
скоростüþ и то÷ностüþ.
Масøтабируеìая переìенная
äоступна, то÷но также, как и äифференöиаëüное äавëение, по öифровоìу интерфейсу HART, по анаëоãовой петëе и на опöионаëüноì
жиäкокристаëëи÷ескоì инäикаторе
(ЖКИ). Это втори÷ная переìенная,
поëу÷аеìая рас÷етныì путеì. Свое
название äанная переìенная унасëеäоваëа от äруãих äат÷иков äавëения
коìпании, но в систеìе ERS она
иìеет расøиренный функöионаë.
Вìесто траäиöионноãо ëинейноãо иëи кваäрати÷ноãо преобразования перви÷ной веëи÷ины (которой ìожет бытü тоëüко äифференöиаëüное äавëение), в äанноì äат÷ике происхоäит вы÷исëение функöии ìасøтабируеìой переìенной
по заäанной поëüзоватеëеì табëиöе.
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
По этой табëиöе преобразование происхоäит по принöипу кусо÷но-ëинейной аппроксиìаöии с
÷исëоì сеãìентов äо 19. Это äает
возìожностü преäставитü резуëüтат
изìерения в уäобных коне÷ноìу
поëüзоватеëþ еäиниöах. Наприìер,
есëи систеìа ERS сìонтирована на
закрытоì резервуаре с жиäкиì соäержиìыì, то ìасøтабируеìая переìенная ìожет отображатü уровенü
жиäкости иëи ее объеì, иëи äаже
ìассу (без у÷ета теìпературноãо расøирения жиäкости).
В боëее простых сëу÷аях с поìощüþ ìасøтабируеìой переìенной ìожно ввоäитü поëüзоватеëüские еäиниöы изìерения äавëения,
отëи÷ные от общепринятых. При
отображении на ЖКИ иëи систеìах высокоãо уровня с поääержкой
файëа описания устройств (Device
Description, DD), зна÷ение ìасøтабируеìой переìенной сопровожäается пятисиìвоëüныì обозна÷ениеì еäиниö изìерения ìасøтабируеìой переìенной, заäаваеìыì поëüзоватеëеì вìесте с табëиöей преобразования (в äанноì сëу÷ае это
строка “sUnit”, рис. 5).
Генераöия табëиöы преобразования происхоäит на внеøних систеìах обработки изìерений с поääержкой файëа описания (DD) систеìы ERS и ìожет бытü выпоëнена
в ру÷ноì иëи поëуавтоìати÷ескоì
режиìе. В посëеäнеì сëу÷ае поëü-
Рис. 5. Программа AMS для настройки системы ERS
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Рис. 6. Пример настройки системы ERS в программе AMS
зоватеëþ äостато÷но выбратü оäну
из типовых ãеоìетрий резервуара
(вертикаëüный и ãоризонтаëüный
öиëинäр, закруãëенный öиëинäр
(bullet), øар) и указатü еãо разìеры,
а также поëожение сенсоров äат÷ика. Тут же ìожно заãрузитü сãенерированнуþ табëиöу в энерãонезависиìуþ паìятü систеìы ERS (рис. 6).
Друãой интересной проãраììно-аппаратной особенностüþ систеìы ERS явëяется наëи÷ие саìоäиаãностики. Систеìа ERS иìеет
аппаратные и проãраììные среäства обеспе÷ения наäежной и бесперебойной работы в разëи÷ных усëовиях, оäнако отказы техники, к
сожаëениþ, иноãäа сëу÷аþтся. Дëя
наäежноãо и своевреìенноãо выявëения возìожных неисправностей
ПО систеìы ERS иìеет поäсистеìу
саìоäиаãностики, которая постоянно сëеäит за правиëüностüþ функöионирования отäеëüных ÷астей и
систеìы в öеëоì.
Это позвоëяет внеøней систеìе
обработки резуëüтатов обнаружитü
неисправностü и своевреìенно инфорìироватü об этоì обсëуживаþщий персонаë. Поäсистеìа äиаãностики реãуëярно, с заäанной периоäи÷ностüþ, проверяет öеëостностü
проãраììной паìяти ìикроконтроëëера, исправностü ALU ìикроконтроëëера, отсутствие перепоëнения стеков заäа÷ и испоëнение
заäа÷ с заäанной периоäи÷ностüþ.
Саìыì посëеäниì рубежоì сëужит
аппаратный WatchDog тайìер и ìонитор питания.
Несìотря на то, ÷то в ка÷естве
энерãонезависиìой паìяти испоëüзуется паìятü с неоãрани÷енныì
ресурсоì (типа FRAM), все äанные,
храниìые в ней, проверяþтся на
öеëостностü переä их испоëüзованиеì и посëе сохранения.
При вкëþ÷ении систеìы проãраììное обеспе÷ение проверяет
корректностü конфиãураöии и исправностü коìпонентов и ëиний
связи ERS систеìы. Откëþ÷ение
иëи выхоä из строя ëþбоãо сенсора
в проöессе работы также не останется незаìе÷енныì систеìой.
В зависиìости от тяжести неисправности систеìа по-разноìу сообщает об этоì персонаëу. В сëу÷ае
ìенее серüезных преäупрежäений,
не вëияþщих на работу основных
ìоäуëей систеìы, устанавëиваþтся
инфорìаöионные фëаãи в сëове состояния, äоступноì внеøней систеìе обработки резуëüтатов по HART,
и вывоäится соответствуþщее сообщение на ЖКИ.
Неисправности, äеëаþщие невозìожныì работу систеìы, неìеäëенно перевоäят анаëоãовуþ петëþ
в состояние “аварии”. Есëи ситуаöия быëа не фатаëüной, то при устранении при÷ин неработоспособности установëенные признаки аварии сниìаþтся, и систеìа работает
äаëее в норìаëüноì режиìе. Факты
ëþбых неисправностей, возникаþщих за весü жизненный öикë систеìы, запоìинаþтся в энерãонезависиìой паìяти устройства и äоступны äëя анаëиза спеöиаëистаì сервисноãо öентра.
Важно отìетитü, ÷то основная
÷астü разработки проãраììноãо
обеспе÷ения (ПО) выпоëняëасü в
коìпании “Метран” поä руковоäствоì спеöиаëистов коìпании “Rosemount”, ÷то позвоëиëо приìенитü
ìножество новых техноëоãий.
В ÷астности, все встроенное ПО
быëо поëностüþ разработано на
языке проãраììирования С++. Дëя
созäания и ìоäеëирования архитектуры испоëüзоваëся универсаëüный
язык ìоäеëирования UML 2.0. Основное вниìание при созäании ПО
быëо уäеëено понятности, äаëüнейøей поääержке и оптиìизаöии, ÷то
виäно на такоì приìере, коãäа во
встроенноì ПО испоëüзуется операöионная систеìа реаëüноãо вреìени, которая управëяет äевятüþ
заäа÷аìи с разныìи приоритетаìи.
НОВИНКИ В ПРОЦЕССЕ
РАЗРАБОТКИ
Дëя увеëи÷ения ка÷ества разработки стоëü сëожноãо изäеëия быëи
приìенены новые äëя коìпании
“Метран” ìетоäы и среäства разработки. Так, быëи приìенены проöеäуры RPD коìпании “Rosemount”,
которые опреäеëяþт все проöеäуры, которые необхоäиìо выпоëнятü.
Боëее тоãо, ГИЦ поëу÷иë уровенü 2
по øкаëе ECAM CMMI, основываясü на этой разработке и еще оäноì
проекте.
Допоëнитеëüныì
фактороì,
уëу÷øивøиì ка÷ество разработанных изäеëий, явиëосü внеäрение автоìати÷ескоãо тестирования боëüøоãо коëи÷ества прототипов изäеëий на этапе разработки. Дëя этой
öеëи быëи созäаны рабо÷ие ìеста
äëя автоìатизированных испытаний боëüøоãо коëи÷ества äат÷иков
на разных äиапазонах äавëения. Автоìати÷еское провеäение испытаний позвоëиëо снизитü вероятностü
оøибки оператора испытаний, ÷то
также увеëи÷иëо ка÷ество разработки.
В итоãе, объеì испытываеìых
äат÷иков существенно увеëи÷иëся,
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
19
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Вхоäы
Требования обновиëисü
Выхоäы
Пëанирование
•Пëан тестирования
Анаëиз
•Цеëи тестирования
•Цеëи тестирования
Разработка
проöеäур
•Проöеäура тестов
•Матриöа покрытия
Выпущен новый реëиз
Автоìатизаöия
•Требования заказ÷ика
•Требования к ПО
Тестирование
•Встроенное ПО
•Цеëи и резуëüтаты
•Автоìатизированные
проöеäуры
•Матриöа покрытия
•Резуëüтаты тестов
•Запросы на изìенения
•Матриöа покрытия
•От÷ет о провеäении
испытаний
Требуþтся äопоëнитеëüные
испытания?
Вся функöионаëüностü
реаëизована и работает
корректно?
Анаëиз резуëüтатов
Заверøение
тестирования
•Итоãовый от÷ет о
провеäении испытаний
Рис. 7. Процесс тестирования встроенного ПО системы ERS
как и ÷исëо провеäенных испытаний, и быëи устранены пробëеìы
ка÷ества изäеëия еще на ранних
этапах разработки.
ТЕСТИРОВАНИЕ ПО
Объеì и ка÷ество тестов äëя
разëи÷ных функöий встроенноãо
ПО обеспе÷ивается саìиì проöессоì, опреäеëяþщиì необхоäиìостü
наëи÷ия таких äокуìентов, как пëан
тестирования, äетаëüные проöеäуры, ìатриöы покрытия требований,
от÷еты о провеäении испытаний и
обязатеëüное реöензирование всех
необхоäиìых äокуìентов. Диаãраììа проöесса тестирования показана
на рис. 7.
Поскоëüку встроенное ПО быëо äовоëüныì сëожныì, то äëя еãо
тестирования быëо разработано спеöиаëüное рабо÷ее ìесто, вкëþ÷аþщее в себя стенä äëя тестирования и
проãраììное обеспе÷ение, написанное на языке C#. Проãраììное
обеспе÷ение äëя тестирования вкëþ÷аëо в себя эìуëятор работы äат÷иков Rosemount 3051S, которые испоëüзоваëисü в ка÷естве сенсоров, а
также среäу разработки äëя работы
с оборуäованиеì (исто÷никаìи äав-
20
ëения, исто÷никаìи питания, коììутатораìи, HART-ìоäеìаìи и т. ä.)
и систеìу сбора и обработки тестовых äанных.
Быëи разработаны автоìати÷еские тестовые проöеäуры. Они писаëисü оäин раз и при кажäоì сëеäу-
3051S ERS
Pниз
ΔP
(ΔP)
þщеì тестировании все тесты запускаëисü снова в автоìати÷ескоì
режиìе. Оäин öикë автоìатизированноãо тестирования прохоäит за
2—3 äня.
Всеãо быëо созäано 438 автоìати÷еских проöеäуры, которые запускаëисü 53 раза. Все тесты быëи успеøно пройäены финаëüной версией встроенноãо проãраììноãо обеспе÷ения.
По резуëüтатаì испытаний разработанный äат÷ик поäтверäиë все
заäанные заказ÷икоì характеристики, и на äанный ìоìент систеìы
ERS проäаþтся äостато÷но успеøно по всеìу ìиру (рис. 8).
Коне÷но, систеìы с эëектронныìи выносныìи äиафраãìаìи не
явëяþтся поëной заìеной äат÷иков
со станäартныìи выносныìи äиафраãìаìи, так как у кажäоãо из этих
направëений естü свои преиìущества и неäостатки. Наприìер, äат÷ики со станäартныìи выносныìи
äиафраãìаìи иìеþт ìенüøуþ поãреøностü при изìерении на высокоì стати÷ескоì äавëении и ìаëоì
разностноì äавëении, т. е. в сëу÷аях, коãäа на обеих поëостях äат÷ика
присутствует высокое оäинаковое
äавëение и иìеется тоëüко небоëüøая разниöа в äавëениях. Так, в еìкостях ìаëоãо объеìа, работаþщих
на боëüøих внеøних äавëениях,
боëее преäпо÷титеëüныì явëяþтся
станäартные выносные ìеìбраны,
а в боëüøих еìкостях преиìущество уже у эëектронных выносных
ìеìбран.
Проìыøëенная Группа “Метран” преäëаãает оба типа выносных
ìеìбран. Поэтоìу заказ÷ик ìожет
выбратü необхоäиìое äëя еãо техноëоãи÷ескоãо проöесса оборуäование.
Андрей Владимирович Кузьменко — руководитель проекта ГИЦ;
E-mail: [email protected]
Сергей Владимирович Колодий — начальник отдела ГИЦ;
Pвыс
E-mail: [email protected]
Роман Маратович Гайфулин — инженер-программист ГИЦ.
Рис. 8. Система 3051SERS
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
E-mail: [email protected]
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 681.586'326:621.039
РАЗРАБОТКА ДАТЧИКА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ МЕТРАН-150
ДЛЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
А. В. Фетисов, А. А. Боголюбский, Г. В. Черкашина
Привеäено описание конструкöии новоãо äат÷ика äавëения äëя атоìной проìыøëенности, рассìатриваþтся основные техни÷еские характеристики, а также этапы обработки и резуëüтаты испытаний, необхоäиìых äëя поäтвержäения возìожности испоëüзования äат÷иков äавëения на атоìных станöиях.
Ключевые слова: датчик давления, испытания, атомная станция.
В I квартаëе 2007 ã. быëа заверøена разработка новоãо коìпëекса äат÷иков äавëения Метран-150 äëя общепроìыøëенноãо испоëнения и уже с апреëя 2007 ã.
на÷аëисü проäажи новых äат÷иков äавëения. Вìесте с
этиì Инженерный Центр ЗАО “ПГ «Метран»” проäоëжаë испытания äат÷иков Метран-150 как в ëабораторных усëовиях, так и в реаëüных усëовиях окружаþщей
среäы на поëиãоне (рис. 1). Выхоäной сиãнаë äат÷иков
контроëироваëся постоянно и äнеì, и но÷üþ при теìпературах äо +35 °С ëетоì äо –42 °С зиìой, собираëисü
отзывы о работе äат÷иков у потребитеëей. При поäãотовке произвоäства коìпëекса äат÷иков äавëения Метран-150 быëа провеäена оãроìная работа по ìоäернизаöии сборо÷ных ëиний äат÷иков äавëения, закупëено
совреìенное высокотехноëоãи÷ное оборуäование, ÷то
позвоëиëо зна÷итеëüно повыситü ка÷ество и куëüтуру
произвоäства.
Посëе äвух ëет успеøных проäаж и анаëиза резуëüтатов испытаний быëо принято реøение о провеäении
работ по разработке коìпëекса äат÷иков Метран-150 испоëнения АС äëя испоëüзования в атоìной энерãетике.
Несìотря на то ÷то это быëа иниöиативная разработка ЗАО “ПГ «Метран»”, все работы прохоäиëи в
строãоì соответствии с норìативныìи äокуìентаìи,
приìеняеìыìи в атоìной отрасëи Российской Феäераöии. На первоì этапе быëо разработано техни÷еское
заäание в соответствии с требованияìи ОТТ 08042462
(“Приборы и среäства автоìатизаöии äëя атоìных
Рис. 1. Открытая полигонная площадка ЗАО “ПГ «Метран»”
станöий. Общие техни÷еские требования”) и СТО
1.1.1.07.001.0675—2008 (“Атоìные станöии. Аппаратура, приборы, среäства систеì контроëя и управëения.
Общие техни÷еские требования”) и провеäено еãо соãëасование с проектныìи институтаìи “Атоìэнерãопроект”. Посëе у÷ета всех заìе÷аний, поëу÷енных в хоäе
соãëасования, техни÷еское заäание быëо соãëасовано с
ОАО “Атоìэнерãопроект” (ã. Москва), ОАО “СПбАЭП”
(ã. Санкт-Петербурã), ОАО “НИАЭП” (ã. Нижний Новãороä) и утвержäено ЗАО “ПГ «Метран»”.
Посëе утвержäения техни÷ескоãо заäания спеöиаëистаìи Инженерноãо Центра быë разработан äетаëüный пëан провеäения всех необхоäиìых работ по созäаниþ конструкторской äокуìентаöии и провеäениþ
испытаний. Параëëеëüно с этиì на÷аëисü работы по
сертификаöии новых äат÷иков в соответствии с систеìой сертификаöии оборуäования, изäеëий и техноëоãий äëя яäерных установок, раäиаöионных исто÷ников
и пунктов хранения (Систеìа сертификаöии ОИТ).
Проект техни÷еских усëовий на новые äат÷ики и протокоëы испытаний äат÷иков общепроìыøëенноãо испоëнения быëи направëены на преäваритеëüнуþ экспертизу
в орãан по сертификаöии “АтоìТехноТест” (ã. Москва).
Экспертиза провоäиëасü с привëе÷ениеì Сертификаöионноãо экспертноãо öентра СМНУ “КВАРС” (ã. СанктПетербурã). По резуëüтатаì преäваритеëüной экспертизы объеì работ и испытаний быë скорректирован.
В конструкöии приеìников äавëения äат÷иков
Метран-150, в тоì ÷исëе и испоëнения АС, приìенены
коìпëектуþщие изäеëия и совреìенные высокотехноëоãи÷ные нержавеþщие стаëи иìпортноãо произвоäства, такие как стаëü AISI 316 и 316L, позвоëяþщие
обеспе÷итü высокуþ наäежностü и работоспособностü
äат÷иков. Возìожностü их испоëüзования в äат÷иках
Метран-150-АС в соответствии с РД-03-36—2002 и
ПНАЭ Г-7-008—89 соãëасовываëасü с привëе÷ениеì
ìатериаëовеä÷еской экспертизы. По резуëüтатаì ìатериаëовеä÷еской экспертизы иìпортных ìатериаëов,
провеäенной в ФГУП ЦНИИ КМ “Проìетей” (СанктПетербурã), веäущей орãанизаöии в обëасти ìетаëëовеäения, ìетаëëурãии и сварки, быëа разработана конструкторская äокуìентаöия на äетаëи äинаìи÷еской поëости äат÷иков, вкëþ÷аþщая äопоëнитеëüный контроëü
ка÷ества (контроëü стойкости ìатериаëа к ìежкристаëëитной коррозии) и проверку на отсутствие внутренних
äефектов ëитых äетаëей рентãеноãрафи÷ескиì спосо-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
21
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
боì. Ка÷ество всех äетаëей, поставëяеìых из-за рубежа,
ãарантируется поставщикоì и поäтвержäается сертификатаìи ка÷ества.
В соответствии с техни÷ескиì заäаниеì быëи испытаны опытные образöы äат÷иков äавëения Метран-150-АС на спеöиаëüные возäействия: виброустой÷ивостü, сейсìостойкостü, стойкостü к возäействияì,
вызванныì уäароì паäаþщеãо саìоëета и возäуøной
уäарной воëны, на эëектроìаãнитнуþ совìестиìостü в
соответствии с ГОСТ Р 50746—2000, стойкостü к ионизируþщеìу изëу÷ениþ äо äостижения äозы 6 и 9 Гр, устой÷ивостü к возäействиþ äезактивируþщих растворов,
стойкостü в усëовиях, прибëиженных к усëовияì реаëüной экспëуатаöии при возникновении ìаксиìаëüной
проектной аварии при ороøении раствороì борной
кисëоты при оäновреìенноì возäействии повыøенной
теìпературы 90 °С в те÷ение 3 ÷, а также при возäействии пароãазовой сìеси раствора борной кисëоты при
повыøенной теìпературе 50 °С и оäновреìенноì возäействии абсоëþтноãо äавëения 0,12 МПа в те÷ение 3 ÷.
Все испытания провоäиëисü в аккреäитованных орãанизаöиях в присутствии эксперта Систеìы сертификаöии ОИТ. По резуëüтатаì испытаний на спеöиаëüные
возäействия поëу÷ены экспертные закëþ÷ения.
Допоëнитеëüно провеäены испытания в спеöиаëизированных орãанизаöиях на проверку защиты от возäействия пыëи и воäы ΙΡ 66, стойкостü к возäействиþ
пëесневых ãрибов и на пожарнуþ безопасностü. Во вреìя и посëе всех испытаний äат÷ики сохраняëи все свои
ìетроëоãи÷еские характеристики, их основная поãреøностü сохраняëасü в преäеëах требований ТУ (±0,075 %).
Отìетиì, ÷то во вреìя испытаний на сейсìостойкостü возникëи вопросы относитеëüно кронøтейна
крепëения äат÷ика избыто÷ноãо äавëения. В крат÷айøие сроки спеöиаëистаìи Инженерноãо Центра быë
разработан новый усиëенный кронøтейн крепëения
äат÷ика и посëе провеäения повторных испытаний быëо поäтвержäено еãо поëное соответствие требованияì
по сейсìостойкости, указанныì в техни÷ескоì заäании.
Посëе окон÷ания этапа испытаний и разработки
конструкторской äокуìентаöии, вкëþ÷ая проект ТУ,
быëа провеäена экспертиза в öеëях сертификаöии орãаноì по сертификаöии “АтоìТехноТест” (ã. Москва)
при у÷астии Сертификаöионноãо экспертноãо öентра
СМНУ “КВАРС” (ã. Санкт-Петербурã). По резуëüтатаì
экспертизы поëу÷ен Сертификат ОИТ (рис. 2).
Оäновреìенно с работаìи по сертификаöии заверøаëисü работы по оäобрениþ приìенения иìпортных
ìатериаëов и коìпëектуþщих изäеëий в Феäераëüной
сëужбе по экоëоãи÷ескоìу, техноëоãи÷ескоìу и атоìноìу наäзору (ФСЭТАН) в соответствии с РД-03-36—2002.
Резуëüтатоì этих работ стаëо утвержäенное в ОАО
“Конöерн Росэнерãоатоì” и оäобренное в ФСЭТАН
“Реøение о приìенении коìпëектуþщих изäеëий и
ìатериаëов иìпортноãо произвоäства в äат÷иках äавëения Метран-150-АС”.
По заказу ОАО “ВНИИАЭС” äат÷ики Метран150-АС быëи поäверãнуты äопоëнитеëüныì испытанияì: на стойкостü к ионизируþщеìу изëу÷ениþ äо äостижения äозы 20 и 40 Гр и на живу÷естü при возäействии жесткоãо ионизируþщеãо изëу÷ения при некоì-
22
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Рис. 2. Сертификат ОИТ
пенсируеìой и боëüøой те÷и во вреìя ìаксиìаëüной
проектной аварии äо набора поãëощенной äозы ãаììа-обëу÷ения от 108 äо 285 Гр, ÷то зна÷итеëüно превыøает реãëаìентируеìые ОТТ 08042462 зна÷ения в 9 Гр
за 15 ëет экспëуатаöии. При этоì ìаксиìаëüная факти÷еская äопоëнитеëüная поãреøностü äëя äозы 20 и
40 Гр составиëа 0,08 и 0,12 % соответственно, ìаксиìаëüные зна÷ения факти÷еской основной поãреøности
посëе набора äозы 20 и 40 Гр составиëи 0,092 и 0,0138 %.
Во вреìя испытаний на живу÷естü äат÷ики Метран-150-АС сохраняëи работоспособностü äо зна÷ений
155 Гр (ìоäеëü 150CD) и 284 Гр (ìоäеëü 150TG). Поãреøностü äат÷ика при интеãраëüной поãëощенной äозе
100 Гр не превысиëа 0,3 %. Испытания провоäиëисü на
базе ФГУП ПО “Маяк” (ã. Озерск).
С иþня 2011 ã. опытные образöы äат÷иков Метран-150-АС быëи переäаны на атоìные станöии äëя
провеäения опытно-проìыøëенной экспëуатаöии и
поëу÷ены поëожитеëüные отзывы с Курской, Каëининской и Баëаковской АЭС.
По иниöиативе ЗАО “ПГ «Метран»” в январе 2012 ã.
быëи орãанизованы приеìо÷ные испытания коìпëекса äат÷иков äавëения Метран-150-АС. В раìках поäãотовки к испытанияì проект техни÷еских усëовий и
руковоäство по экспëуатаöии на äат÷ик äавëения Мет-
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
ран-150-АС проøëи соãëасование с Курской, Каëининской и Баëаковской АЭС в соответствии с I этапоì соãëасования техни÷еской äокуìентаöии с “Конöерноì
Росэнерãоатоì” по РГ 1.3.399.001—2010.
В состав приеìо÷ной коìиссии воøëи преäставитеëи веäущих проектных институтов атоìной отрасëи,
преäставитеëи экспëуатируþщих орãанизаöий — äействуþщих атоìных станöий (Коëüская, Ленинãраäская,
Баëаковская, Курская, Нововоронежская) и строящихся АЭС (Ленинãраäская-2, Нововоронежская-2) и äруãие преäставитеëи атоìной отрасëи.
В хоäе приеìо÷ных испытаний ÷ëенаì приеìо÷ной
коìиссии быëи преäставëены резуëüтаты испытаний на
спеöиаëüные возäействия в виäе протокоëов, разработанный коìпëект конструкторской äокуìентаöии. Также ÷ëены приеìо÷ной коìиссии посетиëи произвоäственнуþ ëиниþ äат÷иков Метран-150 общепроìыøëенноãо испоëнения, ознакоìиëисü с техноëоãи÷ескиìи
проöессаìи и с оборуäованиеì, которое испоëüзуется в
проöессе сборки äат÷иков.
Чëены коìиссии отìетиëи, ÷то выпоëнение всех
техноëоãи÷еских операöий контроëируется коìпüþтеризированной систеìой øтрихкоäирования, позвоëяþщей отсëеживатü ка÷ество на всех этапах сборки. Резуëüтаты всех операöий, вкëþ÷ая операöии контроëüноãо тестирования, фиксируþтся, и в сëу÷ае выявëения
отриöатеëüных резуëüтатов систеìа не пропустит нека÷ественный проäукт на äаëüнейøие операöии, ÷то искëþ÷ает выпуск нека÷ественной проäукöии (как äат÷и-
ков общепроìыøëенноãо испоëнения, так и испоëнения АС). ЗАО “ПГ “Метран”” при поääержке коìпании
“Emerson” постоянно вкëаäывает оãроìные среäства в
повыøение ка÷ества выпускаеìой проäукöии. Ка÷ество — это кëþ÷евое сëово и äевиз наøих иниöиатив.
В закëþ÷ение хо÷ется отìетитü, ÷то во вреìя ìноãо÷исëенных испытаний äат÷иков äавëения Метран-150-АС не зафиксировано ни оäноãо отказа, зна÷ения основных ìетроëоãи÷еских характеристик, таких
как основная поãреøностü, äопоëнитеëüная теìпературная поãреøностü и äруãие, не превыøаëи 20—30 %
от äопустиìых зна÷ений по ТУ, ÷то еще раз äеìонстрирует высокие показатеëи ка÷ества наøей проäукöии.
Мы уверены, ÷то äат÷ики äавëения Метран-150-АС
понравятся наøиì потребитеëяì и буäут äоëãо работатü
в систеìах АСУТП атоìных станöий.
Александр Владимирович Фетисов — зам. директора по разработке средств измерений Глобального Инженерного Центра;
Е-mail: [email protected]
Андрей Алексеевич Боголюбский — руководитель проекта “Метран-150-АС”, Глобальный Инженерный Центр;
Е-mail: [email protected]
Галина Владимировна Черкашина — руководитель группы разработки технической документации ДД, Глобальный Инженерный
Центр.
Е-mail: [email protected]
К содержанию
УДК 681.586'326.001.4
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ
ДЛЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОБЛОКОВ АЭC
В. Н. Сарылов, О. В. Сарылов, А. П. Южаков
Рассìотрены ìетроëоãи÷еские и äинаìи÷еские характеристики и экспëуатаöионная наäежностü разëи÷ных преобразоватеëей äавëения в норìаëüных усëовиях экспëуатаöии, при переãрузках стати÷ескиì äавëениеì, при перерывах питания, при разрывах трубопровоäов, при эëектроìаãнитных и раäиаöионных возäействиях, присущих
усëовияì экспëуатаöии на энерãобëоках атоìных станöий.
Ключевые слова: преобразователи давления, атомные станции, системы контроля и управления, эксплуатационная
надежность, электромагнитные и радиационные воздействия.
В ка÷естве перви÷ных преобразоватеëей техноëоãи÷еских параìетров в систеìах контроëя и управëения (СКУ) на российских и
зарубежных атоìных станöиях испоëüзуþтся преобразоватеëи äавëения с анаëоãовой и öифровой обра-
боткой сиãнаëов и ÷увствитеëüныìи эëеìентаìи (сенсораìи) разëи÷ноãо конструктивноãо испоëнения
(рис. 1 и 2).
Дëя обеспе÷ения экспëуатаöионной наäежности и устой÷ивости
СКУ энерãобëоков АЭС преобра-
зоватеëи äавëения изìеритеëüные
(ПДИ) äоëжны обëаäатü высокиìи
ìетроëоãи÷ескиìи и äинаìи÷ескиìи характеристикаìи в реаëüных
усëовиях øтатной экспëуатаöии, в
тоì ÷исëе при переãрузках стати÷ескиì äавëениеì и кратковреìен-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
23
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
виях и при переãрузках стати÷ескиì
äавëениеì, анаëиз степени устой÷ивости к эëектроìаãнитныì возäействияì äо и посëе набора в “ãоря÷ей” каìере интеãраëüной äозы
обëу÷ения äо зна÷ения 3•102 Гр.
Рис. 1. Зарубежные преобразователи дифференциального давления:
а — Rosemount 1154 (США) — еìкостная я÷ейка; б — Foxboro N-I/A (Франöия) —
тензорезистивный; в — Yokogawa EJX (Япония) — резонансно-÷астотный
Рис. 2. Отечественные преобразователи дифференциального давления:
а — Метран-150CD — еìкостная я÷ейка; б — ТЖИУ 406-М100 — тензорезистивный; в — АИР-30А — резонансно-÷астотный
ных прерываниях эëектропитания,
уäовëетворитеëüной
эëектроìаãнитной совìестиìостüþ и стойкостüþ к раäиаöионноìу изëу÷ениþ,
референтностüþ äëя оöенки возìожности испоëüзования ПДИ в
систеìах безопасности АЭС.
Аварии на АЭС “Фукусиìа-1” и
ЧАЭС показаëи, ÷то перви÷ные
преобразоватеëи, испоëüзуеìые в
ãерìозоне äоëжны обëаäатü äостато÷ной стойкостüþ к интенсивноìу ãаììа-изëу÷ениþ äëя поëу÷ения
äостоверной инфорìаöии о состоянии техноëоãи÷еских контуров АЭС
при провеäении работ по управëениþ ìаксиìаëüной проектной
(МПА) иëи запроектной (ЗПА) аварией.
Дëя реøения этой заäа÷и провеäен коìпëекс сравнитеëüных ис-
24
пытаний и опытно-проìыøëенной
экспëуатаöии зарубежных и российских ПДИ в режиìах норìаëüной экспëуатаöии при вывоäе энерãобëоков на ìощностü и на стаöионарноì уровне ìощности в периоä
опытно-проìыøëенной экспëуатаöии в усëовиях возникновения проìыøëенных эëектроìаãнитных поìех и при переãрузках стати÷ескоãо
äавëения, а также в усëовиях кратковреìенных перерывов питания
при автоìати÷ескоì вкëþ÷ении резерва (АВР) и в усëовиях интенсивноãо ãаììа-изëу÷ения, присущих
режиìу МПА.
Выпоëнен анаëиз состояния
конструктивной и эëеìентной базы, ìетроëоãи÷еских и äинаìи÷еских характеристик преобразоватеëей Метран-150 в норìаëüных усëо-
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ
И ДИНАМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ,
УСТОЙЧИВОСТЬ
К ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ
ВОЗДЕЙСТВИЯМ
ПРИ ОТСУТСТВИИ
РАДИАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
При экспëуатаöии äействуþщих энерãобëоков АЭС иìеëи ìесто наруøения режиìов функöионирования канаëов систеì контроëя и
управëения с форìированиеì перви÷ныìи преобразоватеëяìи äавëения ëожных сиãнаëов по превыøениþ äавëения в I контуре и с остановоì по сфорìированныì сиãнаëаì АЗ энерãобëоков АЭС.
Испытания, провеäенные в аккреäитованноì испытатеëüноì öентре на соответствие требованияì
эëектроìаãнитной совìестиìости,
реãëаìентированныì наöионаëüныì станäартоì [1] äëя техни÷еских
среäств, поставëяеìых на АЭС, показаëи, ÷то ëþбые преобразоватеëи
äавëения, не иìеþщие встроенных
устройств защиты от поìех, не соответствуþт требованияì эëектроìаãнитной совìестиìости, реãëаìентированныì äëя оборуäования
систеì, важных äëя безопасности
АЭС, и поäвержены выхоäу из строя.
Инöиäенты, произоøеäøие на
АЭС (табë. 1) показываþт, ÷то изãотовитеëи обязаны провоäитü äоработку преобразоватеëей äавëения
по резуëüтатаì испытаний и поäтвержäатü их соответствие äо поставки на энерãобëоки АЭС.
В периоä испытаний и опытнопроìыøëенной экспëуатаöии ПДИ
на АЭС провоäиëасü оöенка ка÷ества функöионирования преобразоватеëей äавëения при переãрузках
стати÷ескиì äавëениеì в режиìах
МПА и при преäнаìеренноì ìоäеëировании эëектроìаãнитных возäействий, а также в усëовиях øтатной экспëуатаöии сиëüното÷ноãо
оборуäования АЭС (ìостовые краны, сваро÷ные аппараты, коììутаöионные перекëþ÷ения оборуäования, ãрозовые разряäы).
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Цеëüþ работ явëяëосü иссëеäование устой÷ивости канаëов СКУ, в
состав которых вхоäиëи преäëаãаеìые изãотовитеëяìи преобразоватеëи äавëения, исто÷ники питания
и øтатная систеìа ИВС äëя объективной оöенки факти÷еских характеристик преобразоватеëей äавëения, сконструированных на разëи÷ных принöипах работы. Испытания
провоäиëисü в усëовиях реаëüной
экспëуатаöии на энерãобëоке № 3
Беëоярской АЭС. Метроëоãи÷еские
и äинаìи÷еские характеристики
ПДИ в разëи÷ных режиìах экспëуатаöии привеäены в табëиöах 2 и 3.
среäств äëя повыøения поìехоустой÷ивости øтатных систеì и оборуäования. Виäы испытатеëüных возäействий соответствоваëи наибоëее
распространенныì на энерãобëоках
АЭС типовыì виäаì эëектроìаãнитных возäействий. При сравнении резуëüтатов испытаний оöениваëосü
вëияние оäних и тех же иìитируеìых возäействий с оäинаковыìи
аìпëитуäаìи и напряженностяìи, а
также возäействий работаþщеãо
вбëизи ìостовоãо крана на разëи÷ные преобразоватеëи äавëения.
В табë. 4 привеäены обобщенные резуëüтаты испытаний разëи÷-
При провеäении работ испоëüзоваëисü øтатные кабеëüные ëинии связи как экранированные, так и не экранированные.
При иìитаöии эëектроìаãнитных возäействий провоäиëасü оöенка вëияния эëектроìаãнитных возäействий на øтатные канаëы СКУ,
в öепи которых возäействия не поäаваëисü. Такая оöенка необхоäиìа
äëя разработки орãанизаöионнотехни÷еских ìероприятий äëя запрета испоëüзования на АЭС техни÷еских среäств, явëяþщихся исто÷никаìи поìех, а также äëя разработки и внеäрения техни÷еских
Таблица 1
Нарушения эксплуатации АЭС от ПДИ
АЭС
Виä наруøения
Дата
Первопри÷ина
Характер отказа
Баëаково-1
Останов
энерãобëока
2001 ã.
Сапфир-22М,
0...5 ìА
Ложное снижение äавëения в реакторе при возникновении поìех в приëеãаþщих сиëовых кабеëях
Ленинãраä-1
Останов
энерãобëока
Гиäротехни÷еские
сооружения
2002 ã.
Сапфир-22М,
0...5 ìА
Ложное превыøение äавëения в барабан-сепараторах
из-за поìех в ëиниях связи преобразоватеëей с АЗРТ-М
Ложные изìенения перепаäа äавëения при возникновении ãрозовых разряäов в атìосфере
Сапфир-22М,
0...5 ìА
Ложное превыøение перепаäа äавëения на АЗР при
возникновении поìех коììутаöионноãо характера
2008 ã.
Нововоронеж-3 Останов
энерãобëока
2007 ã.
Курск-1
Останов
энерãобëока
2006 ã.
Баëаково-2
Разãрузка
энерãобëока
на 60 % по УРБ
2008 ã.
Метран-22МП выпу- Ложное снижение расхоäа на ГСП и расхоäа упëотняþска äо 2002 ã., 0...5 ìА щей воäы при контроëе Rиз КИП 1ГЦН-23
Сапфир-22Р,
0...5 ìА
Ложное снижение äавëения в паропровоäах ПГ 1—4
по 3 из 4 канаëов при возäействии изëу÷ения устройств
раäиосвязи
Таблица 2
Метрологические характеристики ПДИ при перегрузках давления
Зна÷ения ìетроëоãи÷еских параìетров äат÷иков äавëения
при иëи посëе испытаний
Виäы испытаний
Основная поãреøностü γ, %, посëе каëибровки “нуëя” и “äиапазона”, при настройке
pmax: (pmax = 160 кПа äëя ТЖИУ,
pmax = 250 кПа äëя остаëüных)
Основная поãреøностü γ, %, посëе возäействия переãрузо÷ноãо äавëения 4pmax
в те÷ение 15 ìин (без каëибровки)
Основная поãреøностü γ, %, посëе возäействия переãрузо÷ноãо äавëения 2 МПа
в те÷ение 24 ÷ (без каëибровки)
Изìенение на÷аëüноãо зна÷ения выхоäноãо
сиãнаëа при возäействии äвухстороннеãо
стати÷ескоãо äавëения 25 МПа, γр, %
Эëеìер-АИР30А-S1-CD9
Метран-150CD3
ТЖИУ406ДДМ100-АС-2440
ФактиФактиПо ТУ
÷еское
÷еское
Yokogawa
EJX 110А
ФактиПо ТУ
÷еское
Факти÷еское
По ТУ
0,013
0,2
0,035
0,1
0,032
0,25
0,01
0,04
0,017
0,2 (20pmax без
оãрани÷ения
вреìени)
0,2 (20pmax без
оãрани÷ения
вреìени)
1,25
0,07
0,1
(4pmax)
0,073
0,25
(1,5pmax)
0,002
(2pmax)
*
(2pmax)
0,168
*
0,045
*
0,013
*
0,36
0,3
0,055
0,25
0,0075
0,075
0,033
0,034
По ТУ
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
25
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
ТЖИУ 406-М100-АС, Метран-22МП-АС, Метран 150CD и Метран
150TG;
— преобразоватеëи äавëения
АИР-30AS1 (ìикропроöессорные)
по характеристикаì устой÷ивости
к эëектроìаãнитныì возäействияì
уäовëетворяþт требованияì ТУ, но
их характеристики хуже, ÷еì характеристики устой÷ивости преобразоватеëей ТЖИУ 406-М100-АС, Метран-22-МП-АС, Метран 150CD;
— преобразоватеëи АИР-30AS3
боëее восприиì÷ивы к эëектроìаã-
ных преобразоватеëей äавëения на
устой÷ивостü к эëектроìаãнитныì
возäействияì при экспëуатаöии в
реаëüных усëовиях ìонтажа на энерãобëоке № 3 Беëоярской АЭС.
Резуëüтаты испытаний показаëи, ÷то:
— уäовëетворитеëüной устой÷ивостüþ к проìыøëенныì эëектроìаãнитныì возäействияì äëя оöенки возìожности их испоëüзования в
систеìах кëасса безопасности 2 по
ОПБ-88/97 обëаäаþт ìикропроöессорные преобразоватеëи äавëения
нитныì возäействияì, в тоì ÷исëе
к работе ìостовоãо крана в Ц. З.;
— возìожностü испоëüзования
зарубежных ìикропроöессорных
преобразоватеëей Yokogawa EJX опреäеëяется посëе соãëасования Ростехнаäзороì приìениìости иìпортных изäеëий на российских АЭС,
выпуска в установëенноì поряäке
поëноãо коìпëекта КД и ЭД, провеäения преäваритеëüных и приеìо÷ных испытаний и устранения
рестарта при кратковреìенных прерываниях питания, равных 36 В.
Таблица 3
Инерционность ПДИ при МПА
Максиìаëüные факти÷еские зна÷ения параìетров äат÷иков äавëения
при испытаниях
Эëеìер-АИР30А-S1-CD9
Метран-150CD3
Виäы испытаний
Факти÷еское
По ТУ
ТЖИУ406ДДМ100-АС-2440
Факти÷еское
По ТУ
Факти÷еское
Yokogawa
EJX 110А
ФактиПо ТУ
÷еское
По ТУ
Вреìя восстановëения выхоäноãо сиãнаëа
посëе прерывания питания на 20 ìс,
(äëя Yokogawa EJX 110А на 6 ìс)
Вреìя установëения выхоäноãо сиãнаëа 1)
при ска÷кообразноì изìенении изìеряеìоãо параìетра, ìс, составëяþщеì:
— 63 % от äиапазона изìерений
8,4
Не боëее
35
5,2
*
1,8
Не боëее 300
при прерывании 50 ìс
Общее
вреìя
840 ìс
*
142
1260
*
182
*
117
*
—90 % от äиапазона изìерений
169
Не боëее
190
*
1280
Не боëее
700
224
Не боëее 500
137
95
Приìе÷ание: * не норìируется;
1)
при ìиниìаëüноì вреìени äеìпфирования.
Таблица 4
Устойчивость к электромагнитным воздействиям ПДИ на ЭБ-3 БАЭС
Максиìаëüная поãреøностü, %
Тип преобразоватеëя
Yokogawa EJX110А (4...20 ìА)
Yokogawa EJX530А (4...20 ìА)
ТЖИУ406-М100-АС (4...20 ìА)
Метран-22-МП-АС (4...20 ìА)
Метран 150СД (4...20 ìА)
АИР-30АS1 (4...20 ìА)
АИР-30АS3 (4...20 ìА)
Метран-22-АП-АС (4...20 ìА)
Метран-22-АП-АС (0...5 ìА)
Сапфир-22Р-АС (0...5 ìА)
Сапфир-22Р-АС (4...20 ìА)
Сапфир-22М øтатный (0...5 ìА)
Виäы возäействий на преобразоватеëи (кроìе “Сапфир-22М”)
ЭСР
НИП
МИП
КРЧП
РЧП
Дат÷ик
Дат÷ик
ИПП
ИПП
Дат÷ик
ИПП
Дат÷ик
ИПП
0
0
0
0
0
0
0,2
0
0
25
0,5
—
0
0,01
0
0
0
0
–0,12
–1
0,7
35
0
0
0
1,2
0
0
0
0,13
±0,15
0,5
–0,2
2,5
0
–0,5
0
0,01
0
0
0
–0,9
0,2
0
0
0
0
—
–0,05
55
0
0
0
–0,8
–1,3
2,3
70
60
5
65
0,5
–12
0
0
0
±0,12
0,32
1,2
–0,6
–1
3,5
13
—
—
0
0
0
–0,12
±0,22
–0,22
—
—
–0,9
60
—
—
0
0
0
0,12
0,17
—
—
—
—
—
ЭСР — эëектростати÷еские разряäы; НИП — наносекунäные иìпуëüсные поìехи; МИП — ìикросекунäные иìпуëüсные поìехи; КРЧП — конäуктивные поìехи, навеäенные раäио÷астотныìи эëектроìаãнитныìи поëяìи; РЧП — раäио÷астотные поìехи.
26
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
СТОЙКОСТЬ ПДИ
К РАДИАЦИОННОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ
Цеëüþ работ при опреäеëении
стойкости ПДИ к раäиаöионноìу
изëу÷ениþ явëяëосü опреäеëение
поãреøности и оöенка стойкости
ПДИ при наборе интеãраëüной äозы обëу÷ения в “ãоря÷ей” каìере äо
зна÷ений, при которых сохраняется
работоспособностü ПДИ.
На испытания быëи преäставëены преобразоватеëи перепаäа äавëения Метран-150CD и избыто÷ноãо
äавëения Метран-150TG äëя оöенки стойкости при обëу÷ении äо 40 и
300 Гр. По свеäенияì изãотовитеëей
испытания ТЖИУ-406-М100-АС и
СМХ оãрани÷иваëисü äозой в 10 Гр
и 90 Гр соответственно. Свеäения о
резуëüтатах испытаний отсутствуþт.
Остаëüные преобразоватеëи äавëения (из табë. 4) на испытания стойкости к раäиаöионноìу обëу÷ениþ
не быëи преäставëены.
Докуìент [2] устанавëивает требования по устой÷ивости проäукöии ãрупп 1.1—1.3, поставëяеìой на
АЭС, к ионизируþщиì изëу÷енияì
при интенсивности изëу÷ений не
боëее 2,78•10–4 Гр/с (1•102 раä/÷).
