Отчет по практике специальности «Электроэнергетика и электротехника»

Проведем расчет надежности системы автоматизации, считая ее элементы нерезервированными и невосстанавливаемыми, а их вероятность безотказной работы — распределенной по экспоненциальному закону. Рассчитывается вероятность безотказной системы автоматизации. Для расчета необходимо построить структурную схему надежности комплекса. Отказ будем рассматривать как технологический, то есть приводящий к ухудшению характеристик технологического процесса без его останова.

Надежность системы автоматизации

Структурная схема надежности строится исходя из функциональной схемы автоматизации, в которой учитываются все контуры регулирования. Для поддержания процесса в состоянии, предусмотренном технологическим регламентом, необходимо регулировать параметры, приведенные в таблице 1.

Поскольку все контуры регулирования идентичны, произведем расчет для одного контура.

Структурная схема расчета надежности для них идентична и приведена на рисунке 1: в управлении участвуют последовательно соединенные датчик, линии связи к операторской станции, операторская станция, контроллер, линии связи к исполнительному механизму и сам исполнительный механизм.

Рисунок 1 — Структурная схема контура регулирования.

Д — датчик ЛС — линия связи

К — контроллер ОС — операторская станция

ИМ — исполнительный механизм

Датчиками в этих контурах регулирования являются соответственно Rosemount 3051L и Rosemount 3051С.

Надежность линий связи (как от датчика, так и к исполнительному механизму) оценим, считая соединительные провода значительно более надежными по сравнению с различным вспомогательным оборудованием, принимающим участие в связи. Для контуров надежность линий связи от датчика к операторской станции оценим как надежность последовательно соединенных HART-мультиплексора Rosemount 3051С, блока искрозащиты Emerson и блока питания Emerson (для каждого из них средняя наработка на отказ составляет 50000 ч), а от контроллера к исполнительному механизму — как надежность блока аналогового ввода-вывода контроллера. По блокам аналогового ввода-вывода 140ACI04000 и 140ACO13000 фирмы «Schneider Electric» средняя наработка на отказ составляет 170000-2500000 ч. Считая модули аналогового ввода-вывода более технически сложными изделиями, оценим их среднюю наработку на отказ в 200000 ч., а самого контроллера как более ответственного узла, надежность которого обеспечивается лучше, чем модулей аналогового ввода-вывода — в 300000 ч.

Надежность операторской станции, на которой выполняются все управляющие программы, оценим как соответствующую серверу (для сервера Серия Arbyte Zeeger 1U, по данным сайта www.comp.simeta.ru средняя наработка на отказ составляет 300000 ч.).

Исполнительные механизмы практически идентичны, и их наработка на отказ практически равна и составляет 50000 часов. Заявленные данные для расчета надежности сведем в таблицу 1.

Таблица 1

Показатели надежности системы автоматизации.

Составим формулы расчета вероятности безотказной работы системы автоматизации, зная, что для отдельного элемента P(t)=e-лt:

P(t)=Pд(t)*Pлс1(t)*Poc(t)*Рк(t)*Pлс2(t)*Pим(t)=

=(e-лд*t)*(e-0,00002 *t)3*(e-0,00000333*t)*(e-0,00000333*t)*(e-0,000005*t)*(e-лим*t), (2.1)

где Pд(t), Pлс1(t), Poc(t), Рк(t), Pлс2(t), Pим(t) — соответственно вероятности безотказной работы датчика, линии связи от него, операторской станции, контроллера, линии связи к исполнительному механизму и исполнительного механизма; лд — интенсивность отказа датчика данного контура.

Произведя расчеты, получим для цепей регулирования зависимости P(t), показанные в таблице 2 и на рисунке 2.

Таблица 2

Вероятности безотказной работы контуров регулирования.

Рисунок 2 — Вероятности безотказной работы контуров регулирования.

Все средства измерений, средства автоматизации находящиеся в эксплуатации и на хранении, подлежат  учету.

На каждое СИ и СА находящееся в эксплуатации (хранении),  заполняются паспорт (формуляр) и карта учета ТО и ремонта, допускается использование паспорта (формуляра) завода изготовителя.

