Автоматизация системы управления трубчатой печи

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Реферат

В дипломном проекте приведены результаты разработки автоматизации системы управления трубчатой печи, что позволяет повысить надежность и повысить производительность системы.

Предлагаемые решения выполнены на базе микропроцессорного контроллера WinCon-8737 с передачей информации на ПВЭМ и могут быть использованы для управления аналогичных установок.

Дипломный проект содержит расчетно-пояснительную записку из 119 страницы текста, 36 таблиц, 25 рисунков, 64 литературных источников.



Введение

автоматизация печь контроль датчик

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда.

Особое значение нужно придавать вопросам автоматизации процессов химической технологии, в связи с повышением эффективности, и в связи с взрыво-пожароопасностью перерабатываемых веществ, с необходимостью предотвращения вредных выбросов в окружающую среду. Указанные особенности, высокая чувствительность к нарушениям заданного режима, наличие большого числа точек контроля и управления процессом, а так же своевременное воздействие на процесс, в случае отклонения от заданных по регламенту условий протекания обеспечивается автоматизацией технологических процессов.

Средства автоматизации в настоящее время широко внедряются во все отрасли химического производства.

Современные системы автоматического управления позволяют исключить непосредственное участие человека в технологическом процессе. Это особенного важно, если процесс является продолжительным по времени и требующим постоянного контроля за несколькими технологическими параметрами одновременно, изменение которых, в свою очередь, требует выполнения различных операций. Реализацию систем управления позволяют выполнить программируемые логические котроллеры. Их программирование осуществляется при помощи компьютера и специальных программ с человеко-машинным интерфейсом. Человек (оператор) на экране компьютера может видеть весь технологический процесс в реальном времени, следить за изменением его параметров, при этом процессом управляет контроллер, однако при необходимости оператор может взять управление в свои руки.



1. Технико-экономическое обоснование проекта

Внедрение в данном проекте средств автоматизации является необходимым. Это связано с тем, что благодаря автоматизации, достигается экономический эффект, что, в свою очередь, позволяет снизить себестоимость выпускаемой продукции.

Объём автоматизации следует определять с учётом экономической эффективности, экологического и санитарного эффектов. Автоматизация обуславливает необходимость капитальных вложений на оборудование средств автоматизации и монтаж. Однако эти вложения, как правило, окупаются вследствие экономии, которая образуется при повышении объёмов выпускаемой продукции в пределах автоматизации:

- сократятся сроки на наладку и обслуживание приборов;

- мелкосрочные ремонты;

- сократится количество обслуживающего персонала;

- снизится выброс в атмосферу, за счёт стабилизации основных параметров.

В настоящее время основным недостатком существующей системы автоматизации является то, что в качестве первичных используются датчики без унифицированного выходного сигнала, что делает необходимым использование дополнительных преобразователей. Многие приборы выработали свой ресурс, имеют большой физический и моральный износ. Необходимо внедрение системы централизованного управления технологическим процессом. Для чего предлагается установить промышленный контроллер WinCon-8737, с помощью которого будет достигнуто более точное соблюдение технологического регламента для обработки информации с первичных датчиков с последующей передачей на ПЭВМ, что позволит существенно снизить погрешность и повысить надежность и управляемость системы.



2. Специальная часть

2.1 Характеристика объекта автоматизации

2.1.1 Описание технологического процесса

Из теплообменника подается смесь сырья и водородосодержащий газ (газосырьевая смесь) с температурой 238 єС и давлением 40,82 кг/м2. Проходит по межтрубному пространству, где нагревается до температуры в 320 єС.

При входе в печь газосырьевая смесь разделяется на два равнозначных параллельных потока, которые на выходе снова объединяются в общий трубопровод и направляются в реактор. Температура газосырьевой смеси на выходе из печи регулируется контуром (5-1; 6-1), выходной сигнал от которого является корректирующим импульсом к регулирующему контуру давлению топливного газа. Регулирующий клапан (6-4) этого контура установлен на линии подачи топливного газа к основным горелкам печи.

Разрежение дымовых газов в радиантной камере регулируется дистанционно изменением положением шибера (24-1), установленного в дымоходе на выходе из печи.

Дымовые газы, образующиеся от сгорания топлива, выбрасываются в атмосферу через дымоход, установленный непосредственно в печи.