Дëя изäеëий, соответствуþщих
3 ãруппе разìещения на АЭС, на
основании äокуìента [3] устанавëиваþтся требования стойкости к
ионизируþщиì возäействияì по
поãëощенной äозе, составëяþщие
за 10 ëет экспëуатаöии 6 Гр и за
15 ëет экспëуатаöии — 9 Гр. При
этоì äоëжна обеспе÷иватüся поãреøностü изìерений в преäеëах, заäанных в ТУ.
В соответствии с [4] äëя пëаву÷их атоìных станöий установëены
0,1200
0,1000
0,0800
2
0,0600
3
0,0400
0,0200
9 Гр
6 Гр
0,0000
0
2000
4000
6000
8000
–0,0200
Rosemount 1154
(США) [5]
Foxboro
(Франöия) [6]
1,0•104
12000
14000
16000 18000
–0,0400
Рис. 3. Погрешность при облучении преобразователя Метран 150-АС-150CD3, %
(до 40 Гр):
1 — ток öифра; 2 — ток петëи; 3 — äоза обëу÷ения
требования стойкости преобразоватеëей äавëения, преäназна÷енных
äëя экспëуатаöии в зоне ионизируþщеãо изëу÷ения, к ионизируþщиì
ãаììа-изëу÷енияì по поãëощенной
äозе в 20 Гр за срок экспëуатаöии не
ìенее 12 ëет.
В öеëях управëения аварийной
ситуаöией на энерãобëоках АЭС,
наприìер, при разрывах трубопровоäов (авария “боëüøая те÷ü”), привоäящих к повыøениþ интенсивности раäиаöионноãо изëу÷ения,
преобразоватеëи äавëения в составе
“аварийноãо КИП” äоëжны сохранятü своþ работоспособностü в
те÷ение 72 ÷. Экспериìентаëüные
äанные по поäтвержäениþ соответствия стойкости и работоспособности преобразоватеëей äавëения в
аварийных усëовиях отсутствуþт.
Таблица 5
Мощностü поãëощенной äозы,
Гр/÷
10000
1
Требования для зарубежных АЭС
Преобразоватеëи
40 Гр
20 Гр
Вреìя
обëу÷ения, ÷
55 + 55
(поставарийный
режиì)
Поãреøностü изìерений, % от
ВПИ
Интеãраëüная
äоза, Гр
±1,5
55•104
Нет
äанных
106
2,0•10–3
4 ãоäа
±0,5
3,5•102
3,0•104 + 1,0•104
2 +194
(поставарийный
режиì)
±6
2,0•106
Из ëитературных исто÷ников известно [5, 6], ÷то некоторые зарубежные фирìы выпускаþт преобразоватеëи äавëения, преäназна÷енные
äëя экспëуатаöии в зонах раäиоактивноãо изëу÷ения, в тоì ÷исëе в
аварийных и пост-аварийных режиìах на АЭС (табë. 5).
Дëя поëу÷ения экспериìентаëüных äанных по стойкости преобразоватеëей äавëения разëи÷ноãо
конструктивноãо испоëнения, преäëаãаеìых äëя вкëþ÷ения в проекты
АСУТП ìоäернизируеìых и новых
энерãобëоков, провоäиëосü иссëеäование на работоспособностü и
поäтвержäение ìетроëоãи÷еских характеристик преäставëенных на испытания преобразоватеëей äавëения, испоëüзуþщих в ка÷естве сенсоров “еìкостнуþ я÷ейку” (Метран-150CD3) и тензо÷увствитеëüный эëеìент с КНК-структурой
(Метран-150TG2). Испытания провоäиëисü в сëеäуþщих режиìах.
1. Интенсивностü изëу÷ения
0,3 Гр/÷ (0,83•10–4 Гр/с); äо набора
äоз обëу÷ения 6 Гр; 9 Гр; 20 Гр; 40 Гр
äëя оöенки ìетроëоãи÷еских и экспëуатаöионных характеристик, а
также устой÷ивости к эëектроìаãнитныì возäействияì при экспëуатаöии и посëе обëу÷ения в зоне ионизируþщеãо изëу÷ения (рис. 3).
2. Интенсивностü изëу÷ения
8 Гр/÷ (22,24•10–4 Гр/с); äо набора
3•102 Гр (3•104 раä) и 1•103 Гр
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
27
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Поãреøностü выхоäноãо сиãнаëа, %
2,5000
2,0000
1,5000
2
1,0000
284 Гр
3
0,5000
20 Гр
0,0000
0
500
1000
1500
1
2000
2500
3000
3500
13.10.2011 13.10.2011
08:30
08:45
13.10.2011
08:57
–0,5000
11.10.2011 11.10.2011 12.10.2011 12.10.2011 12.10.2011
11:30
15:30
08:30
15:30
15:45
Рис. 4. Погрешность при наборе дозы преобразователя Метран 150-АС-150TG2
(до 300 Гр):
1 — ток öифра; 2 — ток петëи; 3 — äоза обëу÷ения
(1•105
раä) äëя оöенки поãреøности и работоспособности преобразоватеëей äавëения при экспëуатаöии
в зоне ионизируþщеãо изëу÷ения
(рис. 4).
Резуëüтаты испытаний привеäены в табë. 6. Из табë. 6 виäно, ÷то
поãреøностü изìерений преобразоватеëей Метран 150 не превыøает
зна÷ений, установëенных в ТУ при
наборе интеãраëüной äозы обëу÷ения äо 100 Гр. Характер изìенения
зна÷ений поãреøности äо набора
äозы 40 Гр привеäен на рис. 3, а äо
набора äозы 284 Гр (при которой
наступает отказ в функöионировании) привеäен на рис. 4. Дëитеëüностü функöионирования зарубежных и российских преобразоватеëей
äавëения в усëовиях ãаììа-обëу÷ения в режиìах норìаëüной экспëуатаöии в øтатноì поìещении иìпуëüсных ëиний в режиìах “ìаëой
те÷и” и “боëüøой те÷и (МПА)” привеäена в табë. 7.
В ка÷естве приеìо÷ноãо критерия приниìаëосü, ÷то преобразоватеëи äавëения с÷итаþтся выäержавøиìи испытания по ТУ и äокуìенту [2] на стойкостü к ионизируþщеìу изëу÷ениþ:
— при поãëощенной äозе не ìенее 6 Гр, есëи äопоëнитеëüная поãреøностü не превыøает ±0,2 % от
äиапазона изìенения выхоäноãо
сиãнаëа;
— при поãëощенной äозе не ìенее 9 Гр, есëи äопоëнитеëüная поãреøностü не превыøает ±0,4 % от
äиапазона изìенения выхоäноãо
сиãнаëа;
— при поãëощенной äозе в äиапазоне 50...1000 Гр, есëи сохраняется работоспособностü преобразоватеëей äавëения в те÷ение не ìенее
24 ÷.
Из резуëüтатов испытаний сëеäует, ÷то при разìещении преобразоватеëей äавëения Метран-150 в
øтатноì поìещении иìпуëüсных
ëиний (при разрыве иìпуëüсной ëинии) их работоспособностü сохраняется в те÷ение 75 ëет, а при наìерении разìещения в ãерìозоне их
работоспособностü сохраняется в
те÷ение не боëее 30 с в режиìе ЗПА.
Из справо÷ных äанных сëеäует,
÷то преобразоватеëи “Rosemount”
и “Foxboro” сохраняþт работоспособностü в режиìе ЗПА в те÷ение
72 ÷. Дëя оöенки возìожности испоëüзования в составе АСУТП преобразоватеëей äавëения äруãих ìоäификаöий и зарубежных преобразоватеëей и äëя поäтвержäения соответствия рекоìенäуется провести
анаëоãи÷ные иссëеäования.
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ
И ДИНАМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ,
СОСТОЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ
И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ,
УСТОЙЧИВОСТЬ
К ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ
ВОЗДЕЙСТВИЯМ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ
МЕТРАН 150 ПОСЛЕ НАБОРА
ИНТЕГРАЛЬНОЙ ДОЗЫ
ОБЛУЧЕНИЯ 40 И 3•102 Гр
Испытанияì на испытатеëüноì
поëиãоне ПГ “Метран” посëе набора поãëощенной äозы 20 Гр и 40 Гр
поäверãаëисü преобразоватеëи: Метран-150CD (еìкостная я÷ейка)
4...20 ìА; Метран-150TG (КНК-капсуëа) 4...20 ìА; Метран-150TG
(КНК-капсуëа) 0...5 ìА.
Максиìаëüная факти÷еская основная поãреøностü посëе набора
20 Гр составиëа 0,0925 % äëя преобразоватеëей 4...20 ìА (при этоì
Таблица 6
Радиационная стойкость преобразователей давления Метран 150
Поãреøностü изìерений, %
Интеãраëüная äоза обëу÷ения при:
Тип преобразоватеëя
Метран-150CD3 (4...20 ìА)
Метран-150TG2 (4...20 ìА)
Метран-150TG2 (0...5 ìА)
28
1 Гр/÷ (НУЭ и “ìаëая те÷ü”)
102 Гр/÷ (“боëüøая те÷ü”) МПА
6 Гр
9 Гр
20 Гр
40 Гр
3•102 Гр
0,015
0,01
0,05
0,035
0,02
0,1
0,075
0,04
0,2
0,1
0,1
0,5
ОТКАЗ
(± 0,3 % при
100 Гр)
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
103 Гр
2•104 Гр/÷,
ЗПА
2,4•103 Гр 1,4•106 Гр
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
äопоëнитеëüная поãреøностü —
0,08 %) и 0,312 % äëя преобразоватеëя 0...5 ìА (äопоëнитеëüная поãреøностü — 0,297 %).
Посëе набора поãëощенной äозы 40 Гр ìаксиìаëüная факти÷еская основная поãреøностü составиëа 0,138 % äëя преобразоватеëей
4...20 ìА (при этоì äопоëнитеëüная
поãреøностü равняëасü 0,12 %) и
0,656 % äëя преобразоватеëя 0...5 ìА
(äопоëнитеëüная поãреøностü —
0,64 %).
На “живучесть” поäверãаëисü
испытанияì äва преобразоватеëя
Метран-150 ìоäеëей CD3 и TG2 с
выхоäныì сиãнаëоì 4...20 ìА. Мощностü поãëощенной äозы составëяëа 2,22•10-3 Гр/с (800 раä/÷).
Во вреìя испытаний в “ãоря÷ей”
каìере осуществëяëся контроëü основной поãреøности при зна÷ениях
поãëощенной äозы 52, 108 и 242 Гр.
Максиìаëüное зна÷ение факти÷еской основной поãреøности посëе
набора äозы свыøе 100 Гр составиëо 0,8 %. Преобразоватеëü Метран-150CD3 сохраняë работоспособностü äо набора äозы 155 Гр, при
которой сфорìироваëся сиãнаë не-
исправности. Преобразоватеëü Метран-150TG2 сохраняë работоспособностü äо набора äозы 284 Гр, при
которой сфорìироваëся сиãнаë неисправности.
Суììарная поãëощенная äоза
обоих преобразоватеëей составиëа
296 Гр, посëе ÷еãо быë провеäен
визуаëüный
осìотр
состояния
конструктивной и эëеìентной базы. Установëен отказ пëаты ЦАП
из-за наруøения функöионирования FLASH-паìяти контроëëера
MSP430. Герìети÷ностü äинаìи÷еской поëости не наруøена, ÷то
поäтвержäено посëе установки и
опрессовки на испытатеëüноì ãиäроäинаìи÷ескоì поëиãоне. Посëе
разборки и внеøнеãо осìотра наруøений и поврежäений конструктивных эëеìентов (резиновые и
пëастиковые äетаëи, изоëяöия провоäов) не установëено.
Выборочные приемочные испытания Метран-150CD3 и Метран150TG2 на соответствие требованияì эëектроìаãнитной совìестиìости посëе набора интеãраëüной äозы
обëу÷ения 40 Гр провоäиëисü в испытатеëüной ëаборатории.
Испытания Метран-150 на поäтвержäение ìетроëоãи÷еских характеристик и на устой÷ивостü к наибоëее жесткиì эëектроìаãнитныì
возäействияì осуществëяëисü посëе набора интеãраëüной äозы обëу÷ения äо 40 Гр (табë. 8).
Испытанияì поäверãаëисü преобразоватеëи äавëения с выхоäныìи
сиãнаëаìи (4...20) ìА и (0...5) ìА.
Цеëüþ испытаний явëяëосü опреäеëение äопоëнитеëüной поãреøности изìерений в усëовиях эëектроìаãнитных возäействий и оöенка ее
соответствия требованияì, установëенныì в техни÷еских усëовиях.
Посëе набора интеãраëüной äозы обëу÷ения äо 300 Гр преобразоватеëи äавëения выøëи из строя
(отказ äвух пëат ЦАП), поэтоìу испытания этих преобразоватеëей äавëения на ЭМС не провоäиëисü.
Из табë. 8 сëеäует, ÷то восприиì÷ивостü преобразоватеëей Метран-150 к эëектроìаãнитныì возäействияì повысиëасü и поãреøностü изìерений стаëа боëüøе, ÷еì
äо набора поãëощенной äозы 40 Гр,
но остается в преäеëах äопуска по ТУ.
Таблица 7
Длительность функционирования ПДИ при рабочем давлении в условиях облучения на АЭС
Режиì
норìаëüной
экспëуатаöии
Параìетры
Режиì коì- Режиì некоìРазрыв
иìпуëüсной пенсируеìой пенсируеìой
“ìаëой” те÷и “ìаëой” те÷и
ëинии
Поìещение ãр. 1.3
иìпуëüсных ëиний
Мощностü поãëощенной äозы
обëу÷ения, Гр/÷
Вреìя режиìа, ÷
Вреìя работоспособности ПДИ
Максиìаëüная äопоëнитеëüная
поãреøностü, %
2,9•10–5
–
400 ëет – М
356 ëет – С
40 ëет – Т, Э
±0,075 – М
±0,25 – С
1,5•10–4
(2,0•10–3)
–
75 ëет – М
20 ëет – F
8 ëет – Т, Э
±0,3 – М
±0,5 – F
Режиì
“боëüøой”
те÷и, МПА
Режиì
ЗПА
Герìообъеì ãр. 1.1
1,0
10,0
10
10 ëет – Т, Э
100 ÷ – М, С
10
1 ÷ – Т, Э
10 ÷ – М, С
100,0
2,0•10–4
24
72
6 ìин – Т, Э 30 с – М, С
1 ÷ – М, С
110 ÷ – R
196 ÷ – F
±0,3 – М (100 Гр)
±1,5 – R
±1,0 – С (90 Гр)
±6,0 – F
±0,5 – F (350 Гр)
F — Foxboro (Франöия); М — Метран-150 (РФ); Э — Эëеìер (РФ); Т — ТЖИУ (РФ); R — Rosemount (США); С — CMX
(Украина); Y — Yokogama (Япония) — нет äанных.
Таблица 8
Погрешность облученных датчиков Метран 150 в условиях помех
Моäеëü, ноìер, выхоäной сиãнаë
Настройки, кПа
Метран-150CD3, 1028790, 4...20 ìА
Метран-150TG2, 912812, 4...20 ìА
Метран-150TG2, 912794, 0...5 ìА
250
250
1000
Максиìаëüная поãреøностü, %
КРЧП
ЭСР
НИП
МИП
0,8146
0,0209
0,0019
0,05
0,775
0,068
0,6
—
0,5
Кратковреìенное
откëонение
без "рестарта"
Допоëнитеëü- Соответствие ГОСТ
ная поãреøР 50746
ностü по ТУ, %
±1 %
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
Да
Да
Да
29
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ Р 50746—2000. Совìестиìостü техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Техни÷еские среäства
äëя атоìных станöий. Требования и
ìетоäы испытаний. — М., 2001.
2. СТО 1.1.1.07.001.0675—2008. Атоìные станöии. Аппаратура, приборы,
среäства систеì контроëя и управëения. Общие техни÷еские требования. Госкорпораöия “Росатоì”,
ОАО “Конöерн Росэнерãоатоì”. —
М., 2008.
3. ОТТ 08042462. Приборы и среäства
автоìатизаöии äëя атоìных стан-
öий, Общие техни÷еские требования.
4. Правила кëассификаöии и постройки атоìных суäов и пëаву÷их сооружений, РМРС, 2008.
5. Rosemount 1154, Alphaline Nuclear
Pressure Transmitter, Rosemount Nuclear // Emerson Process Management, USA, 2008.
6. Electronic Pressure Transmitters, series
N-E11 and N-E13, INVENSYS //
Operations Management, 2011.
Владимир Николаевич Сарылов — нач. отдела испытаний ЭМС и ВВФ, ОАО “Всероссийский научно-исследовательский инс-
титут по эксплуатации атомных электростанций”;
E-mail: [email protected]
Олег Владимирович Сарылов — вед. специалист ОАО “Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации
атомных электростанций”;
E-mail: [email protected]
Южаков Александр Павлович, заместитель начальника цеха ТАИ, филиал ОАО
“Концерн Росэнергоатом”, Белоярская
атомная станция.
E-mail: [email protected]
К содержанию
УДК 681.586'326.001.37
КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ.
ОБЗОР РЕШЕНИЙ ОТ “EMERSON”
Ю. С. Монахова
Привеäен общий обзор реøений от коìпании “Emerson” на базе äат÷иков äавëения. Рассìотрены ÷етыре основные серии äат÷иков äавëения Rosemount-2088, -2051, -3051, -3051S, спеöиаëüные и коìпëексные разработки
на базе äат÷иков перепаäа äавëения äëя изìерения расхоäа и уровня, в тоì ÷исëе беспровоäные реøения Smart
Wireless. Преäëожены новинки — выносные разäеëитеëüные ìеìбраны Rosemount 1199 с фëанöаìи по ГОСТ,
систеìа эëектронных выносных сенсоров ERS, а также рассìотрены возìожности расøиренной äиаãностики серии среäств изìерений Rosemount 3051S.
Ключевые слова: датчик давления, датчик гидростатического давления (уровня), многопараметрический преобразователь, расходомер на базе осредняющей напорной трубки Annubar.
Как выбратü прибор, иäеаëüно реøаþщий заäа÷и
иìенно Ваøеãо произвоäства? Как не потерятüся в
ìноãообразии преäëаãаеìых ìоäеëей äат÷иков äавëения? Данный обзор поìожет поäобратü среäство изìерения, требуеìое äëя Ваøеãо проöесса и сориентироватüся в øирокоì ассортиìенте проäукöии коìпании
“Emerson Process Management”.
Преäëожение по äавëениþ от коìпании “Emerson”
нас÷итывает ÷етыре основные серии äат÷иков äавëения
äëя разëи÷ных приìенений и разëи÷ных требований:
Rosemount-2088, -2051, -3051 и -3051S, а также разработки на их базе по изìерениþ уровня и расхоäа ìетоäоì переìенноãо перепаäа äавëения и äат÷ики äавëения спеöиаëüных испоëнений (сì. рисунок). Кажäая
серия обëаäает характеристикаìи, отве÷аþщиìи требованияì разëи÷ных отрасëей, преäприятий, установок и
приìенений (сì. табëиöу).
Дëя саìых простых приìенений во всех отрасëях
проìыøëенности в проäуктовоì портфеëе коìпании
иìеется äат÷ик øтуöерноãо испоëнения Rosemount-2088.
Данная ìоäеëü испоëüзуется äëя изìерения абсоëþтноãо и избыто÷ноãо äавëений, äавëения-разрежения. Это
реøение явëяется эконоìи÷ныì и выãоäныì äëя не-
30
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
крити÷ных проöессов, поскоëüку у äат÷ика существуþт
оãрани÷ения по ìатериаëаì, контактируþщиì с изìеряеìой среäой (нержавеþщая стаëü и никеëевый спëав
С-275) и äавëениþ проöесса не боëее 27,6 МПа. Среäи
äостоинств äат÷ика — ìаëая ìасса и коìпактностü,
обеспе÷иваþщие простоту установки и уäобство техни÷ескоãо обсëуживания прибора.
В ка÷естве спеöиаëüных реøений на базе äат÷иков
Rosemount-2088 быëи созäаны äат÷ики -2090F и -2090P —
оптиìаëüные äëя приìенения в пищевой и öеëëþëозно-буìажной проìыøëенностях. Существуþт разëи÷ные варианты присоеäинения к проöессу — ãиãиени÷еское присоеäинение Tri-Clamp, соответствие ãиãиени÷ескиì станäартаì 3-А, сварное соеäинение, с
возìожностüþ проìывки.
В ëинейке äат÷иков äëя спеöиаëüных приìенений
особо сëеäует отìетитü äат÷ики Rosemount-4600. Они
быëи разработаны äëя изìерения высокоãо äавëения
прироäноãо ãаза. Своþ попуëярностü в нефтеãазовой
отрасëи он поëу÷иë бëаãоäаря коìпактности, ìаëой
ìассе и наëи÷иþ öеëüносварноãо корпуса из поëированной нержавеþщей стаëи. Испоëüзование еìкостноãо сенсора и встроенноãо äат÷ика теìпературы повы-
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
31
Ценовой диапазон
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Rosemount 3051S
Комплексные решения
Масøтабируеìая архитектура
Мноãопараìетри÷еские
изìерения
Расøиренная äиаãностика Расход
Wireless
Стабиëüностü 10 ëет
Гарантия 5 ëет
Уровень
Вентильные блоки
Rosemount 3051
Проìыøëенный станäарт
7 ìëн. установëенных приборов
Стабиëüностü 5 ëет
Rosemount 2051
Базовые характеристики
Rosemount 2088
Коìпактный, эконоìи÷ный
Специальные решения
Нефтегазовая отрасль — Rosemount 4600
Целлюлозо-бумажная промышленность —
— Rosemount 4600
Гигиеническое исполнение —
— Rosemount 1199, Rosemount 2090F
Производительность/функциональные возможности
Предложения по давлению и другие комплексные решения
øает произвоäитеëüностü äат÷ика. Привеäенная поãреøностü изìерений составëяет ±0,25 % от äиапазона
изìерений. Перенастройка äиапазона 40:1 позвоëяет
уìенüøитü скëаäские запасы, а трехëетняя стабиëüностü
обеспе÷ивает сокращение затрат на экспëуатаöиþ.
Со сëеäуþщиì äат÷икоì связана оäна из историй
успеха торãовой ìарки “Rosemount”. Этиì успехоì стаëо изобретение и внеäрение еìкостной я÷ейки. Боëее
40 ëет назаä коìпания соверøиëа ревоëþöиþ в изìерении äавëения, созäав äат÷ик äавëения Rosemount-1151
на базе еìкостной я÷ейки. Приборы настоëüко хороøо
проявиëи себя в реаëüных усëовиях экспëуатаöии, ÷то
“1151” стаëо иìенеì нариöатеëüныì, и ìноãие заказ÷ики с÷итаëи еãо “станäартоì” в изìерении äавëения.
За это вреìя быëо установëено боëее 5 ìëн äат÷иков по
всеìу ìиру.
В 2005 ã. на сìену кëасси÷ескоìу Rosemount-1151
приøëо новое усоверøенствованное, совреìенное покоëение äат÷иков Rosemount-2051 на базе пëатфорìы
Coplanar, запатентованной коìпанией. У приборов,
построенных на этой инноваöионной пëатфорìе, нет
оãрани÷ений по присоеäинениþ к техноëоãи÷ескоìу
проöессу. Есëи такой äат÷ик иäет на заìену прибораì
с траäиöионныì фëанöеì, то еãо ìожно поäкëþ÷итü,
испоëüзуя перехоäник на траäиöионный фëанеö. Поëностüþ ãотовые к установке, проверенные на ãерìети÷ностü реøения, позвоëяþт эконоìитü среäства заказ-
32
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
÷ика при ввоäе в экспëуатаöиþ. Кроìе тоãо, иìеется
возìожностü завоäской сборки äат÷иков с разëи÷ныìи
вентиëüныìи бëокаìи. Прибор преäназна÷ен äëя работы во всех отрасëях проìыøëенности, но особуþ
выãоäу он приносит преäприятияì энерãети÷еской и
ìетаëëурãи÷еской проìыøëенности. Дат÷ики серии
Rosemount-2051 поëностüþ и успеøно заìениëи преäыäущуþ сериþ “1151”, снятуþ с произвоäства в 2010 ã.
Сëеäуþщий прибор, также созäанный на пëатфорìе Coplanar в 1986 ã., — это äат÷ик äавëения Rosemount-3051. В свое вреìя он стаë новыì сëовоì на рынке äат÷иков äавëения, а сеãоäня явëяется саìыì попуëярныì в ìире. Коëи÷ество установëенных äат÷иков
äавëения превыøает сеìü ìиëëионов. Это первый äат÷ик, в котороì быëа поäтвержäена пятиëетняя стабиëüностü ìетроëоãи÷еских характеристик.
В серии äат÷иков 3051 преäставëен наибоëее øирокий выбор ìатериаëов äëя äетаëей, контактируþщих с
изìеряеìой среäой, зна÷итеëüный набор испоëнений
äëя изìерения всех виäов äавëений. Теперü саìые попуëярные äат÷ики Rosemount-3051 произвоäятся в России с ãарантией неизìенно высокоãо ка÷ества проäукöии. Сроки поставки äат÷иков äавëения Rosemount-3051
быëи сокращены бëаãоäаря открытой в 2006 ã. ëинии
произвоäства на базе ПГ “Метран”.
У÷итывая требования рынка и пожеëания наøих
заказ÷иков, в коìпании постоянно веäутся работы наä
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
усоверøенствованиеì приборов. Моäернизаöия äат÷иков провоäится кажäые 2—3 ãоäа, ÷то позвоëяет поëу÷атü уëу÷øенные характеристики, новые выхоäные протокоëы äанных и разëи÷ные коìпëексные реøения по
изìерениþ расхоäа и уровня.
Дëя саìых ответственных приìенений коìпания
разработаëа сериþ среäств изìерений Rosemount-3051S
(Super Module™). Дат÷ик с еìкостной я÷ейкой третüеãо
покоëения произвоäится по уникаëüной техноëоãии.
Конструкöия сенсора о÷енü проста и наäежна и выäерживает оäностороннþþ переãрузку, превыøаþщуþ
ìаксиìаëüный верхний преäеë изìерений äо 6938 раз.
Масøтабируеìая пëатфорìа Super Module — это
так называеìый конструктор. На базе оäноãо äат÷ика
äавëения ìожно поëу÷итü разëи÷ные еãо ìоäификаöии
äëя изìерения äавëения, расхоäа и уровня, а также работатü с разëи÷ныìи протокоëаìи äанных, поäкëþ÷атü
выносной инäикатор и т. ä.
Преäëожение по äат÷икаì äавëения äопоëняþт разëи÷ные коìпëексные реøения: это расхоäоìеры интеãраëüной конструкöии на базе инноваöионных перви÷ных эëеìентов, иìеется обøирная ëинейка выносных
ìеìбран Rosemount-1199, сбаëансированных систеì
(Tuned Systems™) и эëектронные выносные сенсоры (ERS™).
Коìпания преäëаãает расхоäоìеры интеãраëüной
конструкöии на базе стабиëизируþщей äиафраãìы и
осреäняþщей напорной трубки Annubar — это поëностüþ собранные, проверенные на ãерìети÷ностü и ãотовые к установке приборы. Преиìущества такоãо расхоäоìера о÷евиäны. Во-первых, простая установка в
сравнении с траäиöионныì узëоì изìерения расхоäа
на базе äиафраãìы, не требуется иìпуëüсных ëиний,
÷то во ìноãо раз сокращает ÷исëо потенöиаëüных ìест
уте÷ки и позвоëяет уйти от необхоäиìости постоянноãо обсëуживания иìпуëüсных ëиний и обоãрева среäы.
Во-вторых, зна÷итеëüно сокращаþтся äëины пряìоëинейных у÷астков äо и посëе трубопровоäа, а также
уìенüøается суììарная поãреøностü расхоäоìерноãо
узëа.
Обøирная ëинейка выносных разäеëитеëüных ìеìбран Rosemount-1199 и реøения на их базе позвоëяþт
расøиритü обëасти приìенения äат÷иков äавëения. Теперü äат÷ики äавëения ìожно испоëüзоватü в техноëоãи÷еских проöессах с øирокиì äиапазоноì теìператур
от –128 äо +400 °С и практи÷ески на ëþбых аãрессивных среäах. Изìерение уровня, пëотности, расхоäа с
систеìаìи выносных ìеìбран стаëо провоäитü зна÷итеëüно боëее уäобно и то÷но в отëи÷ие от систеì на иìпуëüсных ëиниях.
Эëектронные выносные сенсоры Rosemount-3051S
(ERS™) позвоëяþт изìерятü уровенü ìетоäоì перепаäа
äавëения без испоëüзования иìпуëüсных ëиний и капиëëяров. Испоëüзуя систеìу ERS™, заказ÷ики эконоìят
на проектировании, ìонтажных работах, техни÷ескоì
обсëуживании и äопоëнитеëüноì оборуäовании. Rosemount-3051S — еäинственный преобразоватеëü äавëения, который испоëüзуется в äат÷иках изìерения расхоäа по ìетоäу переìенноãо перепаäа äавëения, иìеþщий норìированнуþ относитеëüнуþ поãреøностü
изìерения (испоëнение Ultra for Flow). Это позвоëяет
поëу÷атü отëи÷ные показатеëи при ãëубокой перенастройке расхоäоìеров. Динаìи÷еский äиапазон изìерения расхоäа в зависиìости от испоëнения äат÷ика
äавëения составëяет äо 14:1. Три ãоäа назаä быë разработан ìноãопараìетри÷еский преобразоватеëü Rosemount-3051S MultiVariable™, который изìеряет разностü
äавëений, стати÷еское äавëение, теìпературу техноëоãи÷ескоãо проöесса, а также вы÷исëяет объеìный расхоä жиäкости, пара, ãаза в рабо÷их усëовиях, объеìный
расхоäа ãаза, привеäенноãо к станäартныì усëовияì,
ìассовый расхоä и расхоä тепëовой энерãии. Такиì образоì, оäин такой преобразоватеëü способен заìенитü
нескоëüко приборов и устройств траäиöионноãо расхоäоìерноãо коìпëекса.
Коìпания “Emerson Process Management” первой
ввеëа в проöесс изìерения опöиþ äиаãностики параìетров äат÷ика, затеì — возìожностü äиаãностики техноëоãи÷ескоãо проöесса, которая позвоëиëа анаëизироватü изìеняþщиеся усëовия техноëоãи÷ескоãо проöесса и приниìатü корректируþщие ìеры в сëу÷ае
возникновения неøтатных ситуаöий, таких как закупорка иìпуëüсных ëиний иëи нестабиëüностü пëаìени
пе÷и. Впервые заказ÷ик поëу÷иë возìожностü поëу÷атü
äанные расøиренной äиаãностики за преäеëаìи äат÷ика Rosemount-3051S. Так, новая расøиренная äиаãностика питания позвоëяет обеспе÷итü öеëостностü
эëектри÷ескоãо контура за с÷ет выявëения нежеëатеëüных изìенений усëовий работы, таких как присутствие
воäы в кëеììноì бëоке, нестабиëüное эëектропитание,
пробëеìы с контуроì зазеìëения иëи коррозия кëеìì.
Операöия äиаãностики сертифиöирована на приìенение в систеìах противоаварийной защиты.
В 2007 ã. в ëинейке äавëения появиëисü беспровоäные äат÷ики, работаþщие по протокоëу Wireless HART
(äаëüностü переäа÷и сиãнаëа без повторитеëей äо 1000 ì).
Это позвоëиëо преäëожитü наøиì заказ÷икаì реøения
по изìерениþ äавëения в уäаëенных, опасных и труäноäоступных то÷ках. На äанный ìоìент все беспровоäное оборуäование коìпании “Rosemount” иìеет необхоäиìые сертификаты и разреøения на приìенение.
Боëüøой пëþс беспровоäных приборов состоит в
тоì, ÷то они абсоëþтно автоноìны, испоëüзуþт встроенные батареи, ресурса которых без поäзаряäки и заìены хватает на нескоëüко ëет äаже при хоëоäных зиìах.
Отсутствие сиãнаëüных провоäов и провоäов питания
позвоëяет экспëуатироватü äат÷ики в таких техноëоãи÷еских проöессах, ãäе провоäные изìерения в принöипе невозìожны, наприìер в искроопасных зонах.
Особо отìетиì, ÷то при жеëании ëþбой провоäной
äат÷ик с выхоäныì сиãнаëоì HART ìожно “превратитü” в беспровоäной äат÷ик Wireless HART, просто испоëüзуя THUM-аäаптер беспровоäноãо сиãнаëа Rosemount-775.
Широкая ëинейка приборов коìпании позвоëяет
поäобратü оптиìаëüное реøение äëя конкретноãо произвоäства, äает возìожностü реøитü возникаþщие в
проöессе произвоäства заäа÷и, буäü то повыøение эффективности управëения преäприятиеì за с÷ет увеëи÷ения коëи÷ества собираеìой инфорìаöии иëи увеëи÷ение произвоäитеëüности и срока сëужбы оборуäования.
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
33
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Коìпания “Emerson Process Management” иìеет
боëüøуþ установëеннуþ базу приборов, ìножество поëожитеëüных отзывов заказ÷иков и преäëаãает приборы, не иìеþщие равных по функöионаëüныì и экспëуатаöионныì характеристикаì. Мы также преäëаãаеì
всесторонний и ка÷ественный сервис äанноãо оборуäования. Наприìер, поверку прибора ìожно осуществитü,
отправив еãо в Чеëябинск, ëибо саìостоятеëüно, испоëüзуя отëи÷но зарекоìенäовавøее себя ìетроëоãи÷еское оборуäование произвоäства ПГ “Метран”.
УДК 681. 586'326.001.76
Более подробная информация приведена в каталогах
на сайте www.metran.ru, технические консультации
можно получить в Центре Поддержки Заказчиков по
телефону (351) 247-16-02, 247-1-555, заказ можно разместить в любом из региональных представительств
компании (контакты доступны на www.metran.ru, раздел
Контакты).
Юлия Сергеевна Монахова — менеджер по датчикам давления.
+7 (351) 799-51-51
К содержанию
ОТ “МЫШКИ” К PLUG & PLAY СЕНСОРУ ИЛИ ИННОВАЦИИ
В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ
С. В. Асмолов, Ю. Н. Кузнецов
Освещены некоторые вопросы разработки Plug & Play äат÷иков. Рассìотрены преиìущества испоëüзования поäобных устройств, существуþщие способы реаëизаöии, их äостоинства и неäостатки. Привеäены основные характеристики уëу÷øенной техноëоãии Plug & Play, разработанной спеöиаëистаìи ЗАО “ПГ «Метран»” в сотруäни÷естве со спеöиаëистаìи оäноãо из бизнесов “Emerson Process Management — Rosemount”.
Ключевые слова: датчик, измерительный преобразователь, сенсор, термометр сопротивления, термоэлектрический
преобразователь.
ПГ “Метран” известен не тоëüко вниìаниеì к ка÷еству своих изäеëий, ÷то безоãоворо÷но признается
еãо заказ÷икаìи, но также и своиì инноваöионныì
поäхоäоì к разработкаì. Инженерный Центр ПГ “Метран” как поäразäеëение, непосреäственно заниìаþщееся разработкой новых проäуктов, нахоäится на переäнеì крае инноваöий. Еãо спеöиаëисты у÷аствуþт в созäании изäеëий, которые проäаþтся не тоëüко в России,
но и по всеìу ìиру. Без преувеëи÷ения ìожно сказатü,
÷то зäесü разрабатываþтся техноëоãии буäущеãо.
Часто поä инноваöияìи поäразуìеваþт не÷то искëþ÷итеëüное, ревоëþöионное, карäинаëüно ìеняþщее
наøу жизнü. Да, коне÷но, такие события встре÷аþтся.
Но ÷аще, особенно в обëасти проìыøëенной автоìатизаöии, инноваöии носят не стоëü яркий характер. Теì
не ìенее, от этоãо они не становятся ìенее важныìи,
так как вносят свой зна÷итеëüный вкëаä в развитие той
иëи иной отрасëи. Об оäной из таких инноваöионных
разработок, уëу÷øенной техноëоãии Plug & Play, и пойäет ре÷ü в этой статüе.
Но прежäе, ÷еì рассказатü об этоì, кратко рассìотриì “теориþ” проìыøëенных Plug & Play äат÷иков.
В совреìенной ëитературе ìожно найти äостато÷но
статей о поäобных разработках. В них описываþтся
34
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
приборы, способные не просто выпоëнятü свои основные функöии по преобразованиþ изìеряеìоãо параìетра (наприìер, теìпературы среäы) в некоторуþ веëи÷ину, зна÷ение которой ìожет бытü изìерено, но и
обëаäаþщие некиì набороì свойств, расøиряþщих
обëастü приìенения этих устройств и обëеã÷аþщих построение эффективных изìеритеëüных систеì. К этиì
свойстваì, наприìер, относят:
— наëи÷ие эëектронной базы äанных, соäержащей
инфорìаöиþ об испоëüзуеìоì äат÷ике;
— способностü к обработке выхоäноãо сиãнаëа сенсора (наприìер, АЦ-преобразование, фиëüтраöия, ëинеаризаöия, терìокоìпенсаöия и пр.);
— способностü прибора к öифровой переäа÷е äанных в систеìу управëения и обратно.
Преиìущества приìенения таких äат÷иков в сравнении с “обы÷ныìи” äат÷икаìи о÷евиäны. Это возìожностü боëее поëной автоìатизаöии проöесса произвоäства; боëее быстрая установка и конфиãурирование
систеìы; саìонастройка; автоìати÷еская реãуëировка
÷увствитеëüности изìеритеëüных канаëов; искëþ÷ение
оøибок, связанных с ÷еëове÷ескиì фактороì; упрощение обсëуживания систеìы; оперативная заìена äат÷и-
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
оãрани÷енные физи÷еские разìеры и/иëи конструкöия
сенсора, не позвоëяþщие разìеститü в неì äопоëнитеëüные устройства. Друãой при÷иной ìоãут бытü характеристики окружаþщей среäы, искëþ÷аþщие испоëüзование эëектроники (наприìер, теìпературный äиапазон). Поэтоìу ÷аще база äанных распоëожена не в саìоì
сенсоре, а на еãо “хвосте” (в разрыве соеäинитеëüноãо
кабеëя иëи в спеöиаëüноì разъеìе на кабеëе, поäкëþ÷аеìоì к изìеритеëüноìу преобразоватеëþ). Приìеры
такоãо поäхоäа показаны на рис. 2.
Мы так поäробно останавëиваеìся на конструкöии
äат÷иков потоìу, ÷то, по наøеìу убежäениþ, в ëþбой
систеìе необхоäиìо тщатеëüно проäуìыватü вопрос заìены отäеëüных ее ÷астей. Особенно ÷асты сëу÷аи заìены сенсоров. И ëеãко преäставитü ситуаöиþ, коãäа
поëüзоватеëü, осуществëяя заìену, поäкëþ÷ает к новоРис. 1. Пример интегрального датчика (фотография взята с
сайта http://znamus.ru/)
ка; ëу÷øее управëение систеìой; уëу÷øенные то÷ностные характеристики и т. ä.
Возìожностü автоìатизаöии проöессов инстаëëяöии поäобных äат÷иков в систеìу привеëо к тоìу, ÷то
их стаëи называтü Plug & Play äат÷икаìи по анаëоãии с
уже ставøей наì привы÷ной техноëоãией поäкëþ÷ения
разëи÷ноãо оборуäования к коìпüþтераì.
Наверное, саìыì попуëярныì и распространенныì поäхоäоì к разработке Plug & Play äат÷иков явëяется поäхоä, реãëаìентируеìый станäартоì IEEE 1451.
Дат÷ики, разработанные в соответствии с этиì станäартоì, соäержат в своеì составе некуþ эëектроннуþ табëиöу/базу äанных TEDS (Transducer Electronic Data
Sheet). Поäобные табëиöы строятся на базе öифровой
эëектроники, их основой явëяþтся ìикропроöессоры,
спеöиаëизированные иëи общеãо приìенения.
Табëиöа разбита на нескоëüко обëастей, в которые
заносится такая инфорìаöия, как кëасс äат÷ика; äанные-иäентификаторы äат÷ика; инфорìаöия об эëектри÷еских и физи÷еских свойствах äат÷ика (наприìер,
äанные äëя каëибровки, äанные äëя коррекöии резуëüтатов изìерений); äанные, важные с то÷ки зрения
поëüзоватеëя (наприìер, äата о÷ереäной поверки).
Станäарт также опреäеëяет öифровуþ øину переäа÷и äанных, т. е. äат÷ики способны приниìатü и выäаватü инфорìаöиþ TEDS по запросу систеìы управëения.
Рассìатривая конструкöии äат÷иков, ìожно увиäетü, ÷то эëектронная база äанных ìожет распоëаãатüся
в разных ìестах конструктива. Некоторые произвоäитеëи выпускаþт интеãраëüные äат÷ики, в которых сенсор (и TEDS) совìещены с изìеритеëüныì преобразоватеëеì (ИП), как изображено на рис. 1.
Друãие по разныì при÷инаì преäпо÷итаþт разäеëüное испоëнение изìеритеëüных преобразоватеëей и
сенсоров. При этоì разìещаþт TEDS непосреäственно
в сенсоре, хотя сäеëатü это не просто. При÷ин тоìу ìожет бытü нескоëüко. Оäной из них явëяþтся, наприìер,
Рис. 2. Примеры раздельного исполнения измерительного преобразователя и сенсора (фотографии взяты с сайтов компаний
HBM: www.hbm.com; АНВИТ: www.anvit.kiev.ua; KISTLER:
www.kistler.com)
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
35
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
IEEE P1451.4 Plug-and-play Sensor
Class 1 Interface
Contact Current
Powered Sensor
Current
Source
Analog
Signal
Amplifier
Sensing
Element
Data Acquisition System
TEDS
EEPROM
–5 V
Digital
Signal
Рис. 3. Подключение датчиков класса 1 стандарта IEEE 1451
IEEE P1451.4 Plug-and-play Sensor
Class 2 Interface
Bridge Sensor (Example)
Data Acquisition System
+Excitation
Analog
Signal
Analog
–Excitation
TEDS
EEPROM
Digital
Digital
Signal
Рис. 4. Подключение датчиков класса 2 стандарта IEEE 1451
ìу сенсору базу äанных преäыäущеãо, заìеняеìоãо,
сенсора. Посëеäствия ìоãут бытü пе÷аëüныìи. Поэтоìу
просто необхоäиìо, ÷тобы конструкöия äат÷ика не äопускаëа возìожности работы еãо собственноãо ПИП с
“÷ужиìи” äëя неãо базаìи.
Еще оäна особенностü äат÷иков, на которуþ сëеäует обратитü пристаëüное вниìание, — это их интерфейсы. А иìенно те из них, которые отве÷аþт за взаиìоäействие öифровой ÷асти äат÷ика с остаëüныìи еãо
÷астяìи и внеøниì ìироì. Из преäыäущеãо тезиса понятно, ÷то эти интерфейсы ìоãут бытü как внеøниìи,
так и внутренниìи. При÷еì обратитü вниìание хо÷ется
не на конкретнуþ реаëизаöиþ тоãо иëи иноãо испоëüзуеìоãо интерфейса, а на разëи÷ия интерфейсов обы÷ных äат÷иков и их “уìных” собратüев.
Деëо в тоì, ÷то по÷ти все рассìатриваеìые интерфейсы äат÷иков станäарта IEEE 1451 несовìестиìы с
интерфейсаìи обы÷ных äат÷иков. Соãëасно станäарту
TEDS-äат÷ики äеëятся на äва кëасса. Первый кëасс äëя
обìена äанныìи ìежäу TEDS и систеìой управëения/сбора äанных испоëüзует те же саìые провоäа, ÷то
и äëя выäа÷и анаëоãовых сиãнаëов (рис. 3). Перекëþ÷ение режиìов работы äат÷ика осуществëяется систеìой управëения путеì поäа÷и разных сиãнаëов на оäну
36
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
из äвух ëиний связи с äат÷икоì. В саìоì äат÷ике присутствует схеìа, поäкëþ÷аþщая к этой ëинии ëибо выхоäной сиãнаë преобразоватеëя äат÷ика, ëибо TEDS. Существенныì оãрани÷ениеì интерфейса äат÷иков этоãо
кëасса явëяется их неспособностü работатü с систеìой,
не обëаäаþщей способностüþ обìена инфорìаöией с
TEDS-äат÷икаìи, ибо систеìа просто не ìожет вкëþ÷итü äат÷ик в нужный режиì работы.
Дат÷ики второãо кëасса äëя обìена ìежäу TEDS и
систеìой испоëüзуþт отäеëüные провоäа (рис. 4). В этоì
сëу÷ае, хотя неäостатки äат÷иков кëасса 1 преоäоëены,
но способ их преоäоëения (испоëüзование äопоëнитеëüных провоäов) явëяется неäостаткоì интерфейса äат÷иков этоãо кëасса.
