QUALITY ASSURANCE OF PROCESSES IN SPRING DISASTER RECOVERY INSTRUMENTS FOR MEASURING PRESSURE

Full Text

Введение В наше время в промышленности и других хозяйственных отраслях используется множество пружинных приборов, которые служат для измерения давления. Наиболее распространенные в наше время - это пружинные манометры, которые выпускают с одновитковой и многовитковыми пружинами. Манометр - прибор для измерений избыточного давления (давления выше атмосферного) паров, газов или жидкостей, заключенных в замкнутом пространстве. Манометры применяются во всех случаях, когда необходимо измерить, контролировать и регулировать давление. При помощи манометров измеряют давление в газовых линиях, нефтепроводах, водоводах, котельных установках, компрессорных и т.д. Их работа основана на использовании деформации чувствительного элемента, которая возникает под действием измеряемого давления. Показатели этой деформации передаются отсчетному устройству измерительного прибора, градуированному в единицах давления. Факторы, влияющие на выход из строя манометра В 1953 г. профессор токийского университета К. Исикава обсуждал проблему качества на одном заводе и суммировал мнения инженеров в форме диаграммы причина-результат (следствия). Данная диаграмма получила широкое распространение во многих японских организациях. Диаграмма Исикавы показывает отношение между показателями качества и факторами, которые воздействуют на него. На рисунке 1 отображены факторы, влияющие на выход из строя манометра. Из диаграммы можно сделать вывод, что человеческий фактор имеет самое большое влияние на конечный результат, так как непосредственно человек принимает участие в изготовлении манометра. Поэтому, важно учесть возраст, опыт и квалификацию работника, и предоставить ему нужную мотивацию. Также стоит выделить факторы, оборудование и материал, поскольку без должного и качественного оборудования изготовленный манометр может даже не пройти калибровку и поверку. А если плохо подобрать материал, то результат тоже будет неудовлетворительным и прибор может быстро выйти из строя. Диаграмма Исикавы «Рыбья кость» обладает следующими преимуществами. 1. Позволяет графически изобразить взаимосвязь исследуемой проблемы и причин, которые влияют на эту проблему 2. Дает возможность провести обширный анализ цепочки взаимосвязанных причин, воздействующих на проблему. 3. Удобна и проста для применения и понимания персоналом. 4. Для работы с диаграммой не требуется высокая квалификация сотрудников, соответственно нет необходимости проводить длительное обучение. К недостаткам данного инструмента качества можно отнести сложность в определении взаимосвязи исследуемой проблемы с причинами ее возникновения в случае, когда данная проблема может являться частной задачей более сложного процесса. 1.1.1 1.1.3 1.1.2 1.1 1.2 1.2.4 1.2.3 1.2.2 1.2.1 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.4.1 1.5.1 1.5.3 1.5.4 1.5.2 1.4 1.5 1.3 2.1 Выход из строя манометра 1. Человек 2. Метод 3. Оборудование 4. Окружающая среда 5. Материал 2.1.1 6.1 6.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5.2 3.5.4 3.5.6 3.5.8 3.5.7 3.5.5 3.5.3 3.5.1 4.1 4.1.2 4.2 4.2.1 4.3 4.4 4.5 5.1 5.1.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.3 5.4 5.5 6. Контроль Рисунок 1. Диаграмма Исикавы Другим недостатком можно назвать ограниченность пространства, так как не всегда можно уместить всю цепочку на бумаге. Однако, данного недостатка можно избежать, если диаграмма Исикавы строится с помощью программных средств. Тип дефекта Результат контроля Итоги по типам дефектов Износы деталей передаточного механизма |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||| 73 Коррозия шестерни |||| |||| |||| ||| 18 Деформация пружины |||| |||| |||| |||| |||| ||| 28 Повреждение стекла |||| |||| |||| |||| 20 Увеличение зазоров в сопряженных деталях |||| |||| |||| |||| ||| 23 Повреждение корпуса |||| || 7 Другие |||| |||| | 11 Итого: 180 Рисунок 2. Контрольный листок Дефекты, возникающие в процессе эксплуатации Для анализа и сбора информации о появлении дефектов можно применить контрольный листок, который является одним из семи инструментов качества, как и диаграмма Исикавы. Фрагмент испытания представлен на рисунке 2. Контрольный листок - это бумажный бланк, на котором заранее изображены контролируемые параметры, для того чтобы легко и точно записать данные измерений. Главное назначение этого инструмента оценки и обеспечения качества: - облегчить процесс сбора данных; - автоматически упорядочить данные для облегчения их дальнейшего использования. Таблица 1. Данные для построения диаграммы Парето Типы дефектов Число дефектов Накопленная Σ числа дефектов Процент числа дефектов по каждой причине к общей сумме Накопленный процент Порог 1.