Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общая характеристика задачи метрологической аттестации средств газоаналитических измерений в энергетике 10
1.1. Характеристика газоаналитических измерений в энергетике 10
1.2. Специфика метрологического обеспечения газоаналитических измерений 32
1.3. Анализ основных направлений совершенствования средств метрологического обеспечения газоаналитической техники, в рамках задачи диссертационного исследования 38
Глава 2. Исследования возможностей создания средств метрологической аттестации спектр-фотометрических газоанализаторов на новых физических принципах 41
2.1. Анализ физико-технической сущности задачи создания средств метрологической аттестации на новых физических принципах 41
2.2. Анализ инженерных решений по созданию средств метрологической аттестации на новых физических принципах, в рамках задачи диссертационного исследования 69
2.3. Анализ задачи разработки прибора для метрологической аттестации газоаналитической техники, как объекта диссертационного исследования 88
Глава 3. Разработка и исследования экспериментального образца прибора для метрологической аттестации спектр-фотометрических газоанализаторов
3.1. Структурный анализ конструкции прибора для метрологической аттестации газоаналитической техники, как объекта диссертационного исследования 98
3.2. Формализация физико-математической модели экспериментального образца метрологического прибора 121
3.3. Анализ задачи совершенствования конструкции прибора для метрологической аттестации газоаналитической техники, как объекта диссертационного исследования 143
Глава 4. Перспективы использованрш разработанного образца прибора для метрологической аттестации спектр-фотометрических газоанализаторов в структуре систем контроля природной среды 165
4.1. Облик комплекса метрологического обеспечения газоаналитических измерений систем контроля природной среды на базе разработанного прибора в энергетической отрасли 165
4.2. Экономические аспекты вопроса метрологической аттестации газоаналитической техники с использованием разработанного прибора 172
Основные результаты и выводы 178
Авторский список публикаций 181
Литература 182
Приложение 194
- Специфика метрологического обеспечения газоаналитических измерений
- Анализ инженерных решений по созданию средств метрологической аттестации на новых физических принципах, в рамках задачи диссертационного исследования
- Формализация физико-математической модели экспериментального образца метрологического прибора
- Экономические аспекты вопроса метрологической аттестации газоаналитической техники с использованием разработанного прибора
Введение к работе
Актуальность проблемы. Современные условия рыночной экономики предъявляют ряд специфических требований к энергетической отрасли, - не характерных для нее ранее. Энергетическая отрасль России была создана и развивалась в условиях плановой экономики периода СССР. Так центральная (для отрасли) проблема повышения рентабельности процессов теплоэнергопреобразования всегда была ориентирована на ее директивное решение отраслевым министерством. Тоже можно сказать и о проблеме повышения уровня экологической безопасности технологических процессов [1].
В настоящий период отрасль находится в условиях экономической саморегуляции, когда вопросы оптимизации ее экономических механизмов решаются в пределах конкретных технологических процессов, - применительно к условиям конкретного предприятия.
Другим важным аспектом, в этой связи, является фактор изменения акцентов в системе оценок эффективности деятельности энергопредприятия. Так если в условиях плановой экономики периода СССР уровень экологической стерильности энергопредприятия регламентировался, главным образом, системой безусловных технико-экономических показателей, то в настоящее время его (уровня) оценка приобрела условный смысл. Более того, ранее существовавшая система безусловных штрафов, заменена на прецедентную структуру юридической ответственности. В этом случае предприятие может представить в юридическую инстанцию собственную доказательную систему, базирующуюся на данных объективного анализа средств и методов контроля природной среды. Подобная проблематика задач разработки и совершенствования средств и методов контроля и анализа природной среды в энергетической отрасли представлена структурой.
