Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА И МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТЕНДА ПО ИЗУЧЕНИЮ И СРАВНЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАМП ОСВЕЩЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ’’ПРАКТИЧЕСКОЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБУЧЕНИЕ” ПРИ ПОДГОТОВКЕ БУДУЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ СРЕДНЕГО ЗВЕНА ДЛЯ СФЕРЫ ЭНЕРГЕТИКА
|
Введение 4
1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ
КОНТРОЛЯПАРАМЕТРОВ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 6
1.1. Характеристика энергосберегающих возможностей 6
осветительных приборов и перспективы их применения 6
1.2. Технический контроль качества изделий и типы входного контроля .... 10
1.3. Основные контролируемые параметры ламп освещения 14
1.4. Методы и средства контроля параметров осветительных приборов на
этапе их производства и реализации 22
1.5. Подходы к определению рейтинга осветительных приборов 27
Выводы к первой главе 31
2. ЭТАПЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛАМП ОСВЕЩЕНИЯ 33
2.1 Разработка и применение метода предварительной экспресс-оценки эффективности осветительных приборов первый этап анализа и контроля 34
2.1.1. Обоснование несовершенства методики определения рейтинга ламп
освещения на основе разнобальной шкалы 35
2.1.2. Разработка аналитического выражения для предварительной 38
экспресс-оценки эффективности ламп и светильников 38
2.1.3. Определение требуемого исходного количества осветительных
приборов для проведения каждого этапа анализа 42
2.1.4. Результаты применения метода предварительной экспресс-оценки
эффективности ламп и светильников 44
2.1.4.1. Результаты применения разработанного метода для сравнительной
характеристики номенклатуры светильников многих производителей 44
2.2. Сравнение технических параметров осветительных приборов с их
критериальными значениями второй этап анализа и контроля 50
2.2.1. Разработка методики и определение критериальных значений 50
параметров осветительных приборов 50
2.2.2. Разработка методики оценки соответствия технических параметров
осветительных приборов критериальным значениям 55
2.3. Сравнение заявленных и измеренных параметров ламп освещения 57
2.3.1. Методика и контроль качества светильников и ламп по уровню
унификации наименований параметров и последовательности представления их в перечне технических характеристик 62
Выводы ко второй главе 72
3. АНАЛИЗ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 74
3.1. Разработка методик, измерительных установок и проведение
экспериментальных исследований осветительных приборов - четвертый этап анализа и контроля 74
3.1.1. Схема выполнения четвертого этапа анализа 74
3.1.2. Разработка измерительного стенда для проведения светотехнических
исследований осветительных приборов 75
3.1.3. Усовершенствование методики и результаты определения уровня спада светового потока ламп и ее метрологическое обеспечение .... 77
3.1.4. Методика и устройство для экспресс-оценки угла рассеивания и
построения кривой силы света (КСС) ламп 83
3.1.5. Разработка установки и методики для экспресс-оценки цветовой 86
температуры светодиодных ламп 86
3.1.6. Контроль температуры корпуса ламп и светильников после их включения 89
3.1.7. Сравнительная оценка коэффициента пульсации ламп и светильников
мощностью 0,5-170 Вт 92
3.1.8. Анализ требований к коэффициенту мощности светодиодных осветительных приборов и его представлению в нормативных документах95
3.2. Завершающее испытание выборки осветительного прибора - пятый этап
анализа и контроля 96
Выводы по третьей главе 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 103
1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ
КОНТРОЛЯПАРАМЕТРОВ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 6
1.1. Характеристика энергосберегающих возможностей 6
осветительных приборов и перспективы их применения 6
1.2. Технический контроль качества изделий и типы входного контроля .... 10
1.3. Основные контролируемые параметры ламп освещения 14
1.4. Методы и средства контроля параметров осветительных приборов на
этапе их производства и реализации 22
1.5. Подходы к определению рейтинга осветительных приборов 27
Выводы к первой главе 31
2. ЭТАПЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛАМП ОСВЕЩЕНИЯ 33
2.1 Разработка и применение метода предварительной экспресс-оценки эффективности осветительных приборов первый этап анализа и контроля 34
2.1.1. Обоснование несовершенства методики определения рейтинга ламп
освещения на основе разнобальной шкалы 35
2.1.2. Разработка аналитического выражения для предварительной 38
экспресс-оценки эффективности ламп и светильников 38
2.1.3. Определение требуемого исходного количества осветительных
приборов для проведения каждого этапа анализа 42
2.1.4. Результаты применения метода предварительной экспресс-оценки
