- сравнительно высокую точность измерения;

- удобство и универсальность метода;

- возможность, измерения любых расходов (при некоторых ограничениях) жидкости, пара и газа, находящихся при различных температурах и давлениях;

- легкость - серийного изготовления приборов.

К недостаткам данного метода измерения следует отнести:

- некоторую потерю энергии потока;

- относительную трудность промышленного применения при малых расходах вещества, в пульсирующих потоках и потоках вещества, содержащего инородные примеси, а также потоках вещества, находящегося при параметрах, близких к равновесным. Комплект расходомера состоит из установленного в трубопроводе сужающего устройства, соединительных (импульсных) трубок с вспомогательными устройствами (разделительными или уравнительными сосудами, запорной арматурой и т.п.) и, наконец, измерителя перепада давления - дифференциального манометра. Часто дифференциальный манометр имеет преобразователь перепада давления в пропорциональную электрическую величину или давление воздуха для дистанционной передачи измерения на вторичный прибор.

При рассмотрении сужающих устройств в настоящей главе основное внимание уделяется нормальным сужающим устройствам (нормальным диафрагмам, соплам, соплам и трубам Вентури), получившим широкое применение при промышленных измерениях; по сужающим устройствам других типов приводится только область их применения.

Рассматриваемый метод измерения расхода применим при соблюдении следующих условий измерения:

- измеряемое вещество заполняет все поперечное сечение трубопровода;

- поток вещества является практически установившимся, т.е. скорость потока и давление в одном и том же месте могут лишь медленно изменяться во времени;

- фазовое состояние вещества не должно меняться при протекании вещества через сужающее устройство, т.е. жидкость не испаряется, пар остается перегретым, растворенные в жидкости газы не выделяются.

Указанный метод применим для измерения расхода коллоидальных растворов, когда по степени дисперсности и физическим свойствам эти растворы лишь незначительно отличаются от жидкости, находящейся в одной фазе[4].

Преобразователь разности давлений САПФИР-22 ДД.

Каждый преобразователь имеет регулировку диапазона измерения и может быть настроена на любой верхний предел, указанный для данной модели.

При выпуске предприятием-изготовителем преобразователь настраивается на верхний предел измерений, выбираемый в соответствии с заказом их значений, указанных в таблице, при этом нижний предел измерений равен нулю.

На рисунке 3.9 показан преобразователь Сапфир - 22ДД.



1 - измерительный блок; 2 - чувствительный элемент

Рисунок 3.9? Сапфир-22ДД

При выпуске преобразователя, предназначенного для измерения уровня жидкости, преобразователь может быть настроен в соответствии с заказом на любой верхний предел измерений, не выходящий за крайние значения, предусмотренные для данной модели.

По требованию потребителя, согласованному с предприятием-изготовителем, допускается сдвиг верхних пределов измерений, охватываемых данной моделью, в меньшую или большую сторону на один предел измерения.

Верхний предел измерения 2,5 кгс/см² обеспечивается только в случае, если этот предел измерений указан в заказе. После перенастройки преобразователя на любой верхний предел измерений, предусмотренный для данной модели, основная погрешность не превышает 5% от соответствующего верхнего предела измерений. Зона нечувствительности преобразователей не превышает 0,05% от верхнего предела измерений. Предельные значения выходных сигналов: 0 и 5 или 0 и 20 или 4 и 20 мA постоянного тока. Электрическое питание преобразователей осуществляется от источника питания постоянного тока напряжением 36 В. Преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения разности давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Преобразователи могут использоваться для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа в унифицированный токовый сигнал. При работе с блоками извлечения корня БИК-1 получается линейная зависимость между расходом и выходным сигналом.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-А предназначены для преобразования значения измеряемого параметра в унифицированный токовый сигнал на объектах АС. Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-К предназначены для преобразования значения измеряемого параметра газообразного кислорода и кислородосодержащих газов в унифицированный токовый сигнал. Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-А, Сапфир-22ДД-Вн-К не предназначены для использования во взрывоопасных условиях. Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства.

Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов, тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединяется с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензопреобразователь мембранно-рычажного типа размещен внутри основания в замкнутой полости, заполненной кремний-органической (у преобразователя Сапфир-22ДД-Вн-К полиэфирфторированной) жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрировнными мембранами. Мембраны приварены по наружному контуру к основанию и соединены между собой центральным штоком, который связан с концом рычага тензопреобразователя с помощью тяги. Фланцы уплотнены прокладками. Воздействие измеряемой разности давлений вызывает прогиб мембран, изгиб мембраны тензопреобразователя и изменение сопротивления тензорезисторов.

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство. По проводам через гермоввод.

На рисунке 3.10 показано устройство электронного блока Сапфир 22ДД.

Измерительный блок выдерживает воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при перегрузке одна из мембран ложится на профилированную поверхность основания[5].

