На главную страницу ICQ: 309870098
  









ЖУРНАЛ »  2005, Nº1 »  Проблемы и перспективы развития метрологии в...

Проблемы и перспективы развития метрологии в области температурных измерений.
Никоненко В.А., заслуженный метролог России. ОАО НПП "Эталон"

644009, г. Омск, ул. Лермонтова, 175, ОАО НПП "Эталон"
тел.(3812)36-79-18,36-94-53, факс(3812)36-78-82
E-mail: fgup@omsketalon.ru
http://www.omsketalon.ru

ОАО НПП "Эталон"(ФГУП ООЗ "Эталон") - научно-производственное предприятие Агенства по техническому регулированию и метрологии(Госстандарт России) - единственное в Сибирском регионе, которое специализируется на разработке и производстве образцовых и технических средств измерения температуры.
До перестройки завод выпускал наборы мер полного и волнового сопротивления, комплексного коэффициента передачи, аттенюаторы, комплекты фильтров нижних частот и переходов СВЧ диапазонов (0-18ГГц), образцовые эталонные меры длины микронного диапазона и ПАВ-фильтры на базе тонкопленочной технологии для электронной промышленности на частотах 100-900 МГц, с предельно низкими потерями 3,5Дб.
30% в объеме работ занимал на заводе прибороремонт. Ремонтировали находящиеся в эксплуатации на предприятиях г. Омска и области все виды весов, радиоизмерительные, теплотехнические, оптико-механические, физико-химические и другие средства измерений.
Ремонт профилактические работы электротехнических лабораторий типа 82050 "Роботрон", "Хагенюк".
НПП "Эталон" развивается и функционирует в рамках правовых норм регламентированных Законом РФ "Об обеспечении единства измерений" и "Основании политики РФ в области развития науки и техники на период до 2010г. и на дальнейшую пер-спективу", одобренную 20.09.2002г. на совместном заседании президиума Госсовета, Совета Безопасности и Совета по науке РФ.
Завод располагает собственным КБ, научно-исследовательским отделом, метрологической службой, службой маркетинга и другими структурными подразделениями что дает возможность самостоятельно проводить разработки на современном техническом уровне, выпускать высококачественные и надежные изделия.
Завод - постоянный член температурной комиссии Госстандарта России. Имеет тесные постоянные связи с ведущими метрологическими институтами, НИИ различных отраслей и проектным организациями. Все это способствует совершенствованию существующих технологий, внедрению новых, в том числе конверсионных материалов и уникального оборудования.
Благодаря высокой квалификации разработчиков и изготовителей, а также высокому техническому уровню изделий завод получил лицензию Госстандарта России на специальный вид деятельности. Система качества завода сертифицирована на соответствие международным стандартам ИСО 9001 и стандартам ГОСТ Р.
С 1991 года по настоящее время заводом разработано и освоено серийное производство более 150 типов изделий температуры, более 7000 модификаций, в том числе взрывозащищенного исполнения;c унифицированными выходными сигналами, как для термометров сопротивления, так и для термопар, парных термометров сопротивления для теплосчетчиков. Освоив производство датчиков температуры, завод приступил к разработкам и серийному производству электронных вторичных приборов с применением современной микропроцессорной техники: преобразователей, измерителей и регуляторов температуры.
Производство технических СИ температуры должно предусматривать наличие средств их поверки, как при производстве и выпуске ,так и в эксплуатации. При методическом руководстве ВНИИМ (г.Санкт-Петербург), СНИИМ (г. Новосибирск),УНИИМ (г.Екатеринбург)предприятие ведет исследования, разрабатывает, как рабочие средства измерения температуры, так и метрологическое оборудование к нему. Особую роль выполняет разработка и выпуск метрологического оборудования, что важно при вступлении России в ВТО и введения технических регламентов. С помощью измерения на самом высоком уровне достоверно оценивается качество и количество товаров и услуг, защита прав потребителя.
Образовавшаяся "ниша" в метрологическом обеспечении температурных измерений быстро заполняется оборудованием, поставляемым из дальнего зарубежья. Однако не все рекламируемые и сертифицированные импортные изделия удовлетворяют метрологическим нормам. Так, например, появилась масса портативных калибраторов температуры ("калибратор" - от слова "калибр" - мера), сертифицированных по России для поверочных работ. Потребители, приобретая эти изделия, сталкиваются с проблемой значительных инструментальных погрешностей, связанных : с малой глубиной рабочей камеры(от 80 до 200мм), в следствии чего возникает мощный теплоотвод от поверяемого датчика, а большой
градиент температурного поля рабочей камеры (до -0,5 С/см) еще сильнее влияет на погрешность измерений.
