Контрольно-измерительные приборы: виды, классификация и применение
В машиностроении, металлообработке, строительстве и многих других отраслях промышленности качество продукции и безопасность эксплуатации напрямую зависят от точности изготовления деталей и узлов. Обеспечить соответствие геометрических параметров заготовок и готовых изделий чертежам и строгим нормам ГОСТ позволяют контрольно-измерительные инструменты (КИИ). Это незаменимые помощники инженеров, технологов, слесарей и строителей, обеспечивающие контроль на всех этапах производства и монтажа.
Контрольно-измерительные приборы (КИП) - это устройства, которые используются для измерения различных физических величин и контроля за ними. Они применяются во многих отраслях промышленности, науки, и других сферах деятельности для контроля и измерения температуры, давления, расхода, уровня намагниченности, концентрации веществ и прочих параметров. Каждый прибор имеет свои особенности и характеристики, которые необходимо учитывать при выборе прибора для конкретной задачи.
Оборудование, позволяющее производить сравнение полученных замеров с измеряемой величиной, называется измерительными приборами. Сегодня на рынке контрольно-измерительные приборы представлены в широком ассортименте.
Классификация контрольно-измерительных приборов
Сейчас выпускается огромное количество разновидностей подобных приборов для работы в самых разных сферах и условиях. Они отличаются назначением, исполнением и характеристиками, и классифицируются по ряду параметров.
По принципу отображения информации:
- Показывающие приборы отличаются простотой конструкции, но значение измеряемого параметра отображают только в момент измерения.
- Самопишущие записывают измеряемые значения на бумажный, дисковый или ленточный носитель, для их сохранения и последующего анализа.
- Сигнализирующие отображают сигнал при отклонении измеряемого параметра от заданных величин.
- Регулирующие автоматически поддерживают заданный уровень измеряемого параметра.
- Комбинированные одномоментно отображают и записывают значение измеряемого параметра. Они содержат дополнительные компоненты для регулировки, сигнализации, передачи показаний на расстояние.
- Интегрирующие контрольно-измерительные приборы измеряют суммарное значение какой-либо физической величины. Они используются для контроля и измерения различных параметров, таких как расход, уровень, давление, температура и т. д. Принцип работы интегрирующих контрольно-измерительных приборов основан на интегрировании измеряемой величины во времени или пространстве.
По типу использования:
- Бытовые устройства применяются в домашних целях и в быту.
- Общепромышленные применяются в различных отраслях производства и ЖКХ.
По способу монтажа:
- С наружным монтажом: Примерами КИП с наружным монтажом являются термометры, манометры, расходомеры, уровнемеры, датчики давления и другие устройства. Они используются для сбора данных о параметрах процесса, таких как измерение температуры воды в системе отопления или контроль давления в трубопроводе.
- Интерфейсные обеспечивают взаимодействие между компонентами системы автоматизации или между системой автоматизации и оператором.
По типу подключения:
- Трехпроводная схема.
- Четырехпроводная схема.
Основные виды контрольно-измерительных инструментов
КИИ можно разделить на несколько основных групп в зависимости от измеряемых параметров и принципа действия:
1. Инструменты для измерения линейных размеров
К ним относятся:
- Штангенциркули (ГОСТ 166-89): Универсальный инструмент для измерения наружных и внутренних размеров, а также глубин (если оснащен глубиномером).
- Нониусные (ШЦ-I, ШЦ-II, ШЦ-III): Считывание по основной шкале и нониусу.
- Циферблатные (ШЦК): Считывание по шкале и круговой шкале индикатора.
- Цифровые (ШЦЦ): Считывание с дисплея. Точность обычно 0.01 мм.
- Микрометры (ГОСТ 6507-90): Высокоточные инструменты (точность 0.01 мм, прецизионные - до 0.001 мм) для измерения наружных размеров (диаметров, толщин).
- Кронциркуль: Для измерения наружных размеров или переноса размеров.
- Нутромер: Для измерения внутренних размеров (диаметров отверстий, пазов).
- Микрометрический нутромер (ГОСТ 10-88): Для абсолютных измерений.
- Индикаторный нутромер (ГОСТ 868-82): Для относительных измерений (сравнения с настройочной мерой).
- Рулетки измерительные (ГОСТ 7502-98): Для измерения больших линейных размеров (в строительстве, при разметке).
- Штангенглубиномеры (ГОСТ 162-90): Аналогичны штангенциркулям, но предназначены специально для измерения глубины пазов, отверстий, уступов.
- Рейсмасы (высотомеры) (ГОСТ 164-90): Инструменты для разметки высотных размеров и измерения высот уступов, выступов. Принцип действия схож со штангенциркулем. Штангенрейсмас устанавливается на поверочную плиту.
2. Инструменты для измерения углов и отклонений
- Угломеры (ГОСТ 5378-88): Предназначены для измерения углов между поверхностями, элементами конструкций, режущего инструмента.
- Уровни (ГОСТ 9416-83): Для проверки горизонтальности и вертикальности поверхностей.
- Поверочные линейки (ГОСТ 8026-92): Основной инструмент контроля прямолинейности и плоскостности "на просвет".
- Поверочные плиты (ГОСТ 10905-86): Эталонные поверхности для контроля плоскостности других деталей и инструментов (линеек, призм), разметки, сборки.
- Индикаторы часового типа (ИЧ): Для измерения относительных линейных перемещений (биение валов, отклонение от плоскостности, сравнение размеров).
3. Эталоны и калибры
- Концевые меры длины (КМД) (плитки Иогансона) (ГОСТ 9038-90): Высокоточные эталоны длины в виде прямоугольных параллелепипедов или цилиндров из стали или карбида вольфрама.
- Калибры: Бесшкальные инструменты для контроля конкретных размеров деталей (обычно предельных - проходной/непроходной).
4. Приборы для анализа жидкостей
Процесс анализа в лаборатории в большинстве случаев стал аппаратным. Приборы стали делиться на портативные и стационарные, значительно расширили возможности и ускорили все методы исследования. С одной стороны, это значительно упростило получение результатов, с другой, усложнило выбор самих приборов.
К таким приборам относятся:
- pH-метры: Приборы для быстрого измерения уровня концентрации ионов водорода в жидкостях широко востребованы в каждой современной лаборатории. Они используются для определения активности ионов водорода в воде и в водных растворах.
- Иономеры: Прибор для проведения ионометрического, или потенциометрического анализа. Современный иономер - это сверхточный измерительный прибор с различным количеством используемых измерительных каналов (от одного до четырех) и различными диапазонами измерения (стандартом считается: плюс-минус 3200 либо 4000 мВ).
- Оксиметры: Устройство, определяющее уровень растворенного кислорода в жидкой исследуемой среде.
- Кондуктометры: Для измерений удельной электропроводности различных электролитов и сред. Они нужны для определения кислот, оснований и растворов солей в водных и не водных системах, а также коллоидах и расплавах.
- Нефелометры: Для определения взвешенных частиц в водных растворах. В современной аналитической практике величина мутности является достаточного важным интегральным показателем и наиболее широкое применение находит в водоподготовке, водоочистке, в пищевом и химическом производстве.
- ОВП метры (ORP метры): Измеряют окислительно-восстановительный потенциал. С помощью ОВП (ORP) метра можно измерить окислительно-восстановительный потенциал в водоемах и бассейнах, аквариумах, и даже ОВП почвы.
- Солемеры или TDS-метры: Прибор для измерения концентрации растворенных в воде солей.
- Лабораторные мультиметры: Устройства, имеющие несколько входов, позволяющих одновременно исследовать и рН, и ОВП, и ISE, и электропроводность, и содержание растворенного кислорода.
5. Другие виды КИП
Также производятся контрольно-измерительные приборы для замеров степени влажности, плотности и состава различных газообразных веществ.
Электросчетчики - измерительные приборы, основанные на индукционной или электронной системе. Они определяют расход переменного/постоянного тока за единицу времени (кВт/ч или А/ч).
Манометры - приборы, измеряющие давление жидкости или газа.
Влагометры - приборы, позволяющие определить содержание жидкости в исследуемом образце.
Автоматизированные системы коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ)
Автоматизированные системы коммерческого назначения определяют количество затраченных за период ресурсов для произведения расчета с поставщиками.
Все компоненты АСКУЭ объединяются физическими или беспроводными каналами связи:
- Первичные индикаторы: С заданной периодичностью измеряют определенный показатель (давление, температуру, потребление, мощность и др.) на точке учета.
- Устройства сбора и подготовки данных (УСПД).
- Рабочая станция: Выделенный ПК, физический или виртуальный сервер с инсталлированным специализированным ПО, работающий с данными от УСПД. Структурирует информацию по заданным критериям для каждого узла и всей подчиненной системы, приводит в стандартизированный вид, предназначенный для облегчения аналитики показателей с целью приема решений на трех уровнях управления - операторном, ведомственном и глобальном.
- Центральный сервер предприятия: Высший уровень предполагает объединение в единую сеть данных от каждого цеха/филиала, применяется для глобального мониторинга, формирования договоров о поставках ресурса и платежных документов. Предполагает подключение к локальной сети компании и предоставления информации по уровням доступа.
Правила эксплуатации контрольно-измерительных инструментов
Для обеспечения точности и долговечности контрольно-измерительных инструментов необходимо соблюдать ряд правил:
- Чистота: Перед работой и после очищайте измерительные поверхности от пыли, стружки, масла. Используйте мягкую ветошь.
- Температурный режим: Измерения следует проводить при температуре, близкой к 20°С (стандартная температура по ГОСТ). Избегайте нагрева инструмента от рук или источников тепла.
- Правильная установка: При измерении обеспечивайте правильное положение инструмента относительно детали (перпендикулярность, отсутствие перекосов).
- Хранение: Храните инструмент в индивидуальных футлярах или чехлах, предохраняющих от пыли, влаги и механических повреждений. Не допускайте контакта измерительных поверхностей друг с другом или с твердыми предметами.
- Своевременная поверка: Регулярно (в соответствии с межповерочным интервалом, установленным для данного типа СИ) отправляйте инструмент на поверку в аккредитованную метрологическую лабораторию. Это гарантирует точность его показаний и соответствие требованиям нормативных документов.
Выбор контрольно-измерительных приборов
При подборе КИП нужно четко знать, какие задачи и в каких условиях он будет выполнять. При выборе контрольно-измерительных приборов нужно ориентироваться на перечисленные критерии. Предпочтение лучше отдавать оборудованию проверенных производителей, которые имеют хорошую репутацию. Важным параметром также являет чувствительность приборов на различные факторы.
Ненадежные или неточные измерительные инструменты ведут к браку, простоям и переделкам, что обходится дороже самой покупки. Инвестиции в качественные, точные и своевременно поверенные измерительные средства - это инвестиции в репутацию, надежность продукции и эффективность бизнеса.
Точные измерения - основа качества производства. Контрольно-измерительные инструменты - это фундамент точного производства и гарантия качества любой технической деятельности. От простой рулетки до сложного лазерного трекера - каждый инструмент играет свою незаменимую роль в обеспечении соответствия изделий проектным требованиям и стандартам.