Рисунок 3.10 ? Устройство электронного блока

Вибрационный датчик предельного уровня жидкостей LiquiphantFTL.

Вибрационные датчики предельного уровня для жидкостей семейства Liquiphant являются классическим универсальным инструментом подобного назначения. Применяются практически для любых жидкостей, даже в условиях турбулентности, в случае присутствия твердых взвешенных частиц или газовых пузырьков, пенообразования, внешней вибрации, независимо от физических и электропроводных свойств жидкости. На рисунке 3.11 показан вибрационный датчик предельного уровня жидкостей LiquiphantFTL.



Рисунок 3.11? Датчик LiquiphantFTL

Конструктивно датчик выполнен в форме камертона (вилки), одна из половин которого служит источником колебаний, генерируемых пьезокристаллом, а вторая - приемником нарезонансной частоте. Принцип работы основан на срабатывании датчика в момент ПП изменения частоты колебаний от источника в результате изменения свойств среды, в которой распространяется сигнал (появление жидкости между пластинами). Сигнал, генерируемый в момент срабатывания, преобразуется в управляющий сигнал. Прибор может обеспечивать высокую точность срабатывания (в пределах ±1 мм) независимо от типажидкости и типа емкости. Благодаря специально разработанной улучшенной электронике датчик нечувствителен к внешней вибрации, имеет функцию самодиагностики (степень коррозии, отключение датчика, обрыв сигнального кабеля), также имеет иммунитет против налипания продукта на рабочей поверхности или изменения размеров в результате коррозионных потерь материала, а также в результате воздействия ударной нагрузки, приводящей к деформации. Liquiphantможет быть смонтирован на верхней или боковой поверхности емкости. Основные выполняемые функции - определение максимального и минимального уровня жидкости в емкости, защита от перелива, предохранение работы насосов при откачке и контроль наличия жидкости втрубопроводе. Выпускается четыре типа датчиков: LiquiphantT - самый простой и дешевый, компактного исполнения. Длина чувствительного элемента датчика 128 мм, корпус из нержавеющей стали. LiquiphantM - новое поколение датчиков, применяемых практически в любой отрасли промышленности (химии, нефтехимии, фармацевтике, пищевой, косметической, машиностроении и строительстве, автомобильной, целлюлозно-бумажной), имеет взрывозащищенное или гигиеническое исполнение. Длина чувствительного элемента датчика 40 мм, но с помощью удлинительных трубок может быть увеличена до 3 м. Корпус изготовлен из нержавеющей стали, алюминия или пластика или со специальным покрытием[6].



4. Повышение надежности системы гидроочистки бензина на установке «Gexa», ОАО «Новойл»

4.1 Постановка задачи

Система гидроочистки бензина, как и любая автоматизированная система управления производством требует высокой надёжности. Она должна сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.

Автоматизированные системы управления можно классифицировать по влиянию на качество обработки бензина, где одним из главных приоритетов обладает система гидроочистки бензина, поскольку плохо обработанный и очищенный бензин будет обладать низким качеством, что приведет к поломки двигателя автомобиля, в последствие чего, это приведет к большим убыткам в сторону производителя. Следовательно, надёжность системы гидроочистки, а так же всей системы по переработке бензина, должна быть достаточно высокой для того, что бы достичь высокой производительности, выпуск качественных продуктов.

Необходимость обеспечения высокой надежности системы обусловлена:

- необходимостью минимизации аварийных ситуаций;

- высокой экономической эффективностью работы оборудования.

Из вышесказанного следует рассмотреть замену используемого на ОАО НУНПЗ «Новойл» установке «Gexa», буйкового уровнемера Fisher 249 на более современный и надёжный радарный волноводный уровнемер Rosemount 3300. Докажем целесообразность изменений в системе контроля гидроочистки путём расчёта показателей надёжности отдельно для датчика уровня и в целом в системе. Дадим сравнение двух датчиков уровня буйкового и волноводного радарного.

4.2 Сравнение буйкового и волноводного радарного уровнемера

Буйковые уровнемеры используются для измерения уровня, уровня границы раздела двух сред и плотности. В каждом их этих случаев принцип измерения основывается на плавучести буйка в жидкости. Таким образом, плотность жидкости - это ключевой фактор, от которого зависит размер буйка и стабильность показаний уровнемера. Любое отклонение от начального значения плотности среды (по которой подбирался буек) может влиять на погрешность измерений.

Буйковые уровнемеры подвержены воздействию вибрации и турбулентности, а также имеют подвижные части, требующие периодического обслуживания или замены, которые могут изнашиваться в процессе работы, деформироваться, загрязняться, что может привести к неверным показаниям переменных процесса.

