Автоматизация стенда для испытаний гидроаккумулятора (ГА) на ресурс

В качестве системы регулирования выбрана система, в которой регулируется температура рабочей среды.

Система регулирования температуры жидкости относится к системам автоматического регулирования по отклонению - это система, в которой регулирующее воздействие формируется в результате сравнения текущего и заданного значения регулируемой величины.

В зависимости от числа контуров регулирования, образованных регулируемым объектом и автоматическими регуляторами, системы автоматического регулирования подразделяется на одноконтурные, многоконтурные, с переменной структурой.

Выбранная система регулирования температуры жидкости относится к одноконтурной системе - в такой системе регулируемый объект и автоматический регулятор образует один замкнутый контур регулирования.

5.2 Расчёт основных элементов схемы регулирования

Определение математической модели объекта

Процессы, протекающие в объектах, могут быть формализованы, то есть с достаточной степенью точности описаны с помощью математических зависимостей.

Совокупность математических уравнений, отражающих взаимосвязь выходных и входных величин объекта, дополненная ограничениями, накладываемыми на эти величины условиями их физической реализации и безопасной эксплуатации, представляют собой математическую модель (математическое описание) объекта. Математическая формализация объекта позволяет использовать для его исследования, а также для решения задачи управления этим объектом методы математического моделирования, которые обычно реализуют с применением средств вычислительной техники [2].

Статическая модель содержит уравнение связи между входными и выходными величинами объекта в равновесном состоянии:

y=f(x,z). (5.1)

Динамическая модель связывает входные и выходные величины объекта в неравновесных состояниях:

y=f(x,z,t), (5.2)

По данным, взятым с технологического объекта, построим кривую разгона:



Рисунок 5.1 - Кривая разгона

Для обеспечения нормального функционирования системы регулирования из технологического регламента, выбираются следующие параметры качества: динамическая ошибка ?Ркл. = 40 кПа; степень затухания ?= 0,72; степень колебательности ?t = 0,5 мин.

Определение значения коэффициента усиления объекта [3]:

(5.3)

где Ку - коэффициент усиления объекта;

?t - степень колебательности, мин;

?Z - отклонение входного воздействия в безразмерном виде, приведенное к единице.

(5.4)

где ?Ркл. - динамическая ошибка, кПа;

80 - постоянная величина.

Определение передаточной функции объекта регулирования

Для каждого участка 1-ой переходной характеристики, представленной на рисунке 5.1, определяется значения координаты Y(i). Для каждого участка рассчитываем h(i) - отклонение регулируемой величины h(i?t), где i =1, 2,3. Полученные значения заносятся в таблицу 5.1:

(5.5)

Аппроксимация методом площадей

Величина площади F1:

Для каждого участка рассчитаем значения независимая переменная ? (i):

(5.7)

Для каждого участка рассчитаются значения 1-? (i) и заносятся в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Расчётные значения величин

Номер Участка, i	t t	Y(i)	h (i)	l-h(i)	?(i)	1-?(i)
1	2	3	4	5	6	7	8
0	0,00	0,0000	0,0000	1,0000	0,0000	1,0000	1,0000
1	0,5	0,7700	0,1540	0,8460	0,2814	0,7186	0,6080
2	1,0	1,7400	0,3480	0,6520	0,5627	0,4373	0,2851
3	1,5	2,5000	0,5000	0,5000	0,8441	0,1559	0,0779
4	2,0	3,2000	0,6400	0,3600	1,1255	0,1255	0,0452
5	2,5	3,6500	0,7300	0,2700	1,4069	0,4069	-0,1099
6	3,0	4,0300	0,8060	0,1940	1,6882	0,6882	-0,1335
7	3,5	4,3500	0,8700	0,1300	1,9696	0,9696	-0,1260
8	4,0	4,6200	0,9240	0,0760	2,2510	1,2510	-0,0951
9	6,0	5,0000	1,0000	0,0000	3,3765	2,3765	0,0000
10	6,5	5,0000	1,0000	0,0000	3,6579	2,6579	0,0000
11	7,0	5,0000	1,0000	0,0000	3,9392	2,9392	0,0000
12	7,5	5,0000	1,0000	0,0000	4,2206	3,2206	0,0000
13	8,0	5,0000	1,0000	0,0000	4,5020	3,5020	0,0000
14	8,5	5,0000	1,0000	0,0000	4,7833	3,7833	0,0000
15	9,0	5,0000	1,0000	0,0000	5,0647	4,0647	0,0000
16	9,5	5,0000	1,0000	0,0000	5,3461	4,3461	0,0000

Определение вспомогательной величины F2 - площадь:

(5.8)

Для передаточной функции стабилизирующего контура второго порядка коэффициенты в числителе равны нулю, поэтому коэффициенты полинома знаменателя

а1 = f = 1,777; а2 = F2 =2,9098.

Определим передаточную функцию объекта без запаздывания. Объект будет являться колебательным звеном, так как <2.

Уравнение передаточной функции контура без учета звена запаздывания такого объекта будет иметь вид:

(5.9)

При подстановке коэффициентов:

(5.10)

Уравнение передаточной функции контура объекта управления с учетом звена за паздывания и коэффициента усиления объекта управления имеет вид [4]:

(5.11)

(5.12)

Аппроксимация выполнялась приближенным методом, поэтому необходимо оценить точность аппроксимации для этого определяются оригиналы передаточных функций (5.12) методом обратного преобразования Лапласа [3]. Проверка точности аппроксимации производится по (5.13):

(5.13)

где Т -преобразование по Лапласу;

а2, а1- коэффициенты полинома.

(5.14)

 5.15)

Так как ? < 1 то

(5.16)

(5.17)

(5.18)

(5.19)

(5.20)

Расчет значений вспомогательных величин:

.

Таблица 5.2 - Точность аппроксимации

t	Т		?	С	?			h(?)	?, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0	1,2	0,7	0,560	1,478	0,610	0,742	0,0000	1	0
1							0,0698		2,45
2							0,2257		1,2232
3							0,4085		3,2556
4							0,5827		0,573
5							0,5872		0,573
6							0,8445		-3,851
7							0,9263		4,368
8							1,0325		-3,253
9							1,0312		-3,115
10							1,0265		-2,646
11							1,0203		2,055
12							1,0147		-1,474
1,3							1,0097		-0,972
14							1,0058		-0,576
15							1,0029		-0,288
16							1,0009		-0,095

=0,7427

Точность аппроксимации для i =0:

;

Аналогичный расчет для остальных точек записывается в таблицу 5.2. Из таблицы видно, что погрешность не превышает 5 %. Для проверки точности аппроксимации рассмотрели безразмерные передаточные функции и кривые переходного процесса.

Задача аппроксимации состоит в том, чтобы определить неизвестные коэффициенты а1, а2,- аn, b1, b2- bn, используя для этого систему уравнения, коэффициенты F1, F2, F3 связаны с кривой переходного процесса интегральными соотношениями [2].

5.3 Выбор закона регулирования

Закон регулирования выбирается в соответствии с полученной передаточной функцией объекта регулирования. По кривой переходного процесса, изображенной на рисунке 5.1, определим величину Т, для этого, проведем прямую, ордината которой будет соответствовать максимальной ординате кривой переходного процесса, и касательную к кривой переходного процесса из начала координат. Абсцисса точки пересечения этих прямых будет являться искомым значением Т=3. Ориентировочно характер действия регулятора определяется по величине отношения времени запаздывания объекта к его постоянной времени ?/То.