В этой связи важным и значимым является вопрос разработки и создания средств и методов метрологической аттестации самих аппаратурных средств
5 контроля и анализа природной среды. Очевидно, что при представлении в юридическую инстанцию доказательной системы, базирующейся на собственных данных объективного анализа средств и методов контроля природной среды, неизбежно встает вопрос «метрологической корректности» подобных измерений. В этом случае, аспект разработки и создания средств и методов метрологической аттестации аппаратурных средств контроля и анализа природной среды обретает юридический смысл и переходит в плоскость правового регулирования [2].
Очевидно, что для энергетической отрасли, для которой объективно закономерно антропотехногенное воздействие на природную среду, функционирование предприятий рассматривается как процесс, интегрированный в единой экосистеме. Так предприятие энергетической отрасли (ПЭО) всегда является источником антропотехногенного воздействия на природную среду, что особенно важно при размещении ПЭО в черте крупного мегаполиса.
Одним из наиболее экологически значимых факторов антропотехногенного воздействия на природную среду энергетической отрасли являются различного рода выделения и выбросы процессов теплоэнергопреобразования, главным образом в газообразном виде. Поэтому, доминанту среди аппаратурных средств и методов контроля и анализа природной среды занимают газоаналитические измерения. В физическом аспекте газоаналитические измерения, в теплоэнергетике, чаще всего исследуют процессы, характеризующие режимы теплообмена, горения [3].
Очевидно, что наибольшее значение имеют измерения углеводородных газов. Углекислый газ (СОг), по своему механизму физико-химического образования, всегда сопровождает технологические процессы тепло-энергопреобразования, напрямую характеризуя уровень их техногенного совершенства [4].
Для газоаналитических измерений, как важного раздела эко-
6 промышленного мониторинга, характерна проблематика задач разработки и совершенствования средств и методов контроля и анализа природной среды. Для подобной измерительной техники традиционно актуальна проблема разработки и создания соответствующего аппаратурного обеспечения. Однако для газоаналитических измерений существует соизмеримая по значимости и актуальности проблема разработки и совершенствования средств и методов метрологического обеспечения. Это определено, прежде всего, спецификой физико-химической сущности самих газоаналитических измерений [5].
Указанная задача (разработки и создания средств и методов метрологической аттестации аппаратурных средств контроля и анализа природной среды), главным образом для газоаналитической техники может быть аргументирована рядом аспектов.
Обобщая, сказанное следует сделать вывод о:
важности и значимости для энергетической отрасли вопроса разработки и создания средств и методов метрологической аттестации аппаратурных средств контроля и анализа природной среды;
акцентировании указанного вопроса относительно средств газоаналитического измерения группы углеводородных газов;
актуальности решения названных задач применительно к газоанализаторам углекислого газа.
С позиций приведенных выводов, а также с учетом выше указанной аргументации сформулируем основные нормативные положения диссертационной работы.
Целью работы является создание прибора и методики метрологической аттестации спектр-фотометрических газоанализаторов систем контроля природной среды, исключающего в собственной конструкции применение поверочных газовых смесей.
Основные задачи диссертационного исследования:
- анализ физико-технической сущности газоаналитических измерений
7 углеводородных газов в промышленности, с целью выделения доминантного направления совершенствования их конструктивной реализации;
- анализ средств и методов модуляции оптических ИК-потоков,
имитирующих изменение концентрации углеводородных газов, применительно
к вопросу создания метрологического прибора с улучшенными технико-
экономическими характеристиками;
-разработка, изготовление и лабораторные исследования экспериментального образца метрологического прибора, исключающего в собственной конструкции процессы информационного газодинамического преобразования;
-разработка и изготовление аппартно-алгоритмического комплекса, позволяющего синтезировать физико-математическую модель прибора, в классе факторных регрессионных полиномиальных уравнений в ходе исследований экспериментального образца;
-выработка теоретических выводов и инженерных рекомендаций по внедрению прибора для метрологической аттестации спектр-фотометрических газоанализаторов, на основе проведенной разработки.