Волноводные радарные уровнемеры не имеют подвижных частей и уже вследствие этого могут снизить затраты на их обслуживание. Прямой метод измерений, обеспечиваемый данным типом приборов, значительно уменьшает погрешность, увеличивает стабильность и безопасность проводимых измерений. Волноводные радарные уровнемеры не подвержены влиянию изменений плотности, механических вибраций или сильной турбулентности. Для их монтажа могут использоваться уже имеющиеся камеры. Таким образом, процесс замены может быть значительно упрощен.

4.3 Волноводный радарный уровнемер Rosemount 3300

Волноводный радарный уровнемер фирмы Rosemount 3300 предназначен для измерения объема жидкостей (нефть, темные и светлые нефтепродукты, вода, сжиженный газ, кислоты и др.). На рисунке4.1 показан уровнемер Rosemount 3300



1 - кабельный ввод; 2 - клеммный блок; 3 - блок электроники; 4 - дисплей; 5 - присоединение к резервуару; 6 - зонд

Рисунок 4.1 - Общий вид волноводного радарного уровнемера

Уровнемеры Rosemountсерии 3300 применяются во многих отраслях промышленности: химической и нефтехимической, нефтегазовой, целлюлозно-бумажной; фармацевтической; пищевой промышленности и производстве напитков; контроле питьевой воды и сточных вод; энергетике (плотины и гидро- и электростанции).

Достоинства:

- точность измерений не зависит от диэлектрической проницаемости, плотности, температуры, давления и рН;

- различные типы зондов позволяют применять уровнемеры серии 3300 в резервуарах различной геометрии, в том числе с наличием внутренних конструкций;

- подходят для измерений уровня сыпучих веществ (гранулы, порошки);

- простота установки;

- двухпроводная схема подключения (можно использовать имеющиеся кабели);

- простота замены используемых блоков электроники на более совершенные;

- возможность использования существующих конструкционных приспособлений при замене буйковых уровнемеров;

- возможность одновременного измерения уровня и уровня границ раздела двух жидкостей;

- возможность измерения в высокотемпературных процессах, процессах с высоким давлением и высокоагрессивных средах;

- надежность измерений в условиях высокой турбулентности или вибраций, запыленности и парообразования.

На рисунке 4.2 указана структура системы измерения уровня.

Рисунок 4.2 - Структура системы измерения уровня

В датчиках серии 3300 для подачи питания и для выдачи выходного сигнала используется один и тот же двухпроводный кабель (питание по контуру). Диапазон напряжения питания: от 11 до 42 Вольт постоянного тока (11-30 В пост. тока для искробезопасных приборов и 16-42В постоянного тока для взрыво / пожаро-безопасных приборов). Данные измерений поступают на выход в видеаналогового сигнала 4 - 20 мА, на который наложен цифровой сигнал HART. Выход датчика может быть настроен для выдачи сигнала HART при подключении к контуру по многоточечной схеме. Цифровой сигнал HART может быть подан на модуль HART Tri-loop (поставляется отдельно), который обеспечивает преобразование переменных, поступающих в цифровом виде по протоколу HARTв аналоговые сигналы 4 - 20 мА (до трех сигналов).

4.4 Надежностное обоснование замены буйкового уровнемера на волноводный радарный

Основные показатели надёжности.

Рассчитаем и сравним показатели надёжности отдельно для уровнемеров Fisher 249 и Rosemount 3300, а так же для основных каналов системы измерений.

Основные показатели надежности:

вероятность безотказной работы за время tP(t);

вероятность отказа за время tQ(t);

интенсивность отказов л(t), котораяуказывает среднее число отказов, возникающее за единицу времени эксплуатации изделия;

- среднее время наработки изделия до отказа Т.

Последовательное соединение характеризует элементы, функционирующие без резерва. Параллельное соединение характеризует дублированные элементы, функционирующие в составе системы в качестве постоянно нагруженного резерва.

Методика расчета производится для экспоненциального закона распределения отказов, дающего наиболее низкие показатели надежности по сравнению с другими законами распределения.

Указанная методика позволяет производить расчет надежностных характеристик звена, представляющего собой композиционно последовательное или параллельное соединение звеньев. Надежностные схемы последовательного и параллельного соединения представлены на рисунке 4.3 и рисунке 4.4:

Типовые схемы расчета показателей надежности.

Рисунок4.3 - Надежностная схема последовательного соединения

Интенсивность отказов для 1-го и 2-го элементов:

. (4.1)

Наработка на отказ для 1-го элемента:

. (4.2)

Наработка на отказ при последовательном соединении элементов:

. (4.3)

Вероятность безотказной работы за время tP(t) для 1-го элемента:

(4.4)

Вероятность безотказной работы за время tP(t) при последовательном соединении элементов:

(4.5)



Рисунок 4.4 - Надежностная схема параллельного соединения

Все элементы имеют одинаковые показатели надежности[7].

Вероятность отказа за время tQ(t):

; (4.6)

. (4.7)

Расчёт показателей надёжности для уровнемера Fisher 249.