По графику зависимости динамического коэффициента Rд от отношения на статических объектах с апериодическим процессом найдем на кривой ПИ-закона регулирования значение величины Rд, соответствующее 0,14 [4].

Подбор регулятора начинается с определения максимального динамического отклонения регулируемой величины в замкнутом контуре. При этом должно соблюдаться условие

(5.21)

Определение ведется для статических объектов по уравнению:

(5.22)

где Rd - динамический коэффициент регулирования в системах со статическими объектами;

Ку.ов - коэффициент усиления объекта;

Хв - регулирующее воздействие, вызывающее такое же изменение регулируемой величены, как и максимальное возмущающее воздействие .

Динамическая ошибка регулирования рассчитывается для ПИ - регулятора по (5.22). Коэффициент Rd характеризует степень воздействия регулятора на объект, находится по рисунку 5.2 [4], для апериодического процесса при

Rd =0,14

.

Проверяется на выполнение условие (5.21):

6,72 % < 7,1 %.

Условие выполняется, следовательно, можно использовать ПИ-закон регулирования. Проверка на время регулирования не производится как переходной процесс в АСР может быть либо с 20 % перерегулированием, либо с минимальной квадратичной ошибкой. Все предъявляемые условия выполняются, следовательно, выбирается ПИ - регулятор.

5.4 Математический расчет настроечных параметров регулятора

Отличие расширенных частотных характеристик от обычных состоит в том, что для экспериментального получения обычных частотных характеристик нужно подвергнуть объект периодическому возмущению с постоянной амплитудой, а для получения расширенных частотных характеристик нужно создавать периодическое возмущение не с постоянной, а с затухающей амплитудой, процесс носит затухающий характер (на самом деле расширенные частотные характеристики экспериментально определить нельзя).

Если поведение системы определяется ближайшей к мнимой оси парой сопряженных комплексных корней ее характеристического уравнения, то форма переходного процесса в реакции АСР на ступенчатое возмущение подобна форме процессов в колебательном звене второго порядка. В этом случае запас устойчивости системы можно характеризовать величиной степени затухания.

В колебательном звене степень затухания и степень колебательности связаны однозначной зависимостью. Степень затухания есть отношение разности соседних амплитуд колебаний к большей из них.

При синтезе АСР применяют пять типовых законов регулирования (П, И, ПИ, ПД, ПИД).

Настройки регуляторов определяются по линии равного затухания (ЛРЗ), для построения которой необходимо предварительно получить расширенные частотные характеристики (РЧХ) объекта регулирования. Для нахождения РЧХ сложных объектов их передаточную функцию представляют в виде произведения (или частного) элементарных звеньев, РЧХ. Расширенная амплитудно-частотная характеристика (РАЧХ) объекта находится перемножением (или делением) РАЧХ типовых звеньев, а расширенная фазово-частотная характеристика (РФЧХ) обьекта - суммированием (или вычитанием) РФЧХ типовых звеньев. В нашем случае для ПИ - закона регулирования. ЛРЗ для ПИ-регулятора строится в координатах Кр/Ти (ось ординат) и Кр (ось абсцисс) по уравнению, заданному в параметрической форме.

В качестве оптимальных настроек ПИ-регулятора рекомендуются настройки, соответствующие точке ЛРЗ, расположенной несколько правее вершины ЛРЗ, характеризующей максимум величины Кр/Ти.

Такие настройки обеспечивают помимо заданной колебательности переходного процесса минимум интегрального критерия-качества.

Определение степени колебательности:

(5.23)

Из условия степень затухания = 0,72. Следовательно, степень колебательности т можно выразить из формулы:

(5.24)

Определим значения коэффициентов Q, R и S.

(5.25)

(5.26)

(5.27)

Определение значений граничных частот и

(5.28)

(5.29)

Исходя из значений граничных частот, зададимся частотами и занесем их

в таблицу 5.3. Для каждой из выбранных частот определяются амплитудные значения А()

(5.30)

Произведем подстановку и расчет для =0

Аналогично рассчитаем для остальных частот. Полученные значения занесем в таблицу 5.3. Данные таблицы 5.3 Используем для построения расширенных амплитудно-частотных и фазово-частотную характеристик. Используем частоты, взятые из таблицы 5.3, для определения значения :

(5.31)

Произведем подстановку и расчет для = 0 Так как = 0, то формула (5.31) имеет вид:

Аналогично рассчитаем для остальных частот.

Определение граничных частот и для ПИ-регулятора:

(5.32)

(5.33)

При подстановке всех известных получили

Таблица5.3 - Данные для построения РАЧХ и РФЧХ

?	А(m, ?)	?(m,?)	?	А(m, ?)	?(m,?)	?	А(m, ?)	?(m,?)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	10,0000	0,0000	0,80	7,9106	-2,5858	3,00	0,3885	-3,3482
0,15	10,9260	-0,2654	0,90	5,8473	-2,7553	3,50	0,2824	-3,3760
0,31	13,1743	-0,6144	1,00	4,4804	-2,8704	4,00	0,2146	-3,3967
0,40	15,0692	-0,9057	1,20	2,8757	-3,0163	4,50	0,1687	-3,4127
0,50	16,4954	-1,3675	1,50	1,7187	-3,1394	5,00	6,1361,	-3,4255
0,60	14,7366	-1,9018	2,00	0,9138	-3,2480	6,00	0,0939	-3,4447
0,70	10,9944	-2,3197	2,50	0,5687	-3,3088



Рисунок 5.2 - Расширенные частотные характеристики (РАЧХ и РФЧХ одной системе координат)

Построим линию равного затухания для ПИ-регулятора. Для этого вычисляются значения Кр (m,?) и при :

(5.34)

(5.35)

(5.36)

Вычисление значений Кр(т,?) и для ? = 0,6

Проводится аналогичный расчет для остальных значений ? и записываются в таблицу 5.4.

На линии равного затухания выберем точку правее максимума (0,2994; 0,0597). По координатам этой точки определим настроечные параметры регулятора (предел пропорциональности по формуле (5.37) и время интегрирования по формуле (5.38)).

(5.38)

(5.37)

где Кр - координата точки на линии абцисс;

Кр/Ти - координата точки на линии ординат.



Рисунок 5.3 - Линия равного затухания ПИ- регулятора

5.5 Определение показателей и оценка качества регулирования

Определим устойчивость замкнутой системы. Для этого определим устойчивость разомкнутой системы регулирования по критерию Найквиста. Передаточная функция объекта регулирования имеет вид:

(5.39)

Передаточная функция ПИ-регулятора имеет вид:

(5.40)

При оценке поведения АСР показатели качества не должны быть хуже, чем заданные. Для оценки качества управления строится амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) и вещественная частотная характеристика разомкнутой АСР, показанная в соответствии с рисунком 5.5 и 5.6, вещественную частотную характеристики (ВЧХ) замкнутой АСР, показанные в соответствии с рисунками 5.7.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5.4 - Структурная схема объекта регулирования и регулятора

Передаточная функция такой системы имеет вид:

(5.41)

Для построения АФЧХ разомкнутой системы необходимо записать передаточную функцию (5.41) в комплексном виде, заменив р на j ? где j -- комплексное число (j2 = -1). После преобразований и упрощений получим выражение:

(5.42)

Выразив из формулы (5.42) действительную и мнимую части, получим. Действительная часть преобразованного уравнения передаточной функции

(5.43)

Мнимая часть преобразованного уравнения передаточной функции:

 (5.44)

Таблица 5.4 - Данные для построения линии равного затухания

?	A(m, ? )	?(m,?)	у об	Кр	Kp/Tu
1	2	3	4	5	6
0,6000	1.4,7366	-1,9018	0,5309 1	0,0351	0,0401
0,6740	11,9634	-2,2274	0,8565	0,0644	0,0465
0,7480	9,3742	-2,4631	1,0922	0,0966	0,0521
0,8220	7,3792	-2,6295	. 1,2586	0,1316	0,0568
0,8960	5,9143	-2,7498	1,3789	0,1694	0,0602
0,9700	4,8356	-2,8400	1,4691	0,2099	0,0620
1,0440	4,0266	-2,9100	1,5391	0,2533	0,0620
1,1180	3,4067	-2,9659	1,5950	0,2994	0,0597
1,1920	2,9218	-3,0118	1,6409	0,3484	0,0550
1,2660	2,5352	-3,0502	1,6793	0,4001	0,0474
1,3400	2,2220	-3,0829	1,7120	0,4546	0,0368
1,4140	1,9645	-3,1111	1,7402	0,5120	0,0229
1,4880	1,7501	-3,1357	1,7648	0,5721	0,0052
1,5620	1,5696	-3,1574	1,7865	0,6350	-0,0164
1,6360	1,4161	-3,1768	1,8059	0,7007	-0,0423
1,7100	1,2844	-3,1941	1,8232	0,7692	-0,0728
1,7840	1,1706	-3,2098	1,8389	0,8405	-0,1081
1,8580	1,0714	-3,2240	1,8531	0.9146	-0,1487
1,9320	0,9845	-3,2370	1,8661	0,9915	-0,1946
2,0000	0,9079	-3,2489	1,8780	1,0712	-0,2464

Задаются значения частот ?, исходя из частот, приведенных в таблице 4, и занесем их в таблицу 5.4. Для каждой из частот ? вычисляются значения выражений действительной (5.43) и мнимой (5.44) частей и заносятся в таблицу 5.5.

По данным, указанным в таблице 5.5, строится АФЧХ разомкнутой системы (рисунок 5.5).

Таблица 5.5 - Данные для построения АФЧХ разомкнутой системы

?	Р(?)	Q(?)	?	P(?)	Q(?)	?	Р(?)	Q(?)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,6000	-3,245	-2,669	1,1180	-1,052	-0,114	1,6360	-0,439	-0,008
0,6740	-2,938	-1,715	1,1920	-0,905	-0,077	1,7100	-0,397	-0,005
0,7480	-2,516	-1,068	1,2660	-0,787	-0,052	1,7840	-0,362	-0,003
0,8220	-2,104	-0,662	1,3400	-0,690	-0,036	1,8580	-0,331	-0,002
0,8960	-1,750	-0,415	1,4140	-0,610	-0,025	1,9320	-0,304	-0,001
0,9700	-1,463	-0,265	1,4880	-0,543	-0,017	2,0000	-0,280	0,000
1,0440	-1,234	-0,172	1,5620	-0,487	-0,012

Частоты и полученные значения выражения записываются в таблицу 5.6.

Таблица 5.6 - Данные для построения вещественной частотной характеристики разомкнутой системы

(?)	Р(?)	?	Р(?)	?	P(?)
1	2	3	4	5	6
0	-3,245	1	-1,052	1	-0,439
0	-2,938	1	-0,905	1	-0,3^7
0	-2,516	1	-0,787	1	-0,362
0	-2,104	1	-0,690	1	-0,331
0	-1,750	1	-0,610	1	-0,304
0	-1,463	1	-0,543	2	-0,280
1	-1,234	1	-0,487'

Пользуясь первой формулировкой критерия устойчивости Найквиста для определения устойчивости данной системы: “Если разомкнутая система устойчивая, то для устойчивости замкнутой системы необходимо и достаточно чтобы АФЧХ разомкнутой системы при изменении частоты от 0 до ? не охватывала точку с координатами [-1; j -0]”, АФЧХ разомкнутой систеиы, изображенная на рисунке 5.5, при изменении частоты от О до ? не охватывает точку с координатами [-1; j-О]. Следовательно, замкнутую систему можно считать устойчивой.

Построим вещественную частотную характеристику разомкнутой системы. Для этого при изменении частоты ? от 0 до ? определим значения действительной части по формуле (5.43).

Рисунок 5.5 - АФЧХ разомкнутой системы

стенд регулирование микроконтроллер

Рисунок 5.6 - ВЧХ разомкнутой системы

По данным, указанным в таблице 5.6, строится график вещественной частотной характеристики разомкнутой системы (рисунок 5.6).

5.6 Построение переходного процесса системы регулирования

Для построения переходного процесса системы регулирования используем метод единичных трапеций. Суть этого метода заключается в следующем. Вещественную частотную характеристику замкнутой системы разбивают на примерно прямолинейные участки. Из концов отрезков опускают перпендикуляры на ось ординат. У полученных трапеций находят значение нижнего и верхнего оснований и высоту Р, учитывая правила знаков. Находят отношение менших оснований ?а к большим ?р и округляют до табличных значений. По табличным значениям выбирают время ? и находят значение единичной переходной характеристики при этом времени. Строят реальную переходную характеристику; где и .Для каждой трапеции строят переходныехарактеристики, соответствующие ординаты которых складывают. По времени ? и значениям суммы этих ординат строят реальную переходную характеристику системы.

Построим вещественную частотную характеристику замкнутой системы. Для этого при изменении частоты ? от 0 до ? определим значения действительной (5.43) и мнимой (5.44) частей. Далее определим значения действительной части для замкнутой системы по формуле:

(5.45)

Значения частот и значения их выражений рассчитывая по формулам (5.43), (5.44) и (5.45) заносятся в таблицу 5.7. По данным, указанным в таблице 5.7, построим вещественную частотную характеристику замкнутой системы (рисунок 5.7).



Рисунок 5.7 - Вещественная частотная характеристика замкнутой системы

Таблица 5.7 - Данные для построения ВЧХ замкнутой системы

?	рр.с (?)	qp.c. (?)	рз.с (?)	?	рр.с (?)	qp.c. (?)	рз.с (?)
1	2	3	4	5	6	7	8
0	-8,7332	-00	0,8	1	-3,0790	-0,7676	0,9200
0	-9,7485	-7,5787	1,0	1	-2,8315	-0,6645	0,1000
0	-9,1319	-6,4997	1,1	2	-2,6106	-0,5788	-0,3500
0	-8,5683	-5,6190	1,1	2	-2,4129	-0,5069	-0,7300
0	-7,5793	-4,2877	1,2	2	-1,6828	-0,2803	-0,3300
1	-6,7441	-3,3495	1,2	3	-1,4771	-0,2273	-0,1900
1	-6,0324	-2,6678	1,3	3	-1,2303	-0,1699	-0,1280
1	-5,4208	-2,1595	1,4	3	-0,9342	-0,1102	-0,1280
1	-4,4301	-1,4717	1,6	4	-0,7313	-0,0753	-0,1280
1	-4,0263	-1,2348	1,8	6	-3,0790	-0,7676	0,9200
1	-3,6710	-1,0456	1,6

Линия вещественной частотной характеристики замкнутой системы на рисунке 5.7 разбивается на примерно прямолинейные участки, из концов отрезков опускают перпендикуляры на ось ординат. У полученных трапеций находят значение нижнего и верхнего оснований и высоту, учитывая правила знаков.

