Сенянскій М.В.

Предметом законодавчої метрології є керівні та методичні документи. Доля практичної метрології - вивчення реальних характеристик засобів вимірювальної техніки, що перебувають в експлуатації. Найбільш цікаві результати ми можемо спостерігати на прикладі великовантажних ваг, що представляють найбільший простір для творчої фантазії їх розробників і виробників. Крім того, великовантажні ваги піддаються впливу найбільшої кількості зовнішніх чинників, що роблять істотний вплив на їх метрологічні характеристики.

До великовантажним ваг відносять, як правило, автомобільні, вагонні, кранові, конвеєрні і важкі платформні ваги. Вимірювання маси може проводитися як шляхом статичного зважування, так і шляхом зважування в русі. У даній статті ми обмежимося лише двома типами великовантажних ваг статичного зважування - автомобільними і крановими. На їх прикладі розглянемо, як на практиці трансформуються законодавчо прописані властивості ваг в реальні метрологічні характеристики.

На відміну від лабораторних або торгових ваг, де вимірюваний вага вантажу перетворюється у внутрішню силу, що замикається всередині конструкції ваг, силова вимірювальна ланцюжок автомобільних ваг закінчується на зовнішніх елементах - опорах фундаменту (рис.1). Вона включає в себе вантажоприймальну платформу, ваговимірювальні датчики, сілопередающіе вузли і фундамент. Всі ці елементи відіграють найважливішу роль у формуванні метрологічних характеристик автомобільних ваг.

Рис.1. Вимірювальна ланцюжок автомобільних ваг «вантаж - платформа - вузли встройки - датчики - фундамент - основа"

1. Використання дешевих неякісних датчиків

Найбільший вплив на метрологічні характеристики автомобільних ваг надають ваговимірювальні датчики. Серйозною проблемою кількох останніх років є використання багатьма виробниками неякісних датчиків, які ввозяться з імпорту «за копійки» з бурхливо розвиваються країн Південно-Східної Азії. Корінь зла тут полягає в тому, що реальні метрологічні характеристики цих датчиків не відповідають заявленим в паспорті.

З цього моменту і починається «практична метрологія». Як правило, автомобільні ваги будуються з числом повірочних поділок, рівним 3000. Наприклад, ваги з найбільшою межею зважування НПВ = 60 т, мають ціну повірочної поділки е = 20 кг. Вони повинні мати датчики ваги класу С3 по ГОСТ 30129 або Рекомендаціям № 60 Міжнародної організації законодавчої метрології (МОЗМ). Наші дослідження показують, що лише 7% ввезених в країну «копійчаних» датчиків для великовантажних ваг, відповідають цим вимогам.

По суті, ці датчики аналогічні «Ролекс» за 2 $, які щохвилини пропонують туристам на найдовшій пішохідної вулиці Шанхая - Нанкінської. Купивши такий годинник з цікавості, Ви нічим не ризикуєте, адже вони «цокає» і навіть стрілки обертаються. Більш того, протягом доби Ви зможете оцінити точність їх ходу, порівнявши з показаннями перевірених годин!

З датчиками ж трагедія полягає в тому, що недобросовісні імпортери (вони ж є виробниками дешевих автомобільних і кранових ваг) не в змозі провести вхідний метрологічний контроль закуповуваних датчиків. Для цього потрібні дорогі еталонні силозадавальний машини високого класу з атестованої термокамерою, яких в країні одиниці. Знаючи це, південно-східні постачальники датчиків не церемоняться з нашими покупцями, відвантажуючи кращий селективно відібраний товар в Європу і США.

Як правило, найбільше невідповідність спостерігається за величиною температурної похибки робочого коефіцієнта передачі (РКП), яка перевищує допустиму по класу С3 згідно Р-60 МОЗМ в рази (рис.2). У підсумку, автомобільні ваги, відкалібровані і повіряти один раз на рік, при сезонному зміні температури від мінус 30 до плюс 40 ° С будуть «брехати» істотно. А їх власник, який став жертвою, недобросовісних виробників, які використовують неперевірені імпортні «копійчані» датчики, понесе чималі збитки внаслідок невірного обліку зважується сировини і готової продукції свого підприємства.

Рис.2. Поля допусків граничної похибки ваговимірювальних датчиків

А - «чесні» датчики по Р-60 МОЗМ і ГОСТ 30129,
В - «копійчані» датчики здалеку

Можливі збитки в результаті використання автомобільних ваг з «копійчаними» неякісними датчиками оцінені раніше [1]. При зважуванні дорогих вантажів, наприклад, брухту кольорових металів, річні збитки можуть досягати десятків мільйонів рублів. Це змушує нас уважно вивчати саме «практичну» метрологію автомобільних ваг.

2. Вакханалія «бесфундаментних»

У Державному Реєстрі засобів вимірювань за станом на грудень 2010 році не значилося жодних автомобільних ваг без фундаменту. Проте, ІНТЕРНЕТ рясніє пропозиціями автомобільних ваг без фундаменту. Це, висловлюючись юридичною мовою, недобросовісна реклама. Тут робиться розрахунок на заманювання покупця уявної економією на будівельних роботах. Результат, як і у випадку з «копійчаними» датчиками, буде той же - ваги будуть «брехати», а власник ваг нести збитки від неправильного зважування.

На відміну від температурної похибки датчиків, яку можна кваліфікувати як невиключає систематичну, похибка від просідання опор підстави під датчиками можна швидше вважати випадковою. Похибка ваг буде змінюватися непрогнозованим чином (рис.3). Дають недобросовісну рекламу виробники обіцяють роботу ваг з заявленими в паспорті і описі типу характеристиками і на дорожніх плитах, і в чистому полі, і на «твердому» асфальтовому покритті! В результаті циклічного навантаження конструкції вантажоприймальної платформи, датчиків і їх опор зважувати автомобілями, відбувається поступове просідання опор і перерозподіл навантаження між датчиками. Порушується юстирування ваг, з'являються чутливість до положення автомобіля на платформі і «неповернення нуля».

Рис.3. Поля допусків граничної похибки автомобільних ваг

А - ваги на залізобетонному фундаменті,
В - «бесфундаментних» автомобільні ваги

При установці ваг без фундаменту на пучинистих грунтах з високим рівнем грунтових вод можливі настільки сильні деформації підстави, що силова ланцюжок між окремими датчиками і платформою розривається (рис.4). Внаслідок цього порушується калібрування ваг, а датчики піддаються нерозрахованих ударних навантажень, зазвичай призводить до їх руйнування.

Рис.4. Розрив сілопередающей вимірювальної ланцюжка внаслідок нерівномірного просідання опор датчиків

3. Поява «автомобілів-вбивць» ваг

В останні роки для перевезення інертних вантажів (пісок, щебінь і т.д.) широко використовуються імпортні великовантажні короткобазний самоскиди. При числі осей від 4 до 6 їх маса «брутто» досягає 60 ... 80 т, а навантаження на вісь перевищує допустимі 10 т і досягає 15 ... 18 т! Це призводить до нерозрахованих деформацій і руйнування вантажоприймальної платформи.

Одночасно страждає і метрологія ваг. Змінюються кути докладання зусиль до ваговимірювальним датчикам, коригувальні величину РКП, а також порушується кутова юстирування платформи. Пояснюється це тим, що більшість знаходяться в експлуатації автомобільних електронних ваг, побудованих в останні 10 ... 15 років, мають модульну конструкцію, розраховану на рівномірний розподіл навантаження по довжині платформи. Як правило, ваги з НПВ = 40 ... 60 т загальною довжиною 18 м і складаються з 3-х шестиметрових модулів, розраховувалися під п'яти- або шестивісних транспортний засіб (тягач з напівпричепом) з навантаженням на вісь 10 т.

З'явилися «автомобілі-вбивці» вимагають від виробників нових підходів до проектування, виготовлення та випробування автомобільних ваг. Зокрема, мінімальна товщина настилу вантажоприймальної платформи, що виготовляється зазвичай з рифленого сталевого листа, тепер не повинна бути менше 8 мм. Силовий набір платформи повинен мати збільшене число поздовжніх балок, а кронштейни і сілопередающіе вузли необхідно розраховувати виходячи з того, що на один шестиметровий модуль приходить навантаження від усього короткобазного автомобіля з масою не менше 60 т.

У нещодавно вступив у дію ГОСТ-Р 53228-2008 «Ваги неавтоматичного дії» вже відображені і нові методи випробувань автомобільних ваг, що враховують сказане вище. Так, чутливість ваг до зміни положення зважується автомобіля на платформі тепер повинна перевірятися шляхом переміщення уздовж платформи сконцентрованого на можливо меншій площі вантажу з масою 80% від НПВ. Це дуже жорстке, але вкрай необхідне в сьогоднішніх умовах випробування.