Уровнемер Fisher 249 состоит из следующих элементов - буек, стержень буйка, торсионная трубка, измерительный блок, шток буйка-отказы которых наибольшим образом влияют на надежность блока и отказ которых приводит к отказу блока, составляется надежностная схема, представленная на рисунке 4.5.

л₁ - интенсивность отказа буйка; л₂ - интенсивность отказа стержня буйка; л₃ - интенсивность отказа торсионной трубки; л₄ - интенсивность отказа измерительного блока; л₅ - интенсивность отказа штока буйка

Рисунок 4.5 - Структурная схема надёжности Fisher 249

Интенсивность отказа элементов буйкового уровнемера Fisher 249:

л₁ = 10,85·10^-6 1/ч;

л₂ = 4,9·10^-6 1/ч;

л₃ = 12,35·10^-6 1/ч;

л₄ =2,01·10^-6 1/ч;

л₅ =7,09·10^-6 1/ч.

Согласно формуле (4.1) интенсивность отказов датчика находится по формуле:

. (4.8)

Подставив значения интенсивности отказов в формулу (4.8) компонентов, получаем:

Для рассматриваемого газового сигнализатора вероятность безотказной работы за время t рассчитывается по формуле (4.4):

График зависимости вероятности безотказной работы буйкового уровнемера представлен на рисунке 4.6.

Для итоговой оценки среднего времени наработки до отказа буйкового уровнемера Fisher 249 на основе вычисленных интенсивностей отказов компонентов датчика воспользуемся формулой (4.2):

.

Рисунок 4.6 - ЗависимостьP(t) буйкового уровнемера Fisher 249

Расчет показателей надежности волноводного радарного уровнемера Rosemount 3300.

Волноводный радарный уровнемер Rosemount 3300 состоит из: волновода, излучателя, приёмника, электронного блока.

Таким образом, надежностная схема радарного уровнемерабудет выглядеть как показано на рисунке 4.5.

л₁- интенсивностьотказа волновода; л₂- интенсивностьотказа излучателя; л₃- интенсивностьотказа приемника; л₄ - интенсивностьотказа электронного блока

Рисунок 4.7 - Структурная схема надёжностирадарного уровнемера

Данные по интенсивности отказа элементов оптического газоанализатора для расчета надежности всего датчика выбираем по следующей методике:

л₁ = 4,5·10^-6 1/ч;

л₂ = 3,9·10^-6 1/ч;

л₃ = 6,45·10^-6 1/ч;

л₄ = 6,11·10^-6 1/ч.

Согласно формуле (4.1) интенсивность отказов датчика находится следующим образом:

. (4.9)

Подставив значения интенсивности отказов элементов, получим значение интенсивности датчика:

.

По формуле (4.4) вероятность безотказной работы примет вид:

.

График вероятности безотказной работы за время t радарного уровнемера представлен на рисунке 4.8.

Для радарного уровнемера найдем среднее временя наработки до отказа по формуле (4.2):

.

Рисунок 4.8 - Зависимости P(t) радарного уровнемера

4.4 Расчет показателей надежности для системы измерения в АСУ ТП

Совокупность технических, программных и эргономических элементов АСУ ТП (технических и программных средств и части персонала), выделяемого из всего состава АСУ ТП по признаку участия в выполнении некоторой функции систем, образует функцию подсистемы АСУ ТП. Выделенная из всего состава АСУ ТП система измерения имеет следующие каналы, с помощью которых осуществляется измерение: канал измерения температуры, канал измерения вакуума, канал измерения избыточного давления, канал измерения перепада давления, канал измерения уровня, канал измерения расхода.

Построим структурные схемы надёжности для каждой подсистемы. Определим основные показатели надёжности для каждой подсистемы и для всей системы контроля загазованности в целом. Примем, что все элементы системы функционируют в условиях, соответствующих требованиям нормативно-технической документации. Это обеспечивает статистическую устойчивость исходных параметров надежности элементов и вычисленных значений показателей надежности отдельных подсистем и для всей системы в целом. Состав элементов и параметры их надёжности приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 ? Состав элементов и параметры их надёжности

Тип прибора	Сокращение	Интенсивность отказов л·10-6, час-1
Устройство связи с объектом	УСО	13,1
Контроллер	К	14,25
Линия связи	ЛС	8,8
Персональный компьютер	ПК	12,2
Преобразователь температуры КТХА - 0299	КТХА	18,82
Датчик перепада давления Сапфир 22-ДД	СДД	15,42
Расходомер переменного перепада давления YokogawaEJA110A	ЙОКО	10,25
Сигнализатор уровня Liquiphant FTL	ЛИК	9,02
Буйковый уровнемер Fisher 249	ФИШ	37,2
Радарный уровнемер Rosemount 3300	РОС	20,96
Датчик давления Rosemount 3051	РОC5	12,9

Структурная схема надежности любой из подсистем представляет собой либо последовательные, либо параллельное соединение звеньев или элементов.