Научная новизна диссертационной работы заключена в нижеприводимых положениях:
- аналитически, с позиций физико-технической сущности
газоаналитических измерений, показана аппаратурная сложность, низкая
рентабельность и конструктивная ограниченность базового промышленного
метода метрологической аттестации на поверочных газовых смесях, что
указывает на правомерность поиска наиболее оптимальных средств и методов;
-предложен способ модуляции оптических ИК-потоков, имитирующий изменение концентрации газа, для спектр-фотометрических газоанализаторов, на основе программно-координатного перемещения излучателя;
- выработаны теоретические обоснования и физические интерпретации
основных механизмов энергообменных процессов, протекающих в узлах
8 информационного оптоэлектронного преобразования разработанного прибора, определяющие его метрологические характеристики;
-разработана адекватная физико-математическая модель узла информационного оптоэлектронного преобразования прибора, дающая однозначное численное определение взаимосвязи его конструктивных параметров с параметрами протекающих в нем энергообменных процессов.
Практическая значимость диссертационной работы:
-разработан, изготовлен и исследован экспериментальный образец прибора для метрологической аттестации спектр-фотометрических газоанализаторов;
-разработан, изготовлен и апробирован аппартно-алгоритмический комплекс, позволяющий в ходе исследований синтезировать физико-математическую модель прибора, в классе факторных регрессионных полиномиальных уравнений;
-выработаны выводы и рекомендации по внедрению метрологического прибора, на основе проведенной разработки, а также по перспективам ее сертификации;
- выработаны конкретные рекомендации по конструктивной, реализации прибора, позволяющие в перспективе внедрить его в энергетическую отрасль в качестве метрологической установки.
На защиту выносятся следующие положения:
Результаты технико-экономического анализа, доказывающие низкую рентабельность метода метрологической аттестации газоанализаторов на поверочных газовых смесях, используемого в промышленном экологическом мониторинге;
Аналитическое обоснование метода модуляции оптических ИК-потоков, при имитации изменений концентрации углеводородных газов, для спектр-фотометрических газоаналитических измерениях, на основе программно-координатного перемещения излучателя;
3. Результаты комплексных исследований разработанного
экспериментального образца прибора на уровне синтезированной физико-математической модели, в классе факторных регрессионных полиномиальных уравнений, превосходящие результаты базовой методики.
Достоверность результатов работы обеспечена комплексным характером-выполненных экспериментальных исследований, непротиворечивостью полученных результатов и их согласием с существующими теоретическими моделями.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XVI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции (Казань, май 2004 г.), VI аспирантско-магистрском научном семинаре КГЭУ (Казань, апрель 2002 г.), VII аспирантско-магистрском научном семинаре КГЭУ (Казань, апрель 2003 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в двух научных статьях и тезисах трёх конференций.
Вклад автора в проведенное исследование состоит в:
-разработке научной концепции формализации сущности газоаналитических измерений углеводородных газов в промышленности, с целью выделения доминантного направления в решении вопроса создания метрологического прибора с улучшенными технико-экономическими характеристиками;
-разработке аппаратно-алгоритмического комплекса для реализации экспериментальных исследований образца метрологического прибора, изготовленного в рамках диссертации, в направлении решения поставленной задачи;
-разработке аналитического базиса алгоритмического обеспечения экспериментальных исследований, на уровне синтеза матриц планирования активного факторного эксперимента, для формализации физико-математической модели экспериментального образца метрологического прибора.
Специфика метрологического обеспечения газоаналитических измерений
Газовый анализ отличается рядом особенностей. Первая особенность заключается в том, что приборы градуируются в единицах концентрации газов. Сами приборы, измеряющие физические и физико-химические свойства газ/эв, косвенно (опосредованно) связанны с концентрацией определяемого компонента [35]. Показания газоанализаторов зависят не только от концентрации, но и от давления, температуры и ряда других параметров. В связи с этим вопросы метрологического обеспечения газоаналитических измерений вызывают большие трудности, - как следствие, очень трудно повышать класс точности газоанализаторов. Другой особенностью является то, что газоанализаторы не являются приборами, измеряющими действительные значения физических и физико-химических величин. Кроме этого, в отличие от результатов измерений, полученных на других приборах, измеряемую физико-химическую величину нельзя сравнить с эталонной мерой, например, теплопроводность анализируемой газовой смеси со стандартной теплопроводностью и т.п. [36].