У÷итывая основные особенности, äостоинства и
неäостатки существуþщих Plug & Play äат÷иков, рассìотриì уëу÷øеннуþ техноëоãиþ Plug & Play äат÷иков
теìпературы, созäаннуþ спеöиаëистаìи ЗАО “ПГ «Метран»” и “Rosemount”. В ка÷естве сенсора, поääерживаеìоãо описанной техноëоãией, ìожет бытü приìениì
ëþбой терìопреобразоватеëü сопротивëения (RTD) с
ëþбой схеìой вкëþ÷ения (2-, 3- и 4-провоäное поäкëþ÷ение) иëи терìоэëектри÷еский преобразоватеëü
(терìопара, TC).
Конöепöия рассìатриваеìоãо äат÷ика схожа с конöепöией Plug & Play сенсоров, построенных по станäартаì IEEE 1451. А иìенно: äат÷ик соäержит эëектроннуþ базу äанных, хранящуþ инфорìаöиþ о характеристиках конкретноãо экзеìпëяра, необхоäиìуþ äëя
автоìати÷еской конфиãураöии систеìы. Дëя обìена
инфорìаöией ìежäу эëектронной базой äанных äат÷ика и внеøниì ìироì разработан спеöиаëüный протокоë. При этоì рассìатриваеìый äат÷ик ëиøен неäостатков, присущих рассìотренныì выøе устройстваì,
так как:
— он ìожет работатü как с ИП, поääерживаþщиìи
описываеìуþ техноëоãиþ Plug & Play, так и с не поääерживаþщиìи ее изìеритеëüныìи преобразоватеëяìи
нынеøнеãо покоëения;
— äëя обìена инфорìаöией ìежäу äат÷икоì и ИП
испоëüзуþтся те же саìые провоäа, ÷то и äëя проöесса
изìерения, никаких äопоëнитеëüных провоäников не
требуется.
Принöип работы систеìы закëþ÷ается в сëеäуþщеì. Дëя обìена инфорìаöией ìежäу базой äанных
Plug & Play äат÷ика и ИП посëеäний вкëþ÷ает встроенные узëы обìена инфорìаöией и на÷инает транзакöиþ. Встроенное оборуäование äат÷ика в своþ о÷ереäü
äетектирует наëи÷ие сиãнаëов в ëиниях связи и активирует режиì обìена. В зависиìости от типа сиãнаëов
äат÷ик настраивается ëибо на приеì äанных от ИП, ëибо на переäа÷у инфорìаöии в ИП. В режиìе приеìа
äанные заносятся во встроеннуþ базу äанных äат÷ика.
Отìетиì, ÷то база äанных явëяется энерãонезависиìой.
В режиìе переäа÷и äат÷ик переäает äанные о запраøиваеìых параìетрах из встроенной базы в ИП.
Проöесс ÷тения инфорìаöии о параìетрах Plug &
Play äат÷ика происхоäит автоìати÷ески без у÷астия
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
оператора. С÷итанные äанные испоëüзуþтся в äаëüнейøеì при провеäении вы÷исëений. Такиì образоì, в
вы÷исëениях испоëüзуется инфорìаöия о характеристиках конкретноãо äат÷ика.
Посëе окон÷ания приеìа иëи переäа÷и äанных (в зависиìости от типа коìанäы ИП) äопоëнитеëüные узëы
äат÷ика откëþ÷аþтся от ëиний связи äо на÷аëа сëеäуþщей транзакöии.
В режиìе изìерений эти узëы не активированы и
происхоäит обы÷ный приеì сиãнаëов сенсора (ПИП)
изìеритеëüныì преобразоватеëеì. Допоëнитеëüные узëы, ввеäенные в состав äат÷ика, не оказываþт вëияния
на то÷ностü изìерений.
При поäкëþ÷ении к Plug & Play äат÷ику изìеритеëüноãо преобразоватеëя староãо типа оборуäование
äат÷ика, отве÷аþщее за обìен инфорìаöией, нахоäится
в неактивноì состоянии и не вëияет на проöесс изìерения.
Заìетиì, ÷то изìеритеëüный преобразоватеëü, поääерживаþщий описываеìуþ техноëоãиþ, способен саìостоятеëüно сäеëатü вывоä о возìожности обìена
инфорìаöией с äат÷икоì. Такиì образоì, есëи к неìу
буäет поäкëþ÷ен äат÷ик, не поääерживаþщий техноëоãиþ Plug & Play, это не поìеøает изìеренияì — ИП,
зная о невозìожности обìена инфорìаöией с äат÷икоì, буäет испоëüзоватü станäартные характеристики
äанноãо типа äат÷иков.
Вся äопоëнитеëüная эëектроника сенсора иìеет
ìаëые разìеры и ìожет бытü разìещена в ëþбой еãо
÷асти — как в саìоì äат÷ике (есëи это позвоëяþт характеристики окружаþщей среäы), так и на кабеëе, с
поìощüþ котороãо äат÷ик поäкëþ÷ается к ИП.
Обобщая сказанное, еще раз укажеì основные характеристики описываеìых äат÷иков:
— связü ìежäу ИП и Plug & Play äат÷икоì не требует äопоëнитеëüных провоäников;
— ìоãут бытü испоëüзованы ëþбые из приìеняþщихся в настоящее вреìя терìоìетров сопротивëения
и терìопар;
— техноëоãия ìожет бытü испоëüзована при ëþбой
схеìе поäкëþ÷ения äат÷ика (2-, 3- и 4-провоäное поäкëþ÷ение терìоìетров сопротивëения, 2-провоäное
поäкëþ÷ение терìопар);
— встроенные в äат÷ик и ИП äопоëнитеëüные узëы
не оказываþт вëияния на то÷ностü изìерений;
— äат÷ики совìестиìы с изìеритеëüныìи преобразоватеëяìи, не поääерживаþщиìи описываеìуþ техноëоãиþ Plug & Play;
— энерãонезависиìая база äанных;
— возìожностü работы с äëинной ëинией связи —
нескоëüко сотен ìетров;
— ìиниатþрные разìеры, позвоëяþщие распоëаãатü äопоëнитеëüнуþ эëектронику в ëþбой ÷асти äат÷ика.
Данное реøение и обëастü еãо приìенения запатентованы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В äанной статüе быëи рассìотрены некоторые
вопросы, связанные с разработкой и испоëüзованиеì
Plug & Play äат÷иков, а также уëу÷øенная техноëоãия
Plug & Play, разработанная спеöиаëистаìи ПГ "Метран" и "Rosemount".
ЛИТЕРАТУРА
1. The IEEE 1451.4 Standard for Smart Transducers.
2. Intelligent Systems, December, 2002.
Сергей Викторович Асмолов — вед. инженер-конструктор отдела
термометрии;
Юрий Николаевич Кузнецов — руководитель программы глобальных разработок по термометрии.
+7 (351) 799-51-51
Óâàæàåìûå ÷èòàòåëè!
Если Вы не успели подписаться на журнал “Датчики и системы”, напоминаем Вам, что через Редакцию
можно оформить льготную подписку в любое время и с любого номера (дешевле, чем через каталоги
агентств) или приобрести номера журнала за прошедшие годы.
Можно также заказать электронные версии как необходимого Вам номера журнала, так и отдельных
статей.
Позвоните в Редакцию по тел. (495) 330-42-66 или пришлите заказ по электронной почте
(E-mail: [email protected]) — и подписка будет оформлена за один день. Расходы по пересылке журнала
Редакция берет на себя. Не забудьте указать свой полный почтовый адрес!
Наш адрес: 117997, В-342, ГСП-7, Профсоюзная ул., д. 65, ИПУ РАН, оф. 383.
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
37
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 681.121.4
ОПТИМИЗАЦИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ СЕНСОРА ПУЛЬСАЦИЙ
ДАВЛЕНИЯ В ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ВИХРЕВОГО РАСХОДОМЕРА
Е. В. Сафонов, К. А. Бромер, В. Д. Богданов, А. В. Конюхов
Привеäены резуëüтаты ÷исëенноãо ìоäеëирования проöессов, протекаþщих в прото÷ной ÷асти вихревоãо расхоäоìера, поëу÷енных при оптиìизаöии разìещения сенсора пуëüсаöий äавëения в вихревоì сëеäе за теëоì обтекания.
Ключевые слова: вихревой расходомер, вихревая дорожка Кармана, тело обтекания, сенсор пульсаций давления, цифровое моделирование.
38
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
при ìоäеëировании интеãрированных пуëüсаöий äавëения äëя кажäой стороны крыëа сенсора привеäен на
рис. 2. Параìетры рас÷ета: ìоäеëüная среäа — воäа,
скоростü потока 5 ì/с, ìиниìаëüное расстояние m.
Резуëüтаты ÷исëенноãо ìоäеëирования привеäены
в табë. 2.
Анаëиз ÷астот пуëüсаöий äавëений показаë, ÷то они
практи÷ески не зависят от расстояния крыëа сенсора äо
теëа обтекания по оси прото÷ной ÷асти. Дëя возäуха
отìе÷ается незна÷итеëüное снижение ÷астоты на ве-
v
D
1
2
H
Принöип работы вихревых расхоäоìеров основан
на эффекте форìирования в рабо÷еì потоке öепо÷ки
реãуëярных вихрей (äорожки Карìана) в сëеäе за непоäвижныì теëоì обтекания. При ìаëых ÷исëах Рейноëüäса (Re ≤ 30) обтекание такоãо теëа оäнороäныì
потокоì происхоäит с образованиеì стаöионарной заìкнутой срывной зоны в еãо корìовой ÷асти. При увеëи÷ении ÷исëа Re те÷ение в сëеäе за теëоì становится
нестаöионарныì и неустой÷ивыì, ÷то привоäит к разруøениþ срывной зоны и образованиþ поо÷ереäно ÷ереäуþщихся вихрей за теëоì обтекания. Вихри увëекаþтся потокоì по те÷ениþ, и на некотороì расстоянии
за теëоì образуþтся äва ряäа вращаþщихся в противопоëожных направëениях вихрей, äвижущихся со скоростüþ, бëизкой к скорости оäнороäноãо потока [1, 2].
Совокупностü таких вихрей поëу÷иëа название вихревой äорожки Карìана.
На рис. 1 преäставëена типи÷ная прото÷ная ÷астü
вихревоãо расхоäоìера с характерныìи разìераìи и
распоëожениеì ÷увствитеëüноãо эëеìента — крыëа
сенсора пуëüсаöий äавëения за теëоì обтекания.
Есëи оптиìаëüное отноøение H/D характерных
разìеров прото÷ной ÷асти и теëа обтекания äостато÷но
хороøо иссëеäованы и äаны рекоìенäаöии по их зна÷енияì [2], то по распоëожениþ ÷увствитеëüноãо эëеìента за теëоì обтекания таких рекоìенäаöий нет. В äанной работе привоäятся резуëüтаты иссëеäования вëияния распоëожения крыëа сенсора пуëüсаöий äавëения
относитеëüно расстояния äо теëа обтекания на характеристики расхоäоìера с усëовныì äиаìетроì прото÷ной ÷асти Ду50.
Иссëеäование провоäиëосü путеì ÷исëенноãо ìоäеëирования ãиäроãазоäинаìи÷еских проöессов в прото÷ной ÷асти расхоäоìера с испоëüзованиеì проãраììноãо пакета вы÷исëитеëüной ãиäроäинаìики (CFD)
Cosmos FloWorks [3] äëя äвух ìоäеëüных среä — воäы
и возäуха. Отноøение H/D заäаваëосü равныì 0,27 соãëасно рекоìенäаöияì [2], параìетр m (расстояние от
теëа обтекания äо крыëа сенсора) изìеняëся в преäеëах
от еäиниö äо äесятков ìиëëиìетров, параìетры ìоäеëüной среäы привеäены в табë. 1.
В резуëüтате ÷исëенноãо ìоäеëирования установëено, ÷то во всех сëу÷аях ãенерироваëся устой÷ивый
вихревой сëеä за теëоì обтекания. Приìер поëу÷енных
m
Рис. 1. Проточная часть расходомера с телом обтекания и
крылом сенсора:
D — äиаìетр прото÷ной ÷асти, H — øирина теëа обтекания,
m — расстояние от теëа обтекания äо крыëа сенсора, v — скоростü потока, 1 — теëо обтекания, 2 — крыëо сенсора
Стати÷еское äавëение, Па
310000
305000
300000
295000
290000
285000
0,3
0,32
0,34
0,36
0,38
0,4
Вреìя, с
Рис. 2. Пример пульсаций давления для модельной среды
“вода” расходомера Ду50
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
A
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0
50000
100000
150000
200000
250000
Re
Рис. 3. Относительная амплитуда пульсаций давления А для
воздуха при относительном расстоянии m/H:
---- — № 1; –– — № 2; –– — № 3; –– — № 4; –♦– — № 5
A
1,1
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0
100000
200000
300000
400000 Re
Рис. 4. Относительная амплитуда пульсаций давления А для
воды при относительном расстоянии m/H:
---- — № 1; –– — № 2; –– — № 3; –– — № 4; –♦– — № 5
Таблица 1
Значения параметров модельной среды
Среäа
Параìетр
Давëение стати÷еское на вхоäе
прото÷ной ÷асти (абс.), Па
Теìпература на вхоäе прото÷ной
÷асти, °C
Скоростü, ì/с
Воäа
Возäух
300 000
101 325
20
20
0,3; 5,0; 8,0 3,0; 40,0; 70,0
Таблица 2
Результаты численного моделирования
Среäа
Воäа
Возäух
v,
ì/с
m
ëи÷ину не боëее 2 % при сìещении крыëа сенсора от
ìиниìаëüноãо äо ìаксиìаëüноãо зна÷ения расстояния.
Рас÷етные варианты с № 1 по № 5 соответствуþт разëи÷ной веëи÷ине расстояния m от теëа обтекания äо
крыëа.
Анаëиз изìенения пуëüсаöий äавëения при сìещении крыëа сенсора показаë существенное изìенение
аìпëитуäы в зависиìости от расстояния m и ìоäеëüной среäы.
Резуëüтаты ìоäеëирования äëя разëи÷ных среä преäставëены на рисунках 3 и 4 в виäе зависиìостей относитеëüной аìпëитуäы пуëüсаöий äавëения от относитеëüной веëи÷ины сìещения крыëа сенсора. Пунктирная
ëиния обозна÷ает базовое зна÷ение относитеëüноãо
расстояния m/H, ãäе H — øирина теëа обтекания, которое испоëüзоваëосü äëя сравнения при ìоäеëировании. Параìетры среä привеäены к ÷исëаì Рейноëüäса.
Из поëу÷енных äанных сëеäует, ÷то существует оптиìаëüная веëи÷ина сìещения, обеспе÷иваþщая ìаксиìаëüное зна÷ения аìпëитуä во всеì äиапазоне скоростей äëя разëи÷ных среä. Дëя прото÷ной ÷асти вихревоãо
расхоäоìера Ду50 поëу÷ена оптиìаëüная веëи÷ина соотноøения m/H. Вывоäы по резуëüтатаì ÷исëенноãо ìоäеëирования поäтвержäены экспериìентаìи на проëиво÷ноì и проäуво÷ноì стенäах.
Преäставëенная работа выпоëняëасü совìестно с
Южно-Ураëüскиì ãосуäарственныì университетоì в
раìках общеãо äоãовора о сотруäни÷естве с ПГ “Метран” по теìе “Гиäроãазоäинаìи÷еские иссëеäования
те÷ений в прото÷ной ÷асти вихревых расхоäоìеров”.
ЛИТЕРАТУРА
1. Расход и коëи÷ество ãаза. Метоäика выпоëнения изìерений расхоäоìераìи ãаза вихревыì: ФР.1.29.2003.008885:
Рекоìенäаöия: Утв. ГНМЦ-ВНИИР. — Казанü: КАИ,
2003.
2. Takamoto М., Terao Y. Standardization of vortex shedding
flowmeter // 4th International Symposium on Fluid Flow
Measurement, Denver, Colorado, USA, 1999.
3. Ушаков В. Анаëиз обтекания теë с отрывоì потока в систеìе SolidWorks/FloWorks // CAD/CAM/CAE Observer. —
2003. — № 3 (12). <http://www.cadcamcae.lv/hot/obtekanie.
pdf>
Евгений Владимирович Сафонов — канд. техн. наук, и. о. зав. кафедрой “Двигатели летательных аппаратов” Южно-Уральского
государственного университета, г. Челябинск (ЮУрГУ);
E-mail: [email protected]
Частота пуëüсаöий äавëения, Гö
Константин Александрович Бромер — инженер кафедры “Двигатели летательных аппаратов ” ЮУрГУ;
№1
№2
№3
№4
№5
0,3
5
8
5,02
81,05
125,68
5,06
81,14
126,08
5,06
77,80
130,25
4,99
83,48
125,68
4,99
86,50
128,15
Владимир Дмитриевич Богданов — технический эксперт ПГ
“Метран”;
3
40
70
50,30
50,00
49,70
49,75
55,66
656,80 668,12 641,36 713,65 682,67
1234,60 1311,30 1298,70 1207,98 1253,90
Александр Владимирович Конюхов — руководитель группы ПГ
“Метран”.
E-mail: [email protected]
E-mail: [email protected]
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
39
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 681.121.4:001.57
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРИ РАЗРАБОТКЕ ВИХРЕВЫХ РАСХОДОМЕРОВ
В. Д. Богданов, А. В. Конюхов, А. А. Кривоногов, Е. В. Сафонов, В. А. Дорохов
Рассìотрены ìетоäы и преиìущества ÷исëенноãо ìоäеëирования ãиäроãазоäинаìи÷еских проöессов в вихревых
расхоäоìерах.
Ключевые слова: вихревой расходомер, вихревая дорожка Кармана, компьютерное моделирование, вычислительная гидродинамика, ANSYS, виртуальный стенд.
40
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
ëенноãо äоступа к вы÷исëитеëüныì возìожностяì суперкоìпüþтеров ЮУрГУ.
В раìках работ первоãо этапа иссëеäоваëисü вопросы созäания и оптиìизаöии рас÷етных ìоäеëей прото÷ных ÷астей, опреäеëение требуеìоãо коëи÷ества узëов
рас÷етной сетки, вреìени (øаãа) äискретизаöии, опреäеëения то÷ностных и вреìенных критериев рас÷етов.
Эскиз прото÷ной ÷асти расхоäоìера, испоëüзуеìой при
ìоäеëировании, привеäен на рис. 1.
Дëя ÷исëенноãо ìоäеëирования испоëüзоваëся
проãраììный пакет CFD FLOWSIMULATION 2010
(COSMOS FlowWorks 2010) [1]. Рас÷еты провоäиëисü
äëя ìоäеëей с пряìыìи у÷асткаìи оãрани÷енной äëины на вхоäе и выхоäе прото÷ных ÷астей, äëя которых
заäаваëосü развитое турбуëентное те÷ение с необхоäиìыìи параìетраìи. Это позвоëиëо существенно снизитü
вреìя рас÷ета и поëу÷итü ìаксиìаëüнуþ äетаëизаöиþ
рас÷етной сетки в зоне распоëожения теëа обтекания и
крыëа сенсора вихрей. Резуëüтаты ìоäеëирования сравниваëисü с резуëüтатаìи натурных испытаний расхоäоìеров, провеäенных по воäе и возäуху.
Оöенка схоäиìости резуëüтатов ìоäеëирования и
натурных испытаний провоäиëасü с испоëüзованиеì
äвух параìетров — ÷астоты вихрей и интеãраëüноãо
параìетра ÷исëа Струхаëя Sh, вы÷исëяеìоãо по форìуëе: Sh = (HF )/v, ãäе H — характерный разìер теëа обтекания, ì; F — ÷астота вихрей, Гö; v — скоростü потока на вхоäе прото÷ной ÷асти, ì/с.
v
D
1
2
H
При разработке вихревых расхоäоìеров с öеëüноëитой конструкöией прото÷ной ÷асти возникает ряä
вопросов, связанных с повторяеìостüþ ìетроëоãи÷еских характеристик расхоäоìеров, оптиìизаöией их конструкöии как äëя произвоäства, так и äëя обеспе÷ения
äостоверности резуëüтатов при работе на разных среäах.
Дëя реøения всех этих пробëеì øироко испоëüзоваëосü как натурное испытание расхоäоìеров на разëи÷ных проëиво÷ных и проäуво÷ных стенäах, так и ÷исëенное ìоäеëирование ãиäроãазоäинаìи÷еских проöессов с
испоëüзованиеì проãраììных пакетов вы÷исëитеëüной
ãиäроäинаìики (CFD — computational fluid dynamics).
Испоëüзование ìетоäов ÷исëенноãо ìоäеëирования
иìеет öеëый ряä преиìуществ переä натурныì экспериìентоì, среäи которых ìожно отìетитü сëеäуþщие:
— сокращение вреìени на проектирование и отработку конструкöии;
— возìожностü заäаватü разëи÷ные спеöиаëüные
усëовия иëи коìпëекс разëи÷ных усëовий, не воспроизвоäиìых иëи труäно воспроизвоäиìых при натурных
испытаниях;
— возìожностü поëу÷итü боëüøий объеì инфорìаöии о физи÷ескоì проöессе, ÷еì при натурных испытаниях;
— высокая эконоìи÷еская эффективностü;
— возìожностü оперативноãо испоëüзования рас÷етных ìоäеëей, отражаþщих разëи÷ные изìенения иëи
äоработки реаëüной конструкöии.
Чисëенные ìетоäы, приìеняеìые äëя реøения заäа÷ ãиäроãазоäинаìики, по сути, явëяþтся инструìентоì, позвоëяþщиì созäаватü öифровуþ (äискретнуþ)
ìатеìати÷ескуþ ìоäеëü проöесса на основе кëасси÷еской систеìы уравнений Навüе-Стокса. С этой öеëüþ
øирокое испоëüзование поëу÷иëи разëи÷ные проãраììные пакеты CFD, наибоëее распространенныìи из
которых явëяþтся ANSYS CFX (ANSYS Inc.), EFD Pro
(NIKA GmbH), COSMOS FloWorks (Solid Works Co.).
Преäставëенная работа выпоëняëасü совìестно с
Южно-Ураëüскиì ãосуäарственныì университетоì
(ЮУрГУ) в äва этапа. На первоì этапе провоäиëасü отработка öифровых ìоäеëей прото÷ных ÷астей расхоäоìеров с типоразìераìи прото÷ных ÷астей от Ду25 äо
Ду200 при рас÷етах äëя äвух ìоäеëüных среä — воäы и
возäуха. На второì этапе быë разработан виртуаëüный
испытатеëüный стенä (ВИС) äëя преäоставëения уäа-
L
m
Рис. 1. Эскиз проточной части расходомера с характерными
размерами:
1 — теëо обтекания; 2 — крыëо сенсора вихрей; D — äиаìетр
прото÷ной ÷асти; H — øирина теëа обтекания; L — äëина теëа
обтекания; m — расстояние от теëа обтекания äо крыëа сенсора; v — профиëü скорости потока
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Sh
0,3
Испытания
Моäеëирование
0,25
0,2
0,15
0
500000
1000000
1500000
2000000
Re
Рис. 2. Зависимости числа Sh от параметров модельной и
испытательной сред (вода, воздух), заданных в виде числа Re
для расходомера Ду200
Стати÷еское
äавëение, Па
101350
101330
101310
101290
101270
101250
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Вреìя проöесса, с
Рис. 3. Зависимости пульсаций давления для проточной части
расходомера Ду200 от времени процесса для модельной среды
воздух при заданной скорости потока 6 м/с
Пробëеìно
ориентированная
обоëо÷ка
Моäеëü
WEB
интерфейс
Лоãин
Пароëü
Поëüзоватеëü
Виртуаëüный
стенä Цифровая
ìоäеëü
Проãраììа
CFD
Сервис
Распреäеëитеëüная
вы÷исëитеëüная
среäа
В резуëüтате провеäенных на первоì этапе рас÷етов
быëи опреäеëены параìетры рас÷етных ìоäеëей äëя
всех типоразìеров расхоäоìеров, опреäеëены требуеìые параìетры рас÷етной сетки, øаãа äискретизаöии,
то÷ностные и вреìенные критерии.
В раìках работ второãо этапа быë разработан ВИС
äëя автоìатизированноãо запуска ãиäроãазоäинаìи÷еских рас÷етов äëя öифровых ìоäеëей прото÷ных ÷астей
вихревых расхоäоìеров с испоëüзованиеì уäаëенноãо
äоступа к вы÷исëитеëüныì возìожностяì суперкоìпüþтеров ЮУрГУ “СКИФ-Ураë” и “СКИФ Аврора
ЮУрГУ”.
ВИС — это проãраììно-аппаратный коìпëекс,
обеспе÷иваþщий провеäение работ инженерноãо ìоäеëирования в распреäеëенной вы÷исëитеëüной среäе в
раìках опреäеëенноãо кëасса заäа÷. Созäание ВИС явëяется аëüтернативой созäания собственноãо суперкоìпüþтерноãо öентра äëя реøения сëожных заäа÷ инженерноãо ìоäеëирования и преäпоëаãает тоëüко аренäу
вы÷исëитеëüных и проãраììных ресурсов в режиìе уäаëенноãо äоступа у öентров коëëективноãо поëüзования.
В ка÷естве среäы запуска рас÷етов испоëüзоваëасü коìанäная консоëü операöионной систеìы Linux, в ка÷естве среäства провеäения рас÷етов — проãраììный пакет CFD ANSYS CFX.
Сравнитеëüные параìетры аппаратных вы÷исëитеëüных пëатфорì, на которых провоäиëисü рас÷еты,
привеäены в табë. 1.
При орãанизаöии и разработке ВИС быë реøен
öеëый коìпëекс пробëеì, связанных с орãанизаöией
прозра÷ноãо и безопасноãо äоступа к распреäеëенныì
вы÷исëитеëüныì ресурсаì. При разработке ВИС испоëüзоваëисü техноëоãии, обеспе÷иваþщие автоìатизированнуþ ãенераöиþ пробëеìно-ориентированных сервисов, позвоëяþщих испоëüзоватü проãраììные коìпëексы CFD äëя инженерноãо проектирования и анаëиза
в распреäеëенных вы÷исëитеëüных среäах [2]. Обобщенная структура сервиса äëя орãанизаöии работы ВИС
показана на рис. 4.
Рис. 4. Структура сервиса для организации работы ВИС
Быëи провеäены рас÷еты äëя типоразìеров прото÷ных ÷астей от Ду25 äо Ду200 äëя äвух ìоäеëüных среä —
воäы и возäуха с разëи÷ныìи зна÷енияìи скоростей
потока. Резуëüтаты рас÷етов показаëи хороøуþ схоäиìостü в преäеëах ±8 % интеãраëüноãо параìетра ÷исëа
Sh с провеäенныìи натурныìи испытанияìи вихревых
расхоäоìеров. На рис. 2 привеäены ãрафики зависиìостей ÷исëа Sh от параìетров среä, выраженных в виäе ÷исеë Рейноëüäса Re, поëу÷енные в проöессе испытаний и ìоäеëирования äëя расхоäоìера с прото÷ной
÷астüþ Ду200.
В проöессе провеäения рас÷етов на кажäоì øаãе
итераöии фиксироваëисü äанные по пуëüсаöияì äавëения вихрей в виäе интеãраëüноãо по пëощаäи зна÷ения
äëя кажäой стороны крыëа сенсора. Приìер ãрафика
зависиìостей пуëüсаöий äавëения от физи÷ескоãо вреìени проöесса, поëу÷енных в резуëüтате рас÷етов äëя
ìоäеëüной среäы “возäух”, привеäен на рис. 3.
Таблица 1
Характеристики вычислительных платформ
Параìетр
Проöессор
Чисëо проöессоров
ОЗУ, ГБ
Операöионная
систеìа
Проãраììа ìоäеëирования (CFD)
Чисëо рас÷етных
я÷еек
Шаã итераöии
Вреìя рас÷ета, ÷
Мноãопроöессорный ПК
(DEPO
STORM)
Виртуаëüный
стенä (суперкоìпüþтер
“СКИФ АВРОРА
ЮУрГУ”)
Intel® Xeon®
Intel® Xeon® CPU
CPU X5680@
X5680@ 3,33 ГГö
3,33 ГГö (2 яäра) (кëастер äо 240 яäер)
12
40
24
240
Windows 7 Pro
Linux
(64 разряäа)
COSMOS
ANSYS CFX
FloWorks
3•106
3•106
1•10–5
От 80 äо 150
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
1•10–5
От 12 äо 24
41
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Рис. 5. Общий вид интерфейса для входа в ВИС
Поëüзоватеëü, пройäя авторизаöиþ, поëу÷ает ÷ерез
WEB интерфейс äоступ к виртуаëüноìу стенäу, в котороì произвоäится выбор и заäание конкретных параìетров рас÷етной ãеоìетри÷еской ìоäеëи, а также параìетров ìоäеëüной среäы. Эти параìетры посреäствоì
пробëеìно ориентированных обоëо÷ек CAEBeans [3],
преäставëяþщих собой набор сöенариев, взаиìоäействуþт с CFD проãраììой и с распреäеëенной вы÷исëитеëüной среäой. В CFD форìируется öифровая ìоäеëü
с заäанныìи параìетраìи рас÷етной сетки и необхоäиìыìи вреìенныìи параìетраìи (øаãа äискретизаöии,
вреìени рас÷ета) и посреäствоì испоëüзования техноëоãии CAEBeans эта ìоäеëü запускается äëя рас÷ета в
распреäеëитеëüнуþ вы÷исëитеëüнуþ среäу, преäставëяþщуþ собой коìпëекс суперкоìпüþтеров.
Поëüзоватеëü, работая с ВИС, иìеет возìожностü
изìенятü рас÷етнуþ ãеоìетриþ ìоäеëи, заäаватü от-
кëонения ãеоìетрии прото÷ной ÷асти расхоäоìера,
тип и параìетры ìоäеëüной среäы, требуеìые выхоäные äанные в проöессе рас÷етов. Такиì образоì, ВИС
явëяется своеобразной виртуаëüной проëиво÷ной и
проäуво÷ной установкой, позвоëяþщей сìоäеëироватü резуëüтаты работы вихревых расхоäоìеров без
провеäения натурных испытаний. На рис. 5 привеäен
общий виä вхоäноãо интерфейса ВИС, äоступноãо по
аäресу http://skif-ural.susu.ac.ru:82. На рис. 6. показано
окно ВИС с возìожностüþ заäания и изìенения параìетров ãеоìетрии рас÷етной ìоäеëи.
Отработка рас÷етов с испоëüзованиеì ВИС провоäиëасü äëя расхоäоìера Ду50 с испоëüзованиеì CFD
пакета ANSYS CFX 13. В табë. 2 преäставëены резуëüтаты рас÷етов, поëу÷енные с испоëüзованиеì ВИС на
суперкоìпüþтере “СКИФ АВРОРА ЮУрГУ”, и äанные
натурных испытаний.
Сравнение поëу÷енных рас÷етных äанных с резуëüтатаìи натурных испытаний показываþт уäовëетворитеëüное коëи÷ественное совпаäение. В усëовиях разработки и серийноãо произвоäства äëя сокращения затрат
на разработку новых иëи ìоäернизаöиþ иìеþщихся
вихревых расхоäоìеров öеëесообразно испоëüзование
проãраììноãо обеспе÷ения, реаëизуþщеãо ìоäеëирование ãиäроãазоäинаìи÷еских проöессов в прото÷ной
÷асти расхоäоìера.
Чисëенное ìоäеëирование позвоëяет поëу÷атü резуëüтаты с уäовëетворитеëüной то÷ностüþ. Относитеëüная поãреøностü ÷исëенноãо ìоäеëирования составëяет не боëее ±8,0 % äëя крайних то÷ек интерваëа изìерений и не боëее ±5 % äëя сереäины äиапазона
изìерений расхоäа.
Иäея виртуаëüноãо стенäа позвоëяет реøитü вопрос
испоëüзования суперкоìпüþтеров äëя реøения сëож-
Рис. 6. Общий вид интерфейса ВИС с возможностью задания и изменения геометрии
42
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Таблица 2
Результаты моделирования и натурных испытаний
Расхоäоìер Ду50
Чисëо итераöий
Шаã итераöии, с
Вреìя проöесса, с
Вреìя рас÷ета, ÷
Чисëо яäер
Коëи÷ество эëеìентов рас÷етной сетки
Моäеëü турбуëентности
Чисëо Sh при испытании
Чисëо Sh при ìоäеëировании
Поãреøностü, %
Возäух
(6 ì/с)
Возäух
(70 ì/с)
3599
9544
0,0002
0,00002
0,720
0,191
18,2
27,1
60
240
1 452 794
SST
0,234
0,229
0,242
0,239
3,42
4,37
ìи // Матер. Третüей Межäунар. нау÷н. конф. “Суперкоìпüþтерные систеìы и их приìенение” (SSA'2010). —
Минск: ОИПИ НАН Беëаруси, 2010. — С. 73—77.
3. Радченко Г. И. Распреäеëенные виртуаëüные испытатеëüные стенäы: испоëüзование систеì инженерноãо проектирования и анаëиза в распреäеëенных вы÷исëитеëüных
среäах // Вестник ЮУрГУ. Сер. “Матеìати÷еское ìоäеëирование и проãраììирование”. — 2011. — № 37 (254),
вып. 10. — С. 108 —121.
Владимир Дмитриевич Богданов — технический эксперт ПГ
“Метран”;
E-mail: [email protected]
Александр Владимирович Конюхов — руководитель группы ПГ
“Метран”;
E-mail: [email protected]
Алексей Александрович Кривоногов — инженер стажер ПГ ”Метран”;
ных заäа÷ инженерноãо ìоäеëирования путеì приìенения вы÷исëитеëüных и проãраììных ресурсов в режиìе уäаëенноãо äоступа у öентров коëëективноãо
поëüзования.
E-mail: [email protected]
ЛИТЕРАТУРА
E-mail: [email protected]
1. Ушаков В. Анаëиз обтекания теë с отрывоì потока в систеìе SolidWorks/FloWorks, CAD/CAM/CAE Observer #3 (12),
2003. <http://www.cadcamcae.lv/hot/obtekanie.pdf>
2. Радченко Г. И., Соколинский Л. Б., Федянина Р. С., Шамакина А. В. Распреäеëенные виртуаëüные испытатеëüные
стенäы (РаВИС): коìпоненты управëения ãриä-ресурса-
Евгений Владимирович Сафонов — канд. техн. наук, зав. кафедрой
“Двигатели летательных аппаратов” Южно-Уральского государственного университета;
+7(351) 799-51-51
Валентин Александрович Дорохов — директор ООО “Грид-Инжиниринг”.
(351) 248-93-14
E-mail: [email protected]
К содержанию
УДК 681.586.48
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
НА ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ДВУХ- И ЧЕТЫРЕХЛУЧЕВЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ РАСХОДА
А. А. Терехин, Н. А. Пашнина, М. МакКай
Рассìотрено вëияние степени äефорìаöии профиëя скорости потока в изìеритеëüноì трубопровоäе, вызванной
наëи÷иеì ìестноãо сопротивëения, на показатеëи ка÷ества изìерений äвух- и ÷етырехëу÷евых уëüтразвуковых преобразоватеëей расхоäа. На основе резуëüтатов ÷исëенноãо реøения уравнений äëя стаöионарноãо турбуëентноãо те÷ения несжиìаеìой жиäкости выпоëнена оöенка äопоëнитеëüной неопреäеëенности изìерений среäней скорости
äвух- и ÷етырехëу÷евых уëüтразвуковых преобразоватеëей расхоäа. Привеäена зависиìостü äопоëнитеëüной неопреäеëенности изìерений среäней скорости потока от äëины пряìых у÷астков изìеритеëüноãо трубопровоäа.
Ключевые слова: ультразвук, расход, местное сопротивление, численное решение, дополнительная неопределенность,
финансовые потери.
При провеäении у÷етных операöий обеспе÷ение
то÷ности поëу÷аеìых äанных и свеäение к ìиниìуìу
неопреäеëенности изìерений позвоëяет снизитü вероятностü риска финансовых потерü. Наприìер, в Веëикобритании оöенка бþäжета неопреäеëенности изìе-
ритеëüных систеì и коìпëексов явëяется обязатеëüной
при их ввоäе в экспëуатаöиþ [7], ÷то реãëаìентируется
требованияìи Министерства энерãетики и борüбы с изìененияìи кëиìата (DECC). Бизнес МЕТСО коìпании “Emerson Process Management”, преäставëенной в
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
43
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
России Проìыøëенной Группой “Метран”, за боëее
÷еì 35 ëет работы накопиë зна÷итеëüный опыт по оöенке неопреäеëенности изìеритеëüных систеì и коìпëексов, испоëüзуеìых äëя у÷ета уãëевоäороäов. На основе
накопëенноãо опыта провеäеì оöенку äопоëнитеëüной
неопреäеëенности изìерений объеìноãо расхоäа уãëевоäороäов с испоëüзованиеì äвух- и ÷етырехëу÷евых
уëüтразвуковых преобразоватеëей расхоäа, вызванной
появëениеì ìестноãо сопротивëения типа “коëено 90°”.
Дëя оöенки неопреäеëенности изìерений объеìноãо расхоäа уëüтразвуковыì преобразоватеëеì расхоäа
запиøеì еãо уравнение изìерений:
Среäняя скоростü äëя i-ãо ëу÷а уëüтразвуковоãо
преобразоватеëя расхоäа опреäеëяëасü как среäняя интеãраëüная скоростü по äëине хорäы ëу÷а:
1
Vi = ---L
n
2
(1)
ãäе qgov — объеìный расхоä, ì3; vmean — среäняя скоростü äвижения изìеряеìой среäы, ì/с; D — äиаìетр
трубопровоäа, ì; kw — корректируþщий коэффиöиент,
опреäеëяеìый в ëаборатории.
На основании уравнения (1) опреäеëиì суììарнуþ
станäартнуþ неопреäеëенностü изìерений объеìноãо
расхоäа [1, 2]:
Egov =
ãäе E v
m
2
2
2
E v + 4E D + E k ,
m
w
— неопреäеëенностü изìерений среäней ско-
рости, %; ED — неопреäеëенностü изìерений äиаìетра
трубопровоäа, %; E k — неопреäеëенностü рас÷ета корw
ректируþщеãо коэффиöиента, %.
Дëя оöенки вëияния ìестноãо сопротивëения на
изìенение суììарной неопреäеëенности уëüтразвуковоãо преобразоватеëя расхоäа необхоäиìо оöенитü зависиìостü неопреäеëенности изìерений среäней скорости E v
m
от äефорìаöии профиëя скорости в трубо-
провоäе.
Среäняя скоростü среäы, изìеряеìой уëüтразвуковыì преобразоватеëеì расхоäа, опреäеëяется на основании резуëüтатов изìерений среäних скоростей по
äëине хорä ëу÷ей.
В зависиìости от типа уëüтразвуковоãо преобразоватеëя расхоäа (äвух- иëи ÷етырехëу÷евые) среäние скорости опреäеëяþтся с испоëüзованиеì разëи÷ных весовых коэффиöиентов [3, 6]. В общеì сëу÷ае среäняя
скоростü изìеряеìой среäы опреäеëяется сëеäуþщиì
образоì:
vmean =
n
∑ ωiVi,
(2)
i
ãäе i — ноìер ëу÷а; n — ÷исëо ëу÷ей уëüтразвуковоãо
преобразоватеëя расхоäа; ωi — весовой коэффиöиент
ëу÷а уëüтразвуковоãо преобразоватеëя расхоäа; Vi —
среäняя скоростü изìеряеìой среäы äëя i-ãо ëу÷а, ì/с.
44
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
∫ VX (L)dL,
0
ãäе L — äëина хорäы в проекöии на пëоскостü се÷ения,
ì; VX — осевая составëяþщая вектора скорости, ì/с.
Тоãäа станäартная неопреäеëенностü изìерений
среäней скорости буäет выражатüся как [2]:
Ev
πD
qgov = vmean ---------- kw,
4
L
m
2
∑ [ Ai [ Eω
=
i=1
2
i
2
+ Ev ] ] + ED ,
i
S
ãäе Ai — коэффиöиент ÷увствитеëüности i-ãо ëу÷а; E ω —
i
неопреäеëенностü опреäеëения весовоãо коэффиöиента i-ãо ëу÷а, %; E v — неопреäеëенностü изìерений
i
среäней скорости изìеряеìой среäы в i-оì се÷ении, %;
E D — äопоëнитеëüная неопреäеëенностü изìерений
S
среäней скорости изìеряеìой среäы Vmean, отражаþщая вëияние ìестноãо сопротивëения, установëенноãо
вверх по потоку и явëяþщеãося при÷иной äефорìаöии
профиëя скорости в трубопровоäе, %.
В соответствии с [1] станäартная относитеëüная неопреäеëенностü по типу В в преäпоëожении равноìерноãо закона распреäеëения опреäеëяется как:
δV mean
E D = -----------------,
S
3
'
ãäе δVmean = | V mean
– Vmean|/Vmean — относитеëüное откëонение среäней скорости изìеряеìой среäы от опорноãо зна÷ения Vmean, за которое приниìается среäняя
скоростü без у÷ета вëияния ìестноãо сопротивëения,
'
ì/с; V mean
— среäняя скоростü изìеряеìой среäы с у÷етоì вëияния ìестноãо сопротивëения, ì/с; Vmean —
среäняя скоростü изìеряеìой среäы в пряìоì трубопровоäе, ì/с.
'
Среäние скорости V mean
и Vmean äëя äвух- и ÷етырехëу÷евых уëüтразвуковых преобразоватеëей расхоäа
опреäеëяþтся на основе зависиìости (2), ãäе весовые
коэффиöиенты и направëение прохожäения ëу÷ей соответствуþт выбранныì äëя рассìотрения ìоäеëяì
уëüтразвуковых преобразоватеëей расхоäа [3, 6].
'
Рас÷ет среäних скоростей V mean
и Vmean провоäиëся
на основе резуëüтатов ÷исëенноãо реøения уравнений
äëя стаöионарноãо турбуëентноãо те÷ения несжиìаеìой
жиäкости в трубопровоäе с ìестныì сопротивëениеì
типа “коëено 90°”, установëенныì вверх по потоку от
уëüтразвуковоãо преобразоватеëя расхоäа, и без неãо.
Обработка резуëüтатов ÷исëенноãо реøения провоäиëасü в øести се÷ениях, распоëоженных на расстоянии
10 äиаìетров äруã от äруãа, как показано на рис. 1.
Так как схеìа те÷ения изìеряеìой среäы в трубопровоäе явëяется не сиììетри÷ной, т. е. изìеренные
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
A
B
C
D
F
H
A
B
C
D
F
H
L1 = 10 × D
L2 = 50 × D
R = 1,5 × D
OUT
D
IN
Рис. 1. Схема трубопровода с местным сопротивлением типа
“колено 90°”
характер, который явëяется типи÷ной структурой втори÷ноãо те÷ения äëя рассìатриваеìоãо виäа ìестноãо
сопротивëения (рис. 4).
Дëя анаëиза степени äефорìаöии осевой составëяþщей вектора скорости по äëине хорäы ëу÷а рассìотриì öентраëüнуþ и сìещеннуþ на расстояние 0,5R хорäы ëу÷ей äëя се÷ений 0D, 10D и 50D. С у÷етоì привеäенной схеìы те÷ения (сì. рис. 4), изìенение профиëя
скорости äëя хорä ëу÷ей буäет иìетü виä, показанный
на рис. 5.
Анаëиз изìенения осевой составëяþщей вектора
скорости (рис. 6) показывает, ÷то ìесто прохожäения
ëу÷ей опреäеëяет картину изìенения профиëя скорости, вызванноãо наëи÷иеì ìестноãо сопротивëения.
Дефорìаöия профиëя скорости сохраняется на расстоянии 50D от ìестноãо сопротивëения, ÷то вëияет на
показания уëüтразвуковоãо преобразоватеëя расхоäа
(рис. 7). Также из рисунка виäно, ÷то ÷етырехëу÷евой
уëüтразвуковой преобразоватеëü расхоäа ìенее ÷увствитеëен к äефорìаöии профиëя скорости и еãо испоëüзование явëяется преäпо÷титеëüныì, есëи нет возìожности обеспе÷итü äостато÷нуþ äëину пряìых у÷астков
трубопровоäа посëе ìестноãо сопротивëения. Но обе
схеìы вы÷исëения среäней скорости явëяþтся не сиììетри÷ныìи, и разëи÷ное прохожäение ëу÷ей привоäит
к разëи÷ной неопреäеëенности изìерений.
О÷евиäно, ÷то с ростоì неопреäеëенности изìерений возрастает риск финансовых потерü при провеäении у÷етных операöий. Так, наприìер, при суто÷ной
Рис. 2. Общая схема течения
Се÷ение 0D
Се÷ение 30D
Се÷ение 50D
Рис. 4. Линии тока в поперечных сечениях трубопровода
Рис. 3. Схема образования поперечного вторичного циркуляционного течения
среäние скорости среäы äëя ëу÷ей преобразоватеëя зависят от поëожения коëена ìестноãо сопротивëения
относитеëüно преобразоватеëя, то изìерения профиëей
скорости провеäеì в äвух взаиìно перпенäикуëярных
пëоскостях.