Разобьём ВЧХ замкнутой системы на условно прямолинейные участки. Кривая, разбитая на участки показана на рисунке 5.8. Из концов отрезков, разбивающих ВЧХ, опустим перпендикуляры на ось ординат.

P (w)

Рисунок 5.8 - Вещественная частотная характеристика замкнутой системы, разбитая на трапеции

Для полученных трапеций рассчитаем некоторые параметры

Величину меньшего основания ?а. Величину большего основания ?р,. Высоту трапеции Р (если меньшее основание является верхним, то высота трапеции имеет знак “плюс”; если меньшее основание является нижним, то знак “минус”, если меньшее основание является верхним и трапеция располагается в области отрицательных значений Р, то высота трапеции имеет знак).

Коэффициент наклона:

 (5.46)

где ?а -- величина меньшего основания;

?p - величина большого основания.

Округляем значения до ближайших табличных значений.

Произведем указанные операции для трапеции abc

Трапеция abc является в частности треугольником. Однако если представить треугольник в виде трапеции, то меньшее основание у нее будет сверху. Таким образом: ; ; Р=0,125.

Значение = 0 является табличным и не требует округления. Аналогично расчитываются остальные трапеции и результаты вычислений записываются в таблицу 5.8.

Таблица 5.8 - Расчетные параметры трапеций

Трапеция	?а	?р	Р	Расчетное	Табличное
1	2	3	4	5	6
АБВ	1	1	-0,5	0,712	0,7
ГВД	0	1	0,55	0	0
АБЕ	1	2	0,75	0,765	0,75
ЖЕ-	2	2	0,45	0,79	0,8
ИЗЛ	2	2	0,4	0,937	0,95
ПМ	2	3	0,4	0,9	0,9
ОП	3	3	0,12	0,856	0,85

По таблице задается условное время ?, при котором обязательно должны быть максимумы и минимумы функций; определение для каждой трапеции при значения h (?) заносятся в таблицу 5.9.

Рисунок 5.9 - Переходные характеристики для трапеций

Определение значения t и h(t):

(5.47)

(5.48)

Значения t и h(t) заносим в таблицу 5.9

Произведем суммирование соответствующих ординат кривых, изображенных на рисунке 5.9 и занесем суммы в таблицу 5.10.

Таблица 10 - Данные для построения переходной характеристики замкнутой системы

t	h(t)	t	h(t)	t	h(t)
1	2	3	4	5	6
0	0,0000	3,4	2,3008	18	2,1345
0,4	0,42.59	5	2,1644	21	2,1059
0,8	0,8358	7	1,9417	24	2,1124
1,2	1,2108	9	2,0884	27	2,1124
1,6	1,5425	11	2,1742	31	2,1124
2	1,8166	13	2,0813
2,6	2,1128	15	2,0725

Используя данные из таблицы 5.10, строится кривая переходной характеристики замкнутой системы (рисунок 5.10)

Прямая оценка качества. Определение точности регулирования по формуле:

(5.49)

Определение перерегулирование (одна из количественных характеристик колебаний процесса) системы:

(5.50)

Значение перерегулирования меньше 27%. Перерегулирование можно считать удовлетворительным.

Рисунок 5.10 - Переходная характеристика замкнутой системы

На рисунке 5.10 под цифрами 1 - переходная характеристика замкнутой системы; 2,3 - линии, ограничивающие значения h(t) в соответствии с заданной точностью

Определение времени регулирования. Для этого проведем прямые, ординаты, которых будут равны и при любых значениях t. Последнее значение t, при котором значение h(t) выходит за рамки допустимой точности , является t =8 м.

Это значение и будет являться временем регулирования Тр. Определение степени затухания переходной характеристики ?:

(5.51)

где С1 - отклонение максимального значения h первого положительного полупериода от установившегося значения;



С2 - отклонение максимального h второго положительного полупериода от установившегося значения .

Расчетная степень затухания больше заданной, следовательно, система придет в установившееся состояние не позже заданного времени. АСР делает одно полное колебание. Это число колебаний можно считать приемлемым.

Вывод о работоспособности АСР. В данной АСР погрешность аппроксимации не превышает норму (5 %). В целом она удовлетворяет всем оценочным параметрам (по косвенным, вещественным и прямым оценкам качества регулирования) и является устойчивой. Возможность автоколебаний и перехода в неустойчивое положение при численных значениях величин, приведенных в расчете, исключена. Таким образом, система автоматического регулирования, состоящая из объекта регулирования, носящего колебательный характер, и регулятора, реализующего ПИ-закон регулирования будет успешно функционировать.

6. Безопасность труда

6.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

Стенд предназначен для испытаний гидроаккумулятора на ресурс срабатываний, процесс ведется под воздействием высокого давления масла АМГ-10 до 200 кгс/см2 с использованием электродвигателей работающих на переменном электрическом тока при температуре от 10 °С до 150 °С. Данный стенд по пожарной опасности относится к категории “Б” взрывоопасных, газо- и пожароопасных объектов СНиП 2 09.02-85 (А - Д) пожары, СНиП 2 01.02-8Б (степень опасности).

Масло АМГ-10 представляет собой смесь различных углеводородов. Процесс испытания проходит при повышенных избыточных давлениях и повышенной температуре, в связи с чем, увеличивается риск взрывоопасных ситуаций.

Наряду с взрывоопасностью, вредностью производства имеется возможность получения термических и химических ожогов при работе с данным веществом.

Наличие на установке автоматизации ведения технологического процесса, с выводом показаний на щит в операторную, отсутствие открытых процессов, наличие блокировок, ограждений значительно снижает степень взрывопожароопасности стенда.

На трубопроводах имеются сигнализаторы давления и температуры, дающие световые сигналы на щит в операторной, о превышении давления или температуры и отключающие при этом двигатели и термокамеру.

Для защиты от аварий в стенде предусмотрены блокировки:

- главный привод отключается в случае:

а) превышение температуры в мультипликаторе;

б) отсутствие или недостаточное давление в линии смазки привода;

Опасными местами в стенде являются:

- по травмированию: вращающиеся части насосов, вентиляторов;

- по электроопасности: токопровода и трансформаторы высокого напряния.

- по пожароопасности: узел обвязки гидроаккумулятора, места состыковки трубопроводов друг с другом и с насосами,

Способы и необходимые средства пожаротушения.

Для тушения горящего масла применяются следующие вещества: водяной пар, огнетушители, песок, пенотушение. В соответствии с противопожарными нормами на испытательном участке имеются следующие средства пожаротушения:

- огнетушитель ОПУ-5, ОПУ-10, ОХП-10 (насосная-1 шт -ОХП-10, 1 шт- ОПУ-10; венткамера - 1 шт - ОПУ-5; насосная пенотушения - 1 шт - ОПУ-10);

- водяной пар (паротушение насосной);

- пожарный песок (2 ящика по 0,8 м3);

- пожарный инвентарь (кошма - 1 шт, лопаты - 3 шт, носилки - 3 шт);

- установка пенотушения насосного помещения.