Практически каждое измерение концентрации определяемого компонента в газовой среде является самостоятельной физико-технической проблемой, зависящей не только от химического состава анализируемой среды, но и от ее физических параметров: температуры, давления, влажности, наличия механических примесей и т. д. В этом заключается третья особенность задачи анализа газов.
В связи с указанным, процедуры метрологической аттестации газоаналитической техники представляют собой достаточно сложный комплекс аппаратно-алгоритмических процедур. Основу подобной метрологической аттестации газоаналитической техники составляет метод «поверочной газовой смеси». В основе способа приготовления «поверочной газовой смеси» лежит пресс-волюмометрический метод химико-аналитической лаборатории.
Обобщенно структура процедуры метрологической аттестации газоаналитической техники может быть представлена рис. 1.5 [37 - 39].
Газоаналитические аппаратурные средства контроля и анализа природной среды подвергаются процедурам метрологической аттестации, как на этапе проектирования, так и на этапе серийного выпуска. В первом случае процедуры носят характер «тарировок» и «калибровок», - во втором «поверок». Первый случай, как правило, ограничивается ведомственным уровнем метрологического обеспечения. Второй - государственным, когда «продукт промышленного производства» законодательно обретает свойство «средства
Структура процедуры метрологической аттестации газоаналитической техники. 35 измерения». В свою очередь, средства метрологической аттестации газоаналитической аппаратуры законодательно регистрируются. Последнее устанавливается через их (средств метрологической аттестации) соответствующую аттестацию, - причем это осуществляется в структуре «Центра ...» «Специализированной лаборатории ...», которые аккредитируются і «Комитетом Госстандарта РФ». Указанный круг задач определяет юридический смысл использования газоаналитической аппаратуры (как части комплекса средств контроля и анализа природной среды) в энергетической отрасли, в плоскости правового регулирования.
Технология упомянутой ПГС-калибровки (ПГС - поверочная газовая смесь) каналов измерения концентрации СОг в аппаратуре контроля и анализа природной среды подразумевает достаточно сложную методику и аппаратурную реализацию. Проблема ПГС-калибровки осложнена требованиями к достаточно высокому уровню профессиональной подготовки пользователя подобной методики, что значительно снижает уровень ее использования при проведении эко-промышленного мониторинга. Оснащение аппаратурного комплекса для подготовки ПГС-калибровочных смесей во всех аспектах требует существенных капиталовложений. Указанное снижает показатели коммерческой привлекательности подобной аппаратуры для предприятий энергетической отрасли, при исходной потребности в ней [40].
Диаграмма дает отчетливое представление об упомянутом факторе высокой профессиональной подготовки, трудоемкости самой методики и о сложности ее аппаратурной реализации. В частности, о достаточно больших капиталовложениях в уникальную и дорогостоящую лабораторную технику. Одновременно следует выделить и тот факт, что эксплуатация подобной техники требует привлечения высокопрофессиональных работников, - как следствие это влечет за собой существенное увеличение соответствующей статьи зарплаты.
Аналогично проведя расчеты экономических показателей метрологической аттестации анализатора СОг, на основе данных НПО «Медфизприбор» (за период 1995-2000 гг.) удалось сформировать соответствующие данные - см. Приложение 1 (Табл. П. 1.3).