В соответствии с ГОСТ 24.701-86 проектный расчет надежности выполняется по каждой отдельной функции. В данном случае каждая отдельная функция представляет собой измерительный канал. Все они перечислены в таблице 4.2.



Таблица 4.2 - Функции подсистем

№ канала	Название канала
CH1	Канал измерения температуры
CH2	Канал измерения давления
CH3	Канал измерения расхода
CH4	Канал измерения предельного уровня жидкости
CH5	Канал измерения уровня
CH6	Канал измерения избыточного давления

Расчёт надежностных показателей каналаизмерения температуры (CH1). Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаизмерения температуры рисунок 4.9.

Рисунок 4.9 - Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH1измерения температуры

Интенсивность отказов каналаCH1измерения температуры равна:

Время наработки на отказ канала CH1 для измерения температуры равно:



Вероятность безотказной работы за 10000 часов канала CH1 для измерения температуры равна:

.

Расчёт надежностных показателей каналаизмерения давления (CH2). Структурная схема для расчета надежностных характеристик канала измерения давления рисунок 4.10.

Рисунок 4.10 - Структурная схема для расчета надежностных характеристик канала CH2 измерения давления

Интенсивность отказов каналаCH2измерения давления равна:

Время наработки на отказ каналаCH2измерения давления равно:

.

Вероятность безотказной работы за 10000 часов каналаCH2измерения давления равна:

.

Расчёт надежностных показателей канала измерения расхода (CH3). Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH3измерения расхода рисунок 4.11.



Рисунок 4.11 - Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH3измерения расхода

Интенсивность отказов каналаCH3измерения расхода равна:

Время наработки на отказ каналаCH3измерения расхода равно:

.

Вероятность безотказной работы за 10000 часов каналаCH3измерения я расхода равна:

.

Расчёт надежностных показателей канала измерения предельного уровня жидкости (CH4). Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH4 измерения предельного уровня жидкости показана на рисунке 4.12.



Рисунок 4.12 - Структурная схема для расчета надежностных характеристик канала CH4 измерения предельного уровня жидкости

Интенсивность отказов каналаCH4 измерения предельного уровня жидкости равна:

Время наработки на отказ каналаCH4 измерения предельного уровня жидкости равно:

.

Вероятность безотказной работы за 10000 часов каналаCH4 измерения предельного уровня жидкости равна:

.

Расчёт надежностных показателей каналаCH5 измерения уровня приборомFisher 249. Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH5 измерения уровня прибором Fisher 249 на рисунке 4.13.

Рисунок 4.13 - Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH5 измеренияуровня прибором Fisher 249

Интенсивность отказов каналаCH5 измеренияуровня прибором Fisher 249 равна:

Время наработки на отказ каналаCH5 измеренияуровня прибором Fisher 249 равно:

.

Вероятность безотказной работы за 10000 часов каналаCH5 измерения уровня прибором Fisher 249 равна:

.

Расчёт надежностных показателей каналаCH5 измерения уровня прибором Rosemount 3300. Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH5 измерения уровня прибором Rosemount 3300 показана на рисунке 4.14.

Рисунок 4.14 - Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH5 измеренияуровня прибором Rosemount 3300

Интенсивность отказов каналаCH5 измеренияуровня прибором Rosemount 3300 равна:



Время наработки на отказ каналаCH5 измеренияуровня приборомRosemount3300 равно:

.

Вероятность безотказной работы за 10000 каналаCH5 измеренияуровня прибором Rosemount 3300 равна:

.

Расчёт надежностных показателей каналаCH6 измерения избыточного давления. Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH6 измерения избыточного давления показана на рисунке 4.15.

Рисунок 4.15 - Структурная схема для расчета надежностных характеристик каналаCH6 измерения избыточного давления

Интенсивность отказов каналаCH6 измерения избыточного давления равна:

Время наработки на отказ каналаCH6 измерения избыточного давления равно:

.



Вероятность безотказной работы за 10000 часов каналаCH6 измерения избыточного давления равна:

.

В таблице 4.3 представлены результаты расчетов надежности.

Таблица 4.3 - Результаты расчётов надёжности каналов измерения

№ функции	Интенсивность отказа, 10-6 час-1	Вероятность безотказной работы	Время наработки изделия до отказа, ч
CH1	67,27	0,53	14865
CH2	63,77	0,53	15681
CH3	58,6	0,55	17064
CH4	57,97	0,56	17250
CH5 (Fisher 249)	85,55	0,42	11689
CH5 (Rosemount 3300)	69,31	0,50	14471
CH6	61,25	0,54	16339
?1	394,47	0.019	2535
?2	378,23	0.023	2643

4.5 Анализ результатов расчёта

Сравнительная зависимость вероятностей безотказной работы P(t) для уровнемера буйкового Fisher 249 и волноводного радарного уровнемера Rosemount 3300 представлена на рисунке 4.16.



