С.В.Сейнов - президент-научный руководитель НПО «ГАКС-АРМСЕРВИС», д.т.н., профессор, академик РАПК.
 
Одним из важнейших условий достижения требуемого уровня качества продукции является обеспечение единства испытаний трубопроводной арматуры. Оно представляет собой комплекс научно-технических и организационных мероприятий, методов и средств, направленных на достижение требуемой точности, воспроизводимости и достоверности результатов испытаний продукции (РД 50-286). Технической основой обеспечения единства испытаний трубопроводной арматуры является испытательное оборудование, средства измерений и средства поверки. Важнейшей предпосылкой, во многом определяющей технический уровень испытательного оборудования, выступает методология конструирования. В ее основу положены принципиальные положения, определяющие логическую последовательность конструирования. Выполнение этих положений на этапе конструирования позволяет избежать принципиальных ошибок и получить испытательное оборудование высокого технического уровня, обеспечивающее основу высокой достоверности испытаний трубопроводной арматуры.
 
Принцип системности исходных данных. Особенностью производства трубопроводной арматуры является большой объем испытаний с использованием испытательного оборудования различной степени сложности. В этих условиях достоверность суждения о качестве будет зависеть от многих факторов и в первую очередь от степени подобия модельных воздействий на испытательном оборудовании по отношению к воздействиям в реальной эксплуатационной обстановке. Важнейшую роль в достижении высокой степени подобия модельных воздействий играют исходные данные на проектирование испытательного оборудования, в котором реализуются реальные действия элементов, воспроизводящих воздействия на объект испытаний. В этой связи исходные данные должны отвечать требованиям системности. Сущность этих требований заключается в выявлении или установлении всего многообразия входных и выходных параметров объекта испытаний, внутренних и внешних воздействий, подчиненных общей структуре целесообразно действующей системы, определенным образом влияющей на выходные параметры объекта испытаний. Важна не только общая полнота установленных параметров и воздействий, но в первую очередь сущность связей отдельных параметров и воздействий в рамках общей структуры системы.
 
Для проектирования стендового оборудования все эти требования трансформируются в конкретные группы исходных данных:
1) конструкция объекта испытания, габаритные, установочные и присоединительные размеры, вес, места базирования и закрепления при монтаже в эксплуатационных системах и т.д.;
2) методическая документация по ведению испытаний трубопроводной арматуры, содержащая важнейшие технологические приемы, обеспечивающие процесс ведения испытаний;
3) полный состав показателей качества объекта испытаний с четкой дифференциацией их на статические и динамические, с указанием их номинальных значений и диапазона допустимого рассеивания;
4) для каждого из показателей качества полный состав входных параметров объекта испытаний, их номинальные значения и диапазон допустимого рассеивания;
5) полный состав и структура внутренних и внешних воздействий, характер их влияния на объект испытаний в реальных условиях эксплуатации.
 
Все эти важнейшие исходные данные для проектирования позволяют воссоздать целостную картину функционирования объекта испытаний, без чего затруднено функциональное восприятие задания на проектирование.
 
Принцип дифференциации воздействий. В реальных условиях эксплуатации на трубопроводную арматуру действуют многочисленные факторы, разделенные в зависимости от места расположения источника этих факторов на две большие группы - внешние и внутренние воздействия. Однако такое деление не позволяет оценить эти воздействия ни по управляемости, ни по степени вредности. А это имеет большое влияние не только на ведение процесса испытаний трубопроводной арматуры, но и на конструктивно-технологические мероприятия по повышению качества арматуры. В этой связи при проектировании оборудования для испытаний трубопроводной арматуры все воздействия должны быть объединены в группы, отражающие возможность управления ими при испытаниях и характер возмущений. В результате должно быть образовано две группы.
 
Первая группа включает параметры и факторы, которыми можно управлять в процессе проведения испытаний трубопроводной арматуры или в процессе эксплуатации. При этом управление рассматривается шире и учитывает возможность управляющего влияния на входные параметры объекта испытания.
 