4. Поява ваг «колійні» конструкції

Винахідливість виробників автомобільних ваг не знає меж. Щорічно в світі видається понад 100 патентів на конструкцію автомобільних ваг. Це дозволяє рухатися вперед - знижувати масу, собівартість, підвищувати міцність платформи, покращувати інші параметри і т.д. Однією з конструкцій, що з'явилися в останні роки, і часто використовуваних нашими виробниками, є, так звана, «колійна» платформа. Зовні вона схожа на оглядовий естакаду автосервісу (рис.5). За рахунок порожнечі в середині вантажоприймальної платформи ця конструкція дозволяє заощадити 5 ... 10% металу, знизити собівартість і ціну.

Рис.5. Автомобільні ваги «колійні» схеми

Автомобільні ваги «колійні» схеми, розраховані на великі навантаження (НПВ ≥ 60 т), мають один суттєвий недолік - їх практично неможливо коректно відкалібрувати і провести первинну державну повірку. Обумовлено це тим, що площа вантажоприймальної платформи занадто мала для того, щоб на ній можна було б розмістити необхідну кількість традиційних циліндричних гир масою по 500 кг, використовуваних зазвичай при налаштуванні і повірці автомобільних ваг. Коректне налаштування таких ваг можна здійснити лише з використанням двотонних гир, використовуваних в вагоповірочні вагонах, чого, як правило, ніхто не робить через високу вартість їх оренди.

5. Катастрофічний брак у ЦСМ гир і СПВЛ нового покоління

Найважливішою невирішеним завданням держави протягом останніх 10 років є забезпечення центрів стандартизації і метрології (ЦСМ) спеціалізованими вагоповірочні лабораторіями (СПВЛ) нового покоління з необхідним для сучасних ваг запасом гир. Навіть з використанням методу заміщення, для настройки та перевірки автомобільних ваг з НПВ = 60 ... 80 т необхідно мати 15 ... 20 т гир [2]. У той же час, більшість ЦСМ досі використовує вагоповірочні лабораторії на базі двохосьових автомобілів «ЗІЛ» з запасом гир на борту не більше 5 ... 7 т! Не у кращому становищі і у більшості дрібних виробників. Нікчемна прибуток, що заробляється в результаті їх демпінговою цінової політики при продажу ваг, не дозволяє обзавестися достатньою кількістю гир і відповідним автомобілем для їх перевезення.

Слід також зазначити, що використовувані десятиліттями циліндричні гирі по 500 кг сьогодні вже не відповідають вимогам дня. З їх допомогою неможливо створити щільність навантаження вантажоприймальної платформи, відповідну впливу на ваги великовагових транспортних засобів, згадуваних вище. Необхідна щільність навантаження від 4 до 6 т / кв.м може бути створена тільки з використанням гир нової конструкції масою 500 кг і 1 т [3], [4], пристосованих для укладання їх в два або три поверхи (рис.6). Установка таких гир штабелем можлива тільки з використанням гідравлічного маніпулятора, який повинен бути встановлений на СПВЛ нового покоління, що базується на сучасному шасі «КАМАЗ» або «МАЗ» необхідної вантажопідйомності.

Рис.6. Гирі нового покоління масою 500 кг і 1 т, що сплачуються підприємством «Промконструкція»

6. Відсутність в ЦСМ і у виробників еталонних силозадавальний машин для настройки і перевірки кранових ваг

Тема розділу звучить жахливо. Якщо немає еталонних засобів, то як же ваги виробляються і поверяются в експлуатації? Однак, стан справ в метрології великовантажних кранових ваг (НПВ = 5 ... 30 т) саме таке.

Почнемо з виробників. У Державному Реєстрі засобів вимірювань значиться близько трьох десятків типів кранових ваг. З них в Росії, по-справжньому, проводиться не пізніше 5 типів. Решта ввозяться по імпорту з Китаю - це показує офіційна митна статистика. Немає секрету і в тому, що в Держреєстр, в більшості своїй, ці імпортні ваги потрапляють вже під Російським брендом. Адже багатьом набагато приємніше вважати себе «виробником», а не простим перепродувачем!