Рисунок 4.16 - Сравнительная характеристика датчиков уровня Fisher 249 - верхняя линия и Rosemount 3300 - нижняя линия

На рисунке 4.17 показана сравнительная характеристика надежности системы.

Рисунок 4.17 - Сравнительная характеристика надежности системы

По результатам расчетов можно сделать вывод, что волноводный радарный уровнемерRosemount 3300 значительно превосходит по надежностным характеристикам буйковый уровнемерFisher 249.

Надежность повышается из-за отсутствияподвижных элементов, которые требуют периодического обслуживания или замены, которые могут изнашиваться в процессе работы, деформироваться, загрязняться, что может привезти к неверным показаниям прибора. Следовательно, срок службы будет более продолжительным. Волноводный радарный уровнемер нуждается в меньшем обслуживании, чем буйковый. Установка такого уровнемера повысит надёжность системы измерений установки регенерации диэтиленгликоля, что даст возможность избегать аварийных ситуаций.

4.7 Создание проекта и программы в системе ISaGRAF

Имена проектов и программ подчиняются следующим правилам:

- максимальная длина имени - 8 символов;

- первый символ должен быть буквой;

- следующие символы могут быть буквами, цифрами или символом «_»;

- для имени программы регистр символов является несущественным.

Программы изображаются в виде иерархического дерева и разделены на три логические секции. Программы верхнего уровня всегда активны и выполняются в следующем порядке:

- чтение входных данных;

- выполнение программ верхнего уровня секции BEGIN (начальной);

- выполнение программ верхнего уровня секции SEQUENTIAL (последовательной);

- выполнение программ верхнего уровня секции END (конечной);

- обновление выходных данных.

Программы верхнего уровня секции BEGIN и END не могут быть описаны на языке SFC и наоборот, программы верхнего уровня секции SEQUENTIAL должны быть описаны на языке SFC. Язык SFC не может быть использован для циклических программ и их подпрограмм.

Объявление переменных осуществляется в словаре «Dictionary». Уровень использования переменной или пользовательских определений - это набор объектов, которые могут использовать эти переменные или определения.

Существует 3 уровня:

- COMMON (общие) - доступны любой программе любого проекта;

- GLOBAL (глобальные) - доступны любой программе выбранного проекта;

- LOCAL (локальные) - доступны выбранной программе выбранного проекта.

Переменные ввода / вывода всегда относятся к уровню GLOBAL. Уровень COMMON используется только для пользовательских определений.

При задании имени переменных руководствуются следующими правилами:

- максимальная длина имени - 16 символов;

- первый символ должен быть буквой;

- следующие символы могут быть буквами, цифрами или символом «_»;

- для имени переменной регистр символов является несущественным.

Программы верхнего уровня секций BEGIN и END не могут быть описаны на языке SFC. И наоборот, программы верхнего уровня секции SEQUENTIAL должны быть описаны на языке SFC.

Владельцем подпрограммы может быть только одна родительская программа. Подпрограмма может иметь локальные переменные и пользовательские определения. Для описания подпрограммы может быть использован любой язык, кроме SFC.

Присоединение переменных ввода / вывода позволяет программисту определить физические платы систем и каким образом переменные ввода / вывода присоединяются к каналам этих плат. Переменные ввода / вывода должны быть объявлены в словаре до присоединения их к платам ввода / вывода.

Команда «MakeApplication» позволяет пользователю проверить синтаксис программ выбранного проекта. Если программы проверены на наличие ошибок (и ошибки не обнаружены), при генерации кода они больше не проверяются до тех пор, пока не будут изменены их пользовательские определения или переменные.

В режиме «Имитация» открывается окно имитатора системы исполнения. Этот режим полезен для тестирования любой прикладной программы, когда аппаратные средства системы исполнения недоступны.

4.8 Программирование контроллера

Работа начинается с создания проекта в ISaGRAF. В описании проекта (Editdescription) можно указать автора проекта, его название, версию. В самом проекте создается программа (File - New), при этом можно указать какой язык программирования будет использоваться, тип программы [9].

Перед тем, как ввести текст программы, необходимо объявить используемые в ней переменные. Это выполняется с помощью команд меню «Dictionary».

Глобальные переменные (globalvariables) доступны любой программе созданного проекта. Среди переменных можно выделить следующие:

- аналоговые;

- логические;

- таймерные.

Переменные могут быть входными, выходными и внутренними. Аналоговые переменные могут быть целочисленными или вещественными.

