Артемова А.В.

УлГУ, 3-г. аспирантуры

Об оценке точности весового оборудования при создании дозирующей установки

В работе затрагивается тема оценки точности весоизмерительного оборудования для установки, осуществляющей засыпку фракций различного гранулометрического состава. Истечение фракций происходит из отдельных бункеров, которые осуществляют дозирование соответствующих фракций. В качестве приборов, оценивающих расход массы фракций при засыпке, используются весоизмерительные ячейки, на которых размещены бункера. Масса самой малой по размеру гранул фракции на один изготовляемый продукт составляет десятки грамм с допуском в десятые доли грамма, а масса конечного продукта порядка нескольких сотен грамм, при этом требуется знать до десятых долей грамма, сколько ушло массы из бункеров, а сколько осталось. В работе приведены расчеты в обоснование выбора точности и типа весоизмерительной ячейки на основании ГОСТов и нормативных актов для данной установки.

Математически масса композиции, загруженной в принимающую емкость, выглядит следующим образом:

М=m₁+m₂+m₃+m₄+m₅+m₆, (1)

где М- масса всех элементов продукта , загруженных в упаковку;

m₁,…,m₆- масса фракций.

Очевидно, что определение массы фракций, загружаемых в упаковку, выполняются путем выполнения 6 косвенных измерений и последующих расчетов для оценки массы и погрешности её определения. При этом значение массы и оценка измеряемой величины определяется по формуле (1).

Для оценки необходимой точности входных измерений в качестве меры погрешности автор использует стандартные неопределённости, обусловленные случайными и систематическими факторами, их использование и перечень приведены в [1] и [2].

В числе нормируемых метрологических характеристик средств измерений общепромышленного применения, таких как весы, как правило, отсутствуют характеристики систематических и случайных составляющих погрешности, функции влияния, а также ряд других предусмотренных ГОСТ.

Недостаток знаний обо всех факторах не позволяет строго определить неопределенность выполняемых измерений и оценку неопределенности массы конечного продукта, а как следствие строго определить нормы точности для всех измерений. В таком случае воспользовались рядом упрощений и установили нормы точности с соблюдением принципа «с запасом на незнание».

Наиболее распространенный способ формализации неполного знания о значении величины заключается в постулировании равномерного закона распределения возможных значений этой величины в указанных (нижней и верхней) границах ±Δ для входной величины.

Найдя границы допустимой погрешности для весов по формулам из [1] и [2], косвенно можно найти дискретность весоизмерительного оборудовании. В соответствии с приведенными правилами в [3]: если в нормативном документе нормы точности не указаны, то «по умолчанию» считают, что D_т = 0,6r, где r - цена единицы последнего разряда в значении нормы контролируемого параметра. Так как масса самой малой фракции засыпается с допуском в десятые доли грамм, то, следовательно, цена единицы последнего разряда в значении нормы контролируемого параметра соответствует 0,1 г, и получается, что допустимая погрешность весов D_M = ±0,06 г.

Таким образом, рекомендуемая норма точности для каждых из 6 весов установки дозирования, измеряющих массу компонентов различного гранулометрического состава в продукте, выраженная в виде предела допускаемой погрешности, равна D≈±10 мг.

Если известна допустимая погрешность весов, то можно определить к какому классу они относятся, и какая дискретность измерений должна быть у весоизмерительного оборудования в данном случае. Обратившись к [4], имея значения допускаемой погрешности весов D=±10 мг, зная, что градуирование происходит со вспомогательным показывающим устройством, так как предполагается использование весового терминала, можно найти дискретность весоизмерительного оборудования.

В описанном случае действительная цена деления, которую указывают в своих каталогах производители на весоизмерительное оборудование, будет определяться как . То есть, в среднем, е=5d. Из тех же ГОСТов определим интервал взвешивания как свыше 50000е до 200000е, тогда в условиях эксплуатации предел допускаемой погрешности для нашего случая ±2е=±10 мг. Отсюда e=±5 мг (е входит в интервал г), а d=1 мг или 0,001 г.

В работе расчетным способом обоснована целесообразность использования серийно выпускаемых весов Высокого класса точности, например прецизионных весов, выпускаемые фирмами Sartorius и т.д. Mettler Toledo для установки, осуществляющей дозирование фракций в принимающую емкость.

Литература:

1 Р 50.2.038-2004 ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений

2 RMG 43-2001 «Применение Руководства по выражению неопределённости измерений»

3 ОСТ 95 10460-2001 «Отраслевая система обеспечения единства измерений. Порядок определения и установления норм на контролируемые параметры в НД на продукцию и норм точности. Согласование норм точности»

4 ГОСТ Р 53228-2008. Весы Неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания.- М.: Стандартинформ. - 2009