Хотя по точности и специфическим особенностям эксплуатации калибраторы температуры не всегда годятся для поверочных работ, они могут применяться для тестирования измерительных приборов и систем непосредственно на объектах эксплуатации.
Хуже обстоят дела в области неконтактной термометрии. Отечественная промышленность не выпускает модели "абсолютно черных тел", прекращен выпуск температурных ламп, предназначенных для поверки пирометров полного и частичного излучения. Не решены вопросы по методикам поверки сканирующих пирометров-тепловизоров.
Учитывая вышеизложенное, наш завод приступил к разработкам и освоению серийного производства метрологического оборудования для оснащения поверочных лабораторий.
Уже на протяжении ряда лет заводом серийно выпускаются термостаты: нулевой - ТН-1М, и паровой ТП-1М, реализующие 0 С и 100 С соответственно, раньше, аналогичные термостаты (ТН-12,и ТП-5)выпускались в Казахстане. Термостаты применяются при поверке термометров сопротивления согласно ГОСТ 8.461.
С 1999года завод серийно выпускает жидкостные регулируемые термостатыТР-1М с диапазоном от 40 С до 300 С, глубиной рабочей камеры до 300мм, с гарантированным градиентом температурного поля, как в осевом, так и в радиальном направлениях по всему объему камеры. Термостат может применяться при поверке и градуировке термопар, термометров сопротивления и ртутных термометров согласно ГОСТ 8.338; ГОСТ 8.461; ГОСТ 8.317. В качестве теплоносителя используется жидкость ПМС-100 ГОСТ 8.338, а если температура термотестирования не превышает 95 С то может использоваться вода. По желанию покупателя термостат может быть укомплектован вытяжной камерой.
В 2000году освоено серийное производство сухоблочных термостатов ТС-250 и ТС-600 с верхним значением диапозона регулирования и стабилизации температура 250 и 600 С соответственно. Достоверные измерения в сухоблочных термостатах возможно реализовать при условии хорошего теплового контакта датчиков температуры относительно рабочей камеры термостата и оптимальной глубины погружения датчиков, в противном случае имеет место дополнительная неопределенная инструментальная погрешность. С этой целью термостаты комплектуются сменными металлическими вставками с калиброванными отверстиями для датчиков. На основе сухоблочных термостатов, созданы калибраторы температуры, готовится их выпуск.
Для нагрева средств измерения температуры в диапазоне от 100 С до 1200 С завод серийно выпускает малоинерционные трубчатые печи МТП-2МР длиной 500мм и 1000мм,с гарантируемым температурным градиентом в центральной части( 25мм)не более 0,8 С\см при температуре 1200 С. Для расширения зоны равномерного нагрева в комплект поставки может входить никелевый выравнивающий блок. Управление печью осуществляется от регулятора температуры ,входящего в комплект поставки. Внешний вид печи показан на рис.5, а технические параметры -в таблице. Печи МТП-2МР применяются при проверке и градуировке термопар согласно ГОСТ 8.338, в том числе эталонных согласно МИ1744.
В 2001 году завод поставил на серийное производство печь с диапазоном рабочих температур от 900 С до 1600 С аналогичного назначения.
Поверка, калибровка или градуировка предусматривает наличие образцовых (эталонных) средств измерения.
С 1977 года завод серийно выпускает эталонные платиновые термопары 1,2,3 разрядов типа ППО в диапозоне рабочих температур от 300 С до 1200 С и образцовые платинородиевые термопары типа ПРО с диапозоном рабочих температур от 900 С до 1800 С. Длина термопар 1000;1250;1600 мм. Для более низких температур (до 400 С) завод может поставлять эталонные платиновые термометры сопротивления типа ЭТС-100 (номинальное сопротивление при 0 С -100Ом). Достоинствами этих термометров по сравнению с общеизвестными ПТС-10 являются повышенная чувствительность и металлический корпус. Эталонный термопреобразователь ППО неоднократно награждался дипломами и медалями на выставках и ярмарках СССР, Германии, Чехии, Венгрии, а в настоящее время стал лауреатом конкурса "100 лучших товаров" 2000 года.
На протяжении ряда лет, завод серийно производит установку УПСТ-2М. Установка имеет блочно-модульную конструкцию, реализующую поверку и градуировку всех типов термопар по ГОСТ 8.338 и МИ 1744 в диапазоне температур от 0 С до 1200 С и термометров