Список переменных, применяемых в программе для данного проекта, приведен в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Список переменных

Идентификатор	Сигнал	Тип сигнала	Описание
Xpusk1	Boolean	Input	Пуск сырья на блок гидроочистки
Xrr1o	Boolean	Input	Клапан-регулятор расхода 1 открыт
Xrr1z	Boolean	Input	Клапан-регулятор расхода 1 закрыт
Xrr2o	Boolean	Input	Клапан-регулятор расхода 2 открыт
Xrr2z	Boolean	Input	Клапан-регулятор расхода 2 закрыт
Xz1	Boolean	Input	Задвижка клапана-регулят. 1 открыта
Xz2	Boolean	Input	Задвижка клапана-регулят. 2 открыта
Xz3	Boolean	Input	Задвижка клапана-регулят. 3 открыта
Xz4	Boolean	Input	Задвижка клапана-регулят. 4 открыта
Xru	Boolean	Input	Клапан-регулятор уровня закрыт
XzL	Boolean	Input	Задвижка на линии выхода бензина закрыта
Xn1	Boolean	Input	Открытие клапана к насосу 1
Xn2	Boolean	Input	Открытие клапана к насосу 2
Xstop	Boolean	Input	Остановка пуска сырья
Xsbros	Boolean	Input	Сброс сигнализаций
L	Boolean	Input	Увеличение расхода
T	Boolean	Input	Увеличение температуры
IL	Boolean	Output	Аварийная сигнализациярасхода
IT	Boolean	Output	Аварийная сигнализация температуры
IS	Boolean	Output	Аварийная сигнализация всей системы

4.9 Алгоритм сигнализации и управления установкой гидроочистки

Перед приёмом сырья на блок предварительной гидроочистки бензина закрыть клапаны-регуляторы расхода FRCV-102 и FRCV-104 на линиях бензина от насоса Рм-101/А, В в теплообменник Е-105. Задвижки до и после клапанов-регуляторов открыть.

Закрыть клапан-регулятор уровня LICV-101 в сепараторе В-101 и задвижку на линии выхода бензина из сепаратора В-101.

Открыть поступление бензина от сырьевого Рм-101/А, В к клапанам FRCV-102 и FRCV-104.

Подача сырья производится путем плавного открытия клапанов-регуляторов расхода FRCV-102 и FRCV-104 на выходе из печи F-101.

Постоянно следить за температурными изменениями и показателями на блоке гидроочистки бензина.

По мере появления нестабильного гидрогенизата в сепараторе И-101 клапаном регулятором уровня LICV-101 его направляют в колонну С-101 через теплообменник Е-104 (трубное пространство), предварительно открыв задвижку на трубопроводе вывод гидрогенизата из сепаратора В-101.

При этом не допускается переполнение уровня в сепараторе В-101, т.к. это может привести к попаданию бензина на прием компрессора Км-302/А, В.

Пусковую схему от Рм-101/А, В в теплообменник Е-104 необходимо закрыть.

Припереполнение уровня или превышение допустимой температуры срабатывают сигнализации. IL, IT.

В период пуска давление в В-102 и В-502 поддерживается с помощью водородосодержащего газа по пусковым схемам.

Постепенно производительность доводится до проектной величины, параметры процесса во всех аппаратах секции - до значения технологических норм. Граф переходов алгоритма представлена на рисунке 4.18.

Рисунок 4.18 - Граф переходов

При достижении устойчивой работы нужно включить блокировки.

При установлении на блоке предварительной гидроочистки стабильного режима и установлении рабочего давления, направить ВСГ из сепаратора В-101 в линии сухого газа, для обновления ВСГ в реакторном контуре при перепуск части ВСГ от компрессора Км-302/А, В на блоке гидроочистки дизельного топлива.

По возможности увеличить прием ВСГ со стороны на блок предварительной гидроочистки бензина с целью максимального отдува ВСГ.

По мере вывода колонн С-101, С-501 на температурный режим согласно норм технологического регламента постоянно производить дренирование сепараторов В-102 и В-502 от воды.

4.10 Результаты работы программы

Система программирования ISaGRAF позволяет осуществить эмуляцию работы контроллера при помощи меню Debug - Simulate. Для этого необходимо связать входные и выходные переменные с панелями ввода / вывода (пункт меню Make - I/OConnection) и произвести компиляцию программы (пункт меню Make - Makeapplication). Покажем работу программы для разных вариантов входных сигналов.

Выход установки на рабочий режим осуществляется следующим образом. После выбора программы запуска с пульта управления АРМа оператора подается сигнал Pusk. После чего происходит запуск вспомогательных систем (рисунок 4.19).

Рисунок 4.19 ? Подача команды Xpusk1 и пуск в нормальном режиме



Закрытие клапанов-регуляторов давления (рисунок 4.20).

Рисунок 4.20-Закрытие клапанов-регуляторов

На рисунке 4.21 показано срабатывание сигнализации расхода и переход сигнала на начальное состояние графа (подача сигнала на операторскую).