Средств автоматического включения пожарной техники и сигнализации возгораний на установке нет. Вибрация подвижных частей механизмов установки регламентирована и не превышает норм указанных в ГОСТ 12.1.012 - 90 “ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования”, СниП 2.2.4/2.1.8.55-96 “Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий” и составляет 101 дБ.

Предельно допустимый уровень шума на рабочих местах не превышает регламентированных значений указанных в ГОСТ 12.1.003-83 и санитарных норм

СН 2.2.4/2.1.8.562-96 “Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки “ и составляет 86 дБ.

Процесс испытаний на стенде автоматизирован. Управление процессом осуществляется со щита КИП. Все вторичные приборы вынесены на щит в операторную; Основные параметры процесса: давление в трубопроводах, температура рабочей среды, уровень в расходных баках регулируются автоматически. Для нормальной бесперебойной работы стенда необходимо: чтобы обслуживающий персонал строго выполнял правила техники безопасности и пожарной безопасности, производственные инструкции, поддерживая технологический режим в соответствии с нормами, хорошо знал схему стенда, все возможные переключения коммуникаций, физические и химические свойства рабочей среды, сознательно разбирался в сущности технологического процесса, происходящего на испытательном стенде.

Обязательным условием безопасной работы на установке является четкое выпполнение технологического режима, поэтому необходимо:

- не допускать повышения давления в трубопроводах выше указанного технологическим процессом.

- повышение давления может привести к подрыву предохранительных клапанов аппаратов, к пожару, аварийной остановке работы стенда;

- не допускать повышения температуры в термокамере выше указанного технологическим процессом, что может привести к повышению давления в системе стенда.

- В процессе эксплуатации при расстыковке гидросистемы, на обе части устанавливать заглушки.

- Во избежание разлива рабочей жидкости при расстыковке пользоваться дополнительно переносными технологическими поддонами. Случайно пролитую рабочую жидкость необходимо немедленно убрать с помощью ветоши или салфеток.

- Все электрооборудование должно быть надежно заземлено согласно ПУЭ гл. 1-7.

- Запрещается производить устранение не герметичности при наличии давления в магистралях.

- Запрещается проведение монтажно-наладочных работ электрооборудования под напряжением.

- Запрещается производить испытания на стенде, если на нем не проведены очередные проверки и регламентные работы.

Для обеспечения безопасности работающих, технологический процесс испытаний предусматривает:

- устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами - маслом, азотом, дренажной водой, оказывающими вредное действие;

- механизацию, автоматизацию, применение дистанционного управления технологическим процессом в связи с наличием опасных и вредных производственных факторов - масла, азота;

- применение средств защиты работающих - защитные крема, спец. одежда,

- герметизация оборудования;

- своевременное получение информации о возникновении опасных и вредных производственных ситуаций.

- Основным мероприятием, обеспечивающим безопасное ведение технологического процесса, является строгое соблюдение норм технологического режима, предусмотренных настоящим регламентом и требований производственных инструкций;

Защита персонала от травмирования:

а) территория участка спланирована таким образом, что обеспечивает быстрый и беспрепятственный доступ ко всем частям системы.

б) переходы через трубопроводы, оборудованы переходными мостиками;

в) на рабочем месте имеются инструкции по охране труда, пожаробезопасности, производственные, должностные, согласно перечню инструкций, в которых излагаются меры по безопасному проведению всех необходимых производственных операций.

6.2 Расчет искусственного освещения

При работе на стенде с рабочей средой в виде масла АМГ-10 в закрытом помещении возможна концентрация в воздухе продуктов его испарения при том, что технологический процесс предусматривает довольно долгое пребывание в рабочей зоне рабочего персонала в помещениях предусматриваются вентиляционные системы, которые обеспечивают приток свежего воздуха, удаление загрязнённого из помещения. Вентиляции и их производительность выбираются на основе расчета необходимого воздухообмена.

В рабочих помещениях имеется освещение. При увеличении освещенноти до известных пределов усиливается острота зрения. Правильное освещение облегчает труд рабочего, снижается опасность травматизма. В зависимости от условий труда существуют нормы освещенности СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 “Гигиенические требования к персональным электронным машинам и организация работы”. Рассмотрим мероприятие по улучшению условий труда “Расчет освещенности операторной”

[21]. В помещении с малым выделением пыли и размерами. Длина операторной а =14 м, ширина b = 8 м, высота h = 4 м, hРП (высота расчетной поверхности над полом равна 8 м; создать освещенность ЕV люминесцентными лампами типа ЛБ в светильниках ЛДОР. Коэффициенты отражения в помещении рn = 50 %, рс == 30 %, pg = 10 %. Коэффициент запаса КЗ = 1,3. Рекомендуемый светильник имеет в поперечной плоскости кривую светораспределения типа Д, косинусное распределение (рисунок 6.1). В этом случае 2=1,4. Высота свеса светильников ЛДОР с подвесами he = 0,4 м.

Определение расчетной высоты подвеса

hp = 4,2 - 0,8 - he, (6.1)

hp = 4,2 - 0,8 - 0,4 = 3 м.

Определение расстояния между рядами светильников

L = hp • ?, (6.2)

где hp - расчетная величина, м;

? - коэффициент косинусного распределения.

L = 2 • 1,4 = 2,8 м.

Расчет светильников

Число рядов светильников n = 8 / 2.8 = 2.86 = 3.

Расстояние от крайнего ряда светильников до стены:

Lкр = (8 - 2,8 • 2) / 2 = 1,2 (рисунок 6.1).

Индекс помещения

i = a • b / n • (a + b) (6.3)

i = 14 • 8 / 3 • (14 + 8) = 3,818.

Коэффициенты расчета

Коэффициент использования светового потока ? = 0,532.

Коэффициент минимальной освещенности Z = 11,5.

Потребная величина светового потока в каждом из рядов светильников:

F = (E? • S • Z • KЗ) / (hP • ?), (6.4)

F = (300 • 11,2 • 11,5 • 1,3) / (3 • 0,532) = 31473 лм.

Расчет по видам ламп

Промышленность выпускает светильники типа ЛДОР с мощностью ламп 40 и 80 Вт.

Первый вид расчета:

а) Если взять светильник с двумя лампами по 40 Вт и световым потоком по 3000 лм, то необходимое число светильников в ряду:

N1 = F / B, (6.5)

где F - потребная величина светового потока, лм;

В - световой поток, лм.

N1 = 31473 / 6000 = 5.25 = 6 шт.

б) Расчет общей длинны

При длине светильника l = 1,24м:

L = N1 • l (6.6)

где l - длина светильника, м;

N1 - число светильников в ряду, шт.

L = 6 • 1,24 = 7,44 м.

Расстояние между светильниками в ряду 1 м и от крайних светильников до стен 1,28 м.

в) Общая мощность ламп осветительной установки:

P1 = n • N1 • PЛ • 2, (6.7)

где 2 - количество ламп в светильнике, шт;

Рл - мощность лампы, Вт.

P1 = 3 • 6 • 40 • 2 = 1440 Вт.

Второй вид расчета:

а) Если взять светильники с двумя лампами по 80 Вт, поток которых рамен (5220 • 2) лм, то требуемое число светильников:

N2 = 31473 / 10440 = 3 = 3 шт.

б) Длина одного светильника 1,54 м.

Общая длина светильников в ряду

L = 3 • 1,24 = 4,62 м.

Расстояние между светильниками в ряду 2,5 м и от крайних светильников до стен 2,19 м.

