Техника рабочего проектирования систем автоматизации химико-технологических процессов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3 Указания  по монтажу трубных проводок

Электрические и трубные проводки обеспечивают связь между отдельными элементами систем автоматического контроля, регулирования  и управления производством.

Трубной проводкой называют совокупность труб и трубных пневматических кабелей, соединительных и присоединительных  устройств, арматуры, устройств защиты от внешних воздействий, крепежных  и установочных узлов и деталей, собранных в цельную конструкцию, проложенную и закрепленную на элементах  зданий и сооружений или на технологическом  оборудовании.

Трубные проводки  обладают механической прочностью. Материалы проводок сделанны стойкими против резких воздействий температуры, агрессивных воздействий. Все трубные проводки, заполненные средой с температурой выше 60^оС, расположенные на высоте менее 2,5м огорожены во избежание случайных прикосновений.

Электрической проводкой называют совокупность кабелей и проводов, соединительных и присоединительных  элементов, устройств защиты от внешних  воздействий, крепежных и установочных узлов и деталей, собранных в  цельную конструкцию, проложенную  и закрепленную на элементах зданий и сооружений.

Защитные трубы электропроводок проложенны на таких расстояниях от других трубопроводов, чтобы обеспечить  нормальные условия их монтажа. Эти расстояния  составляют в местах пересечения технологических линий не менее 50 мм, а с горизонтальными трубопроводами с жидкостями и газами не менее 100 мм.

Электрические линии проложенны по кратчайшим трассам вдоль стен, перекрытий, по колоннам, в земле, избегая при этом влияния механических воздействий, действия высоких температур и агрессивных сред, способных привести к нарушению целостности электропроводки.

 

     Трассы электропроводок от сооружений, технологических трубопроводов расположенны на расстоянии:

а) для открытых электропроводок  от технических трубопроводов – 10 мм, от трубопроводов, транспортирующих горючие газы и жидкости – 250 мм.

б) для кабелей, прокладываемых в  земле:

• от теплопроводов – 2000 мм;
• от газовых трубопроводов, транспортирующих горючие жидкости – 2000 мм;
• от фундаментов опор линий передач – 1000 мм;
• от рельсов заводского транспорта – 2000 мм;
• от насаждений – 2000 мм.

Тепловая изоляция, накладываемая на трубные проводки  обладает:

• температуроустойчивостью;
• массой, не вызывающей недопустимых механических напряжений в трубной проводке;
• должна не разрушаться под действием воды и масел;
• необходимой механической прочностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А.6. Расчет надежности системы  автоматизации

Расчет вероятности  безотказной работы невосстанавливаемых  систем.

Целью работы является закрепление теоретического материала и приобретение практического  опыта по использованию методов расчета показателей надежности невосстанавливаемых систем.

В работе необходимо:                                                                                                                                                                                                       

1)освоить  теоретические основы расчета  вероятности безотказной работы  невосстанавливаемых систем,

2)приобрести  навыки использования программы,

3)определить  вероятность безотказной работы  заданной системы,

4)результаты  представить в виде таблицы. 

Отказ рассматривается  как технологический, то есть приводящий к ухудшению характеристик технологического процесса без его останова.

Приняты следующие сокращения.

Таблица 1 – Исходные данные.

Тип	Инт.отк. (λ)	Инт.восст. (μ)	Расшифровка
Р	5*10-4	0,03	Реактор
Н	2,5*10-4	0,033	Насос
Х	9*10-5	36	Холодильник
Т	1,36*10-4	0,023	Теплообменник
ТТ	1*10-5	0,23	Термометрические термометры
ЛС	2,11*10-5	1,04	Линия связи
ТП	1,4*10-5	0,77	Тензометрические преобразователи
Д	1*10-6	0,33	Диафрагма
МСКУ	5,9*10-6	0,25	МСКУ
ЭП	4,7*10-5	1	Электро-пневмопреобразователь
РК	8,5*10-5	2	Регулирующий клапан
СОТ	2*10-6	1	СОТ
ОП	1*10-6	0,25	Оператор