Сëеäует отìетитü, ÷то при прохожäении потока изìеряеìой среäы ÷ерез ìестное сопротивëение, образуется зона отрыва поãрани÷ноãо сëоя (рис. 2), ÷то привоäит
к äефорìаöии профиëя скорости и появëениþ попере÷ноãо втори÷ноãо öиркуëяöионноãо те÷ения (рис. 3).
При äвижении ãаза по трубопровоäу попере÷ное
те÷ение эвоëþöионирует и приобретает сиììетри÷ный
Хорäа 3 (180°)
Хорäа 2 (180°)
Хорäа 1 (180°)
Хорäа 1 (90°)
Хорäа 3 (90°)
Хорäа 2 (90°)
Рис. 5. Расположение хорд для определения профиля осевой
скорости
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
45
5
4
3
2
1
0
Без ìестноãо сопротивëения
0D
10D
50D
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
–1
–2
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Безразìерное расстояние, L/Lmax
а)
1,0
Без ìестноãо сопротивëения
0D
10D
50D
0,0 0,1
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Безразìерное расстояние, L/Lmax
в)
1,0
9
8
7
6
Без ìестноãо сопротивëения
0D
10D
50D
5
4
3
2
1
0
0,0 0,1
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Безразìерное расстояние, L/Lmax
д)
1,0
9
8
7
6
5
4
3
Без ìестноãо сопротивëения
0D
10D
50D
2
1
0
0,0 0,1
Скоростü, ì/с
Скоростü, ì/с
0,0 0,1
Скоростü, ì/с
Скоростü, ì/с
9
8
7
6
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Безразìерное расстояние, L/Lmax
б)
1,0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Без ìестноãо сопротивëения
0D
10D
50D
0,0 0,1
Скоростü, ì/с
Скоростü, ì/с
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Безразìерное расстояние, L/Lmax
г)
1,0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Без ìестноãо сопротивëения
0D
10D
50D
0,0 0,1
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Безразìерное расстояние, L/Lmax
е)
1,0
Рис. 6. Изменение профиля осевой средней скорости для разных длин прямых участков после местного сопротивления:
а — хорäа 1 (90°); б — хорäа 1 (180°); в — хорäа 2 (90°); г — хорäа 2 (180°); д — хорäа 3 (90°); е — хорäа 3 (180°)
äобы÷е прироäноãо ãаза 500 тыс. ì3 и еãо стоиìости
350 äоëëаров за 1 тыс. ì3 ãоäовые потери от некорректной установки уëüтразвуковоãо преобразоватеëя расхоäа
посëе ìестноãо сопротивëения ìоãут äостиãатü 18 тыс.
äоëëаров в ãоä äëя ÷етырехëу÷евоãо и äо 24 тыс. äоëëаров в ãоä äëя äвухëу÷евоãо преобразоватеëя расхоäа.
0,030
2-ëу÷евой
2-ëу÷евой
4-ëу÷евой
4-ëу÷евой
0,025
EDS , %
0,020
—
—
—
—
90°
180°
90°
180°
0,015
Допоëнитеëüнуþ неопреäеëенностü E D
0,010
0,005
0,000
0
10
20
30
40
Дëина пряìых у÷астков переä ìестныì
сопротивëениеì, D
50
Рис. 7. Зависимость дополнительной неопределенности измерений средней скорости потока от длины прямых участков трубопровода
46
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
S
и связан-
ные с ней финансовые потери ìожно уìенüøитü, есëи
при выборе среäства изìерений расхоäа у÷итыватü наëи÷ие ìестных сопротивëений в трубопровоäе, их виä
и расстояния от посëеäнеãо ìестноãо сопротивëения äо
ìеста установки среäства изìерений. Кроìе äефорìаöии профиëя скорости, вызванной наëи÷иеì ìестноãо
сопротивëения, существует ìножество äруãих факторов, вëияþщих на ка÷ество изìерений. Выявëение и
у÷ет вëияþщих на резуëüтат и неопреäеëенностü изìе-
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
рений факторов ëу÷øе всеãо провоäитü на этапе проектирования, испоëüзуя накопëенный опыт, ÷то позвоëит заранее опреäеëятü и управëятü финансовыìи рискаìи при выпоëнении взаиìорас÷етных операöий.
5. Chung T. J. Computional fluid dynamics. Cambridge University Press, 2002. — 1012 p.
6. Daniel SeniorSonic. The Daniel seniorsonic multi path gas
flowmeter. General overview.
7. http://www.decc.gov.uk/
ЛИТЕРАТУРА
1. РМГ 43—2001. ГСИ. Приìенение “Руковоäства по выражениþ неопреäеëенности изìерений”.
2. РМГ 91—2009. ГСИ. Совìестное испоëüзование понятий
“поãреøностü изìерения” и “неопреäеëенностü изìерения”. Общие принöипы.
3. Руководство по экспëуатаöии расхоäоìера — с÷ет÷ика
уëüтразвуковоãо ìноãоканаëüноãо УРСВ Взëет МР.
4. Шлихтинг Г. Теория поãрани÷ноãо сëоя. — М.: Наука.
Гëавная реäакöия физико-ìатеìати÷еской ëитературы,
1974. — 712 с.
Александр Александрович Терехин — вед. инженер-конструктор
ПГ “Метран”;
Надежда Александровна Пашнина — вед. инженер-метролог ПГ
“Метран”;
Майк МакКай — инженер-консультант по коммерческому учету
нефти и газа, “Emerson Process Management”.
+7 (351) 799-51-51
К содержанию
УДК 681.121.4.532.527:556
МЕТРАН-305 — ВИХРЕАКУСТИЧЕСКИЙ РАСХОДОМЕР
ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВОДЫ В СИСТЕМАХ ПОДДЕРЖАНИЯ
ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ
Е. В. Комелькова, А. В. Бабенков, А. А. Черновол
Дано описание ìоäернизаöии вихреакусти÷ескоãо расхоäоìера Метран-305ПР, испоëüзуеìоãо в систеìах поääержания пëастовоãо äавëения. Рассìотрены обновëение эëектронноãо бëока прибора, а также особенности новоãо испоëнения прото÷ной ÷асти Метран-305ПР на избыто÷ное äавëение рабо÷ей среäы äо 25 МПа.
Ключевые слова: модернизация, вихреакустический расходомер, пластовое давление, самодиагностика, цифровые выходные сигналы, нештатные ситуации, избыточное давление.
Какой прибор необхоäиì äëя реøения заäа÷ изìерения расхоäа в систеìах поääержания пëастовоãо äавëения и какой прибор отве÷ает саìыì посëеäниì требованияì рынка?
Проìыøëенная Группа “Метран” оäнозна÷но äает
ответ, ÷то это расхоäоìер Метран-305ПР. И это не субъективное ìнение, а реаëüностü, поäтвержäенная опытоì экспëуатаöии прибора наøиìи заказ÷икаìи и растущиì спросоì.
ПГ “Метран” непрерывно развивает этот проäукт,
который аккуìуëирует в себе инженерные реøения,
проäиктованные особенностяìи техноëоãи÷еских проöессов, а также пожеëанияìи наøих заказ÷иков, направëенныìи на уëу÷øение техни÷еских характеристик, ÷то позвоëяет с успехоì экспëуатироватü расхоäоìер в бëоках ãребенок и бëо÷ных кустовых насосных
станöиях.
В 2010 ã. произоøëо обновëение эëектронноãо бëока
прибора — äобавиëисü новые öифровые выхоäные сиãнаëы HART, Modbus RTU и новые возìожности саìоäиаãностики расхоäоìеров. В 2011 ã. появиëосü испоëнение расхоäоìера на избыто÷ное äавëение äо 25 МПа.
Этиìи новыìи возìожностяìи наøи заказ÷ики уже активно поëüзуþтся и как показывает вреìя — преäëаãаеìые опöии востребованы и становятся все боëее попуëярныìи.
На÷ав работу по разработке конструкöии прото÷ной
÷асти расхоäоìера на избыто÷ное äавëение äо 25 МПа,
инженеры Гëобаëüноãо Инженерноãо Центра ПГ “Метран” в ка÷естве приоритетов выäеëиëи высокуþ наäежностü при экспëуатаöии и безопасностü при сохранении всех техни÷еских и ìетроëоãи÷еских характеристик
текущеãо испоëнения.
В неìаëой степени äостижениþ поставëенных заäа÷
способствоваëо приìенение совреìенных систеì автоìати÷ескоãо проектирования (CAD) и коне÷но-эëеìентноãо анаëиза (CAE). Так, ãеоìетрия прото÷ной ÷асти
расхоäоìера, трехìерная ìоäеëü которой разработана
в систеìе CAD ProEngineer, оптиìизируется по резуëüтатаì ãиäроäинаìи÷ескоãо анаëиза, произвеäенноãо в
CAE Ansys. Кроìе тоãо, все эëеìенты конструкöии, поäверженные возäействиþ высоких наãрузок, в обязатеëüноì поряäке поäверãаþтся про÷ностноìу анаëизу, провоäиìоìу в спеöиаëизированноì ìоäуëе ProEngineer —
ProMechanica.
Боëüøое вëияние на стабиëüностü работы вихреакусти÷ескоãо расхоäоìера оказывает конструкöия систеìы уëüтразвуковоãо äетектирования вихрей. Оптиìизаöия параìетров этой систеìы — теìа постоянной иссëеäоватеëüской работы, провоäиìой в тоì ÷исëе с
привëе÷ениеì спеöиаëистов Южно-Ураëüскоãо Госуäарственноãо Университета.
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
47
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
При обновëении эëектронной пëатфорìы расхоäоìеров поìиìо иìпуëüсноãо сиãнаëа äëя потребитеëя в
ка÷естве новых опöий стаëи äоступны анаëоãовый сиãнаë äиапазона 4...20 ìА с наëоженныì на неãо HART
протокоëоì. Новые возìожности позвоëяþт поìиìо
настройки параìетров токовоãо сиãнаëа (НПИ, ВПИ,
вреìени äеìпфирования) произвоäитü с÷итывание показаний расхоäоìера в öифровоì виäе, (текущий ìãновенный расхоä, накопëенный расхоäоìероì объеì, вреìя во вкëþ÷енноì состоянии); а также с÷итыватü коäы
äиаãностики и произвоäитü настройку äруãих параìетров расхоäоìера. Еще оäин новый сиãнаë — öифровой
сиãнаë Modbus RTU на базе станäартноãо RS-485 позвоëяет произвоäитü ÷тение параìетров расхоäоìера, коäов äиаãностики, а также произвоäитü настройку отäеëüных параìетров.
Обновëен ìоäуëü ЖКИ расхоäоìера, теперü еãо
теìпературный äиапазон экспëуатаöии соответствует
теìпературноìу äиапазону всеãо расхоäоìера от –40 äо
+70 °С, ÷то существенно расøиряет обëастü приìенения
äанной опöии. Поìиìо показаний расхоäоìера (расхоä,
объеì, вреìя во вкëþ÷енноì состоянии), на ЖКИ в
сиìвоëüноì виäе отображаþтся коäы äиаãностики, позвоëяþщие äиаãностироватü неøтатные ситуаöии непосреäственно на объекте.
Отäеëüно отìетиì äиаãности÷еские возìожности
прибора. Реаëизовано äве ãруппы äиаãности÷еских
функöий. Первая — это äиаãностика собственной работы расхоäоìера, отäеëüных узëов эëектроники, которая äоступна тоëüко по öифровыì протокоëаì. Вторая
ãруппа — äиаãностика проöессов, происхоäящих непосреäственно в прото÷ной ÷асти, она äоступна как по
öифровыì протокоëаì, так и на ЖК инäикаторе расхоäоìера. Остановиìся на кажäоì критерии из второй
ãруппы боëее поäробно.
“Прото÷ная ÷астü не запоëнена” — äанный критерий активируется (появëяется на ЖКИ и öифровых
протокоëах), коãäа изìеряеìая среäа в прото÷ной
÷асти нахоäится ниже уровня узëов пüезоэëеìентов, испоëüзуеìых äëя äетектирования вихрей.
“Возäух в прото÷ной ÷асти” — активируется при
наëи÷ии возäуха в изìеритеëüноì тракте прото÷ной ÷асти, при этоì уровенü изìеряеìой среäы нахоäится выøе уровня узëов пüезоэëеìентов; этот
сëу÷ай ìожет набëþäатüся при низких скоростях
äвижения изìеряеìой среäы.
“Превыøен пороã по äисперсии” — вихреобразование носит хаоти÷ный характер, изìерение расхоäа
невозìожно, ÷аще всеãо это происхоäит при попаäании постороннеãо преäìета в прото÷нуþ ÷астü.
“Расхоä отсутствует” — отсутствует äвижение изìеряеìой среäы, при этоì прото÷ная ÷астü запоëнена.
“Расхоä ìенüøе ìиниìаëüно äопустиìоãо äëя расхоäоìера” и “Расхоä боëüøе ìаксиìаëüно äопустиìоãо äëя расхоäоìера” — расхоä изìеряеìой среäы
вне преäеëов изìерения расхоäоìера, изìерение с
ãарантированной то÷ностüþ невозìожно.
Возìожностü расхоäоìера Метран-305ПР отсëеживатü неøтатные ситуаöии позвоëиëа уìенüøитü вреìя
реаãирования на аварийные ситуаöии. Диаãностику прибора ìожно осуществëятü уäаëенно, без выезäа техни-
48
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Вихреакустический расходомер Метран-305, установленный
на месторождении Южно-Приобское
÷ескоãо спеöиаëиста на ìесто установки. Интеãраöия
Метран-305ПР с öифровыìи выхоäныìи сиãнаëаìи в
систеìы поääержания пëастовоãо äавëения открывает
новые возìожности контроëя техноëоãи÷ескоãо проöесса, а также ìониторинãа состояния приборов.
Накопëение в ПГ “Метран” опыта, поëу÷аеìоãо
наøиìи заказ÷икаìи, и собственная оöенка позвоëяþт
проäоëжатü развитие расхоäоìера Метран-305ПР. Появëение новых опöий и функöий поìоãут еще боëüøе
упроститü испоëüзование прибора и обеспе÷ат необхоäиìуþ наäежностü äаже в саìых крити÷ных усëовиях,
позвоëят усоверøенствоватü техноëоãи÷еские проöессы и повысят эффективностü управëения.
Оäниì из приìеров взаиìоäействия с наøиìи заказ÷икаìи явëяется сотруäни÷ество с коìпанией Газпроìнефтü-Хантос. Уже иìея опыт экспëуатаöии расхоäоìера Метран-305ПР äëя поääержания пëастовоãо
äавëения, коìпания Газпроìнефтü-Хантос обратиëасü
к наì с просüбой о äоработке прибора с öеëüþ еãо приìенения äëя у÷ета рабо÷еãо реаãента, зака÷иваеìоãо в
пëаст с преäеëоì äавëения äо 25 МПа. На тот ìоìент
ìаксиìаëüное рабо÷ее äавëение äëя Метран-305ПР äостиãаëо 20 МПа, поэтоìу встаëа непростая заäа÷а по
разработке новоãо испоëнения прибора, обеспе÷иваþщеãо повыøеннуþ наäежностü при экспëуатаöии.
Посëе окон÷ания проекта быëи поëу÷ены первые
отзывы от коìпании Газпроìнефтü-Хантос. Заìеститеëü
на÷аëüника Управëения ППД Асыëãареев Айäар Наиëови÷ так ãоворит о новоì приборе: “Дат÷ики расхоäа
Метран 305 на äавëение 25 МПа испоëüзуþтся на ìесторожäении Южно-Приобское ООО “ГазпроìнефтüХантос” äëя заìера расхоäов на наãнетатеëüных скважинах с сереäины 2011 ã., ãäе äавëение зака÷ки боëüøе
20 МПа. За вреìя экспëуатаöии äанноãо прибора никаких нареканий не быëо. То÷ностü показаний в преäеëах поãреøности. Уäобство в экспëуатаöии в первуþ
о÷ереäü, в тоì, ÷то ìожно на ìесте увиäетü расхоä на
ЖКИ эëектронноãо бëока”.
Евгения Комелькова — зам. управляющего по продукту Расход;
Андрей Васильевич Бабенков — руководитель группы вихреакустических расходомеров отдела расходометрии;
Антон Алексеевич Черновол — руководитель проекта группы вихреакустических расходомеров отдела расходометрии.
+7 (351) 799-51-51
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 681.586:011.891.5
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ В ПГ “МЕТРАН”
В. Е. Лучко, И. Н. Алексеевских, А. Н. Павлов
Преäставëен обзор экспериìентаëüной базы ПГ “Метран”, преäназна÷енной äëя провеäения экспериìентов и
испытаний äат÷иков äавëения, теìпературы, расхоäа в проöессе их разработки и ìоäернизаöии. Привеäено описание возìожностей испоëüзуеìоãо оборуäования.
Ключевые слова: датчик давления, датчик температуры, автоматическая тестовая станция, калибратор давления,
температурная камера, климатическая камера, испытательное оборудование, измерительные приборы, измерения,
испытания.
ВВЕДЕНИЕ
Разработка ëþбоãо новоãо изäеëия требует провеäения боëüøоãо
коëи÷ества испытаний и тестов, äоказываþщих успеøностü реаëизаöии преäъявëяеìых к изäеëиþ требований иëи указываþщих на необхоäиìостü провеäения äоработок
конструкöии. Испытанияì поäверãаþтся ìакеты, прототипы изäеëий,
опытные и установо÷ные партии.
Совреìенный уровенü нау÷но-техни÷ескоãо развития выäвиãает все
боëее и боëее высокие требования к
ка÷еству и характеристикаì среäств
изìерения (СИ). При разработке
изäеëий ìировоãо уровня и среäства испытаний также äоëжны соответствоватü ìировоìу уровнþ. ПГ
“Метран” уäеëяет серüезное вниìание созäаниþ и соверøенствованиþ экспериìентаëüной базы, позвоëяþщей выпоëнятü ìноãосторонние иссëеäования разëи÷ных характеристик изäеëий и провоäитü все
необхоäиìые испытания äëя обеспе÷ения ка÷ества ìировоãо уровня.
Инженерный Центр ПГ “Метран” иìеет в своей структуре экспериìентаëüный отäеë, в составе котороãо иìеþтся отäеëüные ëаборатории, автоìати÷еские тестовые станöии, спеöиаëизированные испытатеëüные стенäы, которые позвоëяþт
выпоëнитü ис÷ерпываþщий объеì
иссëеäований и испытаний по всеì
типаì разрабатываеìых приборов.
ИСПЫТАНИЯ ДАТЧИКОВ
ДАВЛЕНИЯ
В проöессе экспериìентаëüной
отработки äат÷иков äавëения (ДД)
äëя иссëеäования их ìетроëоãи÷еских и äруãих характеристик испоëü-
зуþтся 12 автоìати÷еских тестовых
станöий (АТС), ÷етыре универсаëüных иссëеäоватеëüских стенäа, стенä
иссëеäования äифференöиаëüных
характеристик ДД, стенä наработки
ДД на безотказностü. АТС созäаны
на базе терìокаìер иëи кëиìати÷еских каìер Weiss объеìоì 180 иëи
120 ë с рабо÷иì äиапазоноì теìператур от –70 äо +180 °С. Каìеры оснащены коëëектораìи поäа÷и äавëения. В каìеру объеìоì 180 ë оäновреìенно ìожет устанавëиватüся
äо 16 äат÷иков. Испоëüзование АТС
при экспериìентаëüной отработке
äат÷иков позвоëяет провоäитü испытания круãëосуто÷но, сокращая сро-
Бëок
поäãотовки
возäуха
ПО
«Test
Train»
PC
PPC-3
DHI
ки испытаний в 2,5 раза, искëþ÷ая
при этоì возäействие ÷еëове÷ескоãо
фактора на поëу÷енные резуëüтаты.
Типовая конфиãураöия АТС
давления показана на схеìе, привеäенной на рисунке. В ка÷естве заäат÷ика каëиброванноãо зна÷ения
äавëения на испытуеìые образöы
испоëüзуþтся каëибраторы äавëения серии PPC-3 фирìы DH Instruments с поãреøностüþ заäания äавëения ìенее 0,009 % от установëенноãо зна÷ения. Работой АТС управëяет проãраììа “Test Train”, которая иìеет уäобный ãрафи÷еский
интерфейс и позвоëяет разрабатыватü и отëаживатü проãраììы ис-
Бëок
кëапанов
Терìокаìера
тепëа/хоëоäа
Коëëектор
Вакууìный
бëок
COM
GPIB
DATA
GPIB-232
Коììутатор
USB-485
HART
Uпит UпрUизì
Rн
USB
Воëüтìетр
ИП +
–
Схема АТС давления:
PC — персонаëüный коìпüþтер; COM — интерфейс RS-232; GPIB — интерфейс
IEEE488.2; DATA — пëата расøирения коìпüþтера DT-335-50; USB — интерфейс
USB; PPC-3 DHI — каëибратор-контроëëер äавëения; ИП — исто÷ник питания;
Rн — образöовая ìера сопротивëения; HART — USB HART-ìоäеì Метран-682;
GPIB-232 — конвертер интерфейсов; USB-485 — конвертер интерфейсов
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
49
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
пытаний, сохранятü их, выбиратü,
запускатü на испоëнение, сохранятü
и обрабатыватü äанные испытаний.
АТС обеспе÷ивает выпоëнение
в автоìати÷ескоì режиìе сëеäуþщих функöий:
— управëение äат÷икаìи и съеì
äанных по öифровоìу канаëу (HART
интерфейс);
— изìерение анаëоãовоãо выхоäноãо тока äëя äат÷иков с выхоäоì 4...20 и 0...5 ìА;
— каëибровка “0” и “äиапазона” ДД;
— перенастройка на заäанный
äиапазон изìерения с посëеäуþщей
каëибровкой;
— заäание и контроëü теìпературы в терìокаìере;
— вы÷исëение основной поãреøности, вариаöии, суто÷ной и
теìпературной поãреøности äат÷иков;
— проверка вëияния пëавноãо
изìенения напряжения питания;
— проверка вëияния ска÷кообразноãо изìенения напряжения питания;
— обработка и сохранение поëу÷енных äанных.
Поãреøностü изìерения äавëения по öифровоìу канаëу äат÷ика
зависит от поãреøности заäания
äавëения и не превыøает 0,009 %.
Поãреøностü изìерений по анаëоãовоìу канаëу опреäеëяется суììарной поãреøностüþ всех вхоäящих среäств изìерения канаëа: DHI
PPC-3 — 0,009 %, ìуëüтиìетр
Agilent 34411A — 0,002 %, ìера сопротивëения МС3050 — 0,002 %.
Общая поãреøностü изìерений по
анаëоãовоìу канаëу не превыøает
0,013 %, ÷то позвоëяет выпоëнятü
ìетроëоãи÷ескуþ каëибровку и проверку äат÷иков äавëения кëасса то÷ности от 0,04 %.
Типовой универсальный исследовательский стенд вкëþ÷ает в свой
состав сëеäуþщее оборуäование:
— терìокаìеру Weiss объеìоì
120 ë;
— пневìати÷еский бëок с рабо÷иì äавëениеì 1,2 МПа;
— каëибратор äавëения PPC-3
DHI с поãреøностüþ 0,009 % иëи
Метран-504 (0,015 %), Метран-505
(0,015 %);
— öифровой ìуëüтиìетр Agilent
34411А кëасса то÷ности 0,002 %;
50
— ìеру сопротивëения МС3050
кëасса то÷ности 0,002 %;
— коììутаторы, обеспе÷иваþщие перекëþ÷ение сиãнаëов с äат÷иков;
— проãраììируеìый исто÷ник
питания Agilent E3649A;
— äопоëнитеëüные исто÷ники
питания;
— USB HART ìоäеì М-682;
— ìаãазин сопротивëений Р4831;
— осöиëëоãраф Tektronix TDS
2022B;
— коìпüþтер.
Стенäы приìеняþтся при отработке конструкöии прототипов ДД
и провеäении иссëеäоватеëüских испытаний. Общая поãреøностü изìерений по анаëоãовоìу канаëу не
превыøает 0,013 % иëи 0,02 % в зависиìости от испоëüзуеìоãо каëибратора äавëения. Стенäы обеспе÷иваþт выпоëнение сëеäуþщих
функöий:
— управëение äат÷икаìи и съеì
äанных по öифровоìу канаëу (HART
интерфейсу);
— изìерение анаëоãовоãо выхоäноãо тока äëя äат÷иков с выхоäоì 4...20ìА и 0...5ìА;
— каëибровка “0” и “äиапазон”
ДД;
— перенастройка на заäанный
äиапазон изìерения;
— изìерение основной поãреøности и вариаöии äат÷иков;
— изìерение теìпературной
поãреøности äат÷иков;
— опреäеëение пуëüсаöии анаëоãовоãо выхоäноãо сиãнаëа;
— опреäеëение вëияния пëавноãо изìенения напряжения питания;
— опреäеëение вëияния ска÷кообразноãо изìенения напряжения
питания;
— опреäеëение вëияния пëавноãо изìенения сопротивëения наãрузки;
— изìерение äинаìи÷еских характеристик äат÷ика;
— изìерение потребëяеìой
ìощности;
— изìерение преäеëüных зна÷ений выхоäноãо сиãнаëа;
— опреäеëение вëияния прерывания напряжения питания.
Стенд исследования дифференциальных характеристик ДД преäназна÷ен äëя опреäеëения и иссëеäования изìенения выхоäноãо
сиãнаëа äифференöиаëüных äат÷и-
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
ков äавëения, вызванноãо изìенениеì избыто÷ноãо рабо÷еãо äавëения (п. 2. 8 ГОСТ 22520—85) как в
норìаëüных кëиìати÷еских усëовиях, так и при возäействии на äат÷ики преäеëüных рабо÷их теìператур. Также на стенäе иссëеäуется
возäействие кратковреìенной оäносторонней переãрузки рабо÷иì
избыто÷ныì äавëениеì äифференöиаëüных ДД и их прототипов.
Стенä укоìпëектован äвуìя контроëëераìи äавëения PPC3 DHI и
PPCH-G DHI. Первый контроëëер
преäназна÷ен äëя изìерения ìетроëоãи÷еских характеристик, а второй
с рабо÷иì äавëениеì äо 40 МПа —
äëя созäания переãрузо÷ноãо äавëения в разных поëостях ДД. Резуëüтаты испытаний сохраняþтся на
коìпüþтере. Общая ìетроëоãи÷еская поãреøностü изìерений стенäа
не превыøает 0,013 %. Созäание
стенäа позвоëиëо сконöентрироватü на оäноì рабо÷еì ìесте провеäение спеöифи÷еских испытаний.
О÷енü важной характеристикой
äат÷иков явëяется их наäежностü,
требования к которой повыøаþтся
вìесте с развитиеì техноëоãий в
разëи÷ных отрасëях проìыøëенности. Дëя поäтвержäения параìетров наäежности быë созäан спеöиаëизированный стенд испытаний
ДД на безотказность. Стенä выпоëнен на базе 19'' стойки и вкëþ÷ает
äвухканаëüный бëок реäуöирования äавëения, коìпëекс контроëüно-изìеритеëüных приборов и коììутаöионной аппаратуры, коìпüþтер. В стойке разìещены äва независиìых коëëектора с возìожностüþ
установки восüìи ДД на кажäоì,
÷то позвоëяет заäаватü äавëение в
кажäоì коëëекторе независиìо.
Цикë испытаний äат÷иков äëится
от восüìи äо ÷етырнаäöати ìесяöев
в зависиìости от требований к наäежности и коëи÷ества испытуеìых
äат÷иков. Управëение испытанияìи, а также обработка и сохранение
äанных осуществëяþтся проãраììой “Test Train”.
ПОЛИГОН
В 2005 ã. заверøиëосü созäание
и на÷аëасü экспëуатаöия открытой
испытатеëüной поëиãонной пëощаäки (поëиãона), преäназна÷енной äëя äоëãовреìенных изìерений
в естественных поãоäных усëовиях
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
основных характеристик äат÷иков
äавëения, теìпературы и расхоäа.
Поëиãон — сëожное инженерное
сооружение, состоящее из äвух ÷астей. Внеøняя ÷астü разìещена на
открытоì возäухе, а внутренняя нахоäится в поìещении. Обе ÷асти
связаны ìежäу собой систеìаìи
трубопровоäов äавëения и сиãнаëüныìи кабеëяìи.
На внеøней несущей конструкöии установëены три äвупоëостные
ëинии поäа÷и испытатеëüноãо äавëения 10; 16 и 25 МПа, на которые
ìонтируþтся ДД. Поäа÷а испытатеëüноãо äавëения в эти ëинии осуществëяется из ëабораторноãо поìещения. Эëектри÷еская коììутаöия
испытываеìых äат÷иков произвоäится от ÷етырехпровоäных кабеëей,
соеäиненных с коììутаöионныì
устройствоì. В поìещении разìещены: стенä реäуöирования äавëения; коìпüþтер; öифровой ìуëüтиìетр Agilent 34411А кëасса то÷ности 0,002 %; ìера сопротивëения
МС3050 кëасса то÷ности 0,002 %;
каëибраторы äавëения Метран-504
(0,015 %), Метран-505 (0,015 %);
коììутаторы, обеспе÷иваþщие перекëþ÷ение сиãнаëов с äат÷иков;
исто÷ники питания; USB HART ìоäеì М-682; проãраììируеìый исто÷ник питания Agilent E3649A.
На поëиãоне оäновреìенно ìоãут бытü установëены: äат÷ики äавëения — äо 32 øт., äат÷ики теìпературы — äо 14 øт., преобразоватеëи расхоäа — 2 øт. Испытания указанных приборов провоäятся öикëаìи по спеöиаëüной проãраììе.
Переä установкой на поëиãон все
изäеëия прохоäят ëабораторные
контроëüные испытания на соответствие заявëенныì требованияì.
Резуëüтаты, поëу÷аеìые в хоäе испытаний на поëиãоне, сравниваþтся с резуëüтатаìи контроëüных испытаний.
В хоäе испытаний также опреäеëяется степенü возäействия кëиìати÷еских факторов и соëне÷ной
раäиаöии на эëеìенты конструкöии
изäеëий — ëакокрасо÷ные, ãаëüвани÷еские покрытия, ЖК-инäикаторы, инфорìаöионные табëи÷ки,
пëастìассовые äетаëи и упëотнитеëüные прокëаäки. По окон÷ании
испытаний на поëиãоне изäеëия
вновü поäверãаþтся ëабораторныì
контроëüныì испытанияì в поë-
ноì объеìе. Резуëüтаты испытаний
изäеëий на поëиãоне позвоëяþт выявитü “сëабые звенüя” в конструкöии приборов и провести корректируþщие ìероприятия по их устранениþ.
ВИБРОИСПЫТАНИЯ
Оäниì из важных эëеìентов отработки новой конструкöии äат÷иков и приборов функöионаëüной
аппаратуры явëяþтся их испытания
на вибропро÷ностü и виброустой÷ивостü. Эта заäа÷а реøается с поìощüþ вибростенда производства
RMS Test Systems, иìеþщеãо сëеäуþщие характеристики.
Основные технические
характеристики вибростенда
Вектор сиëы, кН:
при синусоиäаëüноì возäействии. . . . . . . . . . . . . 7,5
при сëу÷айноì возäействии . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,5 (среäнекваäрати÷ное)
при уäаре . . . . . . . . . . . . 15
Диапазон ÷астот (рабо÷ий),
Гö . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10...3000
Максиìаëüное сìещение,
ìì:
синус . . . . . . . . . . . . . . . 18
уäары . . . . . . . . . . . . . . . 26
Максиìаëüное ускорение,
ì/с2:
синус, äопустиìая наãрузка 10 кã . . . . . . . . . . . . . 394 (40g)
синус, äопустиìая наãрузка 30 кã . . . . . . . . . . . . . 192 (20g)
Стенä оснащен контроëëероì
тестов, из котороãо осуществëяется
поëное управëение испытаниеì.
Дëя осуществëения контроëя иëи
выпоëнения изìерения ìожно испоëüзоватü ÷етыре вхоäных канаëа
(с возìожностüþ расøирения их äо
восüìи). Конфиãураöиþ канаëов и
тип управëения испытанияìи ìожно реãуëироватü с поìощüþ проãраììноãо обеспе÷ения. При провеäении испытаний заäействуþтся
äва иëи три аксеëероìетра. Оäин
из них контроëирует ускорение (переìещение) стоëа виброãенератора,
которое äоëжно соответствоватü
зна÷енияì, заäанныì проãраììой
испытаний, а äруãие аксеëероìетры
контроëируþт параìетры вибраöии
на испытуеìоì изäеëии.
ИСПЫТАНИЯ НА ЭМС
Разработка совреìенной эëектроники äëя среäств изìерений сопряжена с тщатеëüной отработкой
ее эëектроìаãнитной совìестиìости (ЭМС) в соответствии с требованияìи, изëоженныìи в ГОСТ
Р 51522—99. Существуþщая в ГИЦ
ПГ “Метран” ëаборатория иссëеäования ЭМС позвоëяет выпоëнятü
коìпëекс испытаний всех разрабатываеìых и серийно изãотавëиваеìых изäеëий на устой÷ивостü к сëеäуþщиì виäаì эëектроìаãнитных
поìех (возäействий):
— устой÷ивостü к эëектростати÷ескиì разряäаì;
— устой÷ивостü к наносекунäныì иìпуëüсныì поìехаì;
— устой÷ивостü к ìикросекунäныì иìпуëüсныì поìехаì боëüøой
энерãии;
— устой÷ивостü к раäио÷астотныì конäуктивныì поìехаì;
— устой÷ивостü к ìаãнитныì
поëяì проìыøëенной ÷астоты;
— испытания про÷ности и сопротивëения эëектри÷еской изоëяöии.
Лаборатория оснащена коìпëексоì ãенераторов “Прорыв”, ãенератороì конäуктивных поìех
SWC 500 c набороì спеöиаëизированных устройств, устройстваìи связи-развязки. Кажäое рабо÷ее ìесто
укоìпëектовано контроëüно-изìеритеëüныìи прибораìи общеãо приìененияìи — исто÷никаìи питания, воëüтìетраìи, ìераìи сопротивëения, осöиëëоãрафаìи, заäат÷икаìи äавëения. Также на базе
оборуäования ëаборатории провоäятся испытания физи÷ескоãо и ëоãи÷ескоãо уровней HART протокоëа
äат÷иков “Метран”.
СБОРКА ЭЛЕКТРОННЫХ ПЛАТ
ПРОТОТИПОВ
Экспериìентаëüная отработка
требует ìноãократноãо изãотовëения ìакетов и прототипов эëектроники. Дëя этих öеëей в ГИЦ иìеется ëабораторный у÷асток сборки
пе÷атных пëат эëектроники по техноëоãии поверхностноãо ìонтажа,
вкëþ÷аþщий сëеäуþщее оборуäование: поëуавтоìати÷еский установщик коìпонентов с поääержкой
разìеров äо 0201, опти÷еские среäства визуаëüноãо контроëя; трехзон-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
51
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
нуþ конвейернуþ пе÷ü; установку
трафаретной пе÷ати; установки
уëüтразвуковой отìывки, автоìати÷еской финиøной ìойки, суøки,
о÷истки и äеионизаöии воäы. У÷асток позвоëяет оперативно выпоëнятü сборку пе÷атных пëат эëектроники с обеспе÷ениеì высокоãо ка÷ества, ÷то зна÷итеëüно ускоряет
проöесс экспериìентаëüной отработки новых проäуктов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В закëþ÷ение сëеäует отìетитü,
÷то Инженерный Центр ЗАО “ПГ
“Метран”” иìеет все необхоäиìое
оборуäование äëя провеäения работ
по иссëеäованияì и испытанияì
вновü разрабатываеìых среäств изìерения, а также существуþщих серийных изäеëий. Экспериìентаëüная база отäеëа постоянно соверøенствуется. От “ру÷ноãо” съеìа
выхоäных параìетров изìеритеëüных äат÷иков осуществëен перехоä
к их автоìати÷ескоìу иëи поëуавтоìати÷ескоìу съеìу с посëеäуþщей
коìпüþтерной обработкой. Также
пëанируется созäание АТС äëя иссëеäования äат÷иков теìпературы и
äат÷иков расхоäа.
Виктор Егорович Лучко — зам. директора
Инженерного Центра;
Е-mail: [email protected]
Игорь Николаевич Алексеевских — начальник экспериментального отдела;
Е-mail: [email protected]
Андрей Николаевич Павлов — руководитель группы оборудования и автоматизированных станций.
Е-mail: [email protected]
+7 (351) 799-51-51
К содержанию
УДК 681.586.621.372.512.3:009.11
К ВОПРОСУ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
ДАТЧИКОВ
В. Е. Лучко, А. Р. Давыдов, Г. М. Грудцинов, В. Н. Сарылов,
А. В. Кузьменко, С. Ю. Поздеев
Рассìотрены вопросы обеспе÷ения эëектроìаãнитной совìестиìости изìеритеëüных преобразоватеëей, основные свеäения о законоäатеëüной базе, характеристики основных виäов поìех и их исто÷ников. Преäставëены некоторые техни÷еские ìетоäы обеспе÷ения поìехоустой÷ивости изìеритеëüных преобразоватеëей произвоäства
ПГ “Метран”.
Ключевые слова: электромагнитная помеха, электромагнитная совместимость, измерительный преобразователь,
датчик, источники помех.
ВВЕДЕНИЕ
Поä эëектроìаãнитной совìестиìостüþ (ЭМС) пониìается способностü техни÷еских среäств (ТС) работатü в реаëüной эëектроìаãнитной обстановке (ЭМО),
не созäавая при этоì неäопустиìых поìех. ЭМС наруøается, есëи уровенü окружаþщих поìех сëиøкоì высок иëи поìехоустой÷ивостü оборуäования неäостато÷на. В этоì сëу÷ае возìожны наруøения в работе коìпüþтеров, изìеритеëüных устройств, систеì öифровоãо
управëения и АСУ разноãо уровня, появëение ëожных
коìанä, ÷то ìожет привести к катастрофи÷ескиì посëеäствияì.
Пробëеìе ЭМС äоëãое вреìя не уäеëяëи äоëжноãо
вниìания, пока не быëи зареãистрированы ìассовые
сбои в европейских банковских систеìах от возäействия
поìех. Это привеëо к появëениþ äирективы 336ЕС 89
[1], которая обязаëа страны Европейскоãо сообщества
ввести еäиные станäарты по эëектроìаãнитной совìестиìости и разработатü систеìу сертификаöии. В резуëüтате с 1996 ã. в Европе не äопускается проäажа техни÷еских среäств без сертификата соответствия станäар-
52
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
таì по ЭМС. Россия прибëизиëасü к Европе и ввеëа
своþ систеìу станäартов и сертификаöии, которая ãарìонизирована со станäартаìи МЭК. В настоящее вреìя в России практи÷ески вся эëектротехни÷еская проäукöия поäпаäает поä обязатеëüнуþ сертификаöиþ иëи
äекëарирование по ЭМС.
Требования ЭМС оказываþт зна÷итеëüное вëияние
на конструирование разëи÷ных ТС и особенно на конструирование среäств изìерений (СИ), изìеритеëüных
преобразоватеëей (ИП) äавëения, теìпературы, расхоäа,
уровня, которые за÷астуþ работаþт в усëовиях сëожной
ЭМО на объектах эëектроэнерãетики и атоìных эëектростанöиях.
Вопросы ЭМС äоëжны у÷итыватüся на всех стаäиях
созäания новых изäеëий: при разработке требований,
ìакетировании, проектировании, разработке и иссëеäовании прототипов, разработке конструкторской äокуìентаöии (КД), изãотовëении и испытании опытной
партии, поäãотовке серийноãо произвоäства, изãотовëении и испытании установо÷ной партии. В России
сертификат выäается на основе протокоëа испытаний,
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
провеäенных в аккреäитованной ëаборатории. Обы÷но
испытания вкëþ÷аþт проверку поìехоустой÷ивости
ТС и проверку поìехоэìиссии в соответствии с требованияìи станäартов. Общие принöипы обеспе÷ения
требований по поìехоустой÷ивости и поìехоэìиссии
äостато÷но поäробно изëожены в работах [2, 3]. Теì не
ìенее, при разработке и испытаниях ТС пробëеìы
обеспе÷ения ЭМС проäоëжаþт оставатüся актуаëüныìи, ÷то ìожно объяснитü уникаëüностüþ и усëожнениеì новых изäеëий, появëениеì новой эëеìентной базы
и постоянныì увеëи÷ениеì объеìа и уровня требований по ЭМС.
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ПРОБЛЕМЕ ЭМС
Соãëасно общей ìетоäоëоãии анаëиза и практи÷ескоãо обеспе÷ения ЭМС выäеëяþтся три объекта рассìотрения:
— исто÷ники поìех — эëеìенты, устройства и прироäные явëения, созäаþщие поìехи;
— приеìники поìех — эëеìенты и устройства,
÷увствитеëüные к возäействиþ поìех;
— среäа распространения поìех — эëеìенты и пространство, переäаþщие поìехи от исто÷ников к приеìникаì.
В зависиìости от виäа исто÷ника эëектроìаãнитные поìехи (ЭМП) ìожно разäеëитü на естественные и
искусственные. В табë. 1 привеäена инфорìаöия по основныì исто÷никаì поìех. Наибоëее распространенной естественной ЭМП явëяется эëектроìаãнитный
иìпуëüс при уäаре ìоëнии.
Искусственные поìехи ìожно разäеëитü на созäаваеìые функöионаëüныìи и нефункöионаëüныìи исто÷никаìи. Исто÷ник поìехи явëяется функöионаëüныì, есëи äëя неãо саìоãо созäаваеìая ЭМП явëяется
поëезныì сиãнаëоì. К такиì исто÷никаì относятся,
прежäе всеãо, переäаþщие устройства раäиосвязи, а
также аппаратура, испоëüзуþщая öепи питания äëя переäа÷и инфорìаöии. Нефункöионаëüныìи называþт
исто÷ники, созäаþщие поìехи в ка÷естве побо÷ноãо
эффекта в проöессе работы. К ниì ìожно отнести коììутаöионные устройства, иìпуëüсные бëоки питания
аппаратуры и т. п. Эëектростати÷еский разряä с теëа ÷еТаблица 1
Основные источники электромагнитных помех
Естественные
исто÷ники
поìех
Атìосферные
поìехи
Косìи÷еские
øуìы
Разряäы
ìоëнии
Эëектростати÷еские разряäы
Искусственные исто÷ники поìех
Функöионаëüные
(преäнаìеренное
изëу÷ение)
Нефункöионаëüные
(непреäнаìеренное
изëу÷ение)
Раäиостанöии
Раäары
Инäукöионные
эëектропëиты
Микровоëновые
пе÷и
Высоко÷астотные
суøиëüные установки
Выкëþ÷атеëи
Лþìинесöентные
ëаìпы
Эëектроäвиãатеëи
Установки äуãовой
сварки
Сиëовая эëектроника
Сетевые выпряìитеëи
Цифровые приборы
(коìпüþтеры и т. п.)
ëовека также ìожет рассìатриватüся как созäаваеìый
нефункöионаëüныì исто÷никоì поìех.
В зависиìости от среäы распространения ЭМП ìоãут разäеëятüся на инäуктивные и конäуктивные. Инäуктивныìи называþтся ЭМП, распространяþщиеся в
виäе эëектроìаãнитных поëей в непровоäящих среäах.
Конäуктивные ЭМП преäставëяþт собой токи, текущие по провоäящиì конструкöияì и зеìëе. В хоäе распространения ìноãие поìехи ìоãут превращатüся из
инäуктивных в конäуктивные и наоборот. Так, переìенное эëектроìаãнитное поëе способно навоäитü токи
в кабеëях, которые äаëее распространяþтся как кëасси÷еские конäуктивные поìехи. С äруãой стороны, токи в кабеëях и öепях зазеìëения саìи созäаþт эëектроìаãнитные поëя, т. е. инäуктивные поìехи.
Эëеìентаìи, способствуþщиìи распространениþ
и изëу÷ениþ эëектроìаãнитных поìех, явëяþтся: соеäинитеëüные провоäа и кабеëи; катуøки реëе и трансфорìаторов; паразитные инäуктивности и еìкости; нека÷ественная ìетаëëизаöия и экранирование; äиэëектри÷еская среäа; эëеìенты конструкöии ТС.
В общеì сëу÷ае ëþбой эëеìент иëи устройство ìоãут рассìатриватüся оäновреìенно и как исто÷ник, и
как приеìник поìех. На практике к катеãории исто÷ников поìех необхоäиìо относитü тоëüко эëеìенты,
созäаþщие относитеëüно боëüøие уровни поìех, а к
катеãории приеìников — тоëüко эëеìенты с äостато÷но
высокой ÷увствитеëüностüþ. Обеспе÷ение ЭМС этих
эëеìентов привеäет оäновреìенно к обеспе÷ениþ ЭМС
ìенее ÷увствитеëüных и ìенее øуìящих эëеìентов.