Наконец, суммируя данные служб главного конструктора НПО «Медфизприбор», за период 1991-2001 гг., удалось сформировать временную картину на уровне графика изменения стоимостных затрат цикла «проектирование-производство-эксплуатация» газоаналитической техники - см. рис. 1.6,6. Названный временной цикл «проектирование-производство-эксплуатация» газоаналитической техники охватывает все этапы: 1 - этап проектирование (НИР); 2 - этап передачи в серийное производство (ОКР); 3й-этап серийного освоения; 4 - этап серийного производства; 5 - этап эксплуатации.
По данным служб главного конструктора НПО «Медфизприбор» за 100% [41] уровень была принята сумма затрат, расходуемая разработчиком изготовителем на серийный выпуск газоанализатора (типа АУГ-2). 38
На этапе «1» газоанализатор (экспериментальный образец) практически «вбирает в себя» всю сумму затрат, а уже на этапе серийного выпуска (передачи в эксплуатацию) его цена составляет лишь доли начальных капиталовложений. Поставка же «ПГС» по этапам «1-5» отличается обратном характером. Она очень дешева в начале (для разработчика, располагающего соответствующим оборудованием, она дешева). На этапе эксплуатации требуется ее массовая поставка в эксплуатирующие организации - ее цена резко возрастает (разработчик налаживает ее массовую поставку, - свои затраты он компенсирует за счет эксплуатирующих организаций).
Анализ инженерных решений по созданию средств метрологической аттестации на новых физических принципах, в рамках задачи диссертационного исследования
Разработка научной концепции и функциональной структуры экспериментального образца метрологического прибора, в рамках задачи диссертационного исследования, прежде всего, требует конкретных решений вопросов, сформулированных относительно выбранных (в разд. 2.1.4) направлений исследования. Рассмотрим их по перечисленным в разд. 2.1.4 п. 1-4. # 70 (1) - Контролируемость характерных физических параметров, с цел ью выявления компенсационных зависимостей предполагает, прежде всего, достаточно простой принцип структурной организации процесса генерации информативного ИК сигнала. (2) - Математический синтез системы неинвариантных математических уравнений, «в привязке» к конкретной конструктивной схеме, подразумевает д. обеспечение возможности прямого измерения характерных физических параметров в ходе исследований. (3) - Организация исследовательского эксперимента как і многопараметрического, полностью учитывающего конкретную конструктивную схему требует, чтобы условия (2) распространялись на весь комплекс характерных физических параметров. . (4) - Выбор математического метода, дающего наиболее адекватную модель, способную на ее основе получить названные выше математические уравнения указывает на условие достаточности комплекса измеренных характерных физических параметров, для ее (модели) синтеза. Руководствуясь этими принципами, была разработана функциональная структура экспериментального образца метрологического прибора, в рамках задачи диссертационного исследования. На рис. 2.15, а приведена функциональная схема канала регулирования интенсивности тест-сигнала прибора для исследования оптоэлектронного преобразователя ИК-сигналов. Базовым физическим эффектом, используемым для модуляции ИК-сигналов, является принцип перемещения по линейной координате источника излучения, вызывающий изменение интенсивности потока излучения ФИк Это позволяет осуществить операцию модуляции ИК-сигнала.
Сигнал с устройства ввода/вывода (УВВ) идет на схему управления электропривода (СУЭП), которая формирует управляющее напряжение иш, изменяющее частоту вращения со(т) управляемого электропривода (УЗЇТ). Вращение УЭП преобразуется, с помощью механизма перемещения (МП), в изменение координаты положения ОИ относительно ОП - x(t).
В канале электронного управления, аналогично формируется с помощью ПЭВМ закон изменения потока ИК-излучения. Через УВВ сигнал с ПЭВМ Иик поступает на ЭС-Из, что позволяет управлять интенсивностью излучения ОИ. В простейшем случае сигнал электронного управления интенсивностью излучения просто стабилизирован и осуществляется одноканальная модуляция интенсивности только за счет изменения координаты ОИ.