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 - Форма  ввода структурной схемы в  программу 

1 П	28 ТТ
2 Р	29 ЛС
3 Т	31 ЛС
4 С	32 ТП
5 Х	33 ЛС
6 Н	34 МСКУ
7 ТТ	35:1.1 ЛС
8 ЛС	35:1.2 ЭП
9 ТП	35:1.3 РК
10 ЛС	35:2.1 СОТ
11 ТТ	35:2.2 ОП
12 ЛС	36:1.1 ЛС
13 ТТ	36:1.2 ЭП
14 ЛС	36:1.3 РК
15 Д	36:2.1 СОТ
16 ЛС	36:2.2 ОП
17 ТП	37:1.1 ЛС
18 ТТ	37:1.2 ЭП
19 ЛС	37:1.3 РК
20 ТП	37:2.1 СОТ
21 ЛС	37:2.2 ОП
22 ТТ	38:1.1 ЛС
23 ЛС	38:1.2 ЭП
24 ТТ	38:1.3 РК
25 ЛС	38:2.1 СОТ
26 ТП	38:2.2 ОП
27 ЛС

 

 

 

В качестве закона распределения отказов и  восстановлений  элементов схемы  принимается экспоненциальный закон  с интенсивностями отказов и  восстановлений, представленными выше.

Вероятность безотказной работы для цепочки  последовательных элементов вычисляется  по формуле:                            

,

а для  цепочки параллельных элементов:

где   время, час

интенсивность отказов, ч^-1.

Результаты  расчёта программы psa1.exe (таблица 2)

Расчёт  надёжности системы с произвольными структурой и числом элементов при условии её невосстанавления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 - Результаты расчёта.

Время   Вероятность  безотказной работы

0  1	510  0.422272
10  0.983519	520  0.415084
20  0.967297	530  0.408015
30  0.951331	540  0.401063
40  0.935616	550  0.394225
50  0.92015	560  0.3875
60  0.904928	570  0.380887
70  0.889946	580  0.374384
80  0.875203	590  0.367988
90  0.860693	600  0.361698
100  0.846413	610  0.355513
110  0.83236	620  0.349431
120  0.818531	630  0.34345
130  0.804922	640  0.337568
140  0.79153	650  0.331784
150  0.778352	660  0.326097
160  0.765384	670  0.320504
170  0.752624	680  0.315005
180  0.740068	690  0.309598
190  0.727714	700  0.304281
200  0.715557	710  0.299052
210  0.703596	720  0.293912
220  0.691827	730  0.288857
230  0.680247	740  0.283887
240  0.668854	750  0.279
250  0.657645	760  0.274196
260  0.646616	770  0.269472
270  0.635766	780  0.264827
280  0.625091	790  0.26026
290  0.614589	800  0.25577
300  0.604257	810  0.251356
310  0.594092	820  0.247016
320  0.584092	830  0.242749
330  0.574255	840  0.238554
340  0.564578	850  0.234429
350  0.555058	860  0.230375
360  0.545693	870  0.226388
370  0.536481	880  0.22247
380  0.527419	890  0.218617
390  0.518505	900  0.214829
400  0.509736	910  0.211106
410  0.501111	920  0.207446
420  0.492627	930  0.203847
430  0.484282	940  0.20031
440  0.476074	950  0.196833
450  0.468001	960  0.193414
460  0.46006	970  0.190054
470  0.452249	980  0.186751
480  0.444568	990  0.183504
490  0.437012	1000  6.03219e-199
500  0.429581

 

Среднее время  наработки на отказ: 502.046 ч

 

 Расчет  коэффициента готовности восстанавливаемых  систем

Целью работы является закрепление теоретического материала и приобретение практического  опыта по использованию методов расчета показателей надежности восстанавливаемых систем.

В работе необходимо:                                                                                                                                                                                                       

1)освоить  теоретические основы расчета  коэффициента готовности восстанавливаемых  систем,

2)приобрести  навыки использования программы,

3)определить  коэффициент готовности заданной  системы,

4)результаты  представить в виде таблицы. 

Исходные данные

Число точек  расчета 100000

Интервал  времени 1000 ч.

    Для расчёта коэффициента готовности производственного комплекса с произвольной структурой с учётом процесса восстановления строится граф перехода из одного состояния в другое.

Рисунок 1 – Граф переходов

 

При этом состояние отказов отдельных  элементов изображаются узлами 1,2,3,…  i, … n, рабочее состояние – 0. Граф описывается системой дифференциальных уравнений:

где l_i – интенсивность отказов i–го элемента,  ч^-1;

m_i – интенсивность восстановления i-го элемента, ч^-1;

      P_i – вероятность нахождения системы в i-ом состоянии;

      n – число элементов системы.

Результаты  расчёта программы psa12.exe

Расчёт  надёжности системы с линейной структурой и произвольным

числом  элементов при условии её восстановления

Таблица 4 - Форма ввода структурной схемы  в программу

1 Р	24 ТТ
2 Н	25 ЛС
3 Н	26 ТП
4 Н	27 ЛС
5 Х	28 ЛС
6 Т	29 ТП
7 ТТ	30 ЛС
8 ЛС	31 ТП
9 ТП	32 ЛС
10 ЛС	33 МСКУ
11 ТТ	34 ЛС
12 ЛС	35 ЭП
13 ТТ	36 РК
14 ЛС	37 ЛС
15 Д	38 ЭП
16 ЛС	39РК
17 ТП	40 ЛС
18 ТТ	41 ЭП
19 ЛС	42 РК
20 ТП	43 ЛС
21 ЛС	44 ЭП
22 ТТ	45 РК
23 ЛС

Коэффициент готовности Кг=1 (при 100000 точек расчета)

           

       Результаты  расчета

Вероятность нахождения системы в  работоспособном состоянии после 1000 ч работы мала. Для ее эффективной  эксплуатации необходимо восстановление вышедшего оборудования. При обслуживании, соответствующем указанным при  расчете восстанавливаемой системы  интенсивностям восстановления, промышленный комплекс будет находиться с большой  вероятностью в рабочем состоянии  неограниченно долгое время (так  как коэффициент готовности равен единице).

Для большего повышения надежности системы используют резервирование элементов системы.

Расчет показателей  надежности систем при мгновенном подключении  резервных приборов

Целью работы является закрепление теоретического материала и приобретение практического  опыта по использованию методов расчета показателей надежности систем при мгновенном подключении резервных приборов.

В работе необходимо:                                                                                                                                                                                                       

1)освоить  теоретические основы расчета  среднего времени наработки на  отказ и функции готовности  систем при мгновенном подключении  резервных приборов,

2)приобрести  навыки использования программы,

3)определить  среднее время наработки на  отказ и функцию готовности  заданной системы,

4)результаты  представить в виде таблицы. 

Проанализируем  ситуацию, когда отказавшее оборудование не восстанавливается, а достаточно быстро заменяется резервным, тем самым  повышая надежность всего производственного  комплекса. В резерве экономически выгодно иметь небольшое количество приборов при большом количестве того же типа, находящихся в эксплуатации. В эксплуатации на данном узле имеется  три датчика уровня. Пусть на установке  имеется один резервный прибор, который  при отказе любого рабочего мгновенно (временем подключения пренебрегаем) подключается вместо него. Пусть резерв приборов на установке может быть восполнен еще двумя, находящимися на складе. Отказом для такой системы  будет состояние, в котором отказал  любой один рабочий прибор и на установке нет резервного. Возможные состояния такой системы иллюстрирует граф.

n=3             n=3               n=3                n=3                n=3                n=3