Исхоäя из сказанноãо, соверøенно о÷евиäно, ÷то
äобитüся поìехоустой÷ивой работы изìеритеëüных и
управëяþщих коìпëексов без обеспе÷ения высокой поìехоустой÷ивости вхоäящих в систеìу техни÷еских устройств не преäставëяется возìожныì. Оäнако приìенение поìехоустой÷ивых устройств саìо по себе также
не ãарантирует успеха. Характерныì приìероì такой
ситуаöии явëяется приìенение в систеìе изìеритеëüных устройств äат÷иков äавëения, уäаëенных на зна÷итеëüное расстояние от устройств обработки инфорìаöии. Обы÷но это äесятки иëи äаже сотни ìетров. Линии
связи такой äëины уже саìи по себе явëяþтся исто÷никоì äостато÷но ìощных поìех.
С äруãой стороны, выпоëнение требований по орãанизаöии защитноãо зазеìëения оборуäования привоäит к появëениþ нескоëüких то÷ек зазеìëения, разнесенных на зна÷итеëüное расстояние. В усëовиях
проìыøëенноãо преäприятия, особенно на объектах
энерãетики, при работе боëüøоãо коëи÷естве ìощных
эëектроустановок разностü потенöиаëов ìежäу то÷каìи зазеìëения изìеритеëüноãо устройства и устройства
обработки инфорìаöии ìожет äостиãатü нескоëüких
äесятков воëüт. В устройствах защиты от иìпуëüсных
поìех приìеняþтся ìощные иìпуëüсные стабиëитроны
и разряäники с напряжениеì срабатывания 70—90 В.
При прибëижении разности потенöиаëов ìежäу то÷каìи зазеìëения к пороãу срабатывания устройства защиты обратный ток стабиëитрона резко увеëи÷ивается,
÷то привоäит к появëениþ äопоëнитеëüных токов в сиãнаëüной öепи и искажениþ инфорìаöии на вхоäе устройства обработки инфорìаöии.
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
53
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Повыøение пороãа срабатывания устройства защиты ìаëоперспективно, так как не реøает пробëеìы в
принöипе и связано со зна÷итеëüныìи техни÷ескиìи
труäностяìи. Наибоëее правиëüныì реøениеì, виäиìо, явëяется приìенение устройства обработки инфорìаöии с ãаëüвани÷ески развязанныìи вхоäаìи, но это
связано с повыøениеì öены оборуäования. Возìожныì вариантоì ìожет бытü искëþ÷ение приìенения
устройства защиты от иìпуëüсных поìех, оäнако в этоì
сëу÷ае сëеäует у÷итыватü снижение уровня поìехоустой÷ивости изìеритеëüноãо устройства и возìожностü
еãо отказа из-за превыøения ìаксиìаëüно äопустиìых
напряжений на вхоäе.
О÷евиäно, ÷то оптиìаëüное реøение ìожет бытü
найäено тоëüко при коìпëексноì поäхоäе к пробëеìе
на всех стаäиях жизненноãо öикëа изäеëия и у÷ете всех
факторов. Этот конкретный приìер показывает также,
÷то на объекте экспëуатаöии äоëжны бытü реаëизованы
коìпëексные реøения äëя обеспе÷ения ЭМС, требования к которыì опреäеëены соответствуþщиìи норìативныìи äокуìентаìи.
ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Дëя поäтвержäения соответствия обязатеëüныì
норìативныì требованияì законоäатеëüства РФ и требованияì законоäатеëüства Таìоженноãо соþза в России приìеняþтся наöионаëüные станäарты Систеìы
сертификаöии ГОСТ Р, в тоì ÷исëе станäарты, ãарìонизированные с ìежäунароäныìи станäартаìи, Техни÷еские Реãëаìенты Таìоженноãо Соþза, а также äокуìенты отрасëевых и веäоìственных систеì сертификаöии,
наприìер, äокуìенты Систеìы сертификаöии ОИТ.
В настоящее вреìя в России существует свыøе 50 станäартов по ЭМС, ãарìонизированных с ìежäунароäныìи и европейскиìи станäартаìи, реãëаìентируþщиìи
объеì совреìенных требований к техни÷ескиì среäстваì по обеспе÷ениþ эëектроìаãнитной совìестиìости. Основные требования по ЭМС к изìеритеëüныì
среäстваì реãëаìентируþтся в äокуìентах [4—9].
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭМС-ДАТЧИКОВ
НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Как уже указываëосü ранее, äат÷ики необхоäиìо
защищатü от высоковоëüтных возäействий, которые возникаþт от работы эëектрооборуäования иëи äействий
÷еëовека (эëектростати÷еский разряä) и от прироäных
явëений (как, наприìер, ãрозы), и от раäио÷астотных
поìех, вызванных работой эëектрооборуäования и раäиосвязüþ.
Высоковоëüтные возäействия ìожно разäеëитü на
три типа: ìикросекунäные поìехи (наибоëее энерãети÷ески ìощные, но äостато÷но ìеäëенно нарастаþщие
иìпуëüсы), эëектростати÷еское возäействие (высоковоëüтные иìпуëüсы с о÷енü короткиì фронтоì, но относитеëüно небоëüøой ìощности) и наносекунäные
поìехи (среäние по ìощности и скорости возäействия
иìпуëüсы). Так как эти возäействия зна÷итеëüно разëи÷аþтся в своих основных характеристиках, то в бëоках защиты от поìех необхоäиìо преäусìатриватü отäеëüные öепи äëя защиты от кажäоãо из возäействий.
54
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Наибоëее энерãонасыщенное возäействие произвоäит ìикросекунäный иìпуëüс, поэтоìу äëя защиты äат÷ика необхоäиìо приìенятü устройство, которое ìожет
заìкнутü на себя о÷енü высокие токи при превыøении
опреäеëенноãо уровня вхоäноãо напряжения. Дëя этих
öеëей обы÷но испоëüзуþтся ãазоразряäные трубки, наприìер типа Р-150 иëи EC75 коìпании “Epcos”.
При повыøении напряжения на эëектроäах разряäника выøе опреäеëенной веëи÷ины возникает сна÷аëа
коронный, а потоì и äуãовой, разряä с высокиì токоì
ãорения, ÷то и позвоëяет переноситü высокоэнерãети÷еский иìпуëüс поìехи на корпус äат÷ика, и äаëее на
зеìëþ. Данные разряäники ìоãут пропускатü ток от 5 äо
10 кА, ÷то явëяется äостато÷ныì äëя поãаøения иìпуëüса поìехи. Разряäники устанавëиваþтся на вхоäе
всей схеìы защиты и соеäиняþтся с вхоäныìи кëеììаìи и то÷кой зазеìëения ÷ерез тоëстые и короткие
провоäники.
Неäостаткоì разряäников явëяется то, ÷то разряä
ãасится тоëüко при низкоì зна÷ении напряжения на
неì, и он ìожет проäоëжатü ãоретü при рабо÷еì напряжении питания äат÷ика и показыватü переãрузку по току,
пока не буäет откëþ÷ено напряжение питания. В этоì
сëу÷ае äëя восстановëения норìаëüной работы äат÷ика
необхоäиìо кратковреìенное откëþ÷ение еãо питания
на вреìя, äостато÷ное äëя поãаøения разряäа.
Сëеäует отìетитü, ÷то вреìя зажиãания разряäника äостато÷но веëико и ìожет составëятü веëи÷ину äо
0,2 ìкс. При боëее короткоì иìпуëüсе поìехи она ìожет беспрепятственно проникатü в äат÷ик. Поэтоìу,
äëя защиты от эëектростати÷еских разряäов и наносекунäных поìех, приìеняется вторая ÷астü схеìы защиты äат÷ика, соäержащая ìощные иìпуëüсные стабиëитроны, наприìер, типа 1N6292. Максиìаëüный иìпуëüсный ток при открытии стабиëитрона в обратноì
направëении äостиãает веëи÷ины 200 А, а рассеиваеìая
иìпуëüсная ìощностü — äо 1,5 кВт. Такой ìощности
неäостато÷но, ÷тобы без разруøения стабиëитрона перевести ìощный иìпуëüс поìехи с ëинии на корпус
äат÷ика и äаëее на зеìëþ. Поэтоìу, ÷тобы снизитü протекаþщий ÷ерез них ток и, соответственно, рассеиваеìуþ ìощностü, äопоëнитеëüно во вхоäнуþ öепü устанавëиваþтся ìощные резисторы с боëüøой переãрузо÷ной способностüþ, наприìер, провоëо÷ные, типа КНП.
Веëи÷ина напряжения пробоя äëя стабиëитронов
выбирается исхоäя из ìаксиìаëüно äопустиìоãо напряжения äëя остаëüной эëектроники äат÷ика. Установëенная посëе разряäников, äанная схеìа позвоëяет
защититü äат÷ик от наносекунäных поìех и эëектростати÷ескоãо разряäа. Допоëнитеëüно скоростü нарастания иìпуëüса поìехи уìенüøается с поìощüþ высоковоëüтных кераìи÷еских конäенсаторов, которые устанавëиваþтся на выхоäе äанной схеìы.
Схеìа защиты от высоковоëüтных поìех расс÷итывается анаëити÷ески, затеì ìоäеëируется с испоëüзованиеì проãраììы PSPICE и посëе изãотовëения образöов прототипа испытывается соãëасно требованияì
станäартов ЭМС. Привеäенная проöеäура показаëа хороøие практи÷еские резуëüтаты при разработке изäеëий в обеспе÷ении поäавëения всех высоковоëüтных
иìпуëüсных поìех.
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Таблица 2
Виды испытаний на ЭМС, проводимые в ПГ “Метран”
Виäы испытаний
Обозна÷ение
станäарта
Группа
жесткости
Устой÷ивостü к эëектроста- ГОСТ Р 51317.4.2
ти÷ескиì разряäаì
(МЭК 61000-4-2)
(ЭСР) [10]
До 4
Устой÷ивостü к наносекунäныì иìпуëüсныì
поìехаì (НИП) [11]
ГОСТ Р 51317.4.4
(МЭК 61000-4-4)
До 4
Устой÷ивостü к ìикросекунäныì иìпуëüсныì
поìехаì боëüøой энерãии
(МИП) [12]
ГОСТ Р 51317.4.5
(МЭК 61000-4-5)
До 4
Устой÷ивостü к конäуктивныì поìехаì, навеäенныì
раäио÷астотныìи эëектроìаãнитныìи поëяìи
(КРЧП) [13]
ГОСТ Р 51317.4.6
(МЭК 61000-4-6)
До 3
Проваëы и прерывание наГОСТ Р 51317.4.11
пряжений эëектропитания
(МЭК 61000-4-29)
постоянноãо тока (ПНП) [14]
До 4
Устой÷ивостü к ìаãнитноìу
поëþ проìыøëенной ÷астоты (МППЧ) [15]
До 5
ГОСТ Р 50648-94
(МЭК 1000-4-8)
Испытатеëüная ëаборатория ЭМС ПГ “Метран”
оснащена совреìенныì оборуäованиеì, привеäенныì
в табë. 3, которое уäовëетворяет требованияì ìировых
и российских станäартов. Наëи÷ие собственной ëаборатории ЭМС позвоëяет оперативно проверятü схеìотехни÷еские реøения на практике. В боëüøинстве сëу÷аев это позвоëяет избежатü несоответствий по ЭМС в
проöессе сертификаöии, непреäвиäенных отказов разрабатываеìых приборов в экстреìаëüных ситуаöиях,
которые нереäки в реаëüных усëовиях экспëуатаöии.
ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
И СЕРИЙНОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ
На этапе вывоäа проäукöии на рынок в ПГ “Метран” провоäятся проöеäуры сертификаöии проäукöии,
коãäа на основании резуëüтатов испытаний аккреäитованных ëабораторий поäтвержäается соответствие проТаблица 3
Оборудование лаборатории ЭМС ПГ “Метран”
Виäы
испытаний
Дëя поäавëения раäио÷астотных поìех, навеäенных
по кабеëяì связи в поëосе ÷астот выøе 1 МГö, приìеняþтся пассивные L-C иëи R-C-фиëüтры с необхоäиìой ÷астотой среза и накëоноì ÷астотной характеристики. Оäнако СВЧ-поìехи ìоãут проникатü в защищаеìый äат÷ик ìиìо фиëüтров по паразитныì еìкостяì
эëеìентов конструкöии, схеìы и пе÷атной пëаты. Дëя
преäотвращения этоãо явëения в посëеäних разработках ПГ “Метран” приìеняется разäеëение корпуса äат÷ика на äве не связанные ìежäу собой поëости. В оäной из них распоëаãается основная эëектроника äат÷ика, в äруãой — тоëüко терìинаëüный бëок, который и
соäержит все схеìы защиты. Связü ìежäу ниìи осуществëяется посреäствоì раäио÷астотных П-образных
L-C-фиëüтров, устанавëиваеìых на кажäый прохоäящий извне к эëектронике провоäник. Корпус фиëüтров
вкру÷ивается в разäеëяþщуþ внутренний объеì ìетаëëи÷ескуþ ÷астü корпуса äат÷ика, ÷то позвоëяет эффективно поäавëятü уëüтравысоко÷астотные поìехи и не
пропускатü их к основной эëектронике.
Реаëизаöия поäобных фиëüтров на боëее низких
÷астотах преäставëяет зна÷итеëüные труäности, поэтоìу поäавëение раäио÷астотных поìех на низких ÷астотах обеспе÷ивается оптиìаëüныì выбороì ÷астоты среза форìироватеëя выхоäноãо тока и поëосы пропускания öепи обратной связи основной эëектроники.
Важныì этапоì обеспе÷ения ЭМС на этапе проектирования явëяется испытание опытных образöов. Это
позвоëяет проверитü правиëüностü приìеняеìых схеìотехни÷еских и конструктивных реøений, своевреìенно внести в них необхоäиìые изìенения и обеспе÷итü успеøнуþ сертификаöиþ изäеëий. Виäы испытаний, провоäиìые в ПГ “Метран”, привеäены в табë. 2.
Наиìенование
оборуäования
Основные параìетры
ЭСР
Испытатеëüный
Испытатеëüное
ãенератор эëектнапряжение:
ростати÷еских раз- — äëя контактноãо
ряäов ИГЭ 15.2
разряäа (2...8) кВ
— äëя возäуøноãо
разряäа (2...15) кВ
НИП
Испытатеëüный
ãенератор наносекунäных иìпуëüсных поìех
ИГН4.1М
Аìпëитуäа
иìпуëüсов/наãрузка:
— (0,125...2) кВ/50 Оì
— (0,24...3,8) кВ/1000 Оì;
Частота в па÷ке 5 кГö и
100 кГö
МИП
Испытатеëüный
ãенератор ìикросекунäных иìпуëüсных поìех
ИГМ4.1
Аìпëитуäа иìпуëüсов
0,5...4 кВ
(0,25...2 кВ при короткоì
заìыкании)
КРЧП
Генератор навеäенных конäуктивных раäиопоìех CWS-500C
Уровенü сиãнаëа
(1...30) В в поëосе ÷астот
9 кГö...250 МГö
ПНП
Бипоëярный
управëяеìый
исто÷ник питания
Kepco, ìоäеëü
BOP 100-1M
Выхоäная ìощностü
100 Вт;
Выхоäное напряжение
±100 В;
Ток наãрузки ±1 А
Испытатеëüный
Выхоäное напряжение:
ãенератор äинаìи- — при выбросах äо 264 В;
÷еских изìенений — при проваëах äо 88 В
напряжений питаþщей сети
ИГД 8.1ì
МППЧ
Испытатеëüный
ãенератор тока
проìыøëенной
÷астоты ИГП 1.1
Напряженностü поëя:
— (1...100) А/ì äëитеëüно,
— (300...1000) А/ì кратковреìенно
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
55
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
äукöии обязатеëüныì требованияì законоäатеëüства
РФ, в тоì ÷исëе и требованияì станäартов ЭМС. Оäин
из таких станäартов — ГОСТ Р 51522 [16] (IEC 61326).
Приìениìостü станäартов к техни÷ескиì среäстваì
опреäеëяется назна÷ениеì изäеëия и обëастüþ еãо приìенения. Исхоäя из этоãо, варüируется и объеì испытаний. Как правиëо, объеì испытаний соответствует
табë. 2, но äопоëнитеëüно ìоãут выпоëнятüся сëеäуþщие испытания:
— устой÷ивостü к возäействиþ раäио÷астотноãо
эëектроìаãнитноãо поëя [17],
— устой÷ивостü к возäействиþ затухаþщеãо коëебатеëüноãо ìаãнитноãо поëя [18],
— изìерение уровня эìиссии инäустриаëüных поìех [19].
На этапе поäãотовки произвоäства осуществëяется
тестирование установо÷ной партии изäеëия в объеìе
требований ТУ. Тестирование выпоëнятся в испытатеëüной ëаборатории ЭМС ПГ “Метран”. При выявëении несоответствия провоäится иссëеäование при÷ин
несоответствия, äеëаþтся необхоäиìые корректируþщие ìероприятия и провоäятся повторные испытания.
На этапе серийноãо произвоäства проверка соответствия требованияì по ЭМС выпоëняется в объеìе требований ТУ при изìенении конструкöии иëи коìпëектаöии изäеëия, сìене поставщика коìпëектуþщих иëи
изìенении техноëоãи÷ескоãо проöесса изãотовëения
эëектронных пëат. При выявëении несоответствия преäпоëаãаеìые изìенения не приниìаþтся äо выяснения
и устранения при÷ин несоответствия, посëе ÷еãо провоäятся повторные испытания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Такиì образоì, ìожно констатироватü, ÷то в настоящее вреìя в ПГ “Метран” сфорìироваëасü проектная куëüтура и иìеется испытатеëüная ëаборатория
ЭМС, оснащенная всеì необхоäиìыì оборуäованиеì,
÷то обеспе÷ивает разработку изìеритеëüных приборов,
в поëной ìере соответствуþщих требованияì станäартов по ЭМС. Эëектроìаãнитная совìестиìостü проäукöии ПГ “Метран” обеспе÷ивается и поäтвержäается на
всех этапах жизненноãо öикëа изäеëия.
ЛИТЕРАТУРА
1. О согласовании законоäатеëüных актов ãосуäарств-у÷астников Сообщества, касаþщихся эëектроìаãнитной совìестиìости. Директива 336ЕС от 03.05.1989.
2. Уилльямс Т. ЭМС äëя разработ÷иков проäукöии. — М.:
Техноëоãии, 2003.
7. Единый пере÷енü проäукöии, поäтвержäение соответствия
которой осуществëяется в форìе принятия äекëараöии о
соответствии. Утвержäен Постановëениеì Правитеëüства
РФ от 1 äекабря 2009 ã. № 982.
8. Технический Реãëаìент Таìоженноãо Соþза ТР ТС
020/2011. Эëектроìаãнитная совìестиìостü техни÷еских
среäств. Утвержäен реøениеì коìиссии Таìоженноãо соþза от 9 äекабря 2011 ã. № 879.
9. Единый пере÷енü проäукöии, в отноøении которой устанавëиваþтся обязатеëüные требования в раìках Таìоженноãо соþза. Утвержäен реøениеì коìиссии Таìоженноãо соþза № 526 от 28 января 2011 ã.
10. ГОСТ Р 51317.4.2—2010 (МЭК 61000-4-2—2008). Совìестиìостü техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Устой÷ивостü к эëектростати÷ескиì разряäаì. Требования и ìетоäы испытаний.
11. ГОСТ Р 51317.4.4—2007 (МЭК 61000-4-4—2004). Совìестиìостü техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Устой÷ивостü к наносекунäныì иìпуëüсныì поìехаì. Требования и ìетоäы испытаний.
12. ГОСТ Р 51317.4.5—99 (МЭК 61000-4-5—95). Совìестиìостü техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Устой÷ивостü к ìикросекунäныì иìпуëüсныì поìехаì боëüøой
энерãии. Требования и ìетоäы испытаний.
13. ГОСТ Р 51317.4.6—99 (МЭК 61000-4-6—96). Совìестиìостü техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Устой÷ивостü к конäуктивныì поìехаì, навеäенныì раäио÷астотныìи эëектроìаãнитныìи поëяìи. Требования и ìетоäы испытаний.
14. ГОСТ Р 51317.4.11—2007 (МЭК 61000-4-11—2004). Совìестиìостü техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Устой÷ивостü к äинаìи÷ескиì изìененияì напряжения
эëектропитания. Требования и ìетоäы испытаний.
15. ГОСТ Р 50648—94 (МЭК 1000-4-9—93). Совìестиìостü
техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Устой÷ивостü к
ìаãнитноìу поëþ проìыøëенной ÷астоты. Техни÷еские
требования и ìетоäы испытаний.
16. ГОСТ Р 51522—99 (МЭК 61326-1—97). Совìестиìостü
техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Эëектри÷еское
оборуäование äëя изìерения, управëения и ëабораторноãо приìенения. Требования и ìетоäы испытаний.
17. ГОСТ Р 51317.4.3—99 (МЭК 61000-4-3—95). Совìестиìостü техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Устой÷ивостü к раäио÷астотноìу эëектроìаãнитноìу поëþ. Требования и ìетоäы испытаний.
18. ГОСТ Р 50652—94 (МЭК 1000-4-10—93). Совìестиìостü
техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Устой÷ивостü к
коëебатеëüноìу затухаþщеìу ìаãнитноìу поëþ.
19. ГОСТ Р 51318.22—99 (СИСПР 22—97). Совìестиìостü
техни÷еских среäств эëектроìаãнитная. Раäиопоìехи инäустриаëüные от оборуäования инфорìаöионных техноëоãий. Норìы и ìетоäы испытаний.
3. Уилльямс Т., Армстронг К. ЭМС äëя систеì и установок. —
М.: Техноëоãии, 2004.
Виктор Егорович Лучко — зам. директора ГИЦ;
4. Закон “О техни÷ескоì реãуëировании” 184-ФЗ от 27 äекабря 2002 ãоäа.
Андрей Владимирович Кузьменко — руководитель проекта;
5. Закон “О проìыøëенной безопасности опасных произвоäственных объектов” 116-ФЗ от 21 иþëя 1997 ã.
6. Единый пере÷енü проäукöии, поäëежащей обязатеëüной
сертификаöии. Утвержäен Постановëениеì Правитеëüства РФ от 1 äекабря 2009 ã. № 982.
56
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Алексей Рудольфович Давыдов — руководитель группы;
Григорий Михайлович Грудцинов — начальник отдела;
Владимир Николаевич Сарылов — начальник отдела;
Сергей Юрьевич Поздеев — вед. инженер-конструктор.
+7 (351) 799-51-51
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 681.3.06:65.018
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА РАЗРАБОТКИ И ТЕСТИРОВАНИЯ
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ
ПРОДУКТОВ MICROSOFT В ИНЖЕНЕРНОМ ЦЕНТРЕ
ПГ “МЕТРАН”
А. А. Гринчий, С. В. Колодий
Описан опыт испоëüзования проäуктов Microsoft Visual Studio 2010 и Microsoft TeamFoundation Server 2010 äëя
разработки систеìы тестирования äат÷иков при проектировании и на произвоäстве.
Ключевые слова: программное обеспечение (ПО), инструментальные средства, Microsoft Team Foundation Server 2010,
лаборатория тестирования ПО.
Гëобаëüный Инженерный Центр (ГИЦ) на базе
ПГ “Метран” явëяется оäниì из зна÷иìых иссëеäоватеëüских поäразäеëений коìпании “Emerson Process
Management”.
Дëя выпуска проäукöии высо÷айøеãо ка÷ества в
ПГ “Метран” провоäится тщатеëüное тестирование изìеритеëüноãо оборуäования в усëовиях разных теìператур, перепаäа äавëения и äруãих внеøних факторов
как на этапе разработки, так и на стаäиях произвоäства
и приеìа ãотовой проäукöии. Резуëüтаты испытаний
äат÷иков хранятся в архиве ГИЦ в те÷ение всеãо жизненноãо öикëа проäукта.
В сëу÷ае возникновения вопросов иëи пробëеì,
связанных с работой тоãо иëи иноãо устройства у заказ÷ика, спеöиаëисты сервисноãо поäразäеëения коìпании по серийноìу ноìеру прибора ìоãут восстановитü
äанные тестов. С поìощüþ этих тестов провоäится анаëиз проöессов, происхоäящих у заказ÷ика, и опреäеëяется, связаны ëи пробëеìы в работе äат÷ика с наруøенияìи на этапе произвоäства иëи быëи вызваны наруøениеì правиë экспëуатаöии.
Кажäая новая ìоäификаöия изìеритеëüноãо устройства требует äоработки проãраììноãо обеспе÷ения
äëя провеäения тестов. Широкий ассортиìент выпускаеìых äат÷иков и их спеöифи÷ностü привеëи к усëожнениþ произвоäственных проöессов. К опреäеëенноìу
ìоìенту на преäприятии существоваëо окоëо 150 разëи÷ных тестируþщих проãраìì.
На протяжении äоëãоãо вреìени спеöиаëисты коìпании успеøно осуществëяëи разработку проãраììноãо обеспе÷ения и баз äанных с испоëüзованиеì инструìентаëüных среäств Borland С++ и Visual Studio 2003.
Оäнако с ростоì произвоäственной базы испоëüзование этих инструìентов стаëо неэффективныì. Основные сëожности своäиëисü к отсутствиþ среäы äëя совìестной работы и еäиных станäартов созäания проãраììноãо обеспе÷ения. Спеöиаëистаì прихоäиëосü
тратитü зна÷итеëüнуþ ÷астü своеãо вреìени на выпоëнение рутинной работы.
Инженерноìу Центру требоваëисü новые совреìенные поäхоäы к систеìе разработки проãраììноãо
обеспе÷ения.
ПОИСК РЕШЕНИЯ
Дëя разреøения этой пробëеìы ГИЦ приступиë к
поиску коìпëексноãо проãраììноãо обеспе÷ения, поääерживаþщеãо возìожностü совìестной работы проектных ãрупп. В резуëüтате поëожитеëüноãо опыта испоëüзования техноëоãий Microsoft в 2007 ã. Инженерный
Центр переøеë на разработку проãраììноãо обеспе÷ения с поìощüþ Visual Studio 2005, а äëя совìестной
работы стаë испоëüзоватü реøение Team Foundation
Server 2005 (TFS).
Проãраììисты ГИЦ äоëãое вреìя успеøно испоëüзоваëи практи÷ески все функöионаëüные возìожности TFS 2005, в ÷астности øироко приìеняëся
контроëü версий, разäа÷а заäа÷, отсëеживание оøибок
в коäе проãраììноãо обеспе÷ения, настройка поëитики
checkin/checkout, сервер сборок и анаëизатор коäа. Все
эти сервисы отëи÷но соответствоваëи устоявøиìся в
коìпании проöессаì разработки инфорìаöионных систеì и позвоëяëи реøитü боëüøуþ ÷астü существуþщих
пробëеì. Оäнако со вреìенеì стаëо понятно, ÷то этих
функöионаëüных возìожностей неäостато÷но.
Наибоëее зна÷итеëüныìи неäостаткаìи äëя спеöиаëистов быëо отсутствие в TFS 2005 среäств управëения
требованияìи, возìожности тестирования поëüзоватеëüскоãо интерфейса и неäостато÷ная поääержка UML.
Это вëекëо за собой необхоäиìостü äопоëнитеëüной
разработки архитектуры проãраììноãо обеспе÷ения с
поìощüþ Microsoft Visio, ÷то вносиëо свои сëожности
в произвоäственный проöесс. Также у спеöиаëистов
быëи пожеëания по повыøениþ быстроäействия всей
систеìы в öеëоì и функöионаëüной орãанизаöии контроëя версий.
В отäеëüнуþ заäа÷у выëиëосü соверøенствование
поäхоäов к тестированиþ проãраììноãо коäа: оно провоäиëосü вру÷нуþ без веäения еäиной базы äанных
оøибок и исправëений. Дëя повыøения эффективности требоваëасü бo´ëüøая прозра÷ностü проöесса.
Спеöиаëисты ГИЦ постоянно отсëеживаëи появëение новых инфорìаöионных проäуктов äëя реøения
произвоäственных заäа÷. Среäи всех инструìентов,
преäназна÷енных äëя разработки проãраììноãо обес-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
57
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
пе÷ения, особый интерес коìпании вызваëо реøение
Microsoft Visual Studio 2010.
В ìае 2010 ã. коìпания реаëизоваëа пиëотный проект внеäрения Visual Studio Team System 2010 и Team
Foundation Server 2010, ÷тобы оöенитü преиìущества
новых инструìентаëüных среäств и принятü реøение
об их äаëüнейøеì øирокоìасøтабноì испоëüзовании
в произвоäственноì проöессе. И уже в на÷аëе 2011 ã.,
посëе оöенки резуëüтатов пиëотноãо проекта, коìпания приступиëа к поëноìасøтабноìу проекту внеäрения Team Foundation Server 2010.
“Microsoft Team Foundation Server 2010 соäержит
иìенно те возìожности, которые быëи наì необхоäиìы. В отëи÷ие от анаëоãи÷ных систеì TFS 2010 позвоëяет не просто ãраìотно сохранитü файëы и извëекатü нужные äанные, но также оставëятü коììентарии
к оøибкаì преäыäущих версий разрабатываеìоãо проãраììноãо обеспе÷ения. Также нас привëекëа тесная
интеãраöия TFS 2010 с äруãиìи проäуктаìи среäств
разработки Visual Studio. Эта интеãраöия о÷енü важна
äëя разработки и тестирования систеì, так как позвоëяет быстро осуществëятü поиск инфорìаöии”, — отìе÷ает Серãей Коëоäий, руковоäитеëü отäеëа разработки проãраììноãо обеспе÷ения Гëобаëüноãо Инженерноãо Центра ПГ “Метран”.
РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ
В проìыøëенноì ìасøтабе Team Foundation Server
2010 испоëüзуется в ГИЦ с ìарта 2011 ã. За вреìя экспëуатаöии систеìы коìпания уже зна÷итеëüно сократиëа изäержки произвоäства в резуëüтате приìенения
боëее ãибких инструìентов разработки, контроëя и хранения версий проãраììноãо обеспе÷ения.
Бëаãоäаря Team Foundation Server 2010 спеöиаëисты сìоãëи успеøно реøитü поставëенные заäа÷и, среäи
которых управëение рабо÷иì проöессоì (пëанирование, поääержка разäа÷и заäа÷ и отсëеживание их выпоëнения), статисти÷еский анаëиз коäа, возìожностü
тестирования поëüзоватеëüскоãо интерфейса и обеспе÷ение ка÷ественной поääержки UML. При этоì быстроäействие систеìы зна÷итеëüно уëу÷øиëосü, а контроëü версий стаë боëее прозра÷ныì.
Гëавное преиìущество, которое поëу÷иëи разработ÷ики коìпании, — возìожностü эффективной распреäеëенной разработки проãраììноãо обеспе÷ения.
Бëаãоäаря протокоëу HTTP, который испоëüзуется äëя
переäа÷и äанных в TFS 2010, простой и ëеãкий äоступ
к äанныì проекта возìожен из ëþбой то÷ки ìира.
“Поскоëüку ÷ëены коìанäы за÷астуþ нахоäятся в
разëи÷ных то÷ках зеìноãо øара, äëя нас о÷енü важна
возìожностü распреäеëенной разработки. Есëи ранüøе
ìы приìеняëи TFS äëя орãанизаöии работы небоëüøих
ëокаëüных коìанä, то теперü ìы испоëüзуеì эту систе-
58
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
ìу в ка÷естве основной äëя разработки проектов, в которых у÷астники коìанäы рассреäото÷ены по всеìу
ìиру”, — отìе÷ает Серãей Коëоäий.
Бëаãоäаря настройке поëитики checkin/checkout
обеспе÷ивается ÷еткое собëþäение проöесса разработки проãраììноãо обеспе÷ения всеìи ÷ëенаìи проектной коìанäы. Инструìенты контроëя версий, реаëизованные äëя распреäеëенной разработки в TFS 2010,
позвоëяþт öентраëизованно отсëеживатü проöесс разработки проãраììноãо обеспе÷ения. Новая систеìа
позвоëяет сохранятü тоëüко тот коä, который проøеë
необхоäиìые этапы разработки и соответствует опреäеëенныì требованияì.
Разãрани÷ение äоступа у÷астников проекта позвоëяет защититü проãраììный коä от внесения сëу÷айных изìенений. Настройка оповещений позвоëяет вовреìя сообщатü важнуþ инфорìаöиþ о событиях проекта всеì заинтересованныì ëиöаì, а поäписка на
от÷еты äает возìожностü руковоäитеëяì проекта бытü
в курсе саìой посëеäней инфорìаöии о хоäе работ. Все
это сäеëаëо работу сотруäников ãоразäо боëее уäобной
и эффективной.
“С TFS 2010 уровенü разработок повыøается: принöипиаëüно äруãой поäхоä к проверке приëожений позвоëяет тестироватü кажäый эëеìент проãраììноãо обеспе÷ения отäеëüно в автоìати÷ескоì режиìе, а затеì
посëе сборки систеìы провоäится ее функöионаëüное
тестирование. Это позвоëяет ускоритü проöесс разработки и повыситü ка÷ество созäаваеìых приëожений”,
— уто÷няет Серãей Коëоäий.
На базе Инженерноãо Центра быëа созäана спеöиаëüная ëаборатория тестирования проãраììноãо обеспе÷ения. Она преäставëяет собой нескоëüко выäеëенных коìпüþтеров, объеäиненных в отäеëüнуþ ëокаëüнуþ сетü с äоступоì к серверу TFS. Кажäое рабо÷ее
ìесто в ëаборатории оснащено необхоäиìыìи прибораìи äëя анаëиза работы äат÷иков, обеспе÷иваþщих
иìитаöиþ работы äат÷ика в реаëüных усëовиях. В основе тестовой ëаборатории ëежат новøества TFS 2010,
кëþ÷евое из которых — возìожностü провоäитü тестирование в автоìати÷ескоì режиìе в виртуаëüной среäе.
“Microsoft Visual Studio и Visual Studio Team Foundation Server 2010 äаëи наì боëüøие возìожности по
увеëи÷ениþ произвоäитеëüности труäа разработ÷иков,
а тестировщики поëу÷иëи совреìенные инструìенты
äëя отëаäки и тестирования проãраììноãо коäа. Все
это позвоëяет наì сäеëатü свой вкëаä в бизнес коìпании”, — ãоворит Серãей Коëоäий.
Алексей Аркадьевич Гринчий — вед. специалист по инженерным
системам;
Сергей Владимирович Колодий — руководитель отдела разработки
программного обеспечения.
+7 (351) 799-51-51
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
УДК 389.621.317.2
К содержанию
СОЗДАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ КИПиА
Н. В. Бухарев
Рассìотрены основные вопросы построения и коìпëектаöии ìетроëоãи÷еских ëабораторий, позвоëяþщие ìаксиìизироватü выãоäы от созäания собственной ìетроëоãи÷еской ëаборатории.
Ключевые слова: метрологическая лаборатория, метрологический стенд, эталон, поверка, КИПиА, калибратор
давления.
Рост ÷исëа приборов, у÷аствуþщих в техноëоãи÷еских проöессах, расøирение их ноìенкëатуры и повыøение требований к то÷ности изìерений усëожняет заäа÷у орãанизаöии поверок (каëибровок) существуþщеãо парка приборов. Ответоì на этот вызов ìожет бытü
испоëüзование усëуã внеøних коìпаний (аутсорсинã)
иëи орãанизаöия собственной ìетроëоãи÷еской ëаборатории (иëи усиëение существуþщей). Оба пути иìеþт право на существование, и эту статüþ ìы хотеëи бы
посвятитü созäаниþ собственной ëаборатории.
Бесспорный пëþс в созäании собственной ëаборатории — сокращение вреìени отсутствия прибора на
техноëоãи÷еской ëинии на вреìя поверки (каëибровки)
и, как сëеäствие, возìожностü уìенüøения резервноãо
парка приборов. Второй арãуìент “за” — еäиный контроëü ка÷ества изìерений, отсëеживание изìенения
ìетроëоãи÷еских характеристик прибора. За÷астуþ это
и боëее эконоìи÷ески выãоäно. Оäнако проöесс орãанизаöии ìетроëоãи÷еской ëаборатории иìеет ìножество “поäвоäных каìней”, о некоторых из них ìы расскажеì äаëее.
Орãанизаöия, реøивøая созäатü собственнуþ ëабораториþ, ÷асто руковоäствуется сëеäуþщиì поäхоäоì: “Закупиì новые этаëоны, разìестиì их в какоìнибуäü неиспоëüзуеìоì поìещении, обу÷иì сотруäников работатü с ниìи, и проöесс пойäет”. По наøеìу
ìнениþ — это забëужäение, поскоëüку проöесс поверки (каëибровки) äостато÷но труäоеìкий и требует провеäения öеëоãо ряäа операöий, и первое, о ÷еì необхоäиìо заäуìатüся, как буäет орãанизован проöесс в öеëоì, на÷иная от снятия прибора с объекта äо установки
еãо обратно.
Известно, ÷то äëя провеäения ка÷ественной поверки (каëибровки) прибора еãо необхоäиìо тщатеëüно
поäãотовитü к этоìу проöессу — о÷иститü прибор от
ãрязи и остатков рабо÷ей среäы во избежание попаäания ее в этаëон, и в сëу÷ае необхоäиìости провести
ìеëкий реìонт. Поэтоìу особое вниìание сëеäует уäеëитü пëанированиþ поìещения, ÷етко пониìатü ìарøрут äвижения приборов, приøеäøих в ëабораториþ
на поверку (каëибровку). Граìотное пëанирование ëаборатории обеспе÷ит уäобство при работе и позвоëит
сократитü вреìя на переìещение поверяеìоãо оборуäования, повысит куëüтуру и ка÷ество проöесса, теì са-
ìыì увеëи÷ит срок сëужбы этаëонноãо оборуäования и
поверяеìых приборов.
Опираясü на опыт проектирования, запуска ìетроëоãи÷еских ëабораторий и работы с этаëонныì оборуäованиеì, проäеìонстрируеì оäин из вариантов орãанизаöии рабо÷еãо пространства ëаборатории (рис. 1).
В äанноì приìере поìещение усëовно разäеëено на нескоëüко зон: 1 — зона приеìа приборов (зона хранения
приборов äо принятия в работу) и зона хранения ãотовых приборов переä отправкой на объект; 2 — зона поäãотовки приборов к поверке (каëибровке) — о÷истка,
разборка, реìонт, сборка (стоë со стойкиì к нефтехиìи÷ескиì проäуктаì покрытиеì); 3 — зона поверки
(каëибровки) — стоë с набороì этаëонных приборов,
среäств воспроизвеäения физи÷еской веëи÷ины; 4 —
зона хранения этаëонов, äокуìентаöии и вспоìоãатеëüноãо оборуäования.
Орãанизовав правиëüный проöесс (ìарøрут) äвижения приборов, опреäеëив требуеìый объеì поìещения, наäо заäуìатüся и об окружаþщей обстановке в
ëаборатории. Поìиìо станäартных требований к ëабораторияì, таких как освещенностü, кëиìат, ìоãут существоватü и особые требования, связанные с работой
Рис. 1. Пример размещения оборудования в лаборатории
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
59
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
этаëонных приборов — это вибраöия, уровенü øуìа,
особые требования к соäержаниþ пыëи, оãрани÷ения
по эëектроìаãнитныì изëу÷енияì. И ÷еì то÷нее этаëоны, теì боëüøе особых требований к поìещениþ.
Еще оäин аспект — поäбор этаëонов, вкëþ÷ая
вспоìоãатеëüное оборуäование: приспособëения, коëëекторы, øтуöеры äëя коììутаöии поверяеìых приборов с исто÷никоì воспроизвеäения физи÷еской веëи÷ины и т. п. Прежäе всеãо коìпëектаöия ëаборатории опреäеëяется исхоäя из парка экспëуатируеìых
приборов и закупаеìых приборов в бëижайøее вреìя с
у÷етоì ìоäернизаöии, расøирения произвоäства. У÷ет
“несуществуþщих” приборов необхоäиì в связи с äëитеëüныì срокоì экспëуатаöии этаëонных приборов,
который за÷астуþ в нескоëüко раз превыøает срок экспëуатаöии поверяеìых приборов.
При выборе оборуäования также наäо поìнитü о
возìожности автоìатизаöии проöессов поверки (каëибровки), ÷то позвоëяет зна÷итеëüно сократитü труäоеìкостü поверки и от÷асти искëþ÷итü вëияние ÷еëове÷ескоãо фактора на резуëüтат. Дëя приìера привеäеì
нескоëüко вариантов автоìатизаöии проöессов. Оäниì
из простейøих вариантов автоìатизаöии явëяется проöесс веäение архива работ, провоäиìых с поверяеìыì
прибороì. Данный виä автоìатизаöии позвоëяет оперативно провоäитü анаëиз характеристик прибора, запоëнятü исхоäные äанные в протокоëах поверок. Как
правиëо, äанный виä автоìатизаöии осуществëяется с
поìощüþ спеöиаëизированноãо проãраììноãо обеспе÷ения. Сëеäуþщий вариант автоìатизаöии проöесса —
автоìати÷еское фиксирование показаний поверяеìоãо
и этаëонноãо прибора. Этот виä автоìатизаöии позвоëяет провоäитü запоëнение протокоëов без у÷астия поверитеëя и искëþ÷ает возìожностü некорректноãо занесения резуëüтатов. Еще оäин вариант автоìатизаöии — автоìати÷еское воспроизвеäение физи÷еской
веëи÷ины по ранее запроãраììированноìу öикëу.
В ка÷естве приìера преäставиì оäну из разработок
ПГ “Метран” — ìетроëоãи÷еский стенä СПДМ-КОН
(рис. 2), позвоëяþщий в автоìати÷ескоì режиìе провоäитü поверку äо пяти äат÷иков äавëения (ìаноìетров) с оäниì äиапазоноì, ÷то зна÷итеëüно увеëи÷ивает
пропускнуþ способностü ëаборатории. Поверитеëþ при
работе на стенäе требуется поäãотовитü приборы к поверке (каëибровке), провести внеøний осìотр, установитü приборы на стенä, в спеöиаëизированноì проãраììноì обеспе÷ении выбратü из базы äанных поверяеìые приборы, провести поверку в ру÷ноì режиìе
иëи запуститü автоìати÷еский öикë поверки (каëиб-
60
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Рис. 2. Автоматический метрологический стенд СПДМ-КОН
ровки), откëþ÷итü и снятü приборы со стенäа по заверøениþ работы. Во вреìя автоноìной работы стенäа
поверитеëü иìеет возìожностü поäãотавëиватü сëеäуþщуþ партиþ приборов к поверке (каëибровке).
В заверøение краткоãо обзора основных вопросов,
возникаþщих при орãанизаöии собственной ìетроëоãи÷еской ëаборатории, еще раз поä÷еркнеì, ÷то пëанирование рабо÷еãо ìеста, поäбор оборуäования — это не
всеãäа тривиаëüная заäа÷а. Она требует тщатеëüноãо и
опытноãо поäхоäа на этапе пëанирования ëаборатории
и выбора оборуäования, пониìания рынка этаëонов и
особенностей их экспëуатаöии, знаний в обëасти законоäатеëüной, теорети÷еской и прикëаäной ìетроëоãии.
Поэтоìу опыт ПГ “Метран” ìоã бы сëужитü отëи÷ныì приìероì äëя наøих заказ÷иков. На наøеì с÷ету
боëее ста осуществëенных проектов, реаëüных, äействуþщих ëабораторий, и их ÷исëо постоянно растет.
Николай Владимирович Бухарев — начальник отдела метрологических проектов и стендов.
+7 (351) 799-51-51
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 531.787(083.76)
РАЗВИТИЕ ЭТАЛОНОВ ДАВЛЕНИЯ СЕРИИ МЕТРАН-500
Е. В. Попов, А. Т. Турчина, А. В. Лазуков, А. В. Сысолякин
Описана история созäания этаëонов äавëения произвоäства ЗАО “ПГ «Метран»”. Дан обзор развития äвух проäуктовых ëинеек: от пневìати÷еских заäат÷иков äавëения серии “Возäух” к пневìати÷ескиì каëибратораì äавëения серии “Метран-500 Возäух” и от портативноãо каëибратора äавëения ПКД-10 äо каëибратора взрывозащищенноãо испоëнения Метран-517Ех.
Ключевые слова: средства измерения давления (СИД), пневматический калибратор давления,электронный калибратор
давления, сенсор, модуль давления, аппаратно-программный интерфейс.
“Знание истории предмета необходимо для правильного движения вперед”.
Д. И. Менделеев
ВВЕДЕНИЕ
Труäно преäставитü совреìенное проìыøëенное преäприятие,
ãäе не испоëüзоваëисü бы среäства
изìерения äавëения (СИД). Ноìенкëатура таких приборов ìноãообразна — от стреëо÷ных ìаноìетров äо
высокото÷ных äат÷иков äавëения,
а с внеäрениеì новых техноëоãий
коëи÷ество приборов проäоëжает
увеëи÷иватüся. Дëя поääержания в
работоспособноì состоянии такоãо
оãроìноãо парка приборов требуется систеìати÷ески произвоäитü их
поверку и каëибровку.