сопротивления, в том числе парных для теплосчетчиков, по ГОСТ 8.461 и соответствующим методикам. Установка состоит из двух измерительных блоков (для термопар БИ1 и для термометров сопротивления БИ-2), двух печей МТП-2МР, термостатов ТН-1М, ТП-1М. Кроме этого с установкой могут поставляться образцовые термопары и термометры сопротивления, выравнивающие блоки, термостат ТР-1М, устройство для дробления льда УДЛ. В составе установки может работать любой вольтметр или потенциометр соответствующего класса точности, например вольтметр В2-99 нашей разработки. Прецизионный милливольтметр В2 - 99 для поверочного оборудования может использоваться в лабораториях государственных метрологических служб и метрологических служб юридических лиц для измерений напряжений. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения напряжения милливольтметра В-2-99: (6*10-4 +10-5*U)мВ, где U-измеренное напряжение в мВ. Метрологические характеристики милливольтметра обеспечивают возможность проведения поверки и градуировки образцовых термоэлектрических преобразователей 2-го и 3-го разрядов, всех типов рабочих термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления.
Все блоки, модули и изделия, входящие в состав установки, имеют самостоятельную поставку. Установка сертифицирована и внесена в ГосРеестр средств измерения.
Установка УПСТ-2М - это единый метрологический комплекс, размещаемый на одном лабораторном столе (за исключением термостатов), проста в эксплуатации, позволяет проводить одновременную поверку до восьми термопар и до десяти термометров сопротивления.
Федеральным надзором России по ядерной и радиационной безопасности выдана лицензия (Госатомнадзор России),которая дает право на конструирование и изготавление оборудования для объектов использования атомной энергии. Установка УПСТ-2М в течении нескольких лет эксплуатируется на Курской АЭС, Кольской АЭС.
В июне 2001г. закончены испытания с целью утверждения типа автоматизированного рабочего места для поверки термопреобразователей сопротивления АРМ ПТС ,которая позволяет производить поверку и градуировку рабочих термометров сопротивления всех типов, имеет связь с компьютером и обеспечивает расчет градуировочной характеристики ТС, протоколирование и хранение информации результатов поверки(градуировки).
Аналогично установке УПСТ-2М, АРМ ПТС комплектуется термостатами и эталонными СИ.
В августе 2001 г. на Международной специализированной выставке "Эталон-2001" , проходившей на ВДНХ в г. Москве, завод награжден большой золотой медалью "Гарантия качества и безопасности" в номинации "Контроль качества и безопасность" за изделия: АРМ ПТС (автоматизированное рабочее место поверки термометров сопротивления), портативный пирометр ПП-1 и АЧТ-45/100/1100 ( рис.8.модель абсолютно черного тела).
На очередном заседании температурной комиссии Госстандарта России проходившим в Омске в октябре 2000г., был одобрен план на период 2005 года метрологического обеспечения средств измерения температуры в основе, которого стоят серийно выпускаемые и разрабатываемые Омским заводом "Эталон" изделия. Особое место в этом плане занимают: эталонные термоэлектрические термометры новой градуировочной характеристики (платино-палладий), и термопреобразователи сопротивления; автоматизированное рабочее место для поверки технических термометров сопротивления и термопар; термостаты и криостаты (рис.6) различных конструкций и назначения, в том числе калибраторы температуры; приборы и оборудование для неконтактной термометрии-пирометры, тепловизоры и средства их поверки - "модели абсолютно черных тел"и эталонные пирометры, приборы и оборудование для определения теплопроводности материалов и конструкций; вторичные приборы различного назначения на базе разработанного прецизионного вольтметра В2-99,и т.д.(дипломант конкурса "Лучший отечественный измерительный прибор 2002года").
В рамках сотрудничества с Сибирским НИИ метрологии ведутся работы в области приборостроения для энергосберегающих технологий.
При обследовании теплоэнергетических объектов необходим оперативный контроль поверхности. Из СИ температуры наибольшим быстродействием обладают фотоэлектрические пирометры. Однако зависимость их показаний от оптикофизических свойств поверхности измеряемого объекта, а также спектральных характеристик среды и оптической системы пирометра затрудняют нормирование характеристик его точности. Поэтому задача создания контактных преобразователей температуры является актукальной для приборостроения. Конструкция таких преобразователей температуры должна быть оптимальной по следующим требованиям: надежность теплового контакта с объектом измерения, минимальность теплоотвода в окружающую среду, защищенность чувствительного элемента ,возможность градуировки с помощью погружных или поверхностных термостатов и др. По условиям измерения они могут быть для стационарной установки , для временной или для экспресс-измерений.
Заводом разработаны и серийно выпускаются такие датчики температуры с относительной погрешностью в 1%с инерционностью менее 10с.