в) Общая мощность ламп осветительной установки:

P1 = 3 • 3 • 80 • 2 = 1440 Вт.

Практика проектирования показывает, что при равномерном освещении светильники следует размещать по вершинам квадрата или ромба. Если их разместить по вершинам квадрата не удается, то располагают по вершинам прямоугольника. При этом желательно, чтобы отношение большей стороны к меньшей не превышало 1,5.

6.3 Возможные чрезвычайные ситуации

Производственные аварии, в том числе крупные, - нередкое явление нашего века, характеризующегося бурным развитием промышленности, научно-технического прогресса, быстрой сменой технологии производства, огромной концентрацией энергии и высокими скоростями движения.

Изучение причин возникновения производственных аварий свидетельствует об их большом внешнем разнообразии, но в сущности эти причины можно объединить в две основные группы:

- недостаточное ответственное отношение к проектированию и технике безопасности и не менее халатное отношение к выполнению этих требований;

- еще не все явления природы познаны.

Производственные аварии могут быть следствием воздействия внешних природных факторов, в том числе стихийных бедствий, промышленно-производственных дефектов, нарушений правил эксплуатации, нарушений технологических процессов производства.

К наиболее вероятным чрезвычайным ситуациям, которые могут возникать касательно рассматриваемого проекта - это потери прочности, деформации, провалы и обрушения зданий и сооружений, пожары.

Чрезмерные нагрузки, ошибки при изысканиях и проектировании, низкое качество выполнения строительных работ, так же как взрывы и пожары, служат причинами деформаций, провалов и обрушении зданий во время производственных аварий и стихийных бедствий. При разрушениях зданий и сооружений могут быть два вида аварийного состояния конструкций:

- наступление предельного состояния прочности конструкции;

- обрушение конструкции.

При ликвидации последствий производственных аварий в виде деформаций и обрушений зданий производят:

- оцепление и охрану мест аварии;

- спасательные работы, включающие поиск пострадавших и материальных ценностей;

- обрушение стен зданий и других конструкций, не подлежащих восстановлению и представляющих угрозу для окружающих;

- оказание помощи во временном восстановлении наклонившихся или деформированных зданий и сооружений в целях восстановления работы предприятия.

Пожары на промышленных предприятиях наиболее часто создают аварийные ситуации.

Основная причина, вызывающая возникновение пожаров при производственных авариях и стихийных бедствиях, - разрушение котельных, емкостей и трубопроводов с легковоспламеняющимися или взрывоопасными жидкостями или газами, короткие замыкания электропроводки, электроустановок, взрывы, возгорания некоторых веществ и материалов.

Возникновение пожаров, зависит от характера производства, степени возгораемости или огнестойкости зданий и материалов из которых они выполнены.

В целях предупреждения крупных аварий и катастроф должен осуществляться комплекс организационных и инженерно-технологических мероприятий, определяемый соответствующими положениями охраны труда и техники безопасности. При этом необходимо произвести ежеквартальное обучение людей совместно с МЧС России согласно ППБ-01-93, а также разработать план эвакуации людей при пожарах и катастрофах, назначить ответственных по мерам безопасности.

Согласно ГОСТа 1122.3.01.93 и ППБ-01-93 иметь все средства пожаротушения, а также средства защиты для обеспечения жизни и деятельности человека.

Расчет молниезащиты для стенда для испытаний ГА

Молниезащита - это комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний и разрушений, возможных при воздействий молний.

Выбор защиты зависит от назначения здания или сооружения, интенсивности грозовой деятельности в рассматриваемом районе и ожидаемого числа поражений объекта молний в год.

Интенсивность гроз в Оренбурге 20 - 40 часов в год.

Молниезащита зданий и сооружений выполняется с использованием естественных заземлителей-фундаментов и металлоконструкций, как это рекомендуется “Инструкцией по устройству молниезащиты” РД324.21.122-87.

Здания защищаются от прямых ударов молнии молниеотводами. Молниеотводы состоят из молниеприемников и заземлителей. Они могут быть отдельно стоящими или устанавливаются непосредственно на здании или сооружении. По типу молниеприемника их подразделяют на здании или сооружении. По типу молниеприемники подразделяют на стержневые, тросовые и комбинированные. Взависимости от числа действующих на одном сооружении молниеотводов, их подразделяют на одиночные, двойные и многократные. В данном разделе расчитан одиночный стержневой молниеотвод, имеющий зону защиты в виде стержня.

Среднегодовое число ударов молний в 1 км2 поверхности земли для Оренбурга n = 3 удара в год км2.

Помещения, находящиеся в близи взрывоопасных объектов, относят к классу по ПУЭ взрывоопасных. Следовательно, независимо от их местоположения и огнестойкости конструкций молниезащита применяется по типу зоны А и первой категории. Степень надежности защиты 99,5 % и выше. Молниезащита от прямого удара молнии решается с помощью пяти стержневых молниеотводов расположенных на территории расположения здания где установлен стенд.

Размеры территории: S - ширина =20 м; L - длина =30 м; H - высота блоков =3,5 м.

Рисунок 5.1 - Определение величины rx графическим способом при стержневых молниеотводах.

Высота молниеотводов определяется по формуле:

h1.2 = b ± v b- 0,008с / 0,004,

где b = 1.1 +0.00029hx;

с = 1,11 • hx + rx;

с=1,11·hx+rx;

b = 1.1 +0.00029 • 3,5 = 1,11

с = 1,11 • 3,5 + 13 = 16.9

h1.2 = 1.11 ± v 1.112 - 0,008 •16.9 / 0,004 = 1.11 ± 0.987 / 0.004

h1 = 524 м; h2 = 30,6 м.

За расчетное значение высоты молниеотвода принимаем 30 м. Высота конуса защиты h0 = 0,85h = 0.85 · 30 = 25.5 м.

Граница на уровне земли

R0 = (1.1 - 0.002h) • h = (1.1 -0.002 • 30) • 30 = 31.2 м.

Рисунок 5.2 - Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода.

Конструктивное решение молниеприемника из оцинкованной стали сечением 100 мм2 и длиной 200 мм. Опора стальная на железобетонном фундаменте, расчитана как свободно стоящая конструкция.

Конструкция заземлителя - типовой железобетонный подножник заглубленный в грунт от поверхности земли на 2,2 м. Все соединения токоотводов сварные.

Защита от вторичных появлений молнии (от воздействия электростатической индукции) выполняется путем заземления металлических корпусов оборудования и аппаратов, устанавливаемых в защищаемом здании, и металлических коммуникаций. В этих целях используется защитное заземление электрооборудования.

7. Экономическая часть

7.1 Технико-экономическое обоснование АСУТП

В данном проекте внедрение системы автоматизации направленно на повышение эффективности производственных процессов за счет качества регулирования, культуры производства, эффективности использования технологического оборудо-вания резкого сокращения ошибок оперативного персонала и брака по причине ошибок, стабилизации технологического процесса, снижения энергозатрат. Норматив общей эффективности установлен в размере 0,2, что соответствует сроку окупаемос-ти вложений 5 лет.