Топливный газ подается в конденсатоотводчик 3, где топливный газ отделяется от конденсата. Направляется в трубчатый теплообменник 2, где подогревается до температуры в 95 єС, проходит через поршневой компрессор 4 и подается на форсунки.

Постоянство давления топливного газа осуществляется, с помощью поршневого компрессора и регулируется с помощью регулирующего клапана (4-4). Постоянство давления топливного газа перед горелками печи регулируется с помощью регулирующего клапана (15-4; 16-4), установленного на линии подачи топливного газа к горелкам печи.

Для прекращении подачи топливного газа в печь предусмотрены отсечные клапаны (4-4; 20-4; 22-4).

Таблица 2.1 - Параметры технологического процесса

Позиция по схеме	Наименование параметра	Контроль	Регулирование
		показания	регистрация
1	2	3	4	5
1-1	Температура на подаче газосырьевой смеси (230) єС	+	+	+
2-1	Давление газосырьевой смеси на входе печи (40,82) кг/см	+	+	-
3-1	Температура газосырьевой смеси на выходе из печи (320) єС	+	+	-
4-1	Давление газосырьевой смеси на входе в печь (39,11) кг/см	+	+	-
5-1	Температура газосырьевой смеси на выходе из печи (321)єС	+	+	+
6-1	Давление топливного газа поступающего в печь (0,44) кг/см	+	+	+
7-1	Нижний уровень в конденсатоотводчике (0,7) %	+	+	+
8-1	Разница давления топливного газа на входе и в конденсатоотводчике (0) кг/см	+	+	+
9-1	Верхний уровень в конденсатоотводчике (1,2) %	+	+	+
10-1	Температура топливного газа в конденсатоотводчике (41) єС	+	+	-
11-1	Температура топливного газа после теплообменника (95) єС	+	+	+
12-1	Расход топливного газа (180) м/ч	+	+	-
13-1	Температура топливного газа после компрессора (95) єС	+	+	-
14-1	Давление топливного газа после компрессора (1,84) кг/см	+	+	-
15-1	Давление топливного газа на входе в печь (1,7) кг/см	+	+	+
16-1	Давление топливного газа на входе в печь (0,4) кг/см	+	+	+
17-1	Давление поступающего воздуха в печь (15,92) г/м3	+	+	-
18-1	Давление водяного пара в стенках печи (4,68) кг/см	+	+	-
19-1	Температура газосырьевой смеси в печи (267) єС	+	+	-
20-1	Температура в дымоходе (338) єС	+	+	-
21-1	Давление в дымоходе (-2,97) кг/см	+	+	-
22-1	Концентрация вещества О2 (ПДК)	+	+	-
23-1	Концентрация вещества СО2 (ПДК)	+	+	-
24-1	Шибер	+	+	+
25-1,26-1,27-1	Контроль наличия пламени в печи	+	+	-

2.1.2 Основные функции проектируемой системы контроля и управления

Проектируемая система контроля и управления обеспечивает выполнение следующих функций:

1) управляющие функции, выполняемые автоматически:

включение/выключение компрессоров М1, М2;

регулирование уровней: в конденсатоотводчике.

регулирование температуры топливного газа и загосырьевой смеси;

регулирование расхода в трубопроводе.

2) информационные функции, выполняемые оперативно:

контроль наличия напряжения в цепях управления приводами;

информация об отклонении контролируемых параметров режима от нормы;

регистрация и хранение информации о характерных нестационарных режимах технологических и электрических установок;

3) функции, выполняемые обслуживающим персоналом АСУ ТП:

регистрация дефектов, не обнаруженных системой;

проверка правильности функционирования технических и программных средств АСУ ТП;

корректировка в регламентируемых пределах динамических настроек и установок.

2.1.3 Анализ существующей системы управления

Существующая система управления является трехуровневой и включает в себя приборы и аппаратуру контроля и регулирования (датчики аналоговых сигналов, преобразователи, регулирующие органы и исполнительные механизмы).

Система автоматизации имеет недостатки, заключающиеся в неполном отражении информации о прохождении технологического процесса.