Рисунок 4.21 ? Подача команды сигнализации

При превышении установленной температуры срабатывает сигнализация, сигнал которой идет на операторскую (рисунок 4.22).



Рисунок 4.22 - Срабатывание аварийной сигнализации



Заключение

В дипломном проекте рассмотрены основные элементы установки «Gexa», описаны система и средства автоматизации системы гидроочистки бензина на НУНПЗ ОАО «Новойл».

Гидроочистка бензина является важной составляющей всей системы по переработке бензина на установке «Gexa». Поэтому надежность этой системы должна быть достаточно высокой, чтобы не происходило сбоев при переработке топлива. Таким образом, надежность следует понимать не только как безотказное функционирование оборудования, но и минимизацию реальных погрешностей нормированных значений.

Наиболее важным фактором, влияющим на работу установки гидроочистки бензина является контроль самого процесса и работы всей системы, поскольку при некачественном выходе продукта к потребителю, может привести к снижению покупок и репутации компании.

В результате исследования в дипломном проекте был выбран методический подход к повышению надежности как отдельных элементов, так и всей системы. На основе результатов расчетов предлагается замена буйкового уровнемера Fisher 249 на волноводный радарный уровнемер Rosemount 3300 фирмы Emerson, при этом достигается значительное улучшение метрологических и надежностных характеристик системы в целом. Кроме того, была программа для контроллера.

Выбрана система противоаварийной защиты (ПАЗ), необходимая для предотвращения аварийных ситуаций.

При проектировании и внедрении прибора были предусмотрены и реализованы все необходимые меры по обеспечению безопасности труда и охране окружающей среды.

Экономически проект подтвержден расчетами, срок окупаемости составляет менее двух лет.



Список использованных источников

1 Башкирский ТЭК - Башнефть, Уфанефтехим, УНПЗ, НУНПЗ, УОС, БНП - Уфа, 2002. - 210 с.

2 Руководство по эксплуатации датчиков уровня фирмы Fisher, Москва, 2011. - 16 с.

3 Технические характеристики преобразователей температуры фирмы КТХА - 0299: [Электронный ресурс]. - URL http://www.pribor-kip.ru.

4 Техническое описание и инструкция по эксплуатации Yokogawa EJA110A. Москва, 2009. - 16 с.

5 Руководство по эксплуатации преобразователя разности давлений Сапфир-22 ДД, Челябинск, 2006. - 26 с.

6 Техническое описание и инструкция по эксплуатации датчика предельного уровня жидкости Liquiphant FTL: [Электронный ресурс]. - URL http://www.inpromtex.ru.

7 Ястребенецкий, М.А. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами / Ястребенецкий, М.А., Иванова, Г.М. - Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 264 с.

8 Гилязов, А.А., Учебно-методическое пособие к выполнению раздела «Безопасность и экологичность» в выпускных квалификационных работах по направлению подготовки 220300 «Автоматизированные технологии и производства» спец. 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств» (по отраслям): методические указания / УГНТУ, каф. ПБиОТ; сост.: А.А. Гилязов, Ю.Р. Абдрахимов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009. - 20 с. - 200 экз. - Б. ц.

9 Методические рекомендации по экономическому обоснованию дипломных проектов (для студентов специальности 14.06.04 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», 22.03.01 «Автоматизация технологических процессов и производств») / Под редакцией Бирюковой В.В. - Уфа: УГНТУ, 2008. - 30 с.

Приложение

Листинг управляющей программы

case step of

0: Urr1:=true;

Urr2:=true;

Uz1:=false;

Uz2:=false;

Uz3:=false;

Uz4:=false;

Uru:=true;

UzL:=true;

Un1:=false;

Un2:=false;

IL:=false;

IS:=false;

IT:=false;

if Xpusk then step:=1; end_if;

1: Urr1:=false;

Urr2:=false;

if Xrr1z and Xrr2z then step:=2; end_if;

2: Uz1:=true;

Uz2:=true;

Uz3:=true;

Uz4:=true;

if Xz1 and Xz2 and Xz3 and Xz4 then step:=3; end_if;

3: Uru:=false;

UzL:=false;

if Xruz and XzL then step:=4; end_if;

if T then step:=9; end_if;

4: Un1:=true;

Un2:=true;

if Xn1 and Xn2 then step:=5; end_if;

if T then step:=9; end_if;

if L then step:=7; end_if;

5: Urr1:=true;

Urr2:=true;

if Xrr1o and Xrr2o then step:=6; end_if;

if T then step:=9; end_if;

if L then step:=7; end_if;

6: IS:=true;

if Xstop then step:=0; end_if;

if T then step:=9; end_if;

if L then step:=7; end_if;

7: Uru:=true;

IL:=true;

if Xruo then step:=8; end_if;

8: if Xsbros then step:=0; end_if;

9: IT:=true;

if Xsbros then step:=0; end_if;

end_case;

Размещено на Allbest.ru