эффективности ламп и светильников 44
2.1.4.1. Результаты применения разработанного метода для сравнительной
характеристики номенклатуры светильников многих производителей 44
2.2. Сравнение технических параметров осветительных приборов с их
критериальными значениями второй этап анализа и контроля 50
2.2.1. Разработка методики и определение критериальных значений 50
параметров осветительных приборов 50
2.2.2. Разработка методики оценки соответствия технических параметров
осветительных приборов критериальным значениям 55
2.3. Сравнение заявленных и измеренных параметров ламп освещения 57
2.3.1. Методика и контроль качества светильников и ламп по уровню
унификации наименований параметров и последовательности представления их в перечне технических характеристик 62
Выводы ко второй главе 72
3. АНАЛИЗ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 74
3.1. Разработка методик, измерительных установок и проведение
экспериментальных исследований осветительных приборов - четвертый этап анализа и контроля 74
3.1.1. Схема выполнения четвертого этапа анализа 74
3.1.2. Разработка измерительного стенда для проведения светотехнических
исследований осветительных приборов 75
3.1.3. Усовершенствование методики и результаты определения уровня спада светового потока ламп и ее метрологическое обеспечение .... 77
3.1.4. Методика и устройство для экспресс-оценки угла рассеивания и
построения кривой силы света (КСС) ламп 83
3.1.5. Разработка установки и методики для экспресс-оценки цветовой 86
температуры светодиодных ламп 86
3.1.6. Контроль температуры корпуса ламп и светильников после их включения 89
3.1.7. Сравнительная оценка коэффициента пульсации ламп и светильников
мощностью 0,5-170 Вт 92
3.1.8. Анализ требований к коэффициенту мощности светодиодных осветительных приборов и его представлению в нормативных документах95
3.2. Завершающее испытание выборки осветительного прибора - пятый этап
анализа и контроля 96
Выводы по третьей главе 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 103
Актуальность работы. В настоящее время с целью обеспечения существенного энергосбережения, успешного внедрения, реализации большинство организаций и предприятий начинают все шире использовать осветительные приборы - светильники, прожекторы и лампы мощностью от 5 до 300 Вт, обладающие высокой энергоэффективностью. Поиск и выбор наиболее энергосберегающих и качественных источников света с большим сроком службы является одной из важных и сложных задач современной светотехники и энергетики.
Немалую роль при выборе осветительных приборов играет рейтинг их производителей. В последние годы в журналах «Современная светотехника» и «Lumen&Expertertion» опубликованы рейтинги различных светильников и ламп разных фирм
Достоверность этих рейтингов в немалой степени снижается в силу использования разной балльной шкалы, отсутствия достаточного обоснования применяемой методики и ее низкой чувствительности. Все это заметно сказывается на качестве проводимых анализов, достоверности результатов и указывает на необходимость проведения дальнейшей разработки методик контроля качества изделий.
Цель исследования - разработка метода и установок для многоэтапного комплексного контроля качества ламп освещения.
В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:
1. Разработать метод многоэтапного контроля и анализа качества осветительных приборов.
2. Разработать методики контроля и анализа качества ламп освещения на основе результатов проведения исследований и осуществить их метрологическое обеспечение.
3. Создать стенд и установки для изучения и сравнения характеристик ламп освещения.
Объект исследования - различные осветительные приборы.
Предмет исследования - характеристики осветительных приборов и установок.
Метод исследования: наблюдение, анализ статистики, литературы
Немалую роль при выборе осветительных приборов играет рейтинг их производителей. В последние годы в журналах «Современная светотехника» и «Lumen&Expertertion» опубликованы рейтинги различных светильников и ламп разных фирм
Достоверность этих рейтингов в немалой степени снижается в силу использования разной балльной шкалы, отсутствия достаточного обоснования применяемой методики и ее низкой чувствительности. Все это заметно сказывается на качестве проводимых анализов, достоверности результатов и указывает на необходимость проведения дальнейшей разработки методик контроля качества изделий.
Цель исследования - разработка метода и установок для многоэтапного комплексного контроля качества ламп освещения.
В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:
1. Разработать метод многоэтапного контроля и анализа качества осветительных приборов.
2. Разработать методики контроля и анализа качества ламп освещения на основе результатов проведения исследований и осуществить их метрологическое обеспечение.