Вторая группа объединяет параметры и факторы, которыми в процессе эксплуатации управлять не представляется возможным и которые оказывают возмущающее воздействие на объект испытаний, приводящее как к положительному, так и отрицательному влиянию на входные параметры. Применительно к задачам испытаний трубопроводной арматуры, отдельные возмущающие воздействия при воспроизведении в испытательной системе могут быть управляемыми. Более того, может быть обеспечено некоторое снижение отрицательного воздействия на входные параметры объекта испытаний за счет соответствующей корректировки номинального значения или расположения поля рассеивания отдельных видов входных параметров. В результате обеспечения требования настоящего принципа проектировщик стендового оборудования будет иметь такие группы данных.
 
1. Полный состав управляющих воздействий и факторов в составе Т; pр; ркр, η; Vср; руп, Мкр и т.д. Каждый из параметров и факторов должен иметь номинальное значение и диапазон поля рассеивания.
2. Полный состав возмущающих воздействий, которые могут быть воспроизведены при испытаниях только за счет конструктивной формы и номинальных размеров объекта испытаний (КД; Кфу; Кс).
3. Полный состав возмущающих воздействий, воспроизводящих элементы испытательного оборудования, с указанием номинальных значений и диапазона поля рассеивания (Fсж, Fраст, Мкр, Н, lh, lq).
 
Располагая этими данными, можно подойти к разработке принципиальных и функциональных схем испытательного оборудования в зависимости от поставленных задач. Кроме того, открывается возможность обосновать выбор масштаба моделирования испытаний трубопроводной арматуры по выбранным отношениям модельных значений управляющих и возмущающих воздействий по отношению к реальным.
 
Принцип полного метрологического обеспечения испытаний трубопроводной арматуры.Трубопроводная арматура при испытаниях подвергается влиянию многочисленных параметров, явлений и воздействий. Естественно, на достоверность оценки качества большое влияние оказывает метрологическое обеспечение. Особое значение приобретает метрологическое обеспечение входных параметров объекта испытаний, так как в большинстве случаев они, вследствие высокой информативности, определяют единственную возможность достоверной оценки качества объекта испытаний и процесса формирования качества на важнейших стадиях жизненного цикла трубопроводной арматуры :
● нормирование входных параметров как функциональных метрических параметров (ФМП) объекта испытаний,
● оценка качества технологического процесса на основе измерений и анализа ФМП,
● оценка влияния жесткости трубопроводной арматуры на изменение ФМП,
● оценка влияния условий монтажа на изменение входного уровня ФМП,
● оценка предельного использования элементов трубопроводной арматуры по предельному состоянию ФМП,
● корректировка входного уровня ФМП для расширения запаса на эксплуатацию и т. д.
 
В этой связи соблюдение принципа полного метрологического обеспечения испытаний трубопроводной арматуры означает для создателей испытательного оборудования безусловное применение средств измерений всех входных параметров, управляющих и возмущающих воздействий и выходных параметров или показателей качества. Все средства измерения должны иметь чувствительность, обеспечивающую надежное измерение контролируемого параметра в диапазоне допустимых полей рассеивания. Отсутствие данных измерений хотя бы по одному параметру или воздействию не только снижает общую достоверность оценки качества при испытаниях трубопроводной арматуры, но и предполагает возможность появления грубых ошибок, выявляющихся только в эксплуатационной системе.
 