2.1.4 Выводы и задачи проекта

Анализ технологического процесса и системы управления показывает, что существующая система управления не удовлетворяет современным требованиям, поэтому в дипломном проекте необходимо решить следующие задачи:

- заменить устаревшие приборы на более современные;

- определить технико-экономическое обоснование эффективности принятых решений;

- разработать техническую документацию для реализации системы управления, на базе промышленного контроллера WinCon-8737;

- раскрыть основные вопросы экономичности и безопасности проекта;

- рассчитать надежность контура регулирования давления;

- выполнить моделирование регулирования температуры топливного газа в теплообменнике;

- выбрать информационное, математическое и программное обеспечение;

- рассчитать мощность электропривода компрессора;

- рассчитать исполнительное устройство клапана регулирующего двухседельного с мембранным исполнительным механизмом (МИМ).

2.2 Обоснование принятой структуры управления объектом

Проектом предусматривается создание АСУТП по 3-х уровневой схеме управления и контроля технологического процесса с применением ПЭВМ, комплектом датчиков и исполнительных механизмов. Причем система должна выполнять все функции управления и контроля параметров процесса, как в автоматическом, так и в ручном режимах.

Принятая структура управления включает в себя 3 уровня с учетом распределения функций и задач между отдельными ступенями управления.

На уровне 1 расположены датчики с унифицированным токовым выходным сигналом 4-20мА, которые производят измерения и передают их значения непосредственно на контроллер.

На уровне 2 находится свободно программируемый контроллер WinCon-8737, который имеет IBM PС совместимую архитектуру. Микропроцессорный контроллер WinCon-8737 объединён с автоматизированным рабочим местом оператора (АРМ), АРМ начальника смены, АРМ диспетчера, мобильной инженерной станцией и дата центром в единую локальную вычислительную сеть при помощи промышленных коммутаторов Advantech EKI 6538. Помимо стандартных функций (опрос датчиков, первичная обработка сигналов и реализация управления исполнительными устройствами) программа, исполняющаяся на контроллере, решает следующие задачи:

- определение состояния функциональных узлов (состояние запорной арматуры, регулирующих клапанов и насосов определяется по совокупности информации с датчиков и управляющих сигналов);

- блокировки недопустимых переключений запорной арматуры;

На уровне 3 расположены АРМ в виде IBM PС совместимых промышленных компьютеров. Они обеспечивают диспетчеризацию технологического процесса. Система предусматривает следующие виды управления:

- супервизорное (использование АРМ для воздействия на регулирующие контроллеры для запуска, останова оборудования, регулирования, отображения и хранения информации технологических параметров);

- автоматическое (при использовании контроллеров в качестве непосредственных элементов контроля и управления);

- ручное (дистанционное).

В проекте для управления контроллером и визуализации технологического процесса выбрана SCADA система Trace Mode 6 разработчика AdAstrA. Trace Mode - легкое в использовании средство разработки для создания распределенных приложений с операторским интерфейсом для пользователя в среде Microsoft Windows. Trace Mode предоставляет широкий набор средств программирования задач АСУТП и бизнес-приложений, ориентированный на специалистов разной квалификации и профессиональной подготовки. Динамические характеристики и надежность создаваемого в Trace Mode 6 программного обеспечения АРМ и контроллеров позволяют применять разработанные системы автоматизации в таких отраслях промышленности как нефтехимия, металлургия, энергетика, машиностроение, коммунальное хозяйство, пищевая промышленность, транспорт и др. Структура системы управления технологическим процессом показана на структурной схеме комплекса технических средств АПП.000002.089 А1.

2.2.1 Обоснование выбора технических средств АСУТП

При выборе технических средств АСУТП, были учтены следующие основные требования:

-технологические;

-системные;

-экономические;

-монтажно-эксплуатационные.

2.2.2 Функциональные задачи АСУТП

Для автоматизированного (автоматического и с участием оперативного персонала) управления технологическими процессами во всех режимах работы объекта, АСУТП должна обеспечивать выполнение большого числа управляющих, информационных и вспомогательных функций:

1) управляющие функции, выполняемые автоматически:

автоматическое регулирование расхода топливного газа в трубопроводах;

автоматическое регулирование температуры в трубчатой печи и в теплообменнике;

автоматическое регулирование уровней в конденсатоотводчике;

автоматическое регулирование концентрации веществ в дымоходе;

2) управляющие функции, выполняемые оперативным персоналом с использованием средств АСУ ТП (дистанционное управление):

ручное управление, исполнительными механизмами, приводами насосов, задвижек при отказе функций автоматического управления;

3) информационные функции, выполняемые оперативно:

контроль данных, характеризующих текущее состояние оборудования и работы, при помощи SCADA-системы;

контроль наличия напряжения в цепях управления приводами;

информация об отклонении контролируемых параметров режима от нормы;

предупредительная и аварийная сигнализация;

регистрация и хранение обобщенной информации о характерных нестационарных режимах технологических и электрических установок;

регистрация и хранение информации о параметрах технологических параметров в локальной базе данных и базе данных предприятия;

корректировка в регламентируемых пределах динамических настроек и установок.