Таблица 7.1- Исходные данные для расчета экономической эффективности

Показатели	Величина показателя	Единицы измерения
1	2	3
Основные фонды	100020	руб
Испытания	22	количество в год
Слесарь-испытатель	6	человек
Часовая тарифная ставка	17,92	р / ч
Общая заработная плата за месяц	3176	руб
Инженер программист	3	человек
Оклад	2931,86	руб
Срок службы установленный	10	лет
Норма амортизации	10	%
Текущий ремонт	12	%

7.2 Расчет единовременных капитальных затрат

Экономическая эффективность достигается за счет рационального использования капитальных вложений, которые представляют собой затраты на строительство, расширение и реконструкцию действующих предприятий. Затраты на реконструкцию (модернизацию) складываются из стоимости приобретенного оборудования, затрат на монтаж и демонтаж и минус старое оборудование [23]. При проведении автоматизации определяют абсолютную (общую) экономическую эффективность.

Таблица 7.2 - Смета затрат на приобретение средств автоматизации

Наименование и тип контрольноизмерительных приборов	Коли- чество, шт	Цена за единицу, руб	Сумма затрат, руб
1	2	3	4
PS307-2A	1	2013	2013
PCM 4823 процессор	1	39840	39840
Управляющий промышленный компьютер	1	47055	47055
Direct Soft для Текон ТКМ52	1	7435	7435
Модуль D48 / 220	1	5489,75	5489,75
Модуль L 16	1	4234,95	4234,95
Модуль A 16	1	5489,75	5489,75
Модуль A 08	1	4234,95	4234,9
Датчик «Метран 43 ЕХ»	8	5000	40000
Датчик «Метран 241»	5	5000	25000
Итого	21		180792,4

Таблица 7.3 - Смета стоимости старых средств автоматизации

Наименование и тип контрольноизмерительных приборов	Коли- чество, шт	Цена за единицу, руб	Сумма затрат, руб
1	2	3	4
Манометр электроконтактный ВЭ-16рб. 160-6,0*1,5	1	3000	3000
Манометр 160-160*1,0	2	3000	6000
Манометр 160-400*1,5	1	3000	3000
Манометр 160-100*1,5	1	3000	3000
Манометр 160-10*1,5	1	3000	3000
Манометр электроконтактный ВЭ-16 рб. 160-10*1,5	1	3000	3000
Мановакуумметр 160 - (-1…+9)*1,5	1	3500	3500
Датчик давления индуктивный ДД-10	1	5000	5000
Термопара Т49-5	1	5000	5000
Преобразователь избыточного давления Зонд-10-ИД	1	5000	5000
Указатель уровня	1	4000	4000
Итого	13		43500

Затраты, связанные с внедрением средств КИП и А в производство

КВ = КМ + КД , (7.1)

где КМ - затраты на монтаж новых средств КИП, руб;

КД - затраты на демонтаж старых средств КИП, руб;

Затраты на монтаж составляют 30 % от стоимости приобретения средств КИП и А:

Км = 0,3 • Кк , (7.2)

Км = 0,3 • 180772,4 = 54231,7 руб.

Затраты на демонтаж составляют 10 % от стоимости старых средств КИП и А:

КД = 0,1 • Кд , (7.3)

КД = 0,1 • 43500 = 4350 руб.

КВ = КМ + КД ,

КВ = 54231,7+ 4350 = 58581,7 руб.

Общие капиталовложения, связанные с автоматизацией

? К = КД + КВ , (7.4)

? К = 58581,7 + 180772,4 = 239354,10 руб.

7.3 Расчет фонда оплаты труда

Годовая программа испытаний стенда равна 22 штукам, в нее входят следующие категории испытаний:

А - испытание диафрагмы для ГА (годовая партия 12 шт.);

Б - приемосдаточные испытания ГА (4 шт. от партии);

В - периодические испытания ГА (6 шт. от партии).

В состав затрат на оплату труда включается:

- выплаты заработной платы за работу, исчисленные исходя из сдельных расценок, тарифных ставок и должностных окладов в соответствии с принятыми на предприятии формами и системами оплаты труда.

Структура годового фонда заработной платы включает прямой фонд, доплаты до часового фонда, дневной фонд заработной платы, фонд месячной (годовой) заработной платы (таблица 7.5).

Все виды дополнительной заработной платы рассчитывают на основании законодательных актов и коллективного договора.

Затраты на основную заработную плату основных производственных рабочих определяется исходя из технологического процесса (норм времени) и объёма выпуска продукции.

Расчет трудоемкости испытаний до автоматизации

Расчитаем общую трудоемкость в данный период для 1-го основного рабочего сдельщика:

Тг. = tшт • Bi , (7.5)

где Тг - годовая трудоемкость 1-го рабочего;

Bi - объем производимой продукции i - го вида в натуральных единицах в данном периоде.

tшт - штучное время.

tшт = tшт.п + tшт.р , (7.6)

где tшт.п и tшт.р - время на подготовку и работу оборудования для каждой категории испытаний.

Для категории А:

ТгА = (70,9 + 177,3) • 12 = 2978,4 н/ч.

Для категории Б:

ТгБ1 = 0,5 • 4 = 2 н/ч.

ТгБ2 = (2,25 + 2) • 4 = 17 н/ч.

ТгБ3 = (2,25 + 2) • 4 = 17 н/ч.

ТгБ4 = (2,25 + 2) • 4 = 17 н/ч.

ТгБ = Тг1 + Тг2 + Т3 + Тг4

ТгБ = 2 + 17 + 17 + 17 = 53 н/ч.

Для категории В:

ТгВ1 = (1,11 + 100) • 6 = 606,66 н/ч.

ТгВ2 = (21,11 + 100) • 6 = 726,66 н/ч.

ТгВ3 = (7,22 + 650) • 6 = 3943,32 н/ч.

ТгВ4 = (21,11 + 100) • 6 = 726,66 н/ч.

ТгВ4 = (73 + 350) • 6 = 2543,34 н/ч.

ТгВ = Тг1 + Тг2 + Т3 + Тг4+ Тг5

ТгВ = 606,66 + 726,66 + 3943,32 + 726,66 + 2543,34 = 8546,64 н/ч.

Тг = ТгА + ТгБ + ТгВ

Тг = 2978,4 + 53 + 8546,64 = 11578,04 н/ч.

Таблица 7.4- Трудоемкость категорий испытаний

Категория испытаний	Режим испытания, 0С	Количество нормо-часов на подготовку стенда, н/ч tшт.п	Количество нормо-часов на работу стенда, н/ч tшт.р	Количество продукции
1	2	3	4	5
А	плюс 25 0С	70,9	177,3	12
Б	Зарядка ГА азотом	__	0,5	4
	минус 50 0С	2,25	2
	минус 20 0С	2,25	2
	плюс 80 0С	2,25	2
В	плюс 25 0С	1,11	100	6
	минус 50 0С	21,11	100
	плюс 25 0С	7,22	650
	минус 50 0С	21,11	100
	минус 25 0С	73,89	350

Расчитаем основную заработную плату в данный период для 1-го основного рабочего сдельщика

Зос. = Тг. • Чт. , (7.7)

где Чт. - часовая тарифная ставка.

Для категории А:

Зос.А = 2978,4 • 17,92 = 53372,93 руб

Для категории Б:

Зос.Б = 53 • 17,92 = 949,76 руб

Для категории В:

Зос.В = 8546,64 • 17,92 = 153155 руб

Зос = Зос.А +Зос.Б + Зос.В (7.8)

Зос = 58872,93 + 949,76 + 153155 = 212977,69 руб

Фонд заработной платы при сдельно - премиальной системе оплаты труда определяется по формулам:

З” ТС = Bi • ( ЗPJ + ЗPJ • Y / 100 ), (7.9)

где ЗPJ - сдельная расценка за j - ю операцию, р;

Y - размер премии в процентах к повременному основному заработку по тарифу вне зависимости от степени перевыполнения показателей премирования.

Для категории А:

З”ТС.А = 12 • 248,2 • (17,92 +17,92 • 15 / 100) = 61378,9 руб / год ;

Для категории Б:

З”ТС.Б = 4 • 13,25 • (17,92 +17,92 • 15 / 100) = 1092 руб / год ;

Для категории В:

З”ТС.В = 6 • 1424,44 • (17,92 +17,92 • 15 / 100) = 176129 руб /год ;

З”ТС. = З”ТС.А + З”ТС.Б + З”ТС.В (7.10)

З”ТС. = 61378,9 + 1092 + 176129 = 238599,9 руб / год.

Оплата очередных и дополнительных отпусков

Зд.отп = Здн • Дот / Др , (7.11)

где Здн - сумма дневного фонда заработной платы данной категории работников в планируемом периоде, р;

Дот - средняя продолжительность основного и дополнительного отпуска данной категории работников, дней;

Др - среднее число рабочих дней на одного работника в планируемом периоде.

Для категории А:

Зд.отпА = 61378,9 • 40 / 251 = 9781,5 руб

Для категории Б:

Зд.отпБ = 1092 • 40 / 251 = 174 руб

Для категории В:

Зд.отпВ = 176129 • 40 / 251 = 28068 руб

Зд.отп = Зд.отпА + Зд.отпБ + Зд.отпВ (7.12)

Зд.отп = 9781,5 + 174 + 28068 = 38023,5 руб

Рассчитываем районный коэффициент Кр :

Кр = (З”ТС+ Зд.отп) • Y / 100 , (7.13)

где Y - планируемый процент.

Для категории А:

КрА = (61378,9 + 9781,5) • 15 / 100 = 10674 руб

Для категории Б:

КрБ = (1092 + 174) • 15 / 100 = 189,9 руб

Для категории В:

КрВ = (176129 + 28068) • 15 / 100 = 30629,6 руб

Кр = КрА + КрБ + КрВ (7.14)

Кр = 10674 + 189,9 + 30629,6 = 41493,5 руб

Находим общий фонд заработной платы данного рабочего с учетом отчислений на социальные нужды и в пенсионный фонд (26 %+2,1 %):

Зобщ. = З”ТС +Зд.отп +Кр (7.15)

Для категории А:

Зобщ.А = 61378,9 + 9781,5 + 10674 = 81834 руб

81834 - (81834 • 28,1/100) = 58838,6 руб

Для категории Б:

Зобщ.Б = 1092 + 174 +189,9 = 1455,9 руб

1455,9 - (1455,9 • 28,1/100) = 1046,8 руб

Для категории В:

Зобщ.В = 176129 + 28068 + 30629,6 = 234826,6 руб

234826,6 - (234826,6 • 28,1/100) = 168840 руб

Зобщ. = Зобщ.А + Зобщ.Б + Зобщ.В (7.16)

Зобщ. = 58838,6 + 1046,8 +168840 = 228725,4 руб

Определим среднемесячную заработную плату:

Зср.м. = Зобщ. / Рс • 12 , (7.17)

где Рс. - количество рабочих сдельщиков данной профессии.

Зср.м. = 228725,4 / 6 • 12 = 3176 руб

Рассчитаем основную заработную плату в данный период для 1-го основного рабочего повременщика

19,90 • 5226 = 103997,4 руб

Определим фонд заработной платы при повременно - премиальной системе оплаты труда:

103997,4 + (103997,4 • 15 / 100) = 119597 руб

Оплата очередных и дополнительных отпусков:

Зд.отпА = (119597 • 28 / 251) = 11601,3 руб

Рассчитываем районный коэффициент:

(119597 • 15 / 100) = 15599,61 руб

Находим общий фонд заработной платы данного рабочего с учетом отчислений на социальные нужды и в пенсионный фонд (26%+2,1%):

146797,92 + (146797,92 • 28,1/100) = 188048,13 руб

Определим среднемесячную заработную плату:

Зср.м. = 188048,13 / 3 • 12 = 5223,56 руб

Таблица 7.5 - Расчет фонда заработной платы рабочих до и после автоматизации

Профессия	Категория испытаний	Разряд	Трудоемкость годовой программы, ч	Часовая тарифная ставка, р	Фонд годовой заработной платы, руб.
					Фонд дневной заработной платы	Итого (фонд дневной заработ. Платы)	Фонд годовой заработной платы	Районный коэффициент	Итого	Количество рабочих, чел	Средняя месячная з/пл.
					Фонд часовой заработной платы		Оплата очередных и дополнительных отпусков	Социальные нужды и пенсионный фонд
					Основная. з/пл. тариф фонд	Доплата до фонда часовой з/пл.
					Сдельная	Премия	Многостаночное обслуж.	Совмещение
Слесарь испытатель	А	2	2978,4	17,92	53372,93	8005,9	_	_	61378,9	9781,5	2299,5	10674	58838,6	6	3176
	Б		53	17,92	949,76	142,5	_	_	1092	174	409,1	189,9	1046,8
	В		8546,64	17,92	153155	22973,3	_	_	176129	28068	65986,3	30629,6	168840
Итого А,Б,В		11578,04	17,92	212977,69	31946,7	_	_	238599,9	38023,5	68694,9	41493,5	228725,4
Оператор-програмист	8	5226	19,90	103997,4	15599,61	-	-	119597,01	11601,3	41250,22	15599,61	105547,70	3	2931,88

7.4 Расчет по содержанию и эксплуатации оборудования

Таблица 7.5 - Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования до автоматизации

Наименование статей расходов(характеристика и содержание)	Определение расходов (расчетные формулы)	Сумма, руб
1	2	3
Амортизация производственного оборудования Ремонт оборудования Прочие расходы Итого	Са.об = Цоб • (Аоб /100), (7.18) где Цоб - первоначальная цена производственного оборудования, руб; Аоб - нормы аммартизационных отчислений. Са.об = 100020 • (10 /100) = 10002,00 руб 100020 • (10 /100) = 10002,00 руб 20004 • 10 / 100 = 2000,40 руб	10002,00 10002,00 2000,40 22004,40

Таблица 7.6 - Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования после автоматизации

Наименование статей расходов(характеристика и содержание)	Определение расходов (расчетные формулы)	Сумма, руб
1	2	3
Промышленный компьютер и щит автоматизации Амортизация Ремонт Прочие расходы Итого	Сэ=Цэ•Qэ, (7.19) где Цэ - стоимость 1 кВт/ч энергии; Qэ - годовой расход; Qэ = W • Т Сэ = 0,41 • 8700 • 1,25 = 4458,75 руб 237312,4 • 10 / 100 = 23731,24 руб 237312,4 • 12 / 100 = 28477,49 руб 56667,48 • 10 / 100 = 566,75 руб	4458,75 23731,24 28477,49 566,75 62334,23

7.5 Стоимости основных фондов

Среднегодовая стоимость основных фондов до автоматизации составляет Фср.до = 100020,00 руб

Амортизация основных фондов до автоматизации за год составляет

Адо = 10002,00 руб

7.6 Расчет изменения затрат в результате автоматизации

Затраты на автоматизацию стенда по испытаниям ГА - сумма всех статей расхода приведены в таблице 7.8