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ
КАЛИБРАТОРЫ ДАВЛЕНИЯ
СЕРИИ “МЕТРАН-500 ВОЗДУХ”
Каëибраторы äавëения пневìати÷еские “Метран-500 Возäух”, как
и их преäøественники — заäат÷ики äавëения пневìати÷еские серии
“Возäух”, хороøо знакоìы оте÷ественныì ìетроëоãи÷ескиì сëужбаì
и преäприятияì, выпускаþщиì и
экспëуатируþщиì среäства изìерения äавëений. Спеöиаëисты ëабораторий и преäприятий уже äоëãие
ãоäы отäаþт преäпо÷тение иìенно
этиì этаëонаì äавëения за простоту, уäобство экспëуатаöии и высокуþ наäежностü.
Проìыøëенная ãруппа “Метран” на÷аëа серийный выпуск заäат÷иков äавëения типа “Возäух” в
1992 ã. За проøеäøие 20 ëет спеöиаëистаìи коìпании “Метран” веëасü непрерывная работа по уëу÷øе-
ниþ техни÷еских и ìетроëоãи÷еских характеристик приборов. Итоãоì работы стаëи выпускаеìые в
настоящее вреìя пневìати÷еские
каëибраторы äавëения серии “Метран-500 Возäух”. Эвоëþöия ìоäеëüноãо ряäа пневìати÷еских этаëонов
äавëения привеäена рис. 1.
Принöип äействия каëибратора “Метран-500 Возäух” (заäат÷ика
“Возäух”) основан на äинаìи÷ескоì взаиìоäействии сфери÷ескоãо
иëи кони÷ескоãо порøня и потока
возäуха, вытекаþщеãо из сопëа, в
котороì порøенü саìоöентрируется и саìоуравновеøивается. Прин-
Возäух-0,4 В
Метран-503 Возäух
Возäух-1,6 (2,5; 6,3)
Метран-504 Возäух
Возäух-1600 (4000)
Метран-505 Возäух
Рис. 1. Эволюция модельного ряда пневматических эталонов давления
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
61
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
ПД
M•g
4
2
1
МН
РД
3
РР
Давëение
питания
ПЕ1
ПЕ2
Выхоä
Рис. 2. Пневматическая принципиальная схема калибратора “Метран-500 Воздух”
(задатчика “Воздух”)
öипиаëüная пневìати÷еская схеìа
прибора привеäена на рис. 2.
Возäух питания поä äавëениеì
прохоäит ÷ерез узеë реãуëирования
äавëения питания РД и äвухкаскаäный реãуëятор расхоäа РР, который
автоìати÷ески реãуëирует расхоä и
äавëение возäуха и обеспе÷ивает
высокуþ повторяеìостü зна÷ений
выхоäноãо äавëения р при изìенении сиëы M•g.
Пройäя ÷ерез пневìоеìкостü
ПЕ1, возäух поä äавëениеì поступает в ìежäроссеëüнуþ каìеру 1 преобразоватеëя сиëы в äавëение ПД.
Межäроссеëüная каìера 1 образована постоянныì и переìенныì
äроссеëяìи. Постоянный äроссеëü
выпоëнен в виäе коëüöевоãо щеëевоãо зазора ìежäу сопëоì 2 и корпусоì сопëа 3, а переìенный äроссеëü образован сопëоì 2 и порøнеì 4, испоëüзуеìыì äëя воспроизвеäения äавëения.
В ìежäроссеëüной каìере сиëа
М•g, созäаваеìая весоì порøня 4
(с навеской и ãрузаìи) преобразуется в пневìати÷еское выхоäное äавëение р:
⋅g
p= M
------------ ,
F эф
ãäе М — ìасса порøня с навеской и
ãрузаìи; g — ускорение свобоäноãо
паäения; Fэф — эффективная пëощаäü порøневой систеìы.
Давëение p ÷ерез пневìоеìкостü ПЕ2 поступает на выхоä каëибратора (заäат÷ика).
При изìенении, наприìер увеëи÷ении сиëы М•g, зазор ìежäу
порøнеì 4 и сопëоì 2 уìенüøается. Это привоäит к уìенüøениþ
62
расхоäа, повыøениþ äавëения в
ìежäроссеëüной каìере 1 и оäновреìенно в рабо÷их каìерах реãуëятора расхоäа. Всëеäствие этоãо повыøается äавëение на выхоäе из реãуëятора и, соответственно, в ìежäроссеëüной каìере 1 äо тех пор,
пока порøневая систеìа не уравновесится при новоì зна÷ении сиëы
М•g.
Бëаãоäаря такоìу принöипу
äействия выхоäное äавëение каëибратора (заäат÷ика) при сìене ãруза
устанавëивается автоìати÷ески в
те÷ение ìаëоãо проìежутка вреìени (10—15 с). При этоì не требуется
принуäитеëüноãо вращения порøня
äëя обеспе÷ения еãо öентрирования
в канаëе сопëа. Кроìе тоãо, äиапазон, в котороì сохраняется относитеëüная поãреøностü, у каëибраторов “Метран-500 Возäух” зна÷итеëüно выøе, ÷еì у траäиöионных
ãрузопорøневых ìаноìетров и составëяет от 1:50 äо 1:100 вìесто 1:10;
1:15.
По своиì характеристикаì каëибраторы “Метран-500 Возäух”
превосхоäят своих преäøественников — заäат÷иков äавëения серии
“Возäух”. Они выпускаþтся с боëее
высокиì кëассоì то÷ности, иìеþт
боëее øирокие äиапазоны воспроизвеäения äавëения, усоверøенствованнуþ конструкöиþ и обновëенный äизайн. Быëи также переработаны ìетоäики ãраäуировки и
поверки пневìати÷еских этаëонов
äавëения на основании резуëüтатов
ìноãо÷исëенных теорети÷еских и
экспериìентаëüных иссëеäований
äинаìи÷еских характеристик приборов.
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Все каëибраторы серии “Метран-500 Возäух” успеøно проøëи
ãосуäарственные испытания во
ВНИИМ иì. Менäеëеева (СанктПетрбурã). Дëя проверки новой ìетоäики каëибровки оäин из этаëонов быë откаëиброван в PTB —
Феäераëüноì физико-техни÷ескоì
институте Герìании. В настоящее
вреìя каëибраторы “Метран-500
Возäух” экспëуатируþтся и преäëаãаþтся к проäаже на территории
России, СНГ и за рубежоì.
Основные техни÷еские характеристики пневìати÷еских каëибраторов “Возäух” и преäøествуþщих
иì заäат÷иков привеäены в табë. 1.
С 1992 по 2012 ã. заäат÷ики äавëения “Возäух” и каëибраторы äавëения пневìати÷еские “Метран-500
Возäух” прохоäиëи сëи÷ения с этаëонаìи ВНИИМС (ã. Москва),
ВНИИМ иì. Менäеëеева (ã. СанктПетербурã), NIST (CША), PTB (Герìания),
DESGRANGES&HUOT
(Франöия) и неизìенно показываëи отëи÷ные резуëüтаты, поäтвержäая свой кëасс то÷ности с боëüøиì
запасоì, ÷то ãоворит о возìожности
äаëüнейøеãо развития пневìати÷еских каëибраторов äавëения по
пути повыøения кëасса то÷ности
этих приборов.
С 1996 ã. ЗАО “ПГ «Метран»”
поставëяет пневìати÷еские этаëоны äавëения за рубеж. Особенной
попуëярностüþ поëüзуþтся низкопреäеëüные каëибраторы äавëения
пневìати÷еские “Метран-505 Возäух”, которые не иìеþт зарубежных
анаëоãов по нижнеìу преäеëу воспроизвеäения äавëения. В ìоäифиöированноì äизайне наøи пневìати÷еские этаëоны работаþт в Анãëии, Франöии, Герìании, США,
Японии
Ориентируясü на потребности
заказ÷иков, спеöиаëисты коìпании разработаëи “Метран-504 Возäух-II” — пневìати÷еский этаëон
на высокие äавëения, “Метран-504
Возäух-III” — пневìати÷еский этаëон äëя поверки среäств изìерений
расхоäа типа изìеритеëüноãо коìпëекса “СуперФëоу” и “Метран-503
Возäух” — пневìати÷еский этаëон
с расøиренныì äиапазоноì. Коìпëекты ãрузов äëя пневìати÷еских
каëибраторов äавëения ìоãут бытü
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
изãотовëены в ëþбых, по жеëаниþ
заказ÷ика, еäиниöах изìерений äавëения. Некоторые потребитеëи хотят иìетü такой коìпëект ãрузов,
÷тобы äавëение в кажäой поверяеìой то÷ке быëо поëу÷ено наëожениеì иëи снятиеì тоëüко оäноãо
ãруза. Такие коìпëекты ãрузов также изãотавëиваþтся, потребитеëþ
äостато÷но указатü верхний преäеë
изìерений (ВПИ) поверяеìоãо прибора и поверо÷ные то÷ки в проöентах от ВПИ.
За весü периоä произвоäства
пневìати÷еских каëибраторов выпущено боëее 2000 приборов, и
потребитеëи успеëи оöенитü такие
ка÷ества пневìати÷еских этаëонов
äавëения, как высокая наäежностü,
äоëãове÷ностü, ÷истая рабо÷ая среäа (возäух), øирокий äиапазон воспроизвеäения äавëения, возìожностü воспроизвеäения ìаëых äав-
ëений (“Метран-505 Возäух”), высокая то÷ностü воспроизвеäения äавëения во всеì äиапазоне, небоëüøие
ãабариты и ìасса.
Пневìати÷еские каëибраторы
“Метран-500 Возäух” хороøо зарекоìенäоваëи себя в ка÷естве этаëонов äавëения äëя ëабораторий. Оäнако в на÷аëе 1990-х ãоäов на ìировоì рынке ìетроëоãи÷ескоãо оборуäования стаëи приìенятüся портативные этаëоны äëя контроëя и
äиаãностики СИД непосреäственно
на ìесте экспëуатаöии — эëектронные каëибраторы. Они явиëисü проäуктоì стреìитеëüноãо развития
ìикропроöессорной техники. Портативностü и ëеãкостü работы с этиìи прибораìи позвоëиëи иì статü
незаìениìыìи äëя оперативной каëибровки оборуäования на ìесте
экспëуатаöии. Спеöиаëисты ПГ
“Метран”, поняв перспективностü
Таблица 1
Сравнительные характеристики калибраторов давления “Метран-500 Воздух”
и задатчиков давления “Воздух”
Техни÷еские характеристики
Название прибора
Диапазон
воспроизвеäения äавëения,
кПа
Дискретностü
воспроизвеäения
äавëения, кПа
Кëасс
то÷ности
Метран-503 Возäух
–0,25...–63
0,05 (–0,25...–2,5 кПа)
0,1 (–0,8...–63 кПа)
0,02; 0,05
Возäух-0,4В
–0,8...–40
0,1
0,02; 0,05
Метран-504 Возäух-III
0,6...63
0,1
0,01; 0,015; 0,02
Метран-504 Возäух-I
3...400
0,25
0,01; 0,015; 0,02
Возäух-1,6
1...160
0,25
0,02; 0,05
Возäух-2,5
2,5...250
0,25
0,02; 0,05
Метран-504 Возäух-II
40...1000
0,25
0,01; 0,015; 0,02
10...630
0,25
0,02; 0,05
Метран-505 Возäух-I
äо 25 кПа
Возäух-6,3
0,005...25
0,005
0,015; 0,02
Возäух-1600-I
0,005...16
0,005
0,02; 0,05
Метран-505 Возäух-II
äо 25 кПа
0,02...25
0,005 (от 0,3 кПа)
0,015; 0,02
Возäух-1600-II
0,02...16
0,005 (от 0,3 кПа)
0,02; 0,05
Метран-505 Возäух-I
äо 40 кПа
0,005...40
0,005
0,015; 0,02
Возäух-4000-I
0,005...40
0,005
0,02; 0,05
Метран-505 Возäух-II
äо 40 кПа
0,02...40
0,005 (от 0,3 кПа)
0,015; 0,02
Возäух-4000-II
0,02...40
0,005 (от 0,3 кПа)
0,02; 0,05
äанноãо направëения, также приступиëи к разработке эëектронноãо
каëибратора äавëения. Резуëüтатоì
разработки явиëся портативный каëибратор äавëения “ПКД-10” преäназна÷енный äëя поверки и каëибровки разëи÷ных СИД и, прежäе
всеãо, äат÷иков äавëения — основноãо проäукта ПГ “Метран”.
ЭЛЕКТРОННЫЕ КАЛИБРАТОРЫ
ДАВЛЕНИЯ “МЕТРАН-500”
“ПКД-10” быë первыì оте÷ественныì эëектронныì каëибратороì
äавëения, вызвавøиì боëüøой интерес у потребитеëей. Новый прибор позвоëяë в усëовиях экспëуатаöии выпоëнятü поверку и оперативнуþ äиаãностику оборуäования,
÷то повыøаëо произвоäитеëüностü
работы персонаëа сëужб КИПиА.
За äва ãоäа быëо выпущено боëее
500 таких каëибраторов. Разработка
оказаëасü о÷енü своевреìенной и
посëужиëа основой новоãо направëения в ìетроëоãи÷ескоì бизнесе
ПГ “Метран”.
С 2001 ã. на сìену каëибратору
äавëения “ПКД-10” стаëи выпускатüся новые каëибраторы “Метран-ПКД-10М” и “Метран-501ПКД-Р” с уëу÷øенныìи характеристикаìи. Особенностüþ “Метран-501-ПКД-Р” явиëосü приìенение активных ìоäуëей äавëения, в
которых разìещены АЦП и ìикросхеìа паìяти EEPROM с äанныìи
о характеризаöии сенсора. Это позвоëиëо ìоäуëяì äавëения бытü независиìыìи от эëектронноãо бëока
и взаиìозаìеняеìыìи, при этоì
привеäенная поãреøностü составиëа 0,04 %. Важно, ÷то к каëибратору
опöионаëüно преäëаãаëся аппаратно-проãраììный интерфейс, который позвоëяë поëüзоватеëþ провоäитü поверку äат÷иков äавëения с
посëеäуþщиì составëениеì и архивированиеì в базе äанных коìпüþтера протокоëов поверки. “Метран-501-ПКД-Р” оказаëся о÷енü
уäа÷ныì и наäежныì прибороì,
хороøо зарекоìенäоваë себя за
ìноãие ãоäы работы у потребитеëей
и с незна÷итеëüныìи изìененияìи
конструкöии и состава выпускается
äо сих пор. Во ìноãоì бëаãоäаря
иìенно этой ìоäеëи ПГ “Метран”
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
63
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
стаë признанныì ëиäероì на рынке
каëибраторов äавëения России и
СНГ.
В настоящее вреìя ПГ “Метран” выпускает сериþ портативных каëибраторов äавëения, которая вкëþ÷ает в себя три каëибратора: “Метран-501-ПКД-Р”, “Метран502-ПКД-10П” и “Метран-517”.
Каëибратор “Метран-517” иìеет
ëу÷øие ìетроëоãи÷еские характеристики в серии и способен поверятü äат÷ики äавëения кëасса то÷ности 0,075 %. Иìенно он обеспе÷ивает ìетроëоãи÷ескуþ поääержку
на ìесте экспëуатаöии äат÷ика äавëения “Метран-150”. В новоì каëибраторе “Метран-517” разработ÷ики постараëисü у÷естü все пожеëания потребитеëей.
КАЛИБРАТОР ДАВЛЕНИЯ
“МЕТРАН-517”
В хоäе работы наä проектоì
“Метран-517” (рис. 3) быëи провеäены øирокие иссëеäования в обëасти сенсоров, выработан уëу÷øенный аëãоритì характеризаöии сенсоров с поãреøностüþ 0,02 %, отра-
Рис. 3. Калибратор давления “Метран-517”
ботаны ориãинаëüные схеìотехни÷еские реøения, разработаны новые
исто÷ники äавëения и ìноãое äруãое. Поëу÷ены äва патента на изоб-
ретения. В табë. 2 преäставëены
техни÷еские характеристики каëибраторов äавëения серии “Метран”.
Конструктивно каëибратор, как
и все эëектронные каëибраторы
äавëения серии “Метран-500”, иìеет ìоäуëüнуþ портативнуþ конструкöиþ: эëектронный бëок, ìоäуëи
äавëения, исто÷ник созäания äавëения, бëок питания “Метран-519”,
который обеспе÷ивает питание каëибратора напряжениеì 6 В и питание поверяеìых äат÷иков äавëения
напряжениеì 24 В.
К äостоинстваì каëибратора
“Метран-517” относятся сëеäуþщие.
Моäуëи äавëения каëибратора
обеспе÷иваþт работу в øироких
äиапазонах абсоëþтноãо и избыто÷ноãо äавëений, а также
äавëения-разрежения.
Этаëонный ìоäуëü äавëения
“Метран-518” явëяется среäствоì изìерений и ìожет поставëятüся в составе каëибратора
“Метран-517” иëи в ка÷естве
саìостоятеëüноãо изäеëия с управëениеì от коìпüþтера по
интерфейсу USB.
Таблица 2
Характеристики калибраторов давления серии “Метран”
Параìетр
Изìерение эëектри÷еских сиãнаëов
Поверка äат÷иков äавëения с унифиöированныì токовыì сиãнаëоì
“Метран-502-ПКД-10П”
“Метран-517” +
+ “Метран-518”
(0...1) В, (0...20) ìА
Нет
(0...50) В, (0...20) ìА
Да
Нет
Да
“Метран-501-ПКД-Р”
Поверка техни÷еских ìаноìетров
Да
Да
Да
Поверка образöовых ìаноìетров
Да
Нет
Да
Проверка реëе äавëения
Да
Да
Да
Воспроизвеäение эëектри÷еских сиãнаëов (0...1) В, (0...20) ìА
Да
Нет
Да
Миниìаëüная поãреøностü изìерения
äавëения, %ВПИ
0,04
0,15
0,02
Миниìаëüная поãреøностü изìерения
тока
±(0,02 %ИВ+ 0,0005 ìА)
Нет
±(0,0075 %ИВ + 0,0005 ìА)
0,15 (1:2)
0,6 % (1:4)
0,075 % (1:2)
Миниìаëüная поãреøностü поверяеìоãо СИД (ìетроëоãи÷еский запас, αp, %)
Диапазоны изìерения избыто÷ноãо äав- От 0...1,6 кПа äо 0...60 МПа От 0...40 кПа äо 0...60 МПа
ëения
От 0...400 Па äо 0...160 МПа
Диапазоны изìерения äавëения-разрежения, разрежения
–100...0 кПа
Диапазоны изìерения абсоëþтноãо äавëения
Нет
Поääержка HART-протокоëа
Нет
Нет
Да
Испоëнения (опöии)
ПО
ПО, обезжиривание
ПО, обезжиривание, взрывозащищенное (Ех)
64
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
От ±2 кПа äо –0,1...2,5 МПа От ±600 Па äо –0,1...2,5 МПа
Нет
От 0...25 кПа äо 0...6 МПа
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Каëибратор иìеет ìножество испоëнений по поãреøности изìерений äавëения (±0,02...0,1 %),
при этоì возìожны разëи÷ные
коìбинаöии ìоäуëей äавëения
по äиапазонаì изìерений и
поãреøности в зависиìости от
потребностей заказ÷ика.
Каëибратор не иìеет анаëоãов
(среäи каëибраторов äавëения)
по поãреøности изìерений тока ±0,013 %, привеäенной к äиапазону 4...20 ìА.
Обеспе÷ивает
визуаëизаöиþ
выхоäноãо сиãнаëа äат÷ика по
HART-протокоëу, поäстройку
нуëя и преäеëов изìерений поверяеìоãо äат÷ика.
Преäусìотрено сохранение инфорìаöии о переãрузке ìоäуëя
äавëения.
Возìожен выбор языка интерфейса каëибратора (русский иëи
анãëийский).
Ввеäен режиì сиìуëяöии äат÷ика äавëения в режиìе воспроизвеäения тока по схеìе вкëþ÷ения в токовуþ петëþ 4...20 ìА с
внеøниì бëокоì с öеëüþ проверки ëинии связи ìежäу устройстваìи и работы втори÷ных
реãистрируþщих приборов.
Иìеет режиì работы “С этаëоноì”, позвоëяþщий совìестно
с этаëоноì äавëения кëасса то÷ности 0,01—0,02 провоäитü поверку высокото÷ных äат÷иков
äавëения в ëабораторных усëовиях.
Преäусìотрена
возìожностü
поëüзоватеëüской рекаëибровки ìоäуëя äавëения по äвуì
то÷каì (установка нуëя и ВПИ)
с приìенениеì боëее высокото÷ноãо этаëона äавëения в сëу÷ае ухуäøения ìетроëоãи÷еских характеристик за вреìя экспëуатаöии. Функöия äоступна
при заказе каëибратора äавëения
“Метран-517” иëи этаëонноãо
ìоäуëя äавëения “Метран-518”
с опöией аппаратно-проãраììноãо интерфейса.
Боëüøой жиäкокристаëëи÷еский ãрафи÷еский äиспëей, высота öифр зна÷ений äавëения и
тока увеëи÷ена äо 8 ìì, поäкëþ÷ение ìоäуëя äавëения к
каëибратору осуществëяется с
+Uизì
(реëе) +Iизì
COM
Цепи
защиты
+Uãен
+Iãен
Эëектронный
бëок
Метран-517
HART
ЖКИ
Моäуëü
äавëения
этаãонный
Метран-518
ЗС
Кëавиатура
ИОН
Генератор
напряжения,
тока
АЦП EEPROM
Сенсор
äавëения
ДТ
MK
Микроконтроëëер
RTC
Аккуìуëятор
Схеìа
питания
+5 В
+3 В
Схеìа
заряäа
АЦП
EEPROM
Кабеëü
поäкëþ÷ения
ìоäуëя äавëения
Бëок
аккуìуëяторов
USB Питание
Сетевой бëок
Сетü
питания
~220 В (50 Гö)
Метран-519
Кабеëü поäкëþ÷ения
каëибратора к аäаптеру
ПК
Аäаптер USB
Рис. 4. Структурная схема калибратора “Метран-517”:
АЦП — анаëоãо-öифровой преобразоватеëü; ДТ — äат÷ик теìпературы; ИОН —
исто÷ник опорноãо напряжения; ЖКИ — жиäкокристаëëи÷еский инäикатор;
EEPROM — энерãонезависиìая паìятü; RTC — ÷асы реаëüноãо вреìени; ЗС — звуковой сиãнаë; HART — преобразоватеëü HART
поìощüþ кабеëя с саìозащеëкиваþщиìися разъеìаìи, ÷то
упрощает и ускоряет поäкëþ÷ение ìоäуëей äавëения к каëибратору и увеëи÷ивает наäежностü прибора в öеëоì. Саì каëибратор (эëектронный бëок)
иìеет про÷ный аëþìиниевый
корпус эрãоноìи÷ноãо äизайна,
÷то особенно важно при работе
на ìесте экспëуатаöии äат÷иков.
Преäусìотрена опöия ìоäуëей
äавëения “Метран-518” с испоëнениеì “Обезжиривание” äëя
провеäения поверки кисëороäных СИД.
Дëя коìфортной работы в ëаборатории с каëибратороì “Метран-517” преäëаãается опöия аппаратно-проãраììноãо интерфейса,
которая обеспе÷ивает:
— связü с каëибратороì по интерфейсу USB;
— режиì поëüзоватеëüской каëибровки ìоäуëей äавëения;
— ÷тение из паìяти каëибратора и сохранение в базу äанных коìпüþтера архива поверок äат÷иков
äавëения и проверок реëе äавëения;
— провеäение поверки äат÷ика
äавëения, ìаноìетра и проверки
реëе äавëения с посëеäуþщиì вывоäоì резуëüтата поверки (ãоäен/не
ãоäен);
— форìирование протокоëа поверки (а также свиäетеëüства иëи
извещения о неприãоäности) äат÷ика äавëения в соответствии с ìетоäикой поверки с сохранениеì в базе
äанных коìпüþтера.
Структурная схеìа каëибратора привеäена на рис. 4. Изìеряеìое
äавëение ÷ерез разäеëитеëüнуþ ìеìбрану поäается на ÷увствитеëüный
эëеìент преобразоватеëя äавëения,
распоëоженноãо в этаëонноì ìоäу-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
65
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Взрывобезопасная
зона
Взрывоопасная зона
Поверяеìый
ìаноìетр
Проверяеìое
реëе äавëения
Поверяеìый
äат÷ик
äавëения
П-0,25М,
Н-2,5М
Исто÷ник Н-2,5У
äавëения Н-2,5УП,
П70
Дëя ìоäуëей
äавëения
Моäуëü
D 0,63 К,
äавëения
D 6,3 К,
Метран-518EX
D 63 К
+6В
СОМ
МД
ПК
Каëибратор äавëения
1E4xDN4x
Гëавное ìенþ
1. Поверка äат÷ика
2. Поверка реëе
3. Муëüтиìетр
C
****** *** ****
#
Бëок
питания
взрывозащищенноãо испоëнения
иëи барüер
искрозащиты
1
6
F
2
3
4
5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7
8
9
0
Совреìенная
приборостроитеëüная проìыøëенностü постоянно развивается, кажäый ãоä появëяþтся новые, все боëее высокотехноëоãи÷ные и то÷ные СИД, которые
необхоäиìо обеспе÷итü этаëонной
базой. Спеöиаëисты ПГ “Метран”
вниìатеëüно сëеäят за изìеняþщиìся рынкоì СИД, активно общаþтся с преäставитеëяìи ìетроëоãи÷еских сëужб и преäприятий,
экспëуатируþщих äанные приборы,
постоянно веäут работы по расøирениþ и ìоäернизаöии своей проäуктовой ëинейки, основываясü на
требованиях вреìени.
Метран-517Ex
Рис. 5. Схема внешних соединений калибратора для применения во взрывоопасной
зоне
ëе äавëения “Метран-518”. Эëектри÷еский сиãнаë преобразоватеëя
äавëения, пропорöионаëüный изìенениþ вхоäноãо äавëения, поäается
на первый канаë изìерения АЦП.
На второй канаë изìерения АЦП
поäается эëектри÷еский сиãнаë, пропорöионаëüный теìпературе ÷увствитеëüноãо эëеìента преобразоватеëя äавëения. Микроконтроëëер
ìоäуëя äавëения с÷итывает инфорìаöиþ из АЦП и произвоäит рас÷ет
äавëения в соответствии с функöией преобразования по öифровыì
коäаì äавëения и теìпературы. Каëиброво÷ные коэффиöиенты функöии преобразования, испоëüзуеìые
поääиапазоны ìоäуëя äавëения и
инфорìаöия о переãрузках (есëи
äанный факт быë зафиксирован)
хранятся в энерãонезависиìой паìяти ìоäуëя.
66
В 2012 ã. каëибратор “Метран-517” поëу÷иë äаëüнейøее развитие — сертифиöировано взрывозащищенное испоëнение каëибратора с ìаркировкой взрывозащиты
1ЕхiaIIВT4 X. Экспертиза прохоäиëа в öентре взрывозащищенноãо и
руäни÷ноãо оборуäования НАНИО
“ЦСВЭ” ã. Москва. Обновëенные
каëибратор “Метран-517” и ìоäуëü
äавëения этаëонный “Метран-518”
внесены в Гостреестр № 39151-12 и
№ 39152-12 и иìеþт разреøение
Феäераëüной сëужбы по экоëоãи÷ескоìу, техноëоãи÷ескоìу и атоìноìу наäзору № РРС 00-047223.
С каëибратороì взрывозащищенноãо испоëнения возìожна поставка исто÷ников созäания äавëения:
П-0,25М, Н-2,5М, Н-2,5У, Н-2,5УП,
П-70 (рис. 5).
Моäуëü äавëения иìеет встроенный асинхронный посëеäоватеëüный интерфейс, по котороìу
инфорìаöия переäается в эëектронный бëок каëибратора. Изìеряеìый
эëектри÷еский сиãнаë ÷ерез öепи защиты, преäохраняþщие эëектроннуþ схеìу от переãрузок, попаäает
на вхоä АЦП, преобразуþщеãо веëи÷ину изìеренноãо эëектри÷ескоãо сиãнаëа в öифровой коä, обрабатываеìый ìикроконтроëëероì. Дëя
обеспе÷ения заäанной то÷ности изìерения и воспроизвеäения в схеìу каëибратора ввеäены исто÷ник
опорноãо напряжения ИОН и äат÷ик теìпературы ДТ, при поìощи
котороãо осуществëяется терìокоìпенсаöия ИОН и изìеритеëüных
öепей, ìиниìизируя теì саìыì зависиìостü поãреøности изìерения
от теìпературы окружаþщей среäы.
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Евгений Владимирович Попов — нач. отделения калибраторов и источников давления
подразделения по метрологическому оборудованию;
Анастасия Трофимовна Турчина — инженер-конструктор отдела механики подразделения по метрологическому оборудованию;
Андрей Владимирович Лазуков — инженер-конструктор отдела электроники
подразделения по метрологическому оборудованию;
Александр Викторович Сысолякин — нач.
отдела электроники подразделения по
метрологическому оборудованию.
+7 (351) 799-51-51
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 351.821
О МЕТРОЛОГИЧЕСКОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ
ЗАО “ПГ «МЕТРАН»”
А. С. Филимонов
Рассìотрены основные вопросы ìетроëоãи÷ескоãо обеспе÷ения в ЗАО “ПГ «Метран»”, вкëþ÷аþщие ìетроëоãи÷ескуþ экспертизу конструкторской и техноëоãи÷еской äокуìентаöии, каëибровку среäств изìерений, поверку
этаëонов еäиниö изìерений и аттестаöиþ испытатеëüноãо оборуäования.
Ключевые слова: метрологическое обеспечение, метрологическая экспертиза, калибровка, средства измерения, поверка, эталоны единиц измерения, аттестация, испытательное оборудование.
Как и на ëþбоì проìыøëенноì преäприятии, в
ЗАО “ПГ «Метран»” естü сферы произвоäства, которые
требуþт ìетроëоãи÷ескоãо обеспе÷ения, такие как: разработка конструкторской и техноëоãи÷еской äокуìентаöии; экспëуатаöия среäств изìерений и этаëонов
еäиниö веëи÷ин; экспëуатаöия испытатеëüноãо оборуäования.
Конструкторская и техноëоãи÷еская äокуìентаöия
поäверãается ìетроëоãи÷еской экспертизе, среäства
изìерений поäверãаþтся поверке/каëибровке, этаëоны
еäиниö веëи÷ин — поверке, испытатеëüное оборуäование — аттестаöии. Провоäятся ìетроëоãи÷еские наäзоры за состояниеì и приìенениеì среäств изìерений,
этаëонов еäиниö веëи÷ин.
Вìесте с теì, ìетроëоãи÷еское обеспе÷ение ЗАО
“ПГ «Метран»” отëи÷ается от ìетроëоãи÷ескоãо обеспе÷ения обы÷ноãо проìыøëенноãо преäприятия, так
как, во-первых, преäприятие явëяется разработ÷икоì
среäств изìерений äавëения, теìпературы и расхоäа,
приìеняеìых потребитеëяìи в сфере ãосуäарственноãо
реãуëирования обеспе÷ения еäинства изìерений. В связи с этиì типы разработанной проäукöии утвержäаþтся и вносятся в Феäераëüный инфорìаöионный фонä
по обеспе÷ениþ еäинства изìерений. Во-вторых, ЗАО
“ПГ «Метран»” — это изãотовитеëü разработанной проäукöии. Поэтоìу на территории преäприятия осуществëяется также и поверка проäукöии при выпуске в обращение (переä проäажей потребитеëяì).
МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА
КОНСТРУКТОРСКОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ДОКУМЕНТАЦИИ
ЗАО “ПГ «Метран»” разрабатывает боëüøое коëи÷ество как конструкторской, так и техноëоãи÷еской äокуìентаöии в связи с теì, ÷то ежеãоäно на рынок вывоäится новая проäукöия, а также произвоäится ìоäернизаöия уже поставëенных на произвоäство приборов.
С öеëüþ выявëения неäостато÷но обоснованных
реøений, выработки рекоìенäаöий по конкретныì вопросаì ìетроëоãи÷ескоãо обеспе÷ения провоäится ìетроëоãи÷еская экспертиза конструкторской и техноëоãи÷еской äокуìентаöии в соответствии с РМГ 63—2003
[1]. Метроëоãи÷еская экспертиза пронизывает весü
произвоäственный öикë, поскоëüку ей поäверãаþтся
техни÷еские заäания, конструкторская äокуìентаöия,
техноëоãи÷еская äокуìентаöия, сертификаöионная äокуìентаöия. Боëее тоãо, провоäится периоäи÷еская
ìетроëоãи÷еская экспертиза äокуìентаöии в соответствии с изìеняþщиìися требованияìи потребитеëя и
норìативных äокуìентов.
ПОВЕРКА/КАЛИБРОВКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ.
ПОВЕРКА ЭТАЛОНОВ ЕДИНИЦ ВЕЛИЧИН
Созäание как опытноãо образöа проäукöии, так и
серийное произвоäство невозìожны без приìенения
среäств изìерений и этаëонов еäиниö веëи÷ин.
Преäваритеëüный выбор среäств изìерений осуществëяется поä поëе äопуска на изìеряеìый параìетр
в соответствии с РМГ 63—2003 [1]. Обы÷но преäеë äопускаеìой поãреøности изìерений составëяет 0,3 ãраниöы сиììетри÷ноãо äопуска на изìеряеìый параìетр.
При несиììетри÷ных ãраниöах äопуска иëи оäностороннеì äопуске приìеняется коэффиöиент 0,5.
В состав парка среäств изìерений вхоäит окоëо
2000 еä., относящихся к сëеäуþщиì виäаì изìерений:
акусти÷еские; вреìя и ÷астота; ãеоìетри÷еские; äавëение, вакууì; ìехани÷еские; опти÷еские; поток, расхоä;
тепëофизи÷еские и теìпературные; физико-хиìи÷ескоãо состава веществ; эëектри÷еские и ìаãнитные.
В соответствии со ст. 13 Феäераëüноãо закона от
26.06.2008 ã. № 102-ФЗ [2] среäства изìерений, преäназна÷енные äëя приìенения в сфере ãосуäарственноãо реãуëирования обеспе÷ения еäинства изìерений, в
проöессе экспëуатаöии поäверãаþтся периоäи÷еской
поверке (80 % от всеãо парка среäств изìерений). Оставøиеся 20 % от всеãо парка среäств изìерений поäверãаþтся каëибровке в соответствии со ст. 18 Феäераëüноãо закона от 26.06.2008 ã. № 102-ФЗ [2].
Поставщикаìи ìетроëоãи÷еских усëуã выступаþт
как ãосуäарственные нау÷ные ìетроëоãи÷еские институты и реãионаëüные öентры ìетроëоãии, так и þриäи÷еские ëиöа, аккреäитованные в установëенноì поряäке в обëасти обеспе÷ения еäинства изìерений. Вìесте
с теì, в 2012 ã. пëанируется открытие сектора повер-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
67
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
ки/каëибровки эëектри÷еских среäств изìерений в составе ìетроëоãи÷еской ëаборатории сëужбы ка÷ества
ЗАО “ПГ «Метран»”.
Выбор этаëонов осуществëяется на основании ãосуäарственных поверо÷ных схеì, а также в соответствии с
критерияìи äостоверности поверки по МИ 187—86 [3],
МИ 188—86 [4]. Отноøение суììы преäеëов äопускаеìых зна÷ений основных поãреøностей этаëонов к
преäеëу äопускаеìоãо зна÷ения основной поãреøности
проäукöии в общеì сëу÷ае приниìаþт равныì 1/3.
Парк этаëонов еäиниö веëи÷ин состоит приìерно
из 500 еä.
В соответствии с постановëениеì Правитеëüства
РФ от 23.09.2010 ã. № 734 [5] этаëоны еäиниö веëи÷ин,
преäназна÷енные äëя приìенения в сфере ãосуäарственноãо реãуëирования обеспе÷ения еäинства изìерений, äоëжны поäверãатüся периоäи÷еской аттестаöии. Оäнако в связи с теì, ÷то ãосуäарственныì этаëонаì еäиниö веëи÷ин, от которых этаëоны еäиниö
веëи÷ин ЗАО “ПГ «Метран»” äоëжны поëу÷атü еäиниöы веëи÷ины, не провеäена аттестаöия, то этаëоны ЗАО
“ПГ «Метран»”, как и ранее, поäверãаþтся периоäи÷еской поверке.
Аттестация испытательного оборудования. Испытатеëüное оборуäование испоëüзуется как при испытании опытных образöов проäукöии, так и при серийноì
произвоäстве проäукöии.
В соответствии с ГОСТ Р 8.568—97 [6] испытатеëüное оборуäование äоëжно поäверãатüся аттестаöии с
öеëüþ поäтвержäения возìожности воспроизвеäения
усëовий испытаний в преäеëах äопускаеìых откëонений и установëения приãоäности испоëüзования испытатеëüноãо оборуäования в соответствии с еãо назна÷ениеì.
Парк испытатеëüноãо оборуäования состоит приìерно из 240 еä., который ìожно разäеëитü на сëеäуþщие ãруппы по воспроизвеäениþ: параìетров ìехани÷еских возäействий (кру÷ение—сжатие, вибраöия, растяжение, сäвиã, срез); теìпературы, вëажности, äавëения;
эëектроìаãнитных веëи÷ин.
Дëя аттестаöии испытатеëüноãо оборуäования разработаны проãраììы и ìетоäики аттестаöии. Аттестаöия провоäится с поìощüþ среäств изìерений утвержäенных типов, проøеäøих поверку.
Утверждение типов разработанных средств измерений. Приìерно 90 % всех потребитеëей проäукöии ЗАО
“ПГ «Метран»” приìеняþт ее в сфере ãосуäарственноãо реãуëирования обеспе÷ения еäинства изìерений.
Соãëасно ст. 12 Феäераëüноãо закона от 26.06.2008 ã.
№ 102-ФЗ [2] типы проäукöии, приìеняеìые в сфере
ãосуäарственноãо реãуëирования обеспе÷ения еäинства
изìерений, поäëежат обязатеëüноìу утвержäениþ.
ЗАО “ПГ «Метран»”, опираясü на Приказ Минпроìторãа РФ от 30.11.2009 ã. № 1081 [7], орãанизует
работы по испытанияì серийно изãотавëиваеìой проäукöии в öеëях утвержäения типа. В резуëüтате потенöиаëüные потребитеëи проäукöии переä принятиеì реøения о покупке всеãäа ìоãут проверитü внесена ëи
68
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
проäукöия в Феäераëüный инфорìаöионный фонä по
обеспе÷ениþ еäинства изìерений [8].
Поверка изготовленных средств измерений при выпуске в обращение. Несìотря на то, ÷то соãëасно ст. 13 Феäераëüноãо закона от 26.06.2008 ã. № 102-ФЗ [2] обязанностü провеäения перви÷ной поверки проäукöии
переëожена с “пëе÷ изãотовитеëя” на “пëе÷и потребитеëя”, ЗАО “ПГ «Метран»” орãанизует поверку 100 %
всей проäукöии при выпуске в обращение (переä проäажей потребитеëяì).
ЗАО “ПГ «Метран»” уже 20 ëет сотруäни÷ает с ФБУ
“Чеëябинский ЦСМ” — ãосуäарственныì реãионаëüныì öентроì ìетроëоãии. На территории ЗАО “ПГ
«Метран»” орãанизован контроëüно-поверо÷ный пункт,
на котороì ежеäневно провоäится поверка проäукöии
сиëаìи поверитеëей ФБУ “Чеëябинский ЦСМ”. При
этоì этаëоны еäиниö веëи÷ин принаäëежат и обсëуживаþтся инженераìи ЗАО “ПГ «Метран»”.
Метрологические надзоры за состоянием и применением средств измерений, эталонов единиц величин. Дëя
обеспе÷ения высокоãо ка÷ества изãотавëиваеìой проäукöии, а также с öеëüþ поääержания постоянной ãотовности ЗАО “ПГ «Метран»” к провеäениþ феäераëüноãо ãосуäарственноãо ìетроëоãи÷ескоãо наäзора,
в поäразäеëениях ЗАО “ПГ «Метран»” провоäятся ëокаëüные ìетроëоãи÷еские наäзоры.
В раìках ëокаëüных наäзоров проверяется выпоëнение обязатеëüных требований в сфере ãосуäарственноãо реãуëирования обеспе÷ения еäинства изìерений к
изìеренияì, еäиниöаì веëи÷ин, а также к этаëонаì
еäиниö веëи÷ин, среäстваì изìерений.
ЛИТЕРАТУРА
1. РМГ 63—2003. ГСИ. Обеспе÷ение эффективности изìерений при управëении техноëоãи÷ескиìи проöессаìи. Метроëоãи÷еская экспертиза техни÷еской äокуìентаöии.
2. Федеральный закон от 26.06.2008 ã. № 102-ФЗ. Об обеспе÷ении еäинства изìерений (с изìененияìи на 30 ноября
2011 ãоäа).
3. МИ 187—86. Метоäи÷еские указания. Достоверностü и
требования к ìетоäикаì поверки среäств изìерений.
4. МИ 188—86. Метоäи÷еские указания. Среäства изìерений.
Установëение зна÷ений параìетров ìетоäик поверки.
5. Постановление Правитеëüства РФ от 23.09.2010 ã. № 734.
Об этаëонах еäиниö веëи÷ин, испоëüзуеìых в сфере ãосуäарственноãо реãуëирования обеспе÷ения еäинства изìерений.
6. ГОСТ Р 8.568—97. ГСИ. Аттестаöия испытатеëüноãо оборуäования. Основные поëожения (с Изìенениеì № 1).
7. Приказ Минпроìторãа России от 30.11.2009 ã. № 1081. Об
утвержäении Поряäка провеäения испытаний станäартных образöов иëи среäств изìерений в öеëях утвержäения типа, Поряäка утвержäения типа станäартных образöов иëи типа среäств изìерений, Поряäка выäа÷и... (с изìененияìи на 30 сентября 2011 ãоäа).
8. <http://www.fundmetrology.ru/10_ti py_si/list.aspx>. Ссылка на
Феäераëüный инфорìаöионный фонä по обеспе÷ениþ
еäинства изìерений.
Артем Сергеевич Филимонов — главный метролог.
+7 (351) 799-51-51
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 06.012.5.004.17
ПОСТРОЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
МИРОВОГО КЛАССА НА ПРИМЕРЕ ЗАО “ПГ «МЕТРАН»”
А. В. Шпаров, Д. В. Стрелков
Рассìотрены пробëеìы, заäа÷и, поäхоäы к их реøениþ и основные принöипы созäания в ЗАО “ПГ «Метран»”
приборноãо произвоäства ìировоãо кëасса.
Ключевые слова: современное производство, датчики давления, принципы построения производства, потери в производстве, показатели производства.
С саìоãо первоãо äня существования наибоëее
сиëüныìи преäставитеëяìи торãовой ìарки “Метран”
быëи äат÷ики äавëения. Яäроì бизнеса быëо переäовое
по теì вреìенаì äëя России сборо÷ное произвоäство.
Высокий интеëëектуаëüный уровенü сотруäников, от
руковоäитеëей äо рабо÷их, ориãинаëüные техни÷еские
и орãанизаöионные реøения стаëи основой стреìитеëüноãо развития. И всеãо ÷ерез 10 ëет коìпания стаëа, несоìненно, признанныì ëиäероì в произвоäстве
äат÷иков äавëения в СНГ. Реøаþщиì фактороì признания и успеха быëо ка÷ество проäукöии. Но вìесте с
теì в произвоäстве присутствоваëа боëüøая äоëя ру÷ноãо труäа и зависиìостü резуëüтата от ÷еëове÷ескоãо
фактора.
Необхоäиìостü в новых приборах, способных конкурироватü с ëу÷øиìи ìировыìи образöаìи, потребоваëа произвоäства, которое ìожет произвоäитü такие
приборы и обеспе÷иватü, а порой и опережатü, ожиäания заказ÷иков. Дëя уäовëетворения потребностей заказ÷иков нужен быë ка÷ественно новый уровенü произвоäства с ãибкиìи, но стабиëüныìи проöессаìи, с
ìиниìаëüной зависиìостüþ от физи÷ескоãо и психоëоãи÷ескоãо состояния рабо÷еãо.
В соответствии с текущиìи ìировыìи тенäенöияìи совреìенное произвоäство äоëжно уäовëетворятü
такиì требованияì, как:
— непрерывное уëу÷øение ка÷ества проäукöии и
проöессов;
— ãибкостü, способностü к быстрой перестройке и
аäаптаöии к постоянно ìеняþщиìся потребностяì
рынка;
— приìенение новых форì орãанизаöии выпоëнения заказов;
— снижение изäержек, особенно накëаäных расхоäов.