В ПЭВМ через УВВ поступают сигналы с ЭС-ОП - Uon и с ПД - Ux, что позволяет регистрировать текущую координату ОИ. При этом возникающая нелинейность излучаемого сигнала U0n при исследованиях компенсируется кривой с обратной кривизной Uon-л» что позволяет в результате получить генерируемый сигнал Ur-ик с достаточно высокой линейностью с дисперсионной оценкой А (Ur-ик) На рис. 2.15,6 приведена структура узла электромеханического преобразования экспериментального образца метрологического прибора, разрабатываемого в рамках задачи диссертационного исследования, поясняющая физический принцип его работы.
На функциональной схеме излучатель 1 помещен соосно с исследуемым приемником 2. Электропривод 3, посредством кинематического устройства 4, осуществляет осевое перемещение излучателя по направляющей 5.
Позиционирование излучателя осуществляется с помощью позиционного датчика (ПД) 6. Сигнал с приемника подается на электронную схему оптоприемника (ЭС-ОП), которая формирует выходное напряжение Uon- Сигнал управления Uw через схему управления электроприводом осуществляет программное задание частоты вращения со(т) электропривода. Интенсивность UHK измерительного сигнала формируется соответствующей электронной схемой излучателя (ЭС-Из). Информация о текущем положении излучателя поступает с датчика позиционирования 6 в виде сигнала Ux 2.2.2 Разработка концепции экспериментальных исследований » метрологического прибора
Указанная выше существенная параметрическая неинвариантность комплекса физических параметров, характеризующих генерируемый информативный тестовый ИК сигнал, от параметров его инициализации, определяет, прежде всего, существенную нелинейность его (сигнала) характеристики. В свою очередь, обеспечение возможности ее линеаризации на основе реализации схемы аппаратно-алгоритмической параметрической компенсации являет собой сущность решаемой инженерной задачи [79]. В теоретической плане анализ близких по физической сути экспериментальных исследований показал, что при схеме одноканального управления (управление только по координате) дисперсионные оценки в относительных приведенных координатах получаемой при этом линеаризованной зависимости лежат в пределах 10...12% (см. рис. 2.16,6, зависимость 1).
Формализация физико-математической модели экспериментального образца метрологического прибора
Критерии оптимальности достаточно разнообразны. В качестве таковых в работе использованы D-оптимальные неполноблочные рототабельные ортогональные планы. Синтез «матриц» осуществлялся в пакете прикладных программ (ППП) «Statistica, StatSoft Inc., V.6», главным образом в модулях «ANOVA/MANOVA» и «Factor Analysic». Параметрически «матрица» представлена в Приложении 3 (Табл. П.3.1). Описание физической и аналитической сущности факторов приведено ниже. Исследование физико-математической модели экспериментального образца метрологического прибора методом факторного эксперимента
Исследование физико-математической модели экспериментального образца метрологического прибора методом факторного эксперимента, прежде всего, потребовало формализации (описания) физической и аналитической сущности факторов, доминантно определяющих уровень технического совершенства прибора [125].
Факторы, указанные в табл. 3.2, 3.3, 3.4 представлены в соответствии с их условным категорированием [126, 127], обобщенно схематизированном рис. 2.25, 2.26: «комплекс конструктивных параметров»; «комплекс дестабилизирующих параметров»; «комплекс плохоконтролируемых (неучтенных) параметров». Примерами конструктивной реализации вариаций факторов могут служить рис. 3.16 - 3.20.