Износы деталей передаточного механизма 73 73 41% 41% 80% 2.Деформация пружины 28 101 15% 56% 3.Увеличение зазоров в сопряженных деталях 23 124 13% 69% 4.Повреждение стекла 20 144 11,1% 80,1% 5.Коррозия шестерни 18 162 10% 90,1% 6.Повреждение корпуса 7 169 3,8% 93,9% 7.Другие 11 180 6,1% 100% Итого: 180 Рисунок 3. Диаграмма Парето Из контрольного листка на рисунке 2 можно сделать вывод о том, что износы деталей передаточного механизма и деформация пружины самые часто встречающиеся дефекты при эксплуатации манометра. Диаграмма Парето, представленная на рисунке 3 (см. также таблицу 1), позволяет обнаружить и наглядно показать проблемы (дефекты) и то, как часто они возникают. При помощи этого инструмента качества можно распределить усилия для разрешения найденных дефектов, определить факторы, с которых нужно начинать действовать. Напомним, что принцип Парето означает, что 20% усилий дают 80% итогового результата, тогда как остальные 80% усилий - лишь 20% этого результата. Благодаря данным инструментам качества было выявлено какие дефекты могут возникать при эксплуатации манометров и их частота возникновения. Наиболее влияющим типом дефектов оказался износ деталей передаточного механизма, также стоит отметить деформацию пружины (датчик давления). Ремонт манометров При эксплуатации пружинных манометров из-за действия факторов обнаруживаются неисправности приборов. В основном неисправности - это износы деталей передаточного механизма, а также пружин, в которых возникают остаточные деформации. Сюда же можно отнести повреждения корпуса, стекла, шкалы, увеличение зазоров в сопряжениях деталей. При возникновении неисправностей, есть неисправности, которые можно устранить. Для восстановления работоспособности прибора его ремонтируют, так как это дешевле, чем купить новый. Манометр, который необходимо ремонтировать, нужно разобрать, осмотреть кинематический узел, трубчатую пружину. На зубчатом секторе не должно быть наклепа и изношенных зубцов. На плате самого сектора не должны наблюдаться следы деформации. Если зубцы сектора изношены, то его необходимо заменить. Деформацию платы устраняют ее рихтовкой на металлической плите. Спиральная пружина не должна иметь касания витков, при этом её геометрическая форма не должна быть нарушена. Если есть возможность, то пружину можно выправить посредством пинцета, пользуясь при этом увеличительной лупой. Если нет такой возможности, то пружину следует заменить на новую. После ремонта или замены ее следует установить одним концом в отверстие оси трубки и зафиксировать при помощи конусной латунной шпильки. Другой конец пружины нужно зафиксировать указанным способом при упоре зубца трубки к правой части сектора. После того как закончена полная сборка передаточного механизма его необходимо смазать часовым маслом. Если трубчатая пружина (датчик давления) имеет деформацию, то ее нужно заменить на новую. Используя газовую горелку, путем выпаивания из гнезда держателя, необходимо удалить старую пружину. После этого зачистить гнездо для установки новой пружины, которую запаивают. При пайке необходимо соблюдать правильное положение новой трубчатой пружины путем использования свинцовых вкладышей или специального приспособления. После пайки надо проверить ее герметичность. Для этого держатель с трубчатой пружиной следует установить на пресс и, основываясь на контрольный манометр, подать максимальное расчетное давление. Если в течение 4-5 мин. давление не падает, то это указывает на герметичность манометра. При восстановлении работоспособности кислородных манометров необходимо обезжирить внутреннюю рабочую полость и штуцер. Ремонт осуществляется на рабочем месте, которое изолировано от других приборов. Для проверки отсутствия следов масла достаточно 6-10 см³ спирта. Манометр следует несколько раз встряхнуть при положении штуцера вверх, после чего вылить спирт на белую чистую