Паспорт заполняет владелец СИ, СА. Контроль правильности оформления паспорта осуществляет инженер по метрологии при:

• — подачи заявки на регистрацию;
• — метрологическом надзоре.

Паспорта на СИ, СА хранятся у лиц ответственных за эксплуатацию.

Головная метрологическая служба осуществляет централизованный учет СИ. Формируется база данных СИ, СА, в которую вносятся все технические и метрологические характеристики СИ, СА согласно паспорта.

Все СИ, СА подлежат регистрации в течении месяца с момента приобретения владельцем.

При подаче заявки на регистрацию владелец предоставляет в УГМетр (отдел метрологии) заявку по форме, и комплект следующей документации:

• — сертификат о б утверждении типа СИ с описанием типа СИ (обязательное приложение к сертификату)
• — эксплуатационные документы на СИ, а для импортных СИ документацию фирмы изготовителя  с переводом на русский язык;
• — методика поверки;
• — заполненный паспорт на СИ.

Инженер по метрологии головной метрологической службы проводиткорректировкубазы данных (регистрацию, удаление, изменение технических и метрологических характеристик) на основании заявок от подразделений.

Ежегодно проводится до 25 ноября актуализация справочников СИ, СА.

Инженер по метрологии головной метрологической службы несет ответственность за своевременную и качественную обработку информации, актуализацию и хранение ее в базе данных.

Перевод СИ на хранение, ввод в эксплуатацию, передвижение СИ, снятие с учета.

Под хранением 9консервацией) понимается нахождение СИ в подразделениях шесть и более месяцев.

При выводе СИ на хранение, на ввод в эксплуатацию после хранения, снятии с учета владелец заполняет заявку. Основанием для снятия с учета является акт о непригодности.

Планирование поверки, калибровки СИ, ТО  и ремонта СИ и СА.

Графики поверки, калибровки СИ, ТО и ремонта СА формирует головная служба

Графики на панируемый год формируются и  выдаются подразделениями до 30 декабря.

Графики на месяц формируются и  выдаются подразделениями  30 числа текущего месяца предшествующего планируемому.

Наладка систем автоматизации выполняется после полного окончания строительно-монтажных работ, приемки их рабочей комиссией согласно требованиям СНиП 12-01, настоящего стандарта и СНиП 3.05.07 на действующем оборудовании и при наличии устойчивого технологического процесса.

При комплексной наладке осуществляется:

1. определение соответствия порядка отработки устройств и элементов систем сигнализа­ции, защиты и управления алгоритмам рабочей документации с выявлением причин отказа или «ложного» срабатывания их, установка необходимых значений срабатывания позиционных уст­ройств;
2. определение соответствия пропускной способности запорно-регулирующей арматуры требованиям технологического процесса, правильности отработки выключателей;
3. определение расходных характеристик регулирующих органов и приведение их к требуе­мой норме с помощью имеющихся в конструкции элементов настройки;
4. подготовка к включению и включение в работу систем автоматизации для обеспечения комплексного опробования технологического оборудования;
5. уточнение статических и динамических характеристик объекта, корректировка значений параметров настройки систем с учетом их взаимного влияния в процессе работы;
6. испытание и определение пригодности систем автоматизации для обеспечения эксплуа­тации оборудования с производительностью, соответствующей нормам освоения проектных мощ­ностей в начальный период;
7. анализ работы систем автоматизации в эксплуатации;
8. оформление производственной документации.

Снятие расходных характеристик и определение пропускной способности регулиру­ющих органов следует производить при условии соответствия параметров среды в трубопроводе нормам, установленным стандартом, рабочей документацией или паспортом на регулирующую арматуру.

Корректировку установленных рабочей документацией или другой технологической документацией значений срабатывания элементов и устройств систем сигнализации и защиты следует производить только после утверждения заказчиком новых значений.

При отсутствии конкретных требований к показателям работы систем автоматизации в рабочей документации определение таких требований осуществляется заказчиком по согласо­ванию с пусконаладочной организацией.