На ділі ж «виробництво» зводиться до наклейки нової етикетки і вкладенню паспорта та експлуатаційної документації російською мовою. Справа за малим - перед продажем треба пройти первинну перевірку. Але ось невдача - атестованих силозадавальний машин з еталонними датчиками сили класу точності «0.0» за стандартом ISO-376 ні у цих «виробників», ні у ЦСМ (за рідкісним винятком) немає! В результаті маємо те ж саме, що і з автомобільними вагами - настройка і перевірка проводиться двома-трьома тоннами гир за допомогою кран-балки або мостового крана. Інакше кажучи, ваги поверяются неповною навантаженням, а лише її малою частиною - 20 ... 30%! Природно, ні про які складових похибки, вимірюваних в декількох точках шкали в процесі навантаження і розвантаження ваг, як цього вимагає ГОСТ-Р, мова не йде!

7. Практична метрологія в федеральному масштабі

Перераховані практичні аспекти настройки, повірки та експлуатації автомобільних і кранових ваг призводять до того, що реальна похибка більшості з них в рази перевершує похибка, заявлену в паспорті. На ділі це виливається в колосальні кількості недоврахованої вантажів і матеріальних втрат, наочніше оцінити які краще в масштабах країни.

Приклад - Оцінити невизначеність річного обсягу випуску і реалізації металопрокату в країні в 2009 році. Припустимо, що весь прокат зважується двома типами великовантажних ваг - автомобільними і крановими, причому лише тільки третина їх має згадані вище проблеми практичної метрології, в результаті яких їх похибка вище заявленої в паспорті лише на 0,1%. Згідно з попередніми даними Росстату випуск прокату чорних металів в Росії в 2010 році становив 57,8 млн. Т.

Тоді величина можливих втрат складе

П ≈ 0,1 х 57,8 / 100/3 ≈ 20 000 т,

що в грошовому вираженні при ціні металу 30 000 руб. / Т складе

Д ≈ 20 000 х 30 000 ≈ 600 млн. Руб.

Для перевезення цього металопрокату треба було б 2 судна, 20 поїздів або 1000 вантажних автомобілів-длинномеров!
Це вже не «практична», а економічна метрологія великовантажних ваг! Заради таких грошей варто купувати і хороші ваги, і гирі, і СПВЛ, і еталонні силозадавальний машини. Але ж це тільки одна з галузей нашої промисловості! А кольорова металургія, видобуток нафти і газу, виробництво будівельних матеріалів, хімічна промисловість? Адже вся продукція цих галузей зважується на великовантажних вагах!

З А К Л Ю Ч Е Н Н Я

Думаю, що розглянуті проблеми «практичної» метрології великовантажних ваг мають, в першу чергу, етичні коріння. Всі виробники знають, як треба робити хороші ваги. Для цього всього лише треба використовувати перевірені ваговимірювальні датчики від хороших виробників з реальним класом точності не гірше С3 по ГОСТ 30129 або Р-60 МОЗМ, будувати надійний недеформіруемое залізобетонний фундамент і не економити на металі на шкоду жорсткості вантажоприймальної платформи. Крім усього, треба мати еталонні засоби вимірювання сили і маси. Іншими словами, треба бути чесним виробником!

Мабуть, назріло введення метрологічної премії «чесні ваги». За аналогією з премією «Золотий Орел» в кінематографі. Це звання повинно присвоюватися ваг, метрологія яких на практиці (в житті) збігається з заявленою. На жаль, такі наші сьогоднішні реалії.

Держава в особі Росстандарта теж має, нарешті, зробити подвиг і оснастити близько 90 наших ЦСМ еталонними засобами для повірки великовантажних ваг - СПВЛ і силозадавальний машинами нового покоління. Тоді ми будемо точно знати, скільки продукції справили всі галузі нашої Російської промисловості!

література

1. Сенянскій М.В. «Дешеві» автомобільні ваги обходяться дорожче! «Головний метролог», № 5 2010

2. Кудрявцев А.Г., Сенянскій М.В. Організаційно-методичні засади забезпечення точності зважування при налаштуванні і повірці великовантажних ваг. Законодавча та прикладна метрологія № 1 (89), 2007

3. Кудрявцев А.Г., Драчев В.М. Корисна модель № 54176 «Гиря», 2006

4. Кудрявцев А.Г., Драчев В.М. Корисна модель № 49618 «Гиря», 2005