Перспективным направлением развития СИ температуры поверхности являются также оптические методы, обеспечивающие измерения в труднодоступных местах энергетических объектов, например высоковольтных цепей. К этим методам следует отнести и волоконно-оптические методы, возможности которых до сих пор до конца не исследованы.
Контактные преобразователи теплового потока, основанного на зависимости возникающего в них перепада температуры от проходящего с поверхности объекта теплового потока, используются при определении теплозащитных свойств ограждающих конструкций зданий и сооружений. Количественная связь сигнала преобразователя с проходящим тепловым потоком устанавливается с помощью поверочных установок в соответствии с государственной поверочной схемой. Широкое внедрение таких преобразователей сдерживается в значительной степени их инерционностью и методическими погрешностями, обусловленными их тепловым сопротивлением. В настоящее время в СНИИМ проходят исследования изготовленные на нашем заводе преобразователи теплового потока с целью постановки их и соответствующих поверочных установок на серийное производство.
Для определения теплозащитных свойств строительных материалов необходимы точные измерения их теплопроводности. Нашим заводом осваивается выпуск тепловых зондов для разработанного в СНИИМ компатора-измерителя теплопроводности основанного на тепловом неразрушающем зондировании поверхности исследуемого материала. Этот прибор уже используется в метрологических службах в качестве образцового, а также в испытательных лабораториях для экспресс - измерений широкого класса материалов. Однако для большинства измерений в стройиндустрии необходимо освоить выпуск измерителей теплопроводности, использующих например, стандартный метод пластины с таким же образцом большого размера.
В мае 2001 года на заводе завершены Государственные испытания с целью утверждения типа двух пирометров, включая аттестацию их метрологического обеспечения - моделей "абсолютно-черных" тел. Готовятся к Государственным испытаниям сканирующий и кадровый пирометры.
На Всемирной выставке инноваций и изобретений в Брюсселе преобразователь СТ-1 награжден бронзовой медалью "Брюссель-Эврика-2001". Преобразователи выпускаются в четырех исполнениях в зависимости от диапазона измеряемых температур и показателя визирования (от 1:15 до 1:40). Подключение преобразователя к источнику питания (30 +/- 0,5 В) и измерительной цепи производится при помощи разъема, расположенного на тыльной стороне преобразователя. Рабочий диапазон температур окружающей среды от +5 до +50 С. Используется на Омском нефтеперерабатыващем заводе. На заводе заканчиваются разработки эталонного пирометра ПД-4(рис.7.), идут государственные испытания. Характеристики ПД-4 соответствуют образцовым средствам I-го разряда (?=2? -5?С; диапозон 800-2500?С); что не хуже общеизвестного эталонного пирометра ЭОП-93, выпускаемого на Украине. Разработан и готовится к выпуску пирометр ПД-7 с выносной оптоволоконной головкой для диапозонов (400??1500?С и 1500??2500? С) измеряемых температур.
В настоящее время Омским опытным заводом "ЭТАЛОН" для задач поверки тепловизионных и термографических измерительных систем и приборов разработаны модели протяженных излучателей. Модели позволяют определять элементарное поле зрения и угол поля зрения тепловизионных и термографических приборов. Модели комплектуются базовым набором мир.
Модель ПЧТ 540/40/100 предназначена для поверки в диапазоне 40-100?С, размеры излучающей поверхности 540*540мм. Коэффициэнт черноты 0,95.
Модель ПЧТ 280/100/500 предназначена для поверки в диапазоне 100-500?С диаметр излучающей поверхности 280мм. Коэффициэнт черноты 0,95.
Модели комплектуются электронными регуляторами БУ-1М,обеспечивающими необходимую стабильность поддержания температуры излучающих поверхностей протяженных излучателей, а также имеется связь с компьютером через порт RS 232.
Вся информация выводится на монитор в графическом режиме.
Опытные образцы тепловизионных систем (СТК-1) отлаживались и до сих пор эксплуатируются на Красноярском цементном, Ачинском глиноземным комбинате. В январе 2002 года система месяц испытывалась на ОАО "Топкинский цемент" и рекомендована к применению.
Все разработки, выполняемые нашим заводом, ведутся за счет собственных средств.
Ведущие специалисты завода имеют желание и возможность проведения выездных семинаров-совещаний в регионах и на предприятиях с целью ознакомления потенциальных потребителей с выпускаемыми изделиями и решения конкретных проблем температурных измерений с "привязкой" к конкретному объекту.
Все разрабатываемые средства измерений подвергаются испытаниям с целью утверждения типа, заносятся в Госреестр СИ, а завод получает лицензию на право их производства.