Объем и условия выполнения пусконаладочных работ по отдельным системам или их частям определяются в программе, разработанной пусконаладочной организацией и утвержден­ной заказчиком. В программу включают виды автономных или комплексных испытаний в соответ­ствии с программами и методиками, предусмотренными в составе рабочей документации по ГОСТ 34.201. Виды испытаний и порядок их проведения принимают по ГОСТ 34.603.

Результаты проведения пусконаладочных работ и испытаний оформляют протоколом, в который заносятся оценка работы системы, выводы и рекомендации. Реализация рекомендаций по улучшению работы систем автоматизации осуществляется заказчиком.

Наладка систем автоматического управления выполняется после составления проекта автоматизации предприятия или отдельного объекта. Данный процесс предполагает полную организацию задействованной в производстве системы автоматического управления.

Наладка АСУ ТП подразумевает подключение всех устройств, вычислительных приборов к шкафам автоматики, пультам управления. В результате слаженной деятельности монтажной бригады происходит наладка всего производственного или технического процесса. Устанавливается полный автоматический порядок действий.

Управление АСУ на производстве или объекте позволяет контролировать любые технологические процессы, существующие на предприятии. Данная система дает возможность организовать полный автоматический контроль работающих агрегатов, грамотно дозировать исходный материал, сократить количество забракованной продукции, контролировать работу задействованного в процессе оборудования.

В процессе наладки осуществляется проверочный запуск всей системы автоматического управления объекта. Проверяется рабочий статус установленного программного обеспечения, упрощающего процедуру автоматического управления. Тестируется оборудование и ПО.

Наладка устройств, измерительных и вычислительных агрегатов помогает произвести тестовый запуск с последующим беспроблемным включением всего комплекса в целом.

На этом же этапе можно указать выполнение сервисного обслуживания и возможный технический ремонт установленного измерительного оборудования, ПО.

Управление АСУ дает возможность сократить число поломок, предотвратить и предупредить появление аварийных ситуаций. В случае обнаружения проблемы, например, резервуар с жидкостью в насосной станции дал течь, система подаст сигнал тревоги.

Своевременная наладка оборудования даст полный автоматический контроль за возможными аварийными и нестандартными ситуациями. При наступлении подобного случая будет запущен аварийный процесс работы. А своевременное реагирование поможет устранить причину поломки, провести плановое восстановление резервуара и предотвратить возможную аварию.

Наладка и грамотное управление объектами дает возможность организовать безопасный запуск всех устройств цепочки. Это упрощает конечную сдачу объекта заказчику.

Расчет параметров надежности

                      =1

= 11,5 × 10^-5 час^-1

Находим наработку на отказ T₀

0 = 1/п = 8695 часов

Находим P(t) за 20 часов

−

() = 0 = 0,997 или 99,7%

 = 0 ⋅

В стационарных наземных устройствах

Находим наработку на отказ T₀

0 = 1/п = 869,5 часов

Находим P(t) за 20 часов

() = 0 = 0,997 или 99,7%

На кораблях в защищенных отсеках

 = 195,5 × 10^-5 час^-1

Находим наработку на отказ T₀

0 = 1/п = 500,5 часов

Находим P(t) за 20 часов

() = 0 = 0,991 или 99,1%

На автоприцепах, на железнодорожных платформах Λ= 287,5 × 10-5 час-1

Находим наработку на отказ T0 T0= 1/Ω = 341,8 часов

Находим P(t) за 20 часов P(t)=e^(-t/T0 ) = 0,934

В высокогорных условиях Λ= 920 × 10-5 час

Находим наработку на отказ T0 T0= 1/Ω = 108,6 часов

Находим P(t) за 20 часов P (t)=e^(-t/T_0 ) = 0,831

В составе бортовой аппаратуры Λ= 1150 × 10^-5 час-1

Находим наработку на отказ T0 T0= 1/Ω = 86,9 часов

Находим P(t) за 20 часов P(t)=e^(-t/T_0 ) = 0,79

Найдем вероятность безотказной работы системы:

Pc(50)=0,98*0,99*0,998*0,975*0,985=0,929

Исходя из экспоненциального закона, найдем интенсивность отказов:

Найдем среднюю наработку до первого отказа:

Вывод: В данной практической работе были получены навыки расчета показателей невосстанавливаемых нерезервированных систем.