2.3 Выбор аппаратного и программного обеспечения

2.3.1 Аппаратное обеспечение

Для решения задач автоматизации был выбран программируемый контроллер WinСon-8737 в соответствии с требованиями, которые предъявляются к современным системам автоматизации.

Устройства WinCon-8000 являются одними из самых мощных на сегодняшний день PC-совместимых промышленных контроллеров. Выполненные на базе RISC-процессора Intel Strong ARM 206 MГц и оснащенные, соответственно, операционными системами Windows CE.Net и Еmbedded Linux, они имеют производительность, сравнимую с быстродействием современных PC, и могут быть использованы для решения любых задач автоматизации, начиная от контроля медленно текущих процессов, заканчивая задачами обработки аналоговых сигналов к режиме реального времени.

Контроллеры WinCоn выполнены в монолитном пластиковом корпусе со встроенным процессорным модулем и имеют несколько слотов расширения для установки модулей ввода/вывода серии I-8000. Контроллеры имеют гибридную последовательно-параллельную пассивную шину, что позволяет им работать с любыми модулями I-8000: с последовательными модулями (частота сбора данных от 10 Гц) и с параллельными модулями (до 100 КГц) и модулями внешних периферийных устройств. Полный набор коммуникационных интерфейсов (RS-232, RS-485, Ethernet, USB) позволяет контроллерам создавать распределенные системы сбора и обработки данных и интегрироваться в гетерогенные системы обработки данных, построенные на базе контроллеров других типов.

Выгодным отличием WinCon от многих других контроллеров является наличие интерфейсов клавиатуры, мыши и монитора. Это позволяет пользователям на этапе разработки АСУТП кодировать, отлаживать и тестировать программы управления непосредственно на самом контроллере. В процессе выполнения АСУТП пользователь имеет возможность использовать те же порты клавиатуры, мыши и монитора для создания операторского интерфейса и осуществления диспетчерского контроля над технологическим процессом. Таким образом, WinCon совмещает в себе как контроллер, так и промышленный компьютер, предлагая разработчикам АСУТП совершенно новую архитектуру для создания системы сбора и обработки данных.

Серия контроллеров WinCon-8000 оснащена операционной системой Windows CE.Net и предназначена для пользователей, ориентированных на работу с графическим интерфейсом Windows. Программирование WinCon-8000 можно осуществлять как при помощи стандартных средств Windows CE.Nеt- программирования (системы Visual С Embedded и Visual Studio.Net), так и с помощью различных SoftLogic систем (MasterLogic, ISaGRAF). Для хранения пользовательских данных и программ в контроллер может быть установлена Flash-память стандарта Compact Flash или USB Flash требуемого объема. В комплекте WinCon-8000 поставляются драйвера и программные библиотеки для работы с модулями ICP CON I-7000/8000 Modbus-устройствами [40].

В данном дипломном проекте был использован встраиваемый высокопроизводительный контроллер WinCon-8737, имеющий 7 слотов расширения аналоговых и дискретных модулей ввода-вывода (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Контроллер WinCon-8737

Основные технические характеристики контроллера приведены в таблице 2.2.