3. Создать стенд и установки для изучения и сравнения характеристик ламп освещения.
Объект исследования - различные осветительные приборы.
Предмет исследования - характеристики осветительных приборов и установок.
Метод исследования: наблюдение, анализ статистики, литературы
В связи с высокой энергоэффективностью и большим сроком службы осветительные приборы - светильники и лампы находят все большее применение для внутреннего и наружного освещения. На их внедрение направлен ряд постановлений правительства РФ и решение «Агентства стратегических инициатив по продвижению новых проектов» [51, 71]. Вместе с тем, отсутствуют методики и установки. Это заметно замедляет внедрение осветительных приборов, повышение качества и снижение их стоимости. Согласно последнему сообщению в журнале Полупроводниковая светотехника (2015, № 4, С.76), «вопросы истинного качества осветительной продукции неоднократно поднимались на всех уровнях технического регулирования ...» и остаются далеко не решенными. Аналогичного мнения придерживается [51], полагая, что «критерии и механизмы оценки контроля достоверности характеристик осветительных устройств и источников, заявляемым производителями и продавцами» будут разработаны только к 2018 году.
Исследования показали, что применяемый в течение ряда лет метод оценки рейтинга осветительных приборов по их качеству [72-79] обеспечивает низкую достоверность результатов [А6]. Поэтому вопрос обеспечения контроля потребителями качества светильников, выпускаемых разными производителями, является достаточно актуальным. В силу сравнительно высокой цены осветительных приборов потребители нередко склоняются к приобретению более дешевых из них, в то время как качество имеет более важное значение в процессе их эксплуатации.
Контроль качества изделий должен осуществляться также на основе детального и оперативного анализа технической документации и оперативного измерения их параметров по сокращенной программе. Поэтому в работе была поставлена задача осуществить разработку эффективного метода анализа и контроля качества осветительных приборов.
В результате проведенных исследований разработан комплексный метод многоэтапного анализа и контроля осветительных приборов, состоящий из 5 этапов. Первые 3 этапа метода имеют теоретический характер, а 4 и 5 - экспериментальный. Для проведения анализа изделий потребитель должен первым поэтапом первого этапа отобрать несколько десятков фирм из существующих, изделия которых удовлетворяют первоначальному условию, например должны быть взрывозащищенными, влагозащищенными и т.п. Далее определяется рейтинг фирм и на этой основе отбираются осветительные приборы с наибольшими значениями коэффициента предварительной экспресс-оценки их эффективности.
Для проведения второго этапа на базе характеристик ОП ведущих фирм разработаны критериальные значения основных и дополнительных параметров, позволяющие достаточно оперативно по двухбалльной шкале отобрать качественные и эффективные светодиодные осветительные приборы для последующего их экспресс-анализа. Метод сравнения светодиодных осветительных приборов по коэффициенту предварительной экспресс-оценки их эффективности в 7 раз чувствительнее ранее применяемого при обеспечении достоверности результатов.
Из полученных результатов следует, что уже первые 3 этапа анализа позволяют получить немаловажную информацию о рейтинге фирм, степени соответствия заявленных параметров осветительных приборов, критериальных значениях, уровне представления технической документации, а также получить первые приближенные сведения о световом потоке, цветовой температуре и пульсации освещенности и др.
Это убедительно указывает на то, что для качественного отбора типа светильника наряду с теоретическими исследованиями необходимо проводить измерения основных параметров как при нормальной, так и повышенных температурах окружающей среды и соответствующем отклонении значения напряжения питания от номинального на +10%
Разработанные методики и установки позволяют расчетным и экспериментальным путем определить параметры ОП с погрешностью менее 5- 10 %. При наличии контрольных образцов определение целого ряда параметров можно провести с относительной погрешностью всего в 2-3 %.
Пятый этап предусмотрен для подтверждения качества отбираемого типа СОП, для чего следует испытать 3-5 изделий одной фирмы. При этом основанием для принятия решения о приобретении требуемого объема СДС является отсутствие превышения его параметров более, чем на +5 % от параметров исходного образца. Данное значение отклонения параметров принято за нормативное при контроле качества ОП на завершающем этапе, поскольку стандартное отклонение значений параметров у исследуемой выборки не превышает 1,5-2 %.
На выполнение каждого из первых трех этапов требуется не более 1,5-3 ч. На измерение параметров выборки из 3-5 ОП на пятом этапе анализа требуется до 9-15 ч. времени. На проведение анализа и контроля ОП по полной программе необходимо до 5 рабочих дней.
Определенным достоинством предложенного метода является возможность ограничиться в ряде случаев применением одного или двух этапов в сочетании друг с другом, так как каждый из пяти этапов позволяет получить значимую информацию для ускоренного выбора типа светильника. Метод многоэтапного анализа пригоден как для сравнительной оценки большого количества СОП, так и для оценки качества одного изделия.
Таким образом, в результате проведенной работы разработан многоэтапный метод комплексного анализа и контроля качества ОП, предназначенный для широкого круга потребителей.
Исследования показали, что применяемый в течение ряда лет метод оценки рейтинга осветительных приборов по их качеству [72-79] обеспечивает низкую достоверность результатов [А6]. Поэтому вопрос обеспечения контроля потребителями качества светильников, выпускаемых разными производителями, является достаточно актуальным. В силу сравнительно высокой цены осветительных приборов потребители нередко склоняются к приобретению более дешевых из них, в то время как качество имеет более важное значение в процессе их эксплуатации.
Контроль качества изделий должен осуществляться также на основе детального и оперативного анализа технической документации и оперативного измерения их параметров по сокращенной программе. Поэтому в работе была поставлена задача осуществить разработку эффективного метода анализа и контроля качества осветительных приборов.
В результате проведенных исследований разработан комплексный метод многоэтапного анализа и контроля осветительных приборов, состоящий из 5 этапов. Первые 3 этапа метода имеют теоретический характер, а 4 и 5 - экспериментальный. Для проведения анализа изделий потребитель должен первым поэтапом первого этапа отобрать несколько десятков фирм из существующих, изделия которых удовлетворяют первоначальному условию, например должны быть взрывозащищенными, влагозащищенными и т.п. Далее определяется рейтинг фирм и на этой основе отбираются осветительные приборы с наибольшими значениями коэффициента предварительной экспресс-оценки их эффективности.
Для проведения второго этапа на базе характеристик ОП ведущих фирм разработаны критериальные значения основных и дополнительных параметров, позволяющие достаточно оперативно по двухбалльной шкале отобрать качественные и эффективные светодиодные осветительные приборы для последующего их экспресс-анализа. Метод сравнения светодиодных осветительных приборов по коэффициенту предварительной экспресс-оценки их эффективности в 7 раз чувствительнее ранее применяемого при обеспечении достоверности результатов.
Из полученных результатов следует, что уже первые 3 этапа анализа позволяют получить немаловажную информацию о рейтинге фирм, степени соответствия заявленных параметров осветительных приборов, критериальных значениях, уровне представления технической документации, а также получить первые приближенные сведения о световом потоке, цветовой температуре и пульсации освещенности и др.
Это убедительно указывает на то, что для качественного отбора типа светильника наряду с теоретическими исследованиями необходимо проводить измерения основных параметров как при нормальной, так и повышенных температурах окружающей среды и соответствующем отклонении значения напряжения питания от номинального на +10%
Разработанные методики и установки позволяют расчетным и экспериментальным путем определить параметры ОП с погрешностью менее 5- 10 %. При наличии контрольных образцов определение целого ряда параметров можно провести с относительной погрешностью всего в 2-3 %.
Пятый этап предусмотрен для подтверждения качества отбираемого типа СОП, для чего следует испытать 3-5 изделий одной фирмы. При этом основанием для принятия решения о приобретении требуемого объема СДС является отсутствие превышения его параметров более, чем на +5 % от параметров исходного образца. Данное значение отклонения параметров принято за нормативное при контроле качества ОП на завершающем этапе, поскольку стандартное отклонение значений параметров у исследуемой выборки не превышает 1,5-2 %.
На выполнение каждого из первых трех этапов требуется не более 1,5-3 ч. На измерение параметров выборки из 3-5 ОП на пятом этапе анализа требуется до 9-15 ч. времени. На проведение анализа и контроля ОП по полной программе необходимо до 5 рабочих дней.
Определенным достоинством предложенного метода является возможность ограничиться в ряде случаев применением одного или двух этапов в сочетании друг с другом, так как каждый из пяти этапов позволяет получить значимую информацию для ускоренного выбора типа светильника. Метод многоэтапного анализа пригоден как для сравнительной оценки большого количества СОП, так и для оценки качества одного изделия.
Таким образом, в результате проведенной работы разработан многоэтапный метод комплексного анализа и контроля качества ОП, предназначенный для широкого круга потребителей.