ПАРАМЕТРЫ И
ХАРАКТЕРИСТИКИ
НАИМЕНОВАНИЕ И ТИП ОБОРУДОВАНИЯ
ТЕРМОСТАТЫ
КРИОСТАТ
Печь
ТН-1М (рис.1)
ТП-1М (рис.2)
ТР-1М (рис.3) Т
С-250-1 (рис.4)
ТС-600-1 (рис.4)
К-40
МТП-2МР (рис.5)
ДИАПОЗОН ВОСПРОИЗВО- ДИМЫХ ТЕМПЕРАТУР,ИЛИ НОМИНАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ( С),
0
100
40...200
50...250
50...600
-40...+40
от 100 до 1200
МАКСИМАЛЬНАЯ ГЛУБИНА РАБОЧЕЙ КАМЕРЫ, (ММ)
350
350
500
120
180
300
250 или 500
ДЛИНА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ С ГРАДИЕНТОМ ТЕМПЕРАТУРЫ, (ММ)
100
100
300
60
80
100
25 от центра печи
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАДИДИЕНТ, С/см, не более
0,006
0,006
0,02
0,1
0,2
0,02
0,8 при t 1200 C
НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ПОДДЕР ЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
----
----
0,1 С за 30 мин.
0,1 С за 30 мин.
0,3 С за 30 мин.
0,1 С за 30 мин.
0,1 С в мин.
ВРЕМЯ ВЫХОДА НА РЕЖИМ ,(МИН.) НЕ БОЛЕЕ
30
60
120
15
30
240
60

Заводом решена основная задача - обеспечена Государственная поверочная схема для средств измерения температур ГОСТ 8 558-93 всеми необходимыми метрологическими средствами передачи единицы температур от рабочего эталона в диапозоне -200 С+2500 С до рабочих средств измерения.
Выпускаемое поверочное оборудование обеспечивает развитие метрологической инфраструктуры, ее функционирование на современном уровне, является важным элементом в создании Российской системы измерений, основанной на применении рыночной экономики и гармонизирует с международными правилами и нормами, обеспечивая единство измерений в стране.



Тел./факс (812) 633-30-67
e-mail: info@s-ng.ru
ICQ: 309870098
Редакция "Сфера Нефтегаз"
192012, Санкт-Петербург,
Пр. Обуховской Обороны, 271, лит.А, офис 610
Свидетельство о регистрации
средства массовой информации
ПИ N ФС2-7409 от 18.02.2005 г.


Сводная статистика WWW.S-NG.RU

  За сегодня За 7 дней За 30 дней
хосты 440 5014 26705
 хиты 862 12823 73448