УСПЕХ ВСЕГДА БРОСАЕТ ВЫЗОВ
С ростоì попуëярности изìеритеëüных приборов
“Метран” на российскоì рынке произвоäство неизбежно стоëкнуëосü с ряäоì серüезных вызовов. Совреìенный рынок äиктует суровые усëовия, не выпоëнение которых нереäко становится исто÷никоì неуäа÷
и потерü äëя ìноãих ìоëоäых перспективных коìпаний. Среäи основных требований заказ÷иков в обëасти
совреìенноãо приборостроения ìожно выäеëитü сëеäуþщие:
— высокое и стабиëüное ка÷ество выпускаеìой
проäукöии;
— øирокая ноìенкëатура произвоäиìых приборов,
способная поëностüþ закрыватü как еäини÷ные, так и
коìпëексные заказы;
— ìиниìаëüные сроки выпоëнения заказов и ìаксиìаëüный уровенü обсëуживания в срок;
— конкурентоспособные öены;
— ãарантийное и постãарантийное сервисное обсëуживание.
Дëя реаëизаöии привеäенных требований ëþбое
преäприятие äоëжно не тоëüко иìетü ÷етко выстроенные проöессы во всех своих звенüях, но и постоянно соверøенствоватü их. Дëя ПГ “Метран” стреìëение сфокусироватüся на потребностях заказ÷ика в первуþ о÷ереäü выëиëосü в необхоäиìостü соверøенствования
произвоäственных проöессов. Разуìеется, высокое ка÷ество требует в привы÷ноì пониìании ìатериаëüных
затрат, а в произвоäственных проöессах нереäко привоäит к увеëи÷ениþ öикëа изãотовëения изäеëий за
с÷ет ввеäения äопоëнитеëüных проверок. Увеëи÷ение
ноìенкëатуры произвоäиìых изäеëий заставëяет ввоäитü äопоëнитеëüное оборуäование и осваиватü новые
техноëоãии.
Такиì образоì, переä развиваþщиìся произвоäствоì ПГ “Метран” встаë ряä кëасси÷еских противоре÷ий.
Как поëу÷итü высокое ка÷ество, при этоì снизив
затраты и обеспе÷ив приеìëеìый уровенü öен на
проäукöиþ?
Как изãотовитü в срок и в нужноì коëи÷естве изäеëия без ущерба ка÷еству?
Как сäеëатü боëüøое коëи÷ество разнообразных
приборов при оãрани÷енности ресурсов?
Иìенно в этот периоä ПГ “Метран” уже активно сотруäни÷аë с коìпанией “Emerson Process Management”.
В резуëüтате в 2004 ã. это äоëãосро÷ное сотруäни÷ество
переøëо на ка÷ественно новый уровенü. Коìпания
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
69
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
“Emerson” стаëа инвестороì и стратеãи÷ескиì партнероì ПГ “Метран”, привнеся как необхоäиìые инвестиöии, так и переäовые поäхоäы в обëасти орãанизаöии, управëения и развития. Параëëеëüно происхоäиë
интенсивный обìен опытоì ìежäу спеöиаëистаìи
“Emerson” и ПГ “Метран”, ÷то привеëо к коренноìу
изìенениþ поäхоäов к разработке проäукöии и орãанизаöии произвоäства. Дëя спеöиаëистов ПГ “Метран”
стаëи äоступны совреìенные переäовые техноëоãии,
оборуäование ëу÷øих ìировых произвоäитеëей.
ФАБРИКА ПОТЕРЬ И ИХ МИНИМИЗАЦИЯ
Реаëизаöия иäеи ве÷ноãо äвиãатеëя ìу÷иëа и по сей
äенü ìу÷ает уìы не оäноãо покоëения у÷еных и инженеров. Никто пока не вывеë иäеаëüнуþ форìуëу, которая избавит нас от потерü. Но никто и не запрещает сокращатü эти потери.
На этапе развития в произвоäстве ПГ “Метран” в
той иëи иной ìере присутствоваëи все виäы потерü
(по Тайити Оно): перепроизвоäство, ожиäание, ненужные äвижения, транспортировка, неоправäанные ìощности, ненужные запасы, брак. Затраты на эти потери
не позвоëяëи иìетü жеëаеìые сроки поставки проäукöии и öены.
В ìировой практике иìеется öеëый ряä разëи÷ных
конöепöий по орãанизаöии произвоäства без потерü.
Коìпанией “Метран” быëа выбрана äëя внеäрения
конöепöия Lean. В ее основе ëежат пятü основных принöипов-äействий:
— опреäеëитü öенностü конкретноãо проäукта;
— опреäеëитü поток созäания öенности äëя этоãо
проäукта;
— обеспе÷итü непрерывное те÷ение потока созäания öенности проäукта;
— позвоëитü потребитеëþ вытяãиватü проäукт;
— стреìитüся к соверøенству.
С ÷еãо же на÷инаëосü внеäрение принöипов Lean в
“Метране”? Прежäе всеãо, нужно отìетитü, ÷то это не
÷исто произвоäственная конöепöия. Она äоëжна распространятüся на все звенüя коìпании и тоëüко это
обеспе÷ивает жеëаеìый резуëüтат от ее внеäрения.
Данное требование реаëизуеìо ëиøü при высокоì
уровне вовëе÷енности персонаëа на всех функöионаëüных уровнях — от äиректоров äо рабо÷их в со÷етании
с высокиì уровнеì знаний и коìпетенöии в äанной обëасти. Поэтоìу прежäе, ÷еì внеäрятü конöепöиþ Lean,
в коìпании быëо орãанизовано и провеäено ìноãоступен÷атое обу÷ение и поäãотовка персонаëа.
Внеäрение принöипов Lean потребоваëо практи÷ески поëной перестройки произвоäства. Цепо÷ку этой
перестройки ìожно кратко преäставитü сëеäуþщиì образоì:
— опреäеëение потребности заказ÷ика по отäеëüныì ãруппаì приборов, ìеся÷ноãо, неäеëüноãо, ежеäневноãо спроса;
— опреäеëение необхоäиìоãо коëи÷ества оборуäования по кажäой техноëоãи÷еской операöии;
70
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
— баëансирование произвоäственноãо потока с öеëüþ искëþ÷ения перепроизвоäства на отäеëüных этапах
и ìиниìизаöии ëиìитируþщих пропускнуþ способностü рабо÷их ìест;
— ãраìотное разìещение рабо÷их ìест, позвоëяþщее ëиквиäироватü изëиøние затраты на транспортировку проäукöии, переìещение персонаëа, инструìента и оснастки.
В раìках перестройки существуþщие произвоäственные ëинии быëи изìенены в соответствии с принöипаìи пото÷ноãо произвоäства, новые же строиëисü
уже в соответствии с этиìи принöипаìи. Изìенения
коснуëисü и коìпоновки, и орãанизаöии кажäоãо рабо÷еãо ìеста в соответствии с принöипаìи 5S+1 — систеìы орãанизаöии и раöионаëизаöии рабо÷еãо ìеста.
Кратко пояснитü принöипы этой систеìы ìожно, расøифровав ее аббревиатуру:
— Сэири — “сортировка” — ÷еткое разäеëение вещей на нужные и ненужные и избавëение от посëеäних;
— Сэитон — “собëþäение поряäка” (аккуратностü) — орãанизаöия хранения необхоäиìых вещей,
которая позвоëяет быстро и просто их найти и испоëüзоватü;
— Сэисо — “соäержание в ÷истоте” (уборка) — собëþäение рабо÷еãо ìеста в ÷истоте и опрятности;
— Сэикэöу — “станäартизаöия” (поääержание поряäка) — необхоäиìое усëовие äëя выпоëнения первых
трех правиë;
— Сиöукэ — “соверøенствование” (форìирование
привы÷ки) — воспитание привы÷ки то÷ноãо выпоëнения установëенных правиë, проöеäур и техноëоãи÷еских операöий;
— посëеäнее по списку, но первое по зна÷ениþ S —
safety (безопасностü).
С öеëüþ уìенüøения изëиøних запасов и ìатериаëüных затрат на них на произвоäстве быëа приìенена
систеìа Канбан. Это систеìа орãанизаöии произвоäства и снабжения, позвоëяþщая реаëизоватü принöип
“то÷но в срок”. В произвоäстве ПГ “Метран” работа в
систеìе Канбан быëа построена сëеäуþщиì образоì:
на кажäоì рабо÷еì ìесте иìеется запас äетаëей, который попоëняется по ìере расхоäования. Уровенü этоãо
запаса зависит от тоãо, к какой катеãории запасов относится äанная äетаëü. Дороãие и ÷асто испоëüзуеìые
äетаëи попоëняþтся ÷аще. Дëя управëения изãотовëениеì приборов поä конкретные заказы на основные
поäсборки äат÷иков на спеöиаëüной äоске разìещены
ярëыки Канбан, кажäый из которых отражает потребностü в изãотовëении поäсборки (иëи партии). Эта
потребностü ìожет бытü вызвана ëибо израсхоäованиеì страховых запасов, ëибо поступëениеì реаëüных
заказов.
Руковоäитеëü у÷астка виäит потребностü в изãотовëении поäсборок на нескоëüко äней впереä и ìожет управëятü выпускоì у÷астка поä реаëüный спрос. Уровенü
страховых запасов актуаëизируется раз в ìесяö. В резуëüтате систеìа Канбан поìоãает поääерживатü оптиìаëüные запасы äетаëей на рабо÷их ìестах и управëятü
уровнеì незаверøенной проäукöии в произвоäстве,
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
обеспе÷ивая требуеìый выпуск проäукöии без изëиøних затрат на текущие запасы.
Поìиìо внеäрения переäовых систеì и принöипов
Lean, 5S, Канбан конöепöия бережëивоãо произвоäства
преäпоëаãает ìиниìизаöиþ ру÷ноãо труäа, поэтоìу с
2005 по 2010 ãоäы уровенü автоìатизаöии произвоäства ПГ “Метран” увеëи÷иëся с 20 äо 70 %. Прежäе всеãо, быëа провеäена автоìатизаöия рабо÷их ìест, опреäеëяþщих ка÷ество проäукöии, а также ìаксиìаëüно
вëияþщих на общий öикë изãотовëения и труäоеìкостü. Среäи таких проöессов: каëибровка äат÷иков; характеризаöия ìоäуëей äавëения; заëивка разäеëитеëüной жиäкостüþ; наработка öикëи÷ескиì äавëениеì и
теìпературой; проверка про÷ности и ãерìети÷ности.
Все эти проöессы выпоëняþтся в поëностüþ автоìати÷ескоì режиìе. Оборуäование äëя этих проöессов
быëо созäано заново с испоëüзованиеì собственноãо
опыта и опыта коìпании “Emerson”. Проектирование
веäется по ìоäуëüноìу принöипу с у÷етоì ìиниìизаöии перенастроек и перенаëаäок. В произвоäстве приìенены коìпëектуþщие и отäеëüные узëы совреìенных произвоäитеëей, ëиäеров ìировоãо произвоäства.
Со всеìи произвоäитеëяìи у коìпании “Emerson”
естü контракты на поставки оборуäования, и ПГ “Метран” как ÷астü “Emerson”, безусëовно, поëüзуется этиì.
Практи÷ески все оборуäование спроектировано и изãотовëено в ПГ “Метран”.
Кажäое автоìатизированное рабо÷ее ìесто управëяется с поìощüþ ПК и спеöиаëüно разработанноãо
спеöиаëистаìи коìпании проãраììноãо обеспе÷ения
без непосреäственноãо у÷астия оператора, в основные
функöии котороãо вхоäит ëиøü своевреìенная заãрузка/выãрузка изäеëий и контроëü за хоäоì проöесса. Все
параìетры проöесса заäаþтся и контроëируþтся автоìати÷ески. При этоì вся необхоäиìая инфорìаöия по
резуëüтатаì прохожäения кажäой операöии äëя кажäоãо изäеëия сохраняется в общей сетевой базе äанных
и äоступна äëя анаëиза спеöиаëистаì преäприятия.
При этоì иäентификаöия изäеëия на стартовых сборо÷ных операöиях провоäится с испоëüзованиеì систеìы øтрих-коäирования, на боëее позäних этапах
сборки — посреäствоì с÷итывания карты паìяти, установëенной в кажäоì приборе. Систеìа не позвоëяет
äат÷ику пройти операöиþ, есëи не выпоëнена преäыäущая.
На базе ежесекунäно поступаþщей инфорìаöии с
рабо÷их ìест орãанизована систеìа непрерывноãо ìониторинãа основных показатеëей произвоäственноãо
проöесса, среäи которых:
— проöент выхоäа ãоäных изäеëий с кажäой операöии с первоãо раза;
— öикëы изãотовëения по отäеëüныì операöияì и
общий öикë изãотовëения изäеëий;
— уровенü брака по операöияì.
К основныì показатеëяì, контроëируеìыì в произвоäстве, относятся: уровенü изãотовëения изäеëий в
срок соãëасно запроøенной заказ÷икоì äате; уровенü
возврата от потребитеëей; уровенü запасов в произвоäстве; уровенü затрат на энерãоноситеëи.
При этоì öеëи и уровни äостиãнутых показатеëей
явëяþтся постоянныì тоë÷коì к разработке ìероприятий по их выпоëнениþ, теì саìыì обеспе÷ивая непрерывное соверøенствование проöессов.
Несìотря на то, ÷то стабиëüностü боëüøеãо объеìа
произвоäственных проöессов обеспе÷ивается автоìатизаöией оборуäования, ÷еëове÷еский фактор проäоëжает иãратü зна÷иìуþ роëü. Тоëüко теперü сотруäник
ìенüøе беспокоится о правиëüноì выпоëнении операöий, и еãо способности направëены на уëу÷øение проöессов. Поэтоìу в ПГ “Метран” уäеëено особенное
вниìание обу÷ениþ. Орãанизована систеìа поäãотовки
внутренних корпоративных тренеров с öеëüþ постоянноãо попоëнения знаний коìпании в öеëоì в разëи÷ных сферах и распространения этих знаний на всех сотруäников. В коìпании провоäятся как общие проãраììы обу÷ения, которые реãуëярно прохоäит кажäый
сотруäник от руковоäитеëя äо рабо÷еãо, наприìер тренинãи по инструìентаì ка÷ества, так и инäивиäуаëüные боëее узконаправëенные проãраììы äëя развития
руковоäитеëей и спеöиаëистов.
Неìаëоважнуþ роëü в построении совреìенноãо
произвоäства ПГ “Метран” сыãраëо созäание инфраструктуры: ìобиëüные сети стабиëизированноãо эëектропитания, äавëения, ИТ, систеìа защита от пыëи,
кëиìати÷еская систеìа. Дëя быстроãо перестроения
произвоäства и äобавëения новых ëиний вся инфраструктура явëяется ìаксиìаëüно ìобиëüной.
На сеãоäняøний äенü Проìыøëенная Группа “Метран” иìеет ÷етко выстроенное ãибкое произвоäство,
постоянно соверøенствуþщиеся проäукты и проöессы,
оперативно реаãируþщие на изìеняþщийся спрос. На
произвоäство непрерывно ставятся новые проäукты äëя
рынков России и СНГ.
Произвоäственные проöессы, обëаäаþщие возìожностüþ быстроãо изìенения, высоко стабиëüны и
поэтоìу обеспе÷иваþт ка÷ество, котороãо ожиäает заказ÷ик. Реãуëярные ауäиты ìенеäжìента и тестирование приборов спеöиаëистаìи коìпании “Emerson”
поäтвержäаþт, ÷то техноëоãии и проöессы управëения
произвоäствоì в ПГ “Метран” поëностüþ иäенти÷ны
äруãиì коìпанияì “Emerson”, которые явëяþтся ìировыìи ëиäераìи в обëасти автоìатизаöии техноëоãи÷еских проöессов.
Артем Владимирович Шпаров — директор производства датчиков
давления;
E-mail: [email protected]
Дмитрий Вячеславович Стрелков — заместитель главного инженера по направлению Давление.
E-mail: [email protected]
(351) 799-51-51
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
71
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
К содержанию
УДК 658.74:658
В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ — ЗАКАЗЧИК
И. М. Малахова
Описаны принöипы созäания и функöионирования оäноãо из крупнейøих в России и СНГ Центров поääержки
заказ÷иков поëноãо öикëа.
Ключевые слова: комплексная поддержка заказчиков, техническое консультирование, уровень обслуживания, показатели результативности, скорость и качество процессов, сроки и качество выполнения заказов, единые стандарты
обслуживания заказчиков.
В öеëях реаëизаöии проãраììы “Think Customer” —
“В öентре вниìания — Заказ÷ик” на базе Проìыøëенной Группы “Метран” в Чеëябинске в 2006 ã. быë созäан и успеøно функöионирует Центр Поääержки Заказ÷иков.
Цеëü проãраììы — техни÷еское и аäìинистративное обсëуживание кëиентов веäущеãо ìировоãо разработ÷ика и произвоäитеëя совреìенных среäств автоìатизаöии — коìпании “Emerson Process Management”
на территории России и СНГ.
Сëово “поääержка” в названии Центра сëеäует пониìатü коìпëексно. Важныì явëяется кажäый øаã —
от то÷ноãо ответа на первый звонок заказ÷ика со сëу÷айныì интересоì äо реаëизаöии сëожнейøих проектов как резуëüтата äоëãосро÷ноãо сотруäни÷ества. Мы
осуществëяеì øирокий набор функöий — от консуëüтаöии по выбору проäукöии äо ее посëепроäажноãо
сервисноãо обсëуживания. Веëика и наøа ауäитория —
боëее 3000 заказ÷иков на территории России и стран
СНГ — Украины, Беëаруси, Казахстана, Азербайäжана.
Совреìенное управëение бизнес-проöессаìи и постоянное уëу÷øение показатеëей обсëуживания заказ÷иков явëяþтся неотъеìëеìой ÷астüþ äеятеëüности коìпании.
Что же преäставëяет собой Центр Поääержки Заказ÷иков сеãоäня, спустя 6 ëет с ìоìента основания?
Сей÷ас в орãанизаöии работаþт окоëо 200 сотруäников, выпоëняþщих сëеäуþщие функöии:
— техни÷еская поääержка проäукöии, оказание
консуëüтаöий писüìенно и по теëефону, на территории
наøеãо преäприятия и с выезäоì к Заказ÷ику, поìощü
в поäборе оборуäования и коìпëексных реøений автоìатизаöии техпроöессов;
— поäãотовка технико-коììер÷еских преäëожений, т. е. äокуìентов, соäержащих поëное наиìенование приобретаеìоãо оборуäования, коëи÷ество, рас÷ет
стоиìости, усëовия и стоиìостü äоставки;
— сопровожäение закëþ÷енных сäеëок, т. е. разìещение заказа в произвоäство, отсëеживание сроков изãотовëения, консоëиäаöия ãруза на скëаäе ãотовой проäукöии;
— форìирование ìарøрута и способа äоставки ãруза Заказ÷ику, работа с перевоз÷икаìи, поäãотовка заказа к отãрузке, упаковка, офорìëение сопровоäитеëüной
äокуìентаöии;
72
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
— офорìëение таìоженных äекëараöий, осуществëение проверки соответствия требованияì ваëþтноãо
законоäатеëüства äокуìентов, необхоäиìых äëя öеëей
ãосуäарственноãо ваëþтноãо контроëя;
— сервисное обсëуживание, оказание консуëüтаöий
писüìенно и по теëефону — открыта беспëатная теëефонная ëиния по вопросаì ìонтажа, экспëуатаöии, реìонта оборуäования, а также реìонт, периоäи÷еская
поверка, проäажа зап÷астей;
— поäãотовка äокуìентаöии разëи÷ной направëенности: товаросопровоäитеëüной, тенäерной, äëя у÷астия в конкурсах на поставку и т. ä.;
— работа наä поëу÷ениеì сертификатов и äруãих
разреøитеëüных äокуìентов.
Техни÷ески сëожные проäукты, призванные реøатü
саìые труäные заäа÷и в техноëоãи÷еских проöессах,
преäъявëяþт высокие требования к ка÷еству поäãотовки персонаëа ЦПЗ. Поэтоìу ìы поäбираеì перспективных сотруäников, созäаеì ìатериаëы äëя обу÷ения,
разрабатываеì ìноãоуровневые тесты äëя проверки
знаний с öеëüþ созäания сиëüной коìанäы профессионаëов, способной реøатü ëþбые техни÷еские заäа÷и в
поìощü Заказ÷ику. Развитие коìанäы иäет по ìноãиì
направëенияì: повыøается уровенü техни÷еских знаний, нарабатывается опыт по приìенениþ проäукöии,
уëу÷øаþтся знания внутренних проöеäур и корпоративных инструкöий. Центраëизаöия и станäартизаöия
аäìинистративных функöий поääержки в оäноì офисе
позвоëяет уëу÷øитü непрерывностü рабо÷их проöессов,
взаиìозаìеняеìостü сотруäников, позвоëяет осуществëятü контроëü наä выпоëнениеì показатеëей и уровнеì затрат, а также оперативно вëиятü на те обëасти,
которые нужäаþтся в уëу÷øениях. Важныì фактороì
успеха становится коìанäная работа, а у персонаëа возникает возìожностü обу÷ения сìежныì функöияì и
открываþтся øирокие перспективы карüерноãо роста.
Что касается ìасøтабов работы Центра, еãо ëеãко
преäставитü с поìощüþ öифр.
Мы поääерживаеì 35 офисов проäаж в России и
странах СНГ.
Ежеãоäно зäесü ãотовится боëее 30 тыся÷ техникокоììер÷еских преäëожений (ТКП).
Ежеãоäно ìы выпоëняеì боëее 20 тыс. заказов.
Ежеãоäно осуществëяется окоëо 20 тыс. отãрузок
заказов наøиì заказ÷икаì.
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Ежеìеся÷но ìы приниìаеì окоëо 2500 звонков от
заказ÷иков.
Ежеìеся÷но ìы ãотовиì боëее 200 таìоженных äекëараöий.
Ежеäневно ìы приниìаеì окоëо 60 звонков на “ãоря÷уþ ëиниþ” сервисной поääержки о приìенении
приборов.
Ежеäневно ìы отрабатываеì окоëо 160 техни÷еских запросов и запросов на поäãотовку ТКП.
Такой объеì äеятеëüности быëо бы труäно контроëироватü без строãой систеìы кëþ÷евых показатеëей
ка÷ества проöессов. Кажäое äействие äоëжно бытü направëено на äостижение опреäеëенной öеëи, и систеìа
позвоëяет контроëироватü скоростü и ка÷ество этоãо
äостижения.
Основныìи и важнейøиìи параìетраìи äëя нас
явëяþтся сроки отработки запросов заказ÷иков, сроки
поставки, уровенü уäовëетворенности заказ÷иков. Лþбой сбой, несоответствие, невыпоëнение становятся
сиãнаëоì к неìеäëенныì äействияì по исправëениþ
ситуаöии.
Наприìер, проöент запросов, отработанных в те÷ение 24 ÷ с ìоìента поëу÷ения, составëяет от 75 äо 90 %
в зависиìости от реãиона, и постоянно растет. Дëя
уäобства заказ÷иков, а также оптиìаëüноãо построения
ãрафика работы с у÷етоì ÷асовых поясов, ãруппы инженеров поääержки проäаж разäеëены по реãионаì.
Зна÷итеëüнуþ ÷астü поëожитеëüноãо опыта и станäартов Центр Поääержки Заказ÷иков в СНГ ÷ерпает в ìатеринской коìпании “Emerson Process Management”.
Мы работаеì в тесноì сотруäни÷естве с анаëоãи÷ныìи
поäразäеëенияìи в Европе и США. Сотруäни÷ество закëþ÷ается в постоянных контактах и обìене техни÷еской инфорìаöией, äанныìи о сроках поставки проäукöии, о показатеëях äеятеëüности поäразäеëений поääержки проäаж и заказ÷иков, о путях äостижения öеëей, о
пробëеìах и общих способах их реøения; в обìене
опытоì, в приìенении саìых совреìенных техноëоãий
управëения заказаìи, развития и обу÷ения персонаëа.
Явëяясü ÷астüþ ПГ “Метран”, Центр Поääержки
Заказ÷иков, безусëовно, приäерживается принöипов поëитики ка÷ества, оäин из которых закëþ÷ается в пос
тоянноì соверøенствовании проöессов. Lean-office —
важный проект, который уже внеäрен и ежеäневно äает
резуëüтаты. Обустройство рабо÷их ìест на основе принöипов 5S+1, файëинãовая систеìа, öветное коäирование äокуìентов и операöий, визуаëизаöия äействий и
резуëüтатов — все эти несëожные, но эффективные
инструìенты позвоëиëи за непроäоëжитеëüное вреìя
выстроитü офиснуþ работу, соответствуþщуþ саìыì
высокиì станäартаì.
Снижение непроизвоäитеëüноãо вреìени обработки запроса стаëо также важной ÷астüþ, позвоëивøей
быстрее реаãироватü на запросы заказ÷ика. Дëя реаëизаöии проекта потребоваëосü орãанизоватü еäинуþ то÷ку вхоäа заявок и запросов — общий по÷товый ящик,
усоверøенствоватü опросный ëист äëя внесения исхоäных äанных äëя поäбора оборуäования, провести обу÷ение сотруäников Сëужбы проäаж. Быëа разработана
систеìа показатеëей, позвоëяþщая отсëеживатü вëияние на проöесс внеäряеìых ìероприятий. Такиì образоì, уäаëосü повыситü то÷ностü поäãотавëиваеìых технико-коììер÷еских преäëожений на выхоäе.
Зна÷итеëüныì изìененияì поäверãëисü также бизнес-проöессы скëаäской ëоãистики. Внеäрение эëектронной карто÷ки скëаäскоãо у÷ета позвоëиëо зна÷итеëüно снизитü труäоеìкостü работы на скëаäе ãотовой
проäукöии (СГП). При этоì бëаãоäаря уìенüøениþ
о÷ереäей стаëо возìожныì сократитü вреìя на терìинаëüнуþ обработку. Реорãанизаöия рабо÷их ìест на
СГП по ìестаì скëаäирования с öеëüþ äостижения баëанса ресурсов — также важный и объеìный проект.
Внеäрение осуществëяëосü в нескоëüко этапов, вкëþ÷аþщих в себя такие эëеìенты, как изìенение орãанизаöионной структуры отäеëа, изìенения в äокуìентаöии — наприìер, созäание новой форìы упаково÷ной
веäоìости, оптиìизаöия äокуìентооборота в öеëоì с
созäаниеì еäиной то÷ки вхоäа заäаний на отãрузку в
ãруппе äиспет÷ирования, внеäрение систеìы Канбан
на этапе отãрузки заказа. Заверøаþщий этап проекта
позвоëиë разìещатü и коìпëектоватü проäукöиþ на
СГП посреäствоì øтрихкоäирования с испоëüзованиеì переносных сканеров. Эффект выразиëся в уìенüøении труäоеìкости, сокращении вреìени испоëнения заäания на отãрузку. И это тоëüко ìаëая ÷астü тех
преобразований, которые осуществëяþтся постоянно.
Такиì образоì, ìы описаëи те функöии и преиìущества Центра Поääержки Заказ÷иков, которые äеëаþт
еãо уникаëüныì и позвоëяþт заказ÷икаì тверäо рас-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
73
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
с÷итыватü на своевреìенное и ка÷ественное обсëуживание.
В закëþ÷ение хотеëосü бы обратитü вниìание на
саìое ãëавное — по какиì вопросаì ìожно обращатüся
к наì? Ответ: ПО ЛЮБЫМ. Есëи äаже сëу÷ится так,
÷то сотруäники Центра не сìоãут саìи ответитü на ваø
вопрос, они всеãäа поäскажут, к коìу обратитüся иëи
реøат пробëеìу ина÷е, но реøение непреìенно буäет
найäено.
Наши контакты: +7 (351) 247-16-02, 247-1-555
Бесплатная телефонная линия сервисной поддержки:
8-800-200-16-55
Запросы по номенклатуре и стоимости продукции направлять на
эл. почту: [email protected], или на факс (351) 247-16-67
(для получения оперативного ответа просим указать Ваши контактные данные и реквизиты).
Ирина Михайловна Малахова — директор Центра Поддержки
Заказчиков.
(351) 799-51-51
К содержанию
УДК 331.443/.444
СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
КАК ВАЖНОЕ УСЛОВИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
И БЕСПЕРЕБОЙНОСТИ ТЕХПРОЦЕССОВ ЗАКАЗЧИКА
А. Ю. Чепуров
Рассìотрены тенäенöии, отражаþщие рост вëияния посëепроäажноãо сервиса среäств изìерений на эффективностü произвоäственных техпроöессов, особенности и преиìущества преäëожения сëужбы сервиса ПГ “Метран”,
систеìа вëияния обратной связи от заказ÷ика посëе проäажи на постоянное уëу÷øение всех проöессов орãанизаöии.
Ключевые слова: сервисное обслуживание, КИПиА, сервисный центр, послепродажный сервис.
Преäставиì типи÷ный сëу÷ай.
Заверøается проект ìоäернизаöии
öеëоãо öеха преäприятия. Новое
оборуäование бëестит. Руковоäство
преäприятия в нетерпении жäет
пуска обновëенной произвоäственной ëинии. Работы выпоëняþтся в
срок, остается провести тестовое
опробование. И тут происхоäит непреäвиäенное — ëиния не функöионирует... При анаëизе ситуаöии
оказывается, ÷то ëибо быë неправиëüно выпоëнен ìонтаж, ëибо
74
произоøëа оøибка в настройке
среäств изìерений. А сëу÷иëосü это
потоìу, ÷то просто не хватиëо знаний и опыта у инженера КИПиА
преäприятия, а от этой усëуãи произвоäитеëя отказаëисü на этапе покупки оборуäования.
Дëя успеøноãо выпоëнения
проекта автоìатизаöии сëеäует выпоëнятü пятü кëþ÷евых усëовий:
правиëüный поäбор проäукöии;
высокое ка÷ество изãотовëения;
поставка вовреìя;
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
правиëüный ввоä в экспëуатаöиþ;
посëеäуþщее сервисное сопровожäение.
Типи÷ная пробëеìа закëþ÷ается в тоì, ÷то по÷ти кажäый заказ÷ик проäукöии обращает вниìание
на первые три усëовия, но äаëеко не
кажäый ãотов заказатü усëуãи по
правиëüноìу ввоäу проäукöии в
экспëуатаöиþ и посëеäуþщее сервисное сопровожäение. Такой поäхоä объясняется теì, ÷то преäпри
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
ятие, иìея собственнуþ сëужбу
КИПиА, пору÷ает ей всþ работу по
обсëуживаниþ среäств изìерений.
Ранüøе, при относитеëüной
простоте испоëüзуеìых среäств изìерений этот поäхоä обеспе÷иваë
оперативностü в устранении пробëеì, уäобство при испоëüзовании
и эконоìиþ изäержек преäприятия.
Но сеãоäня все ìеняется. Проäукöия становится все боëее разнообразной; среäства изìерений — боëее то÷ныìи; наëаãаþтся все боëее
жесткие требования к ка÷еству ìонтажа; порой требуется приìенение
спеöиаëüных инструìентов и вëаäение проãраììныì обеспе÷ениеì и
так äаëее. Все эти вопросы ëожатся
на пëе÷и инженеров КИПиА, которыì по ряäу при÷ин труäно освоитü
такой объеì инфорìаöии в крат÷айøие сроки, теì боëее при отсутствии опыта работы с теì иëи
иныì типоì прибора.
В итоãе это ìожет привести к
такиì посëеäствияì, как нестабиëüные иëи неäостоверные показания, выхоä из строя коìпонентов,
а иноãäа и поëная утрата прибора.
Такиì образоì, кажäое из указанных кëþ÷евых усëовий успеøноãо
выпоëнения проекта иãрает важнуþ
роëü при экспëуатаöии проäукöии
и äоëжно у÷итыватüся как со стороны поставщика, так и со стороны
заказ÷ика.
Коìпания “Emerson Process
Management”, иìея боãатейøий
опыт как в произвоäстве и поставках среäств автоìатизаöии, так и
их сопровожäении, вниìатеëüно
сëеäит за успеøныì выпоëнениеì
кажäоãо этапа поääержки заказ÷иков. Кëþ÷ их успеøноãо выпоëнения ëежит в интеãраöии, а потоìу
коìпанией активно созäаþтся как
ëокаëüные, так и ãëобаëüные Центры поääержки заказ÷иков. Кажäая
составëяþщая такоãо Центра призвана реøатü своþ ÷астü заäа÷и кëиента, но все они, в своþ о÷ереäü,
взаиìосвязаны и äействуþт синхронно, äопоëняя äруã äруãа, обеспе÷ивая в итоãе заботу о заказ÷ике.
Прекрасныì приìероì ìировоãо уровня такоãо Центра ìожет
сëужитü Центр Поääержки Заказ÷иков (ЦПЗ) в Чеëябинске, созäанный на базе ПГ “Метран”. Кажäый
эëеìент интеãрирован в общуþ
структуру, и оäной из составëяþ-
Лаборатория
иссëеäования и
анаëиз отказов
Возврат от
заказ÷ика
Произвоäство
Сетü поставок
Выпуск изäеëий
Поставка коìпëектуþщих
Сëужба
ка÷ества
Анаëиз и
разработка
корректируþщих
ìероприятий
Обработка
обращения
Иссëеäование
проäукöии
Техни÷еская поääержка
Поäбор проäукöии поä приìенение
Гëобаëüный
инженерный öентр
Разработка и ìоäернизаöия
проäуктов
Реìонт
Отãрузка
заказ÷ику
Сервисные инженеры
Работа на объектах
Консуëüтаöии по экспëуатаöии
Пример влияния результатов сервисного обслуживания на процессы других подразделений
щих такоãо Центра явëяется Сëужба
сервиса, на приìере которой ìожно
пояснитü взаиìосвязü отäеëüных
÷астей и показатü ее вкëаä в общуþ
иäеþ заботы о заказ÷ике.
Ре÷ü, в äанноì сëу÷ае, пойäет о
сервисе посëе проäажи проäукöии.
Посëе тоãо, как проäукöия отãружена заказ÷ику, работа с ниì еще не
закан÷ивается — ее поäхватывает
сëужба сервиса. Несоìненно, потребитеëи по ëþбоìу вопросу, возникøеìу по отãруженной проäукöии, тяãотеþт к еäиной то÷ке контакта. Спеöиаëüно äëя этоãо существуþт теëефон “ãоря÷ей ëинии”
8-800 и еäиный эëектронный аäрес.
Кажäое обращение кëиента обрабатывается ãруппой спеöиаëистов по
работе с кëиентаìи, которые оперативно реаãируþт на ëþбое обращение.
Сервисный öентр ПГ “Метран” оказывает сëеäуþщие важные
усëуãи:
— техни÷еские консуëüтаöии по
экспëуатаöии проäукöии;
— øефнаäзор, пуско-наëаäо÷ные работы и ауäит;
— настройка и перенастройка;
— поверка среäств изìерений;
— поставка коìпëектуþщих;
— ãарантийный и посëеãарантийный реìонт;
— восстановëение утерянной
äокуìентаöии и т. ä.
Все эти и äруãие усëуãи преäëаãаþтся сëужбой сервиса ЦПЗ по
проäукöии основных торãовых ìарок “Emerson Process Management”:
Метран; Rosemount; Micro Motion;
Remote Automation Solution; Asset
Optimization.
Дëя осуществëения сервисных
усëуã Сервисный öентр оборуäован необхоäиìыì совреìенныì
оборуäованиеì, проãраììныì обеспе÷ениеì, набораìи инструìентов.
Работы выпоëняþтся кваëифиöированныì персонаëоì, иìеþщиì
боëüøой опыт работы, прохоäящиì
периоäи÷еские проверки знаний и
корпоративные сертификаöионные
курсы äëя работы с той иëи иной
проäукöией.
Заботу о заказ÷ике на оãроìной
территории России и СНГ труäно
оперативно осуществëятü оäниì
еäинственныì сервисныì öентроì,
поэтоìу активно иäет проöесс расøирения присутствия поëевых сервисных инженеров в проìыøëенно
развитых реãионах. Также иìеется
сетü реãионаëüных сервисных öентров, спеöиаëизируþщихся на ãарантийноì и посëеãарантийноì реìонте среäств изìерений. В äанный ìоìент существует 10 то÷ек присутствия сервисных инженеров, а также
боëее 20 реãионаëüных сервисных
öентров на территории России и
стран СНГ.
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
75
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Все выøепере÷исëенное быëо
бы не стоëü эффективныì, есëи бы
не быëо интеãраöии с äруãиìи
структураìи как на ãëобаëüноì
уровне, так и на уровне преäприятия. В раìках ãëобаëüноãо развития сервиса коìпанией осуществëяется оснащение спеöиаëüныì оборуäованиеì äо выхоäа новых проäуктов, провоäится периоäи÷еская
сертификаöия персонаëа, внеäряþтся переäовые ìетоäы работы с
кëиентаìи и поступаþщей проäукöией. Активно происхоäит обìен
опытоì ìежäу спеöиаëистаìи разных сервисных поäразäеëений и
стран.
На уровне преäприятия существует тесная взаиìосвязü сервисноãо
обсëуживания с проöессаìи äруãих
сëужб преäприятия (сì. рисунок).
При этоì:
— уëу÷øается ка÷ество преäпроäажноãо сервиса на этапе выбо-
ра проäукöии поä конкретное приìенение;
— усиëивается контроëü за ка÷ествоì коìпëектуþщих;
— обращается вниìание на отäеëüные ìоìенты при изãотовëении проäукöии;
— ввоä в экспëуатаöиþ и консуëüтаöии по экспëуатаöии становятся боëее эффективныìи;
— вносится вкëаä в разработку
новых проäуктов и опöий.
Вëияние обратной связи, поступаþщей от заказ÷ика в сëужбу
сервиса, поìоãает постоянно уëу÷øатü ÷етыре из пяти указанных выøе кëþ÷евых усëовий успеøноãо
выпоëнения проекта — это правиëüный поäбор проäукöии, ка÷ество изãотовëения, правиëüный ввоä
в экспëуатаöиþ и посëеäуþщее сервисное сопровожäение.
Сервис, как и ëþбой äруãой
проöесс в коìпании, явëяется не
обособëенныì эëеìентоì, а преä-
ставëяет собой ÷астü ìощной систеìы заботы о заказ÷ике и обеспе÷ения ка÷ества проäукта как на этапе
произвоäства, так и на стаäии еãо
экспëуатаöии. Коìпании о÷енü важно ëþбое обращение кëиента äëя
постоянноãо уëу÷øения ка÷ества
усëуã.
Беспëатная теëефонная ëиния
посëепроäажной сервисной
поääержки Заказ÷иков:
8-800-200-16-55,
которая работает с 6:00 äо 16:00
по ìосковскоìу вреìени
с понеäеëüника по пятниöу
за искëþ÷ениеì наöионаëüных
празäников. Также Вы ìожете
отправитü запрос по эëектронной
по÷те [email protected]
http://www.metran.ru/service/
Чепуров Александр Юрьевич — управляющий сервисным обслуживанием.
(351) 799-51-51
К содержанию
УДК 371.388
НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО СОТРУДНИЧЕСТВА
ЗАО ПГ “МЕТРАН” И ЮЖНО-УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
УНИВЕРСИТЕТА
В. Е. Лучко, А. П. Лапин
Рассìотрены вопросы нау÷но-техни÷ескоãо и у÷ебно-ìетоäи÷ескоãо взаиìоäействия проìыøëенноãо преäприятия с университетоì с öеëüþ поäãотовки ориентированных на потребности преäприятия инженерных каäров
на приìере “Метран” и ЮУрГУ. Проанаëизированы преиìущества и взаиìные выãоäы такоãо сотруäни÷ества.
Ключевые слова: гранты, программа интернов, научные исследования, промышленное предприятие, университет, учебные программы, методическое обеспечение, семинары, преподавание дисциплин.
ВВЕДЕНИЕ
Совреìенное развитие ìировой проìыøëенности
в зна÷итеëüной степени основывается на нау÷но-техни÷еских äостижениях. ЗАО Проìыøëенная ãруппа
“Метран”, явëяясü ÷астüþ ìежäунароäной коìпании
“Emerson”, уäеëяет первостепенное вниìание разработке новых среäств изìерения физи÷еских веëи÷ин и
ìоäернизаöии существуþщих с öеëüþ уëу÷øения их
характеристик и уäовëетворения растущих потребностей потребитеëей. Вовëе÷ение нау÷ноãо потенöиаëа вузов в проöесс разработки новых изäеëий и реøение возникаþщих техни÷еских пробëеì явëяется важныì и
76
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
неоспориìыì преиìуществоì развития проìыøëенных преäприятий. Разработка проäукöии ìировоãо
уровня невозìожна без высококваëифиöированных
инженерных каäров. Важно, ÷тобы при поäãотовке инженеров вузы в образоватеëüноì проöессе у÷итываëи
спеöифику базовых проìыøëенных преäприятий, и
ìоëоäые инженеры, прихоäя на преäприятия, быëи уже
ãотовыìи к работе спеöиаëистаìи, не требуþщиìи зна÷итеëüноãо вреìени на освоение конкретных преìуäростей инженерноãо проöесса разработки.
ПГ “Метран” иìеет äëитеëüнуþ успеøнуþ историþ нау÷но техни÷ескоãо сотруäни÷ества [1] с Южно-
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Ураëüскиì ãосуäарственныì университетоì (ЮУрГУ) в
разëи÷ных обëастях. Это и совìестные нау÷но-техни÷еские иссëеäования, и стажировки, и äипëоìирование
стуäентов в ПГ “Метран”, и ежеãоäные ãранты ПГ
“Метран” стуäентаì, аспирантаì и ìоëоäыì у÷еныì
ЮУрГУ.
ОПЫТ СОВМЕСТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
С 1998 ã. ìежäу ПГ “Метран” и ЮУрГУ существуþт
тесные нау÷ные контакты. В этоì ãоäу быëи закëþ÷ены
первые äоãоворы на нау÷но-иссëеäоватеëüские работы
по направëениþ äат÷иков äавëения. Оäной из первых
теì НИОКР быëа разработка конöепöии коìпëексноãо иссëеäования ìетроëоãи÷еских характеристик äат÷иков äавëения [2]. К настоящеìу вреìени ЮУрГУ
выпоëнено боëее 30 нау÷но-техни÷еских теì ëибо совìестно с ПГ “Метран”, ëибо по техни÷ескоìу заäаниþ
ПГ “Метран”. Основные направëения работ связаны с
иссëеäованияìи ìетроëоãи÷еских характеристик интеëëектуаëüных äат÷иков äавëения и внеäрениеì статисти÷еских ìетоäов обработки инфорìаöии [3—6];
иссëеäованияìи в обëасти ìатериаëовеäения [7, 8], оптиìизаöии проöессов испытания äат÷иков äавëения
[9]; разработки ìатеìати÷ескоãо аппарата и аëãоритìов
äëя среäств изìерения [10, 11]; ìоäеëирования физи÷еских проöессов с испоëüзованиеì суперкоìпüþтера
ЮУрГУ и систеìы ìуëüтифизи÷ескоãо ìоäеëирования
ANSYS; äиаãностики и саìоäиаãностики интеëëектуаëüных среäств изìерения äавëения, теìпературы, расхоäа, уровня.
Так, в 2006—2007 ãоäах разработана и внеäрена
автоìатизированная систеìа сбора и обработки инфорìаöии с äат÷иков при поëиãонных испытаниях на
ЗАО ПГ “Метран” [12]. В 2008—2011 ãоäах кафеäрой
“Инфорìаöионно-изìеритеëüная техника” ЮУрГУ выпоëнен коìпëекс нау÷но-иссëеäоватеëüских работ по
обоснованиþ виäа и иссëеäованиþ функöий преобразования интеëëектуаëüных äат÷иков äавëения типа
“Метран-150” [13, 14], ÷то позвоëиëо сократитü ÷исëо
теìпературных то÷ек при испытаниях äат÷иков äавëения при сохранении их то÷ностных характеристик
[15, 16].
ЕЖЕГОДНЫЕ ГРАНДЫ
Ежеãоäно ПГ “Метран” объявëяет конкурс нау÷ных и техни÷еских работ по сëеäуþщиì направëенияì:
теория и практика разработки среäств изìерения, новые техноëоãии, систеìы тестирования и испытаний,
эконоìика и финансы, ìаркетинã. Гранты выäеëяþтся
по треì ãруппаì у÷астников: стуäенты, аспиранты, ìоëоäые у÷еные. Претенäенты преäставëяþт совìестной
коìиссии (ПГ “Метран” с ЮУрГУ) реферат проекта
иëи нау÷ной работы с описаниеì уже äостиãнутых резуëüтатов и пëана äаëüнейøих работ. Коìиссия рассìатривает заявки и присваивает ãранты наибоëее интересныì проектаì как в прикëаäноì, так и нау÷ноì
направëениях. В 2011 ã. быëо присвоено 15 ãрантов в
обëасти техни÷еских наук и 6 ãрантов в обëасти ãуìанитарных и естественных наук. Гранты присваиваþтся
не тоëüко в обëастях, иìеþщих прикëаäное зна÷ение
äëя созäания и соверøенствования изìеритеëüных приборов, но и в обëастях, иìеþщих общенау÷нуþ öенностü, наприìер, ãрант быë присвоен за иссëеäования
в обëасти нанотехноëоãий.