Вариации влажности ОС ХД2 ЇХ 1,8 $х-экспериментальная -1 1 1,0 0,6 величина, приведенная Вариации температуры ОС хдъ ST 2,0 — 8Т-экспериментальнаявеличина, -1 1 1,0 0,6 - приведенная Амплитуда турбулентных пульсаций РП ХД4 Vm 0,072 — Vm -экспериментальнаявеличина, В рабочем помещении 0,068 0,054 приведенная 129 продолжение таблицы 3. 1 2 3 4 Корреляционныйпериод наблюдений РП ХД5 ттп 0,06 ттп-экспериментальнаявеличина -1 1 0,04 с 0,02 Амплитуда турбулентных пульсаций РО ХД6 Отп 0,105 итп-экспериментальнаявеличина,приведенная Врабочем объемеістенда 0,095 _ 0,045 Корреляционныйпериод наблюдений РО хД1 trn 0,002 tm-экспериментальнаявеличина -1 1 0,0015 с 0,001 Девиациячастотытурбулентныхпульсаций РО ХД8 Scow 1,2 бсотп-экспериментальнаявеличина,приведенная Врабочем объер/зстенда 1,0 0,8 Шириначастотногоспектратурбулентныхпульсаций РО хД9 Аа тп 300,0 &0)тп-экспериментальная величина -1 1 280,0 Гц 260,0 Коэффициентпродольнойанизотропноститурбулентныхпульсаций РО ХДЮ »х»СОтп 0,003 «х»сотп-экспериментальнаявеличина,приведенная 0,002 0,001 130 продолжение табл. 3. 1 2 3 4 .і Коэффициентпоперечнойанизотропноститурбулентныхпульсаций РО ХД\\ »У»О ГП 0,0005 ,.г,й)тп-экспериментальнаявеличина,приведенная -1 1 0,00035 0,00015 Уровеньфоновойсветовойосвещенностистенда ХД\2 Ес 56,0 Q- ]d dt,E-d0 dSэкспериментальная величина В рабочем помещении.
Вопрос моделирования процессов теплообмена и радиационйой освещенности тепловым излучением рабочего объема прибора иллюстрируется рис. 3.21. Рис. 3.21 иллюстрирует принципы указанного моделирования, при исследовании факторных переменных: Хд\2-Ес, Хд -Еэ Аспект расчета (приведения к норме) [129] факторных переменных, регистрация экспериментальных данных исследуемых процессов, используемых при синтезе факторной полиномиальной регрессионной модели, методом активного факторного эксперимента (посредством ПЭВМ) иллюстрируется рис. 3.22.
Вопросы моделирования процессов воздействия аэрофизических услойий на измерительные процессы, протекающие в приборе, иллюстрируются Рис. 3.17 Внешний вид оптоэлектронного преобразователя ИК-потока -полостного приемника ИК излучения ПП-1 (ГОСТ 22261-76), используемого в качестве эталонного образца. (Приемник на державке на координатном столе)
Как указывалось выше, при синтезе факторных полиномиальных моделей, в работе использованы D-оптимальные неполноблочные рототабельные ортогональные планы. Синтез «матриц» осуществлен в пакете ППП «Statistica, StatSoft Inc., V.6», главным образом в модулях «ANOVA/MANOVA» и «Factor Analysic» (модули статистической обработки «Statistica, StatSoft Inc., V.6» использовались фрагментарно, - в структуре общего алгоритма). «Матрица» представлена в Приложении 3 (Табл. П.3.1). Описание физической и аналитической сущности факторов приведено в табл. 3.2, 3.3, 3.4 (все переменные и соответствующие им обозначения см. табл. 2.2 и 2.3). Физико-аналитическая сущность факторов представлена табл. 3.2, 3.3, 3.4 (все переменные и соответствующие им обозначения см. табл. 2.2 и 2.3). Примеры конструктивной реализации вариаций факторов в структуре активного факторного эксперимента представлены на рис. 3.16 - 3.20.