Принцип функциональной и иерархической предпочтительности. При производстве трубопроводной арматуры могут испытываться материалы, соединения, детали, узлы и изделия в целом. Порядок и объем испытаний трубопроводной арматуры в каждом случае или для каждого конкретного изделия определяется многочисленными техническими требованиями, методиками, инструкция ми и т. д. Основная идея этих документов - последовательность проведения испытаний трубопроводной арматуры подчинена определенной иерархии. Она в требуемой степени зависит от иерархической структуры трубопроводной арматуры. Прежде чем приступить к проведению испытаний трубопроводной арматуры более высокой иерархической структуры, необходимо завершить испытания элемента более низкого иерархического уровня, т.е. испытаниям детали должны предшествовать испытания материала. В то же время испытания элемента более высокого иерархического уровня более предпочтительны, чем испытания элемента низшего иерархического уровня. Имеется в виду, что испытания изделия в целом более предпочтительны, чем испытания узла или испытание узла непосредственно в изделии более предпочтительно, чем испытания этого узла отдельно на специальном оборудовании. В этом сущность иерархической предпочтительности.
 
Функциональная предпочтительность связана с этапами существования продукции. Трубопроводная арматура, так же как и любая промышленная продукция, раскрывает заложенные в ней возможности и свойства только в процессе эксплуатации. Испытания  же призваны на этапе создания продукции оценить важнейшие ее свойства и гарантировать возможность их реализации в эксплуатации. Поэтому функциональную предпочтительность необходимо рассматривать, исходя из условия максимального приближения условий испытаний трубопроводной арматуры условиям соответствующего этапа существования, а условия последующего этапа более предпочтительны условиям предшествующего. Это означает, что воспроизведение эксплуатационных условий для оценки качества на каждом этапе существования трубопроводной  арматуры должно исходить из тождественности реальным условиям, а этап эксплуатации с его комплексным влиянием всех воздействий предпочтительнее этапа монтажа, этап же монтажа предпочтительнее этапа оценки жесткости (сборки). Однако это ни в коей мере не исключает возможность и даже необходимость создания стендов для решения более узких технологических задач, вытекающих из конкретных производственных условий. Выполнение рассмотренного принципа для создателей испытательного оборудования означает необходимость рационально сочетать широту воспроизводимых воздействий на объект испытаний с узконаправленным воспроизведением воздействий для обеспечения технологических условий производства. При этом предпочтительнее создавать оборудование для испытаний элементов трубопроводной арматуры более высокого иерархического уровня.
 
Принцип единства эксплуатационных, монтажных, испытательных баз и воздействий. Для обеспечения достоверности информации о показателях качества объекта испытаний необходимо учитывать преемственность процессов эксплуатации, монтажа, испытаний и изготовления. Вначале изделие становится объектом изготовления, затем объектом испытаний, потом объектом монтажа и, наконец, работающим элементом более крупной системы. Такое изменение назначения изделия называют принципом инверсии. Согласно этому принципу, чтобы уменьшить погрешность испытаний, а значит повысить достоверность оценки показателей качества, необходимо обеспечить тождественность процессов эксплуатации, монтажа и испытаний. При этом тождественность рассматривается не только с параметрических позиций, но также с позиции общности установочных, монтажных, эксплуатационных баз и воздействий. Для трубопроводной арматуры эта общность состоит в следующем. Во-первых, установочные базы, используемые при испытаниях трубопроводной арматуры, должны совпадать с установочными базами арматуры в эксплуатации и монтаже. Во-вторых, места приложения внутренних и внешних силовых воздействий при испытаниях трубопроводной арматуры должны совпадать с местами приложения внешних и внутренних силовых воздействий при эксплуатации и монтаже. В третьих, взаимодействие объекта испытаний и оборудования для испытаний трубопроводной арматуры необходимо учитывать и рассматривать как один из факторов внутреннего или внешнего воздействия.
 
Все представленные и рассмотренные принципы объединены единым функциональным подходом, согласно которому методическая последовательность проектирования подчинена целям и задачам испытаний трубопроводной арматуры. В то же время методологические принципы являются той основой, на которой реализуется логическая последовательность проектирования оборудования для различных структурных схем испытаний трубопроводной арматуры. Она осуществляется в рамках проектных этапов, определяемых ЕСКД и ЕСТД.