ЛАБОРАТОРИЯ PLANTWEB
Существенныì этапоì в развитии и уãëубëении сотруäни÷ества ìежäу ПГ “Метран” и ЮУрГУ стаëо созäание в 2006 ã. на кафеäре “Инфорìаöионно-изìеритеëüная техника” Приборостроитеëüноãо факуëüтета
ЮУрГУ ëаборатории “Интеëëектуаëüных инфорìаöионно-изìеритеëüных систеì” на базе архитектуры распреäеëенноãо интеëëекта PlantWeb. Лаборатория поëностüþ оснащена оборуäованиеì коìпании “Emerson”
и преäназна÷ена äëя обу÷ения стуäентов саìыì совреìенныì тенäенöияì в приборостроении и АСУТП.
В февраëе 2011 ã. состояëосü торжественное открытие
поëностüþ ìоäернизированной ëаборатории с у÷астиеì Испоëнитеëüноãо Директора и Преäсеäатеëя совета
äиректоров коìпании “Emerson” ã-на Д. Фарра.
Лаборатория вкëþ÷ает äат÷ики äавëения, теìпературы, вихревые, уëüтразвуковые, эëектроìаãнитные,
кориоëисовые расхоäоìеры, управëяеìые кëапаны,
беспровоäные äат÷ики äавëения и теìпературы, систеìу трубопровоäов, наãреватеëи, раäиаторы охëажäения, насосы, созäаþщие äавëение и поток воäы, восеìü
коìпüþтеров, связанных с систеìой. Коìпëекс управëяется систеìой управëения Delta V и позвоëяет разрабатыватü и отëаживатü в иìитаöионноì режиìе разëи÷ные техноëоãи÷еские проöессы, а затеì запускатü
их в реаëüноì режиìе на ëабораторноì оборуäовании,
выпоëнятü все необхоäиìые изìерения, корректироватü управëяþщие возäействия.
Дëя обу÷ения стуäентов разработано у÷ебное пособие “Распреäеëенные интеëëектуаëüные автоìатизированные систеìы управëения техноëоãи÷ескиìи проöессаìи” с ãрифоì УМО Минобрнауки. Это äает возìожностü поäãотовки спеöиаëистов саìоãо высокоãо
уровня, вëаäеþщих совреìенныìи знанияìи и навыкаìи работы в обëасти приборостроения и автоìатизаöии техноëоãи÷еских проöессов. Кроìе обу÷ения стуäентов на базе ëаборатории провоäятся курсы повыøения кваëификаöии спеöиаëистов отäеëов АСУТП и
КИП энерãостанöий России и СНГ, наприìер, Череповеöкой ГРЭС, Перìской ТЭЦ-14, Тоìской ТЭЦ-3,
“АктобеТЭЦ”.
ПРОГРАММА ИНТЕРНОВ
В 2010 ã. быëи на÷аты работы по проãраììе интернов с ЮУрГУ, а с на÷аëа 2011 ã. она быëа запущена. Сутü
проãраììы закëþ÷ается в тоì, ÷то на÷иная с 3—4 курса,
стуäенты приступаþт к работе на усëовиях ÷асти÷ной
занятости в Инженерноì Центре ПГ “Метран”. У÷аствуя в реаëüных проектах по разработке новой проäук-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
77
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
öии и проãраììноãо обеспе÷ения, стуäенты поëу÷аþт
практи÷еский инженерный опыт работы в боëüøих и
ìаëых проектах, в тоì ÷исëе ìежäунароäных, осваиваþт совреìенные техноëоãии и ìетоäы проектирования
и конструирования. Они поëу÷аþт практи÷еские знания и навыки, которых ВУЗ не иìеет возìожности преäоставитü ранее. Посëе заверøения образования в
ЮУрГУ в ПГ “Метран” прихоäит уже ãотовый спеöиаëист, иìеþщий опыт работы и не требуþщий äопоëнитеëüноãо вреìени на освоение незнакоìых проöеäур,
проöессов, инструìентаëüных среäств, САПР и т. ä.
УЧЕБНЫЕ ПРОГРАММЫ УНИВЕРСИТЕТА
У÷ебные проãраììы явëяþтся существенныì фактороì поäãотовки стуäентов. Дëя тоãо ÷тобы стуäенты
как ìожно ранüøе ìоãëи приниìатü у÷астие в разработке новых проäуктов, соответствуþщеãо проãраììноãо обеспе÷ения и набираëисü соответствуþщеãо
опыта необхоäиìо как ìожно ранüøе препоäаватü соответствуþщие профиëируþщие преäìеты. Оäнако на÷инатü препоäавание спеöиаëизированных äисöипëин
äо поëу÷ения основных базовых знаний по ìатеìатике
и физике не иìеет сìысëа. Поэтоìу основная пробëеìа
закëþ÷ается в соãëасовании сроков препоäавания разëи÷ных äисöипëин с у÷етоì оãрани÷ения по ìаксиìаëüной наãрузке стуäентов в те÷ение сеìестров. Путеì совìестноãо обсужäения руковоäствоì кафеäры
“Инфорìаöионно-изìеритеëüная техника” и Гëобаëüноãо Инженерноãо Центра ПГ “Метран” соãëасованы
иëи изìенены рабо÷ие проãраììы ряäа äисöипëин таких спеöиаëüностей, как: “Интеëëектуаëüные изìеритеëüные инфорìаöионные систеìы”, “Интеëëектуаëüные среäства изìерения”, “Цифровые изìеритеëüные
устройства”, “Проãраììное обеспе÷ение изìеритеëüных проöессов” и ряä äруãих. Соãëасованы и аäаптированы поä заäа÷и ПГ “Метран” проãраììы произвоäственных и преääипëоìных практик стуäентов. На÷иная
с 2012 ã. реаëизуется проект по привëе÷ениþ веäущих
сотруäников ПГ “Метран” äëя провеäения сеìинарских занятий äëя ìаãистров Приборостроитеëüноãо факуëüтета ЮУрГУ по актуаëüныì вопросаì проектирования, разработки и экспëуатаöии среäств изìерения.
Мноãоëетнее сотруäни÷ество показаëо своþ эффективностü и взаиìнуþ поëüзу как äëя проìыøëенноãо преäприятия, так и äëя университета. Опыт сотруäни÷ества ПГ “Метран” с ЮУрГУ ìожет бытü распространен и на äруãие ВУЗы Ураëüскоãо реãиона и
России.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лапин А. П., Конобеев А. В., Ушаков Л. В., Фетисов А. В.
Опыт сотруäни÷ества ЗАО “Проìыøëенная ãруппа “Метран” и Южно-Ураëüскоãо ãосуäарственноãо университета
в обëасти иссëеäования äат÷иков äавëения // Практика
приборостроения. — 2003. — № 4. — С. 84—85.
2. Лапин А. П., Мысляева Д. В., Филиппова Е. Е., Филимонова В. В. Конöепöия коìпëексноãо иссëеäования ìетроëоãи÷еских характеристик äат÷иков äавëения “Метран” //
Практика приборостроения. — 2002. — № 1. — С. 38—41.
78
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
3. Лапин А. П., Нигамова Л. Ф., Чипеева Е. Е. Статисти÷еское иссëеäование функöий преобразования äат÷иков äавëения ПГ “Метран” // Инфорìаöионные, изìеритеëüные
и управëяþщие систеìы и устройства: теìат. сб. нау÷.
тр. — Чеëябинск: Изä-во ЮУрГУ, 2003. — С. 99—103.
4. Лапин А. П., Филиппова Е. Е. Иссëеäование ìноãофакторной функöии преобразования äат÷иков äавëения ПГ
“Метран” // Приборостроение: теìат. сб. нау÷. тр. — Чеëябинск: Изä-воЮУрГУ, 2002. — С. 33—36.
5. Лапина Е. А. Кëассификаöия изìеритеëüных преобразоватеëей äат÷иков äавëения и выбор наиëу÷øей ìоäеëи функöии преобразования // Нау÷н. тр. XII Межäунар. нау÷.-практи÷. конф. “Фунäаìентаëüные и прикëаäные
пробëеìы приборостроения, инфорìатики и эконоìики”. — М.: Изä-во МГУПИ, 2009. — С. 168—172.
6. Лапин А. П., Суходоева С. С., Стрехнин А. И. Кëассификаöия изìеритеëüных преобразоватеëей äавëения ìетоäаìи
не÷еткоãо ëоãи÷ескоãо вывоäа // Нау÷н. тр. XIII Межäунар. нау÷.-практи÷. конф. “Фунäаìентаëüные и прикëаäные пробëеìы приборостроения, инфорìатики и эконоìики”. — М.: Изä-во МГУПИ, 2010. — С. 97—102.
7. Чернявский А. О., Маркелов И. Г. Анаëиз äефорìирования
ìеìбран äат÷иков äавëения // Дат÷ики и систеìы. —
2000. — № 11/12. — С. 28—30.
8. Чернявский А. О., Сапожников С. Б., Маркелов И. Г. Иссëеäование ãеоìетри÷еских и физи÷еских неоäнороäностей тонкоëистовой стаëи 36НХТЮ, прокатанной в ìноãосëойноì пакете // Дат÷ики и систеìы. — 2000. —
№ 11/12. — С. 31—33.
9. Шестаков А. Л., Лапин А. П., Лапина Е. А. Заäа÷а оптиìизаöии функöий преобразования изìеритеëüных преобразоватеëей äавëения // Вестник ЮУрГУ. Серия “Коìпüþтерные техноëоãии, управëение, раäиоэëектроника”. —
2010. — № 2 (178). — Вып. 11. — С. 4—6.
10. Лапина Е. А. Коìпüþтерное ìоäеëирование функöий
преобразования изìеритеëüных преобразоватеëей äавëения // Сб. тр. Девятой ìежäунар. нау÷.-практи÷. конф.
“Иссëеäование, разработка и приìенение высоких техноëоãий в проìыøëенности”, 22—23. апреëя 2010 ã., СПб.
Т. 3. Высокие техноëоãии, иссëеäования, проìыøëенностü / Поä реä. А. П. Куäинова. — СПб.: Изä-во Поëитехн. ун-та, 2010. — С. 78—79.
11. Лапина Е. А., Шильников Е. Г. Проãраììа статисти÷ескоãо
ìоäеëирования функöий преобразования изìеритеëüных
преобразоватеëей äавëения // Нау÷ный поиск: ìатер.
Второй нау÷н. конф. аспирантов и äокторантов. Техни÷еские науки. — Чеëябинск: ЮУрГУ, 2010. — Т. 2. —
С. 35—39.
12. Шпаров А. В., Лапин А. П., Фетисов А. В., Алексеевских И. Н.
Автоìатизированная систеìа сбора и обработки инфорìаöии с äат÷иков при поëиãонных испытаниях на ЗАО
ПГ “Метран” // Известия Чеëябинскоãо нау÷ноãо öентра.
Приборостроение и эëектроника. — 2007. — Вып. 4 (38). —
С. 40—44.
13. Лапин А. П., Цыпина Ю. Н., Лапина Е. А. Статисти÷еское
ìоäеëирование функöий преобразования äат÷иков äавëения типа “Метран” // Вестник ЮУрГУ. Серия “Коìпüþтерные техноëоãии, управëение, раäиоэëектроника”. —
2008. — Вып. 7, № 3 (103) — С. 34—37.
14. Лапин А. П., Лапина Е. А. Обоснование виäа и иссëеäование функöии преобразования äат÷иков äавëения типа
“Метран” // Кибернетика и высокие техноëоãии XXI века: сб. äокë. 9-й ìежäун. нау÷н.-техн. конф., Т. 2. — Воронеж, Изä-во Воронежскоãо ГУ. — С. 1120—1123.
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
15. Лапина Е. А. Показатеëü сëожности ìоäеëей функöии
преобразования изìеритеëüных преобразоватеëей äавëения // Наука, техноëоãии, инноваöии: ìатер. Х Юбиëейной всерос. нау÷н. стуäен÷еской конф. ìоëоäых у÷еных.
Ч. 1. — Новосибирск: НГТУ, 2010. — С. 31—33.
16. Шестаков А. Л., Лапин А. П., Лапина Е. А. Оöенка сëожности ìоäеëей функöии преобразования äат÷ика äавëения // Вестник ЮУрГУ. Серия “Коìпüþтерные техноëоãии, управëение, раäиоэëектроника”. — 2011. — Вып. 13,
№ 2 (219). — С. 4—8.
Виктор Егорович Лучко — зам. директора Инженерного Центра
ЗАО ПГ “Метран”;
Е-mail: [email protected]
Андрей Павлович Лапин — канд. техн. наук, доцент кафедры
ИНИТ, Южно-Уральский Государственный Университет.
+7 (351) 247-15-30
Е-mail: a_lapin@mail. ru
К содержанию
УДК 658.336
ЕЖЕМЕСЯЧНОЕ БЕСПЛАТНОЕ ОБУЧЕНИЕ
ПО НОВИНКАМ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ —
ПРОЕКТ “ШКОЛА АВТОМАТИЗАЦИИ”
О. А. Петеримов
Рассìотрен уникаëüный опыт теорети÷ескоãо и практи÷ескоãо обу÷ения заказ÷иков с öеëüþ преäоставëения актуаëüной инфорìаöии по выбору и приìенениþ совреìенных среäств изìерений.
Ключевые слова: проект “Школа Автоматизации”, семинар, обучение специалистов КИПиА.
Лþбой руковоäитеëü иëи спеöиаëист в сëужбе
КИПиА наверняка стаëкиваëся с вопросоì обу÷ения
персонаëа. Опытные сотруäники ухоäят на пенсиþ, и
на их ìесто прихоäят новые, не иìеþщие опыта работы
со среäстваìи изìерений. Появëяþтся новые техноëоãии, которые нужно осваиватü, новые реøения, о которых нужно узнаватü вовреìя, ÷тобы поääерживатü конкурентоспособностü бизнеса. Как реøитü эти вопросы?
Проìыøëенная Группа “Метран” ÷етко осознает, ÷то в
век стреìитеëüноãо развития техноëоãий открытое и
поëноöенное инфорìирование заказ÷иков, вкëþ÷аþщее обу÷аþщие проãраììы, — соверøенно необхоäиìо, и оäин из наøих ответов на вызовы вреìени — это
Шкоëа автоìатизаöии.
Проект “Шкоëа Автоìатизаöии” быë созäан в ПГ
“Метран” в 2006 ã. Дëя ÷еãо он быë сäеëан и ÷то за проøеäøие пятü с поëовиной ëет работы äаë наøиì заказ÷икаì, äëя нужä которых и разрабатываëся? Прежäе
всеãо, Шкоëа Автоìатизаöии — это:
беспëатное в те÷ение 3—4 äней в стенах ПГ “Метран”
(ã. Чеëябинск) изу÷ение äат÷иков äавëения, расхоäа,
теìпературы, уровня “Метран”, “Rosemount”, “Micro
Motion”, ìетроëоãи÷ескоãо обеспе÷ения и проãраììных проäуктов äëя äиаãностики этоãо оборуäования, таких как AMS Suite;
знакоìство с приìераìи коìпëексных проектов по
автоìатизаöии произвоäств с поìощüþ систеì управëения DeltaV и Ovation;
возìожностü ëи÷но поработатü с äействуþщиìи
образöаìи проäукöии на хороøо оснащенных рабо÷их стенäах в у÷ебной зоне;
ëи÷ное общение со спеöиаëистаìи преäприятия;
возìожностü в хоäе экскурсии по произвоäственныì öехаì воо÷иþ увиäетü, как орãанизовано оäно
из саìых безопасных и переäовых произвоäств
среäств изìерений в России.
За пятü ëет проектоì воспоëüзоваëисü боëее
800 у÷астников из боëее ÷еì 250 преäприятий и орãанизаöий, преäставëяþщих разëи÷ные отрасëи: ìаøиностроение, нефтеãазоäобы÷а и транспорт, нефтепереработка, строитеëüство, энерãетика, ìетаëëурãия, инжиниринã, приборостроение, ЖКХ, образование. Мы
приниìаеì ãостей практи÷ески из всех реãионов СНГ,
стран бëижнеãо и äаëüнеãо зарубежüя. За это вреìя спеöиаëисты ПГ “Метран” провеëи боëее 80 сеìинаров.
Можно с уверенностüþ сказатü, ÷то Шкоëа автоìатизаöии явëяется важныì проектоì и äеëает неìаëо
äëя тоãо, ÷тобы заказ÷ики поëу÷аëи как ìожно боëüøе
äостоверной инфорìаöии о проäукöии и с успехоì экспëуатироваëи ее на своих преäприятиях. Мы у÷итываеì
пожеëания, высказанные как писüìенно, так и устно,
и постоянно работаеì наä уëу÷øениеì äеятеëüности
Шкоëы автоìатизаöии. В саìоì бëижайøеì буäущеì
заказ÷ик, прибывøий на сеìинар “Шкоëа Автоìатизаöии”, сìожет познакоìитüся с еще боëее øирокиì
спектроì среäств изìерений и äиаãности÷ескоãо про
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
79
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
ãраììноãо обеспе÷ения, поставëяеìоãо коìпанией,
увиäетü наãëяäные приìеры реаëизаöии сетей управëения и äиаãностики поä управëениеì проãраììноãо
обеспе÷ения AMS Suite. Постоянно провоäится ìоäернизаöия рабо÷их станöий, ввоäятся новые проäукты —
при этоì на Шкоëе автоìатизаöии вы ìожете увиäетü
новинки äаже ранüøе, ÷еì они буäут преäставëены на
теìати÷еской выставке в Ваøеì реãионе иëи в реãионаëüноì преäставитеëüстве коìпании. В 2012 ã. пëанируется увеëи÷итü вреìя практи÷еской работы.
Вот тоëüко нескоëüко отзывов от у÷астников сеìинара.
“Первый раз на вашем семинаре. Очень понравилось!
Хотелось бы побывать в следующем году, узнать о новой
продукции. Спасибо!”.
“Спасибо, все было доступно для понимания, интересно и полезно”.
“Все в порядке, но стоит уделить больше внимания
лабораторным работам (увеличить количество часов),
так как это наиболее эффективный способ познакомиться с продукцией”.
“Очень понравились лабораторные и экскурсия по сборочным цехам”.
“Отличный семинар. Теория с практикой дают 100 %
результат. Материал усваивается очень легко”.
“Получил на все мои вопросы ответы, а также помощь
в неразрешенных на рабочем месте вопросах. Качество семинара улучшилось и существенно, если сравнивать с прошлыми годами. Спасибо вам за познавательный и полезный семинар”.
Мы приãëаøаеì всех заинтересованных спеöиаëистов КИПиА пройти сеìинар “Шкоëа Автоìатизаöии”
в уäобный äëя Вас ìесяö. Инфорìаöиþ о расписании
бëижайøих сессий, проãраììу и форìу заявки ìожно
поëу÷итü на страниöе www.metran.ru/AS.
Олег Анатольевич Петеримов — руководитель группы по тренингам.
(351) 799-51-51
К содержанию
УДК 65.018
СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА
ПРОМЫШЛЕННОЙ ГРУППЫ “МЕТРАН”
А. А. Глазырин
Описана систеìа ìенеäжìента ка÷ества ПГ “Метран”, ее базовые принöипы. Кратко äаны приìеры внеäрения
ìировых техноëоãий ка÷ества.
Ключевые слова: система менеджмента качества, политика качества, Lean, 5S, Kanban, ключевые показатели качества.
Систеìа ìенеäжìента ка÷ества (СМК) ПГ “Метран” иìеет боëüøуþ и äостойнуþ историþ. Систеìа
сертифиöирована еще в 2000 ã. — тоãäа это быëа оäна
из первых сертифиöированных систеì ка÷ества проìыøëенных преäприятий ã. Чеëябинска. Основные öеëи и заäа÷и в обëасти ка÷ества высøее руковоäство ПГ
“Метран” установиëо ÷ерез Поëитику ка÷ества. Поëитика ка÷ества ПГ “Метран” форìуëируется о÷енü просто.
Она, как и поëитика ка÷ества ãëобаëüной корпораöии
“Emerson”, базируется на сëеäуþщих китах-принöипах:
Наша главная цель —
удовлетворение требований заказчика
Качество — зона ответственности каждого
Мы вносим постоянные улучшения во все,
что мы делаем
Принöипов всеãо три, но реаëизаöия их обеспе÷ивает резуëüтативностü всех проöессов. И все работники
ПГ “Метран” работаþт наä провеäениеì в жизнü этой
80
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
поëитики. Существенно важно, ÷то ìенеäжìент коìпании не просто äекëарирует приверженностü этиì
принöипаì и не просто у÷аствует в их вопëощении, но
всþ своþ äеятеëüностü äействитеëüно строит на их основе и всеãäа иìи руковоäствуется, о какой бы функöии ре÷ü ни øëа. Это относится и к основныì бизнес-функöияì, такиì, как разработка, произвоäство и
реаëизаöия проäукöии, и к функöияì поääерживаþщиì — управëение персонаëоì, коììуникаöияìи,
оборуäованиеì и т. ä.
Дëя осуществëения этой поëитики в ПГ “Метран”
построена систеìа управëения по проöессаì (т. е. выäеëенныì функöионаëüныì направëенияì) и показатеëяì. Систеìа ìенеäжìента ка÷ества ПГ “Метран”
охватывает весü жизненный öикë проäукöии. Уникаëüностü преäприятия состоит в тоì, ÷то в еäиной систеìе
управëяþтся и разработка, и собственно, произвоäство,
и закупка у поставщиков, и реаëизаöия, и сервис.
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
Ежеãоäно, äо на÷аëа новоãо финансовоãо ãоäа, ìенеäжìент коìпании анаëизирует äостижения во всех
обëастях и составëяет стратеãи÷еский пëан на сëеäуþщий ãоä. Пëан состоит из кëþ÷евых иниöиатив по направëенияì äеятеëüности. По разныì функöияì форìируþтся äостижиìые öеëи, которые изìериìы и выражаþтся в виäе показатеëей. Показатеëи отражаþт
запросы заинтересованных сторон — бизнеса в öеëоì,
ìенеäжìента, внутренних потребитеëей. За кажäое направëение, за кажäуþ иниöиативу, за кажäый показатеëü отве÷ает оäин из преäставитеëей руковоäства. Поскоëüку ПГ “Метран” — оäин из бизнесов ãëобаëüной
коìпании “Emerson”, ÷астü показатеëей опреäеëяется
ìатеринской коìпанией. Некоторые важнейøие показатеëи явëяþтся кроссфункöионаëüныìи, т. е. отражаþт объеäиненные резуëüтаты äеятеëüности разëи÷ных
функöионаëüных поäразäеëений.
Приìер такоãо интеãраëüноãо кëþ÷евоãо показатеëя — уровенü обсëуживания заказ÷ика по запроøенной
äате, т. е. проöент отãрузок заказов, соверøенных в
срок. Этот показатеëü охватывает такие функöии, как
аäìинистрирование заказов, произвоäство (вкëþ÷ая
проãнозирование äëя поставщиков коìпëектуþщих äетаëей и ìатериаëов, пëанирование закупок, запуск в
произвоäство, изãотовëение), коìпëектаöия и отãрузка
заказов, ëоãистика и таìоженная о÷истка. У кажäоãо из
поäразäеëений, вхоäящих в эту öепо÷ку, сфорìирован
свой показатеëü-сëаãаеìое, а в резуëüтате поëу÷ается
общий показатеëü коìпании. Цеëü на текущий финансовый ãоä — не ìенее 85 % заказов äоëжны отãружатüся
заказ÷ику в запраøиваеìый иì срок. Кстати, äинаìика
уëу÷øения этоãо показатеëя такая: в сереäине 2010 ã. он
равняëся 63 %, в 2011 ã. — 78,4 %, а в 2012 — 87,2 %.
Друãой кëþ÷евой кроссфункöионаëüный показатеëü — уровенü возвратов проäукöии из экспëуатаöии в
наø сервисный öентр. Этот показатеëü у÷итывает возвраты, при÷иной которых явëяþтся конструктивные
неäостатки, возвраты по вине поставщиков коìпëектуþщих изäеëий и возвраты из-за пробëеì, возникøих на
собственноì произвоäстве ПГ “Метран”. И в этоì сëу÷ае также у кажäоãо функöионаëüноãо направëения
опреäеëен свой показатеëü-сëаãаеìое, степенü вëияния
котороãо на интеãраëüный показатеëü коìпании поäверãается постоянноìу ìониторинãу.
Анаëоãи÷ныì образоì показатеëи установëены по
всеì функöионаëüныì поäразäеëенияì, а по всей коìпании сфорìирована своäная табëиöа — Доска показатеëей по ка÷еству. Она отражает все стороны äеятеëüности коìпании: от уровня обсëуживания и уровня возвратов äо показатеëей прибыëи, от проöента
сäа÷и проäукöии с первоãо преäъявëения äо эконоìии
ìатериаëüных затрат и снижения себестоиìости, от äебиторской и креäиторской заäоëженности äо теку÷ести
каäров и уровня обеспе÷ения произвоäственной безопасности. Ежеквартаëüно поä преäсеäатеëüствоì äиректора по ка÷еству провоäится Обзор по ка÷еству, ãäе
все функöионаëüные руковоäитеëи от÷итываþтся по
своиì показатеëяì и по своиì ìероприятияì, направëенныì на уëу÷øение ка÷ества проäукöии.
Все функöионаëüные направëения стараþтся приìенятü у себя проверенные ìировыì опытоì техноëоãии ка÷ества. Коротко расскажеì о нескоëüких таких
техноëоãиях.
Lean, 5S. Внеäрена как на произвоäстве, так и в
офисных поäразäеëениях. Опреäеëены ëиäеры в
этих обëастях. Провоäятся тренинãи. Осуществëяется проãраììа внеäрения Lean у наøих поставщиков.
Внеäрена система постоянно действующих тренингов
по качеству на уровне коìпании с охватоì всех без
искëþ÷ения работников; препоäаваниеì заниìается
сертифиöированный корпоративный тренер.
Службой снабжения в работе с крупныìи поставщикаìи внеäрена систеìа Kanban — коìпëектаöия без
вхоäноãо контроëя с пряìыì запускоì в произвоäство. Эта систеìа äает оãроìные выãоäы преäприятиþ в ÷асти управëения запасаìи, прозра÷ности в скëаäскоì хозяйстве, управëения ка÷ествоì
поставок. Но она же требует от сëужбы снабжения
о÷енü боëüøой, постоянной, тщатеëüной работы по
выбору и “воспитаниþ” поставщиков, требует непрерывноãо ìониторинãа ситуаöии в öепо÷ке поставок. Дëя этоãо в сëужбе снабжения созäано особое
бþро, которое отве÷ает за ка÷ество поставщиков,
заниìается их оöенкой, уровнеì их техноëоãии, управëения, кваëификаöии каäров, веäет ìониторинã
состояния поставок.
Дëя оперативноãо управëения пробëеìаìи, возникаþщиìи при изãотовëении проäукöии, на произвоäстве внеäрена систеìа быстроãо реаãирования
“Красный свет”. Это не просто проöеäура управëения несоответствияìи в произвоäстве вообще, но
иìенно проöеäура оперативноãо и аäресноãо управëения. Она приìеняется на ëþбой стаäии произвоäственноãо проöесса при появëении пробëеìы.
И äействует, äаже есëи у рабо÷еãо просто возникëо
соìнение в тоì, ÷то проöесс иäет правиëüно. “Заже÷ü красный свет” ìожет ëþбой сотруäник, обнаруживøий иëи запоäозривøий не÷то (проöесс, оборуäование, инструìент, äетаëü), ÷то явëяется иëи
ìожет статü при÷иной снижения ка÷ества проäукта
иëи еãо несоответствия. Заранее иäентифиöированы спеöиаëисты, которые, поëу÷ив сиãнаë, äоëжны
сро÷но (ìаксиìуì äо конöа рабо÷еãо äня) собратüся в äанной конкретной то÷ке äëя реøения вопроса
в коìанäе. Это позвоëяет избежатü остановки произвоäства, равно как и необхоäиìости заäниì ÷исëоì искатü ìесто, ãäе появиëосü несоответствие.
На основных произвоäствах — изãотовëении äат÷иков äавëения, äат÷иков и сенсоров теìпературы, äат÷иков расхоäа — поä руковоäствоì äиректоров произвоäств на реãуëярной основе работаþт
ПДС (постоянно действующие совещания) по качеству продуктов. Кроìе тоãо, äëя рассìотрения при÷ин возвратов проäукöии из экспëуатаöии на базе
сервисноãо öентра реãуëярно собирается кроссфункöионаëüная коìанäа спеöиаëистов; иссëеäование
и анаëиз отказов обеспе÷иваþтся как саìиìи спе-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
81
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
öиаëистаìи-сервисникаìи, так и сотруäникаìи
инжиниринãовых поäразäеëений и спеöиаëизированных ëабораторий сëужбы ка÷ества.
На сеãоäняøний äенü в орãанизаöии приоритетныì явëяется применение проектного подхода на всех
стадиях жизненного цикла продукта, т. е. работа в
кроссфункöионаëüной коìанäе, на÷иная с ìаркетинãовоãо иссëеäования рынка и закан÷ивая сервисныì сопровожäениеì в экспëуатаöии. Существует спеöиаëüная проöеäура, приìеняеìая как у
нас, так и на всех произвоäствах ãëобаëüной ìатеринской коìпании. Реøения на всех этапах приниìаþтся не в оäино÷ку руковоäитеëяìи отäеëüных
функöионаëüных направëений, а коìанäой. К приìеру, ìаркетинãовые требования, опреäеëяеìые
переä на÷аëоì разработки проäукта, уже на этапе
форìирования рассìатриваþтся и сëужбой снабжения, которая оöенивает возìожнуþ äоступностü
и себестоиìостü буäущей коìпëектаöии, и произвоäствоì, которое äуìает о техноëоãи÷ескоì обеспе÷ении, и финансистаìи, которые прикиäываþт
сроки возврата проãнозируеìых инвестиöий. И так
на всех этапах развития проäукта.
Дëя оöенки резуëüтативности функöионирования
СМК и в соответствии с требованияìи станäарта ИСО
9001 реãуëярно, по ãрафику, во всех поäразäеëениях
провоäятся внутренние ауäиты систеìы ìенеäжìента
ка÷ества. Провоäят их коìанäы, куäа вхоäят преäставитеëи не тоëüко сëужбы ка÷ества, но и äруãих функöионаëüных направëений — как поставщиков äанноãо
проöесса (наприìер, ìаркетинã иäет проверятü конструкторов-разработ÷иков), так и потребитеëей (конструкторы и произвоäственники проверяþт, как управëяется ка÷ество в сëужбе снабжения). Это позвоëяет не
просто фиксироватü соответствие управëения äанныì
проöессоì какиì-то собственно функöионаëüныì критерияì, а äобиватüся общей работы на резуëüтат.
В итоãе кажäый работник, äаже, есëи он саì никоãäа непосреäственно не контактирует с заказ÷икоì наøей проäукöии, ощущает себя оäниì из звенüев öепи,
в конöе которой — уäовëетворение требований коне÷ноãо потребитеëя.
Александр Алексеевич Глазырин — генеральный директор ПГ
“Метран”.
(351) 799-51-51
Âíèìàíèþ àâòîðîâ!
ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ СТАТЕЙ
Статüя высыëается по e-mail в эëектронной форìе иëи по по÷те в оäноì экзеìпëяре на буìаãе (в äанноì сëу÷ае обязатеëüно
äоëжна бытü приëожена äискета 3,5 äþйìа иëи CD с текстоì, иäенти÷ныì напе÷атанноìу тексту).
Наëи÷ие аннотаöии и кëþ÷евых сëов к статüе обязатеëüно.
Жеëатеëüно наëи÷ие названия статüи, аннотаöии, кëþ÷евых сëов и ФИО авторов на анãëийскоì языке.
Объеì статüи, искëþ÷ая обзорные, не äоëжен превыøатü 10 страниö текста. Текст пе÷атается ÷ерез 1,5 интерваëа с оäной
стороны буìаãи форìата А4, страниöы нуìеруþтся.
Требования к статüе в эëектронной форìе:
реäактор не ниже Word 97;
пе÷атная поëоса 16,5 Ѕ 25 сì;
øрифт Times New Roman, 12 пт;
текст не äоëжен иìетü коëонок, разäеëов и т. ä.
Рисунки äоëжны иìетü форìат, совìестиìый с операöионной систеìой Windows (Рисунок Microsoft Word, реäакторы
CorelDraw, Photoshop, Illustrator и т. п.).
Все буквенные обозна÷ения, привеäенные в форìуëах и на рисунках, необхоäиìо пояснятü в основноì иëи поäрисуно÷ноì текстах (неäопустиìы повторные обозна÷ения в поäрисуно÷ных поäписях и в тексте). Нуìероватü сëеäует тоëüко те
форìуëы и уравнения, на которые естü ссыëка в посëеäуþщеì изëожении. Не сëеäует переãружатü статüþ ìатеìати÷ескиìи
выкëаäкаìи, не необхоäиìыìи äëя пониìания статüи.
Растровые изображения äоëжны бытü преäеëüно ÷еткиìи с разреøениеì не ìенее 300 dpi.
Список испоëüзованной ëитературы (тоëüко орãани÷ески связанной со статüей) составëяется в поряäке öитирования и
äается в конöе статüи. В тексте ссыëки на ëитературу отìе÷аþтся поряäковыìи ноìераìи в кваäратных скобках.
В конöе статüи сëеäует обязатеëüно указатü поëностüþ иìя, от÷ество и фаìиëиþ авторов, у÷еные степени и звания, äоëжностü, ìесто работы, контактный теëефон, эëектронные аäреса.
82
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
К содержанию
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
CONTENTS AND ABSTRACTS
Trimble S. R., Luchko V. E.
Emerson in Russia — results
of the collaboration in the development
of new products . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Kuz’menko A. V., Kolodiy S. V.,
Gaiyfulin R. M. Level measurement
by electronic remote membranes
(ERS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
The experience of Emerson company
and Metran industrial group collaboration
in the development of new products for global and Russian markets is presented. Issues
of cultural differences, technology and experience transfer and obtained results are
considered.
Level measuring method by pressure
difference sensor is described. The comparison of capillary remote membranes for
pressure difference sensors with new development of Engineering Center is given.
Characteristics of electronic remote membranes and advantages of electronic remote
membranes are briefly considered.
Key words: measurement of level, remote
membranes, DP level, new developments.
Key words: Emerson, Metran, Engineering center, development of products, management of products, processes, procedures, cultural differences, CMMI, PMBOK.
Fetisov A. V., Cherkashina G. V.
Pressure transducers’ development
stages in Metran company
for the last two decades. . . . . . . . . . . . 7
The evolution of measuring transducers
of Metran company design for the last two
decades is considered. New developments
based on different sensors are presented.
Key words: measuring transducer, pressure transducer, sensitive element, membrane,
parting liquid, overload pressure.
Fetisov A. V., Grudtsinov G. M.,
Vazartsev S. E., Cherkashina G. V.
Metran-150. “How steel was
hardened”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
The description of design features of
Metran-150 pressure transducer and its advantages in comparison with Metran-100
pressure transducer is presented, technical
solutions used in its development and batch
production organization are considered.
Key words: pressure transducer, measuring tool, Metran-150, development, capacitive cell.
Rozenfel’d V. R. Construction
of the approximation of the transfer
function for pressure transducer . . . . . 14
The comparison of the polynomial,
constructed by least-squares method, with
Chebyshev polynomial is presented. Factors
influencing to accuracy and reliability of
polynomials, constructed by different methods, are presented.
Key words: pressure transfer function,
choice of points for polynomial construction,
choice of curve form, method of approximation construction, factors, influencing to accuracy, least-squares method, Chebyshev polynomials.
Fetisov A. V., Bogolyubsky A. A.,
Cherkashina G. V. Development of new
generation transducer Metran-150
of AS version for nuclear power
engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
The description of new pressure transducer for nuclear industry is presented,
main technical characteristics and development stages and test results necessary for the
confirmation of the possibility of pressure
transducers usage on nuclear power stations
are considered.
Key words: pressure transducer, tests,
nuclear power stations.
Sarylov V. N., Sarylov O. V.,
Yuzhakov A. P. Comparison tests and
experimental-industrial exploitation
of various pressure transducers
for monitoring and control systems
of power generating units of nuclear
power stations . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Metrological and dynamic characteristics and operational reliability of various
pressure transducers in normal operational
conditions, with static pressure overloads,
during power supply interruptions, during
pipeline ruptures, with electromagnetic and
radiation influences, inherent to operational
conditions at power generating units of nuclear power stations are considered.
Key words: pressure transducers, nuclear
power stations, monitoring and control systems, operational reliability, electromagnetic
and radiation influences.
Monachova Yu. S. How to choose
correctly pressure transducer?
Review of solutions from Emerson . . . . 30
General review of solutions from
Emerson company based on pressure transducers is presented. Four main series of
pressure transducers, Rosemount-2088,
-2051, -3051, -3051S, special and integrated solutions based on differential pressure
transducers for flow and level measurement,
including wireless solutions “Smart Wireless”, are considered. New products are
proposed — remote separating membranes
Rosemount-1199 with GOST flanges, the
system of electronic remote sensors (ERS),
and possibilities of expanded diagnostics of
measuring tools Rosemount-3051S series.
Key words: pressure transducer, hydrostatic pressure (level) transducer, multiparameter transducer, flow meter based on averaging pressure tube Annubar.
Asmolov S. V., Kuznetsov Yu. N.
From “mouse” to Plug & Play sensor
or innovations in the development
of temperature sensors . . . . . . . . . . . 34
Some development issues of Plug &
Play sensors are covered. Advantages of using such devices, existing implementation
methods, their advantages and deficiencies
are considered. Main characteristics of improved Plug & Play technology, are given.
Key words: transducer, measuring
transducer, primary measuring transducer,
sensor, resistance thermometer, thermoelectric transducer.
Safonov E. V., Bromer K. A. Optimization
of the location of pressure pulsations
sensor in flow part of vortex
flow meter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Results of numerical simulation of processes, which occur in flow part of vortex flow
meter, obtained in the optimization of the location of pressure pulsations sensor in vortex
wake of streamlined body are presented.
Key words: vortex flow meter, Ka´rma´n
vortex street, streamlined body, pressure pulsations sensor, numerical simulation.
Bogdanov V. D., Konyukhov A. V.,
Krivonogov A. A., et al. Using of numerical
simulation methods in the development
of vortex flow meters . . . . . . . . . . . . 40
Methods and advantages of numerical
simulation of hydro- and gas dynamical processes in vortex flow meters are considered.
Key words: vortex flow meter, Ka´rma´n
vortex street, computer simulation, computational hydrodynamics, ANSYS, virtual test
bench.
Terekhin A. A., Pashnina N. A., MacKay M.
Estimation of the influence of local
resistance on characteristics
of measurement quality of twoand four-beam ultrasonic flow
measuring transducer . . . . . . . . . . . . 43
An influence of deformation degree of
flow velocity profile in measuring pipeline,
resulted from the existence of local resistance, on measurement quality indices by
two- and four-beam ultrasonic flow measuring transducers is considered. An estimation of additional uncertainty of mean ve-
Äàò÷èêè è Ñèñòåìû · ¹ 8.2012
83
Промышленной Группе “Метран” — 20 лет
locity measurements by two- and four-beam
ultrasonic flow measuring transducers based
on results of numerical solutions of equations for stationary turbulent motion of incompressible liquid was carried out.
Key words: ultrasound, flow, local resistance, numerical solution, additional uncertainty, financial losses.
Komel'kova E. V., Babenkov A. V.,
Chernovol A. A. Metran-305 — vortexacoustic flow meter for measurements
of water in supporting formation
pressure systems. . . . . . . . . . . . . . . . 47
The description of the modernization of
vortex-acoustic flow meter Metran-305PR,
used in supporting formation pressure systems, is given. The upgrade of the electronic
block of the device and development features
of new version of flow part of Metran-305PR
for excess pressure of working media up to 25
MPa are considered.
Key words: vortex-acoustic flow meter,
modernization, formation pressure, comb
blocks, self-diagnostics, digital output signals,
emergency situations, excess pressure.
Luchko V. E., Alekseevskikh I. N.,
Pavlov A. N. Experimental validation
of measuring transducers
in “Metran Industrial Group” . . . . . . . 49
The review of the experimental base of
“Metran Industrial Group” for carrying out
experiments and tests of pressure transducers, temperature sensors and flow meters in
a process of their development and modernization is given. The description of the possibilities of used equipment is presented.
Key words: pressure transducer, temperature sensor, automatic testing station, pressure
calibrator, temperature chamber, climatic
chamber, testing equipment, measuring devices.
Luchko V. E., Davydov A. R.,
Grudtsinov G. M., et al. To the issue
of electromagnetic compatibility
of sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Issues of ensuring electromagnetic
compatibility of measuring transducers,
main information about legislative base,
characteristics of main disturbance types
and their sources are covered. Some technical methods of ensuring of interference
immunity of measuring transducers made in
“Metran Industrial Group” are presented.
Key words: electromagnetic disturbance,
electromagnetic compatibility, measuring
transducer, sensor, interference sources.
Grinchiy A. A., Kolodiy S. V.
Increasing of a quality of software
development and testing with Microsoft
products in “Metran” Engineering
Center . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Experience of Microsoft Visual Studio
2010 and Microsoft TeamFoundation Serv-
84
er 2010 using for the development of sensor
testing system during design phase and during manufacturing is described.
Key words: software, instrumental means,
Microsoft Team Foundation Server 2010,
software testing laboratory.
Bukharev N. V. Building of metrological
laboratory for instrumentation
and automated control systems
(KIP&A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Main issues of building and kitting-up
of metrological laboratories, which allow to
maximize benefits from the creation of
in-house metrological laboratory, are considered.
Key words: metrological laboratory, metrological test bench, standard, calibration, instrumentation and automated control systems
(KIP & A), pressure calibrator.
Popov E. V., Turchina A. T., Lazukov A. V.,
Sysolyakin A. V. Development of pressure
standards of Metran-500 series . . . . . . 61
Development history of pressure standards made in closed corporation “Metran
Industrial Group” is described. The review
of the development of two product lines is
given: from pneumatic pressure setting devices “Vozdukh” to pneumatic pressure calibrators “Metran-500 Vozdukh” and from
portable pressure calibrator PKD-10 to a
calibrator with dust-ignition-proof construction “Metran-517Ex” is presented.
Key words: means of pressure measurements, pneumatic pressure calibrator, electronic pressure calibrator, sensor, pressure
module, hardware-software interface.
Filimonov A. S. On the metrological
assurance in the closed corporation
“Metran Industrial Group” . . . . . . . . 67
Main issues of the metrological assurance are considered, including metrological
assessment of product design and production documentation, calibration of measuring means, verification of standards of units
of measurements, and attestation of testing
equipment.
Key words: metrological assurance, metrological assessment, calibration, verification,
standards of units of measurements, attestation.
Shparov A. V., Strelkov D. V. Building
of world-class modern industrial
enterprise on the example of closed
corporation “Metran Industrial
Group” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Problems, goals, approaches to their
solutions and main principles of an establishment of world-class instruments' manufacturing in closed corporation “Metran Industrial Group” are considered.
Key words: modern industrial enterprise,
pressure transducers, losses in manufacturing,
indicators of manufacturing process.
Sensors & Systems · ¹ 8.2012
Malakhova I. M. Customer
in the limelight . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Customers' support center for the purpose of “Customer in the limelight” program
was established in 2006 especially for improving of service and consulting quality, and
for shortening timelines of orders' treatment.
Key words: integrated support of customers, technical consulting, service level, parameters of effectiveness, speed and quality of processes, timelines and quality of an execution of
orders, uniform standards of customers' service.
Chepurov A. Yu. After-sales service
of measuring means as the important
condition of the effectiveness
and the uninterruptedness of customer's
technological processes . . . . . . . . . . . 74
Trends in an increase of an influence of
after-sales service of measuring means on an
efficiency of industrial technological processes, characteristics and advantages of proposals of “Metran Industrial Group” service
units.
Key words: service of instrumentation and
automated control systems (KIP & A) means,
service center, after-sales service.
Luchko V. E., Lapin A. P. Areas of scientific
and technical cooperation of closed
corporation “Metran Industrial Group”
and South Ural state university . . . . . 765
Issues of scientific and technical, and
methodological and educational cooperation
between industrial enterprise and an university, and training of engineering personal oriented to enterprise's needs on the example of
“Metran Industrial Group” and South Ural
state university (YuRGU) are considered.
Key words: grants, interns' program, scientific studies, industrial enterprise, university,
curricula, methodological support, seminars.
Peterimov O. A. Monthly free training
on new measuring tools —
“Automation school” project . . . . . . . . 79
Unique experience of theoretical and
practical customers' training for the purpose
of presenting of actual information for the
choice and the use of modern measurement
means is considered.
Key words: “Automation school” project,
seminar, training of instrumentation and automated control systems (KIP&A) specialists.
Glazyrin A. A. Quality management
system of “Metran Industrial Group” . . . 80
Quality management system of “Metran Industrial Group” and its basic principles are described. Examples of the implementation of worldwide quality technologies are briefly covered.
Key words: quality management system,
quality system, Lean, 5S, Kanban, key quality parameters.