Экономические аспекты вопроса метрологической аттестации газоаналитической техники с использованием разработанного прибора
Используя данные разд. 1.2.2 «Технико-экономический анализ традиционных средств и методов метрологического обеспечения газоаналитических измерений» можно провести сопоставительный анализ эффективности использования разработанного образца прибора в сравнений с базовой методикой (метод ПГС). Аналогично данным разд. 1.2.2 - трудоемкости основных этапов цикла метрологической аттестации анализатора СО2 , на основе данных НПО «Медфизприбор» (за период 1995-2000 гг.) можно сформировать диаграммы структуры ценообразование «условной единицы газоаналитической техники», см. рис. 4.2. (В качестве «условной единицы газоаналитической техники» принят серийный газоанализатор АУГ-2 (ТУ МсТ-4432-96, - соответствующие экономические показатели использованы на основе данных финансово экономических служб НПО «Медфизприбор».) /
Используя также данные разд. 1.2.2 «Технико-экономический анализ традиционных средств и методов метрологического обеспечения газоаналитических измерений» можно (аналогично разд. 42.1) провести сопоставительный анализ динамики изменения стоимостных затрат цикла «проектирование-производство-эксплуатация» газоаналитической техники ,с учетом «фактора внедрения метрологического обеспечения». Указанное, с позиций экономики энергетической отрасли, в ракурсе задачи диссертационного исследования является достаточно значимым.
Аналогично данным разд. 1.2.2 можно сформировать временные графики изменения стоимостных затрат цикла «проектирование-производство-эксплуатация» газоаналитической техники - см. рис. 4.3 . Названный временной ци кл «проектирование-производство-эксплуатация» газоаналитической техники охватывает все этапы: 1 - этап проектирование (НИР); 2 - этап передачи в серийное производство (ОКР); 3 - этап серийного освоения; 4 - этап серийного производства; 5 - этап эксплуатации.
В отличие от базовой методики, на этапе «1» доля начальных капиталовложений составляет соизмеримую величину затратами на разработку газоанализатора. По этапам «1-5» затратность внедрения разработанного прибора отличается от методики «ПГС» обратным характером. Она дешевеет к этапу массовой поставки газоанализаторов в эксплуатирующие организации. Таким образом, при использовании метрологической аттестации (как аппаратурных средств контроля и анализа природной среды на базе разработанного прибора) для газоаналитической техники в энергетической отрасли механизмы затратности существенно снижаются для эксплуатационных организаций.
Конкретизация величин, указанных механизмов затратности на данном этапе исследований не представляется возможной, ввиду отсутствия какого бы то ни было статистического материала, характеризующего указанные аспекты технико-экономического функционирования предприятий энергетической отрасли. Вместе с тем предварительный сопоставительный анализ разработанного экспериментального образца прибора, в сравнении с базовым методом метрологической аттестации на основе поверочной газовой смеси, в части экономических показателей указывает на следующие преимущества: а) в структуре суммарных затрат на метрологическую поверку 1 ед. газоаналитической техники: - затраты на содержание лабораторного оборудования общего назначения снижаются в 1,67 раза; - затраты на зарплату профессионального состава снижаются в 1,82 раза; - затраты на содержание специализированного лабораторного оборудования снижаются в 2, 02 раза; - в пересчете на годовой экономический эффект от использования одного прибора для 10 единиц газоаналитического оборудования составляет 330 тысяч рублей; б) в структуре анализа темпов изменения стоимостных затрат цикла «проектирование-производство-эксплуатация» газоаналитической техники и 177 средств ее метрологической аттестации; - снижение темпа затрат при использовании базовой методики при использовании разработанного прибора в отличие от базовой методики составляет на этапах «передача в серийное производство (ОКР)» - в 2,3 раза; - «серийное освоение» в 3,1 раза; - «серийное производство» в 4,8 раза; - «эксплуатация» в 5,7 раза. Следует отметить и ухудшение экономических показателей предлагаемого метрологического оборудования, в отличие от базовой методики, а именно: необходимость больших начальных капиталовложений, соизмеримых с величинами затрат, необходимыми на разработку газоаналитической техники. По предварительным оценкам эта величина превышает аналогичные затраты, требуемые на разработку нового образца на основе базовой методики, в 4,6 раза.