бумагу и если на ней после высыхания спирта не наблюдаются пятна масла, то манометр обезжирен. Послеремонтную поверку пружинных манометров нужно осуществлять на грузопоршневых манометрах типа МП-60 и МП-600, которые имеют следующие классы точности 0,05 и 0,2. Элементы такого манометра - это корпус, который представляет собой вместе с поршнем, винтовым штоком и маховиком винтовой пресс. Когда маховик вращается, то вместе со штоком движется поршень. Трансформаторное масло необходимо заливать в винтовой пресс, когда вращается маховик в воронку при открытом вентиле, при этом поршень должен быть установлен в левое крайнее положение. Под давлением масла калибрированный поршень с тарелкой и калибрированными грузами на этой тарелке может перемещаться по отношению к грузопоршневой колонке, причем, вентили должны быть замкнуты. При возникновении перелива масла в воронке из пресса закрывают вентиль. В таком случае пресс готов в эксплуатации в двух режимах: поверка манометра при помощи сопоставления с показаниями образцового манометра и поверка манометров, используя калибровочные грузы. Данные грузы обеспечат создание давления в прессе через 50; 100 и 500 кПа. Манометр, который необходимо поверить, устанавливают в отборное устройство и открывают вентили. Потом маховиком передвигают поршень, чтобы его выступ из грузопоршневой колонки составлял одну треть своей длины. Благодаря поршню с тарелкой, создается величина начального давления равного 100 кПа. Чтобы изменить величины давления, необходимо откорректировать шкалы за счет масс калибровочных грузов. При отсчете показаний поверяемого манометра тарелка должна вращаться с частотой в пределах 30-50 об/мин, так как надо компенсировать погрешность, вызываемую трением поршня. Разность показаний поверяемого манометра и давления, созданного прессом, можно детерминировать как погрешность. Для того, чтобы использовать первый режим поверки в отборные устройства и необходимо установить образцовый и поверяемый манометры, также открыть вентили и, за счет маховика, создавать давление трансформаторного масла, соответствующего поверяемым отметкам шкалы манометра. Если есть неисправности и деформация многовитковых трубчатых пружин - нужно демонтировать кинематический узел, потом выпаять капилляр и отделить пружины от стойки. Новую пружину надлежит свободным концом припаять к гибкой скобе, соединяющей пружину с ее осью, а неподвижный конец пружины выпаять в ранее извлеченный капилляр. После установки пружины на стойке ее нужно опаять. Собранный блок, следует соединить с помощью соединительной тяги. Через гидравлический пресс по капилляру нужно подать максимальное рабочее давление. При этом многовитковая пружина должна раскручиваться на 50º. Если в течение 4-5 мин. не наблюдается падения давления, то качество выполненной пайки считается удовлетворительным. Когда выполняются ремонтные работы, секторный передаточный механизм пружинного манометра необходимо отрегулировать на плавность хода по всей длине зубчатого сектора и еще на параллельность его оси и оси шестерни. После того, как выполнена работа по восстановлению работоспособности манометра и нанесено клеймо поверки, на штуцер нужно установить заглушку для того чтобы предотвратить попадание в него масла и пыли. При ремонте манометра на некоторые его детали могут быть нанесены износостойкие покрытия для увеличения их срока службы. Выводы В заключение необходимо отметить, что обеспечение качества процессов по восстановлению работоспособности пружинных приборов для измерения давления(манометров) - это очень трудоемкий процесс, так как в нем нужно выявить факторы, влияющие на выход из строя манометров, собрать и проанализировать все дефекты, для того чтобы повысить качество ремонта. В статье после определения указанных факторов были исследованы методы, которые помогают обеспечить качество при восстановлении работоспособности пружинных приборов для измерения давления.

About the authors

Mikhail Artyomovich Naboichenko

Moscow State University of Technology «STANKIN»

Email: nabmisha@gmail.com

Tatyana Vladimirovna Karlova

Institute for Design and Technological Informatics of RAS

Email: karlova-t@yandex.ru

Alexey Vyacheslavovich Kapitanov

Moscow State University of Technology «STANKIN»

Email: av.kapitanov@stankin.ru

References

Supplementary files