Таблица 2.2-Основные технические характеристики WinCon-8737

Опция	Характеристики
1	2
Процессор	Intel Strong ARM, 206 МГц
Статическая память	64 Мб
Flash-память	32 Мб
Слоты расширения памяти	1 х Compact Flash
Интерфейсы клавиатуры и мыши	PS/2
Интерфейс USB	1х USB 1.1
Интерфейс Ethernet	1 х 10 BASE-T
Интерфейс видео	1 xVGA
СОМ-порты	1 x RS-232, 1 x RS-485
Тип внутренней шины	Гибридная (последовательная + параллельная)
Часы реального времени	Есть
1	2
Сторожевой таймер	Есть
EPROM, байт	16 К
Количество слотов расширения	7
Операционная система	Windows СЕ.Net, вер. 4.1 (модели WinCon), EmbeddedLinux (модели LinCon)
Программное обеспечение	ОРС-сервер, утилиты для работы с Modbus-TCP и Modbus-RTU устройствами, SDK для разработки WinCon программ в системах Visual Studio.Net и Visual С Embedded.
Программирование	Серия WinCon: MS Visual Studio.Net. MS Visual С Embedded
Опциональное ПО	ISaGRAF Indusoft Web Studio
Рабочая температура	-25 … +75 0C
Напряжение питания	+10 … +30 В
Размеры (мм)	354x110x76
Потребляемая мощность	20 Вт

Модуль аналогового ввода на 8 каналов I-8017H

Модули ввода аналоговых сигналов предназначены для аналого-цифрового преобразования внешних аналоговых сигналов в цифровые сигналы контроллера. К модулям могут подключаться датчики с унифицированными выходными электрическими сигналами, термопары, термометры сопротивления.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены красные светодиоды для индикации аварийных состояний. Выбор вида входного сигнала (сила тока или напряжение) производится аппаратно путем установки картриджа входных сигналов.

Модуль аналогового вывода на 4 канала I-8024

Модули аналогового вывода - выполняют цифро-аналоговое преобразование внутренних цифровых величин контроллера в его выходные аналоговые сигналы.

Универсальный модуль дискретного ввода-вывода на 16 каналов I-8050

Модули ввода дискретных сигналов предназначены для преобразования параметров внешних входных дискретных сигналов в параметры внутренних логических сигналов контроллера. Они позволяют вводить в контроллер сигналы переключателей. Модули дискретного вывода - выполняют преобразование внутренних логических сигналов контроллера в его выходные дискретные сигналы. К выходам модулей могут подключаться соленоидные вентили, контакторы, небольшие двигатели, лампы или пусковые устройства двигателей [11].

Основные характеристики модулей контроллера приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Основные технические характеристики модулей контроллера

Характеристики	Модули контроллера
	I-8017H	I-8024	I-8050
Конструкция	Модуль с параллельным интерфейсом
Каналов ввода	8	-	16
Каналов вывода	-	4
Диапазоны выходного сигнала по напряжению	-1.25...+1.25,-2.5...+2.5,-5...+5, -10...+10 В	- -
Входной сигнал по току	-20...+20 мА	-
Входное напряжение логический 0	-	-	0...1 В
Входное напряжение логический 1	-	-	3.5...30 В
Разрядность АЦП	14 бит	16 бит	-
Гальваническая изоляция	3000 В	3750 В
Индикаторы	Светодиоды
Напряжение питания	+5В	-
Потребляемая мощность	2.5 Вт	1Вт

2.3.1.1 Защита информации

Любое управление процессом, архивами или функциями редактирования может быть заблокировано от несанкционированного доступа. Такими действиями могут быть, например, изменения заданных значений параметров, выбор изображений или вызов какого-либо редактора для изменения проекта. Уровень доступа при этом может устанавливаться также и динамически в зависимости от значения некоторой переменной.

Имеется несколько различных уровней доступа, которые позволяют создать структуру иерархической защиты от несанкционированного доступа, а также обеспечить исключительные права доступа для отдельных операторов. Права доступа оператора определяются паролем и именем пользователя. Они могут быть заново определены также в ходе процесса. Для этого в распоряжении имеется удобный администратор пользователей (User Administrator).

2.3.1.2 Выбор информационного и программного обеспечения

Выбранный контроллер WinCon-8737 имеет операционную систему Windows CE.Net, в которой может быть использована исполнительная среда Micro Trace Mode 6.

Micro Trace Mode 6 является мощной многоплатформенной исполнительной системой, предназначенной для использования в промышленных контроллерах для непосредственного цифpового управления технологическими процессами любой сложности. АСУТП, разработанные на основе Micro Trace Mode работают более чем в 20 отраслях промышленности. Micro Trace Mode 6 включает в себя микро мониторы реального времени (микро МРВ) - исполнительные модули, предназначенные для установки в промышленных контроллерах. Микро МРВ Trace Mode 6 поставляются в различных конфигурациях и обладают следующими свойствами:

- жесткое реальное время;

- системный цикл от 2 мс;

- автоматическое горячее резервирