Разработка современной автоматизированной системы управления откачной машины

Model LM-500 представляет собой 2-х канальный уровнемер специального назначения, используемый для измерения уровней жидкого гелия (He) и азота (N2) (Рис. 30). Разработан и выпущен американской фирмой Cryomagnetics Inc. Model LM-500 -- компактный прибор (63.5*140*190.5 мм, 1.59 кг), способен работать как в автономном режиме, так и в сопряжении с PC/ПК.

Принцип работы гелиевого датчика основан на изменении сопротивления датчика из сверхпроводящей проволоки, погруженного в низкотемпературную жидкость. Погруженная длина охлаждается до температуры жидкости и приобретает свойство сверхпроводимости (R=0). С ростом уровня жидкости сопротивление датчика пропорционально падает, что позволяет установить зависимость h=k/R, где k -- коэффициент калибровки (определяется типом датчика).

Рис. 30 Криогенный уровнемер LM-500

Азотный датчик - ёмкостного типа, представляет собой цилиндрический конденсатор (Рис. 31). При погружении его в жидкий азот он представляет собой два параллельно соединённых конденсатора с разными диэлектрическими проницаемостями. Суммарная ёмкость вычисляется по формуле:

Где Н - длина датчика, h - длина погружённой части датчика, d1 - диаметр внутреннего стрежня (цилиндра), d2 - диаметр внешнего цилиндра, еж - диэлектрическая проницаемость жидкого азота, Си - ёмкость проходного изолятора.

Рис. 31 Схема ёмкостного датчика уровня

Характеристики уровнемера:

- Одновременное измерение уровня гелия и азота в автоматическом (непрерывном) или ручном (по требованию) режимах.

- Выборка и хранение операций.

- Отображение уровня в сантиметрах, дюймах, процентах.

- Работа с датчиками с активной длиной до 200 см.

- Возможность ручной калибровки датчиков с передней панели.

- Интерфейс RS-232 для связи с ЭВМ (опционально можно заказать конфигурацию с аналоговым входом (4-20 мА) и/или интерфейсом IEEE-488.2).

- Яркий двухстрочный дисплей.

- Регулируемый источник постоянного тока.

- Наличие бесплатных драйверов устройства для пакета LabView.

5.2 Исследование линейности и инерционности азотного датчика

Рис. 32 Схема исследования азотного датчика уровня

Описанный выше уровнемер предполагается использовать в качестве датчика технических параметров (уровней жидкого азота и гелия) дефлекторов. С целью проверки линейности его характеристики и исследования его инерционности было проведено несколько лабораторных исследований азотного датчика уровнемера.

В ходе исследования на датчик были нанесены риски (метки) с шагом 1 см, и его дискретно (шагами) погружали в сосуд с жидким азотом, одновременно снимая показания с дисплея преобразователя. В двух других опытах датчик сразу был погружён на полную глубину (до дна), а затем дискретными шагами извлекался из сосуда (Рис. 32).

По мере исследования происходило совершенствование эксперимента (методом проб и ошибок) и учитывание факта инерционности, что позволило в конечном счёте получить результаты, близкие к истинным (указанными производителями). Результаты были сведены в таблицу, на основании которой построены графики (характеристики) с результатами экспериментов (Рис. 33, 34, 35).

Рис. 33 Эксперимент №1

Рис. 34 Эксперимент №2

Рис. 35 Эксперимент №3

Исследования также позволили установить характер «тепловой» инерционности датчика (Рис. 36). Несмотря на то, что данный датчик ёмкостного типа, он имеет определённую временную тепловую зависимость. При погружении датчика преобразователю требуется несколько (3 … 5) секунд для «выхода» значения на дисплее на приблизительный уровень («выход» осуществляется по характеристике, близкой к прямой), и ещё несколько секунд для стабилизации его показаний. После же извлечения датчика показания также быстро падают до значения 2 - 3 см, но эти последние сантиметры уровнемер «теряет» длительное время, порядка 5 - 7 мин, до тех пор, пока его температура не сравняется с окружающей (характеристика отогрева носит нелинейный характер). Это характеристики необходимо учесть при проектировании системы снабжения жидким азотом во избежание его переполнения/нехватки.

Рис. 36 Инерционная характеристика азотного датчика

Для более точного и детального исследования характеристик датчика предлагается использовать специальный испытательный стенд (Рис. 37). Стенд представляет штатив с подвижным узлом, на котором смонтировано устройство точного позиционирования на основе микрометрического винта (преобразует вращательное движение регуляционного винта в точное поступательное перемещение). Таким образом, можно осуществлять малые точные перемещения датчика. При помощи такого стенда можно с довольно высокой точностью определить чувствительность и точность исследуемого датчика.

Рис. 37 Схема стенда для точного исследования датчика уровнемера

5.3 Выводы

В результате лабораторного исследования азотного датчика криогенного уровнемера в ходе нескольких экспериментов была подтверждена линейность его характеристики. Кроме того, были получены временные параметры тепловой инерционности датчика, необходимые для правильной настройки системы сбора данных о состоянии дефлекторов. Предложена схема испытательного стенда для точных исследований свойств датчика.

6. Организационно-экономический раздел

В данном разделе рассмотрим факторы, определяющие затраты предприятия на производство. Произведём расчёт себестоимости изготовления одной детали типа «Прокладка».

6.1 Заработная плата рабочих, социальные отчисления

Оплата труда рабочих складывается из составляющих:

· Оплата операций и работ в соответствии с разрядными нормами и расценками.

· Почасовая оплата труда.

· Доплаты по разрядным (сдельным) и повременно-премиальным системам оплаты труда.

· Доплаты к основным разрядным расценкам в связи с отклонениями от нормативных условий производства (несоответствие оборудования, материалов, инструмента и др. отклонения от технологии).

Основная заработная плата рабочего рассчитывается по формуле:

Сосн = (1+k)Ч (?tштi/60) Ч(Счс/100)

Где Сосн - основная заработная плата, k - коэффициент доплат (премии и т.д.), ? - количество (сумма) операций в соответствии с технологическим процессом, tштi - норма штучно-калькуляционного времени на i-ю операцию, Счс - часовая тарифная ставка.

Дополнительная заработная плата складывается из: оплаты отпусков, компенсации за неиспользуемый отпуск, выплата вознаграждений, сверхурочных и т.д.

Сдоп = СоснЧkдоп

Где Сдоп - дополнительная заработная плата, kдоп - коэффициент дополнительной заработной платы.

Помимо заработной платы предприятие должно отчислять некоторые деньги на социальные нужды (социальное, медицинское страхование, пенсионные отчисления и т.д.). Эти отчисления рассчитываются:

Ссоц = (Сосн + Сдоп) Чkсоц

Где Ссоц - социальные отчисления, kсоц - коэффициент социального отчисления.

6.2 Расходы предприятия

Расходы предприятия (помимо выплаты заработной платы рабочим и социальных отчислений) складываются из стоимости исходных ресурсов (материалы, оборудование, наладка), транспортных расходов, расходов на энергию, организационные расходы и т.д. Ниже перечисляются основные из них:

Амортизационные отчисления. Амортизация - процесс переноса по частям стоимости основных средств и нематериальных активов по мере их физического износа и морального устаревания на стоимость производимой продукции/услуг. Амортизационные отчисления -- отчисления части стоимости (затрат на производство) готовой продукции для возмещения их износа. Амортизационные отчисления включаются в издержки производства или обращения. Амортизационные отчисления зависят от срока службы оборудования и определяются таким образом, что бы по истечении этого срока на отложенные средства можно было приобрести точно такое же или эквивалентное ему по возможностям.

Цеховые расходы. Цеховые расходы складываются из стоимости исходных материалов, инструментов и оборудования. Эти расходы напрямую зависят от выпускаемой продукции (наименования и количества).

Энергетические расходы включают в себя прежде всего затраты на электроэнергию для работы оборудования и освещения (и других дополнительных функций) цеховых помещений, приобретение топлива (бензин, газ, уголь и т.д.), затраты на паровое отопление. Расходы по этой статье определяются требуемым количеством энергоносителей (кВ•ч, кг, м3) и их тарифной стоимостью.

Организационные расходы. Организационные расходы состоят из затрат на управление предприятием и организации его работы. Они включают в себя заработную плату непроизводственного (управляющего, обслуживающего) персонала, расходы на транспорт и связь, канцелярию.

6.3 Расчёт общих производственных затрат

Произведём расчёт денежных затрат, необходимых для производства одной детали типа «прокладка». Так как изготавливаемое изделие является внутренним (некоммерческим) заказом предприятия, не производится расчёт его рыночной стоимости (цены).

Исходные материалы (сырьё).

Исходный материал - круглый сортовой прокат ш230 из стали 20, цена за 1 кг составляет 95 р. Масса одной заготовки составляет 22,8. Стоимость заготовки: 22,8•95 = 2166 р. Масса готового изделия составляет 10,7 кг, на выходе имеем 12,1 кг стружки. Цена стружки составляет 62 р/кг. Возвратная стоимость: 12,1•62 = 750,2 р. Итого расход на материалы составляет: 2166 - 750,2 = 1415,8 р.

Заработная плата рабочих.

Тариф основной заработной платы составляет 115 р/ч. Штучное время составляет 14,2 мин = 0,24 ч. Основная заработная плата: 115•0,24 = 27,6 р. Дополнительная заработная плата составляет 18 % от основной: 27,6•0,18 = 4,97 р. Общая заработная плата: 27,6 + 4,97 = 32,57 р.

Социальные отчисления составляют 34,2 % от общей заработной платы: 32,57•0,342 = 11,14 р.

Амортизационные отчисления составляют 17 % от основной заработной платы: 32,57•0,17 = 5,54 р.

Цеховые расходы составляют 120 % от основной заработной платы: 32,57•1,2 = 39,09 р.

Энергетические расходы составляют 12 % от основной заработной платы: 32,57•0,12 = 3,9 р.

Общезаводские расходы составляют 10 % от основной заработной платы: 32,57•0,1 = 3,26 р.

Итого себестоимость одного изделия составляет: 1415,8 + 32,57 + 11,14 + 5,54 + 39,09 + 3,9 + 3,26 = 1511,2 р.

6.4 Выводы

В данном разделе были проанализированы факторы, влияющие на себестоимость изготавливаемой продукции и произведён её расчёт для выпуска одного конечного изделия.

Заключение

Результатом моего дипломного проекта стала разработка автоматизированной системы управления откачной машины.

В технологическом разделе была сформулирована технология понижения температуры методом откачки паров, разработан процесс изготовления детали типа «прокладка», для установки агрегата АВЗ-180 на фундаментальную плиту.

В конструкторском разделе были определены исполнительные устройства, необходимые для управления технологическими параметрами, произведены проверочные расчёты электродвигателей насосов.

В разделе, касающемся системы управления, была разработана структурная схема АСУ, выбрано контрольное, сигнальное и управляющее оборудование, монтажная электроарматура, программное обеспечение.

В разделе о безопасности жизнедеятельности выявлены вредные и опасные факторы, угрожающие здоровью и жизни персонала откачной машины, указаны необходимые меры для обеспечения максимальной безопасности.

В исследовательском разделе было проведено исследование азотного датчика криогенного уровнемера с целью проверки его характеристики, повторяемости и для определения его инерционности.

В экономико-организационном разделе указаны и рассчитаны расходы на изготовление детали типа «Прокладка».

Список литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя. / Под редакцией Дальского, том 1.

2. Справочник технолога-машиностроителя. / Под редакцией Дальского, том 2.

3. Подготовка и оформление курсового проекта по дисциплине «Технологические процессы и производства. / Учебно-методическое пособие, Кудрявов Н.М.

4. Триол. Руководство по эксплуатации. Электропривод транзисторный регулируемый асинхронный Триол АТ04 - АТ06.

5. Экономика организаций (предприятий). / Учебник, под редакцией Сергеева И.В.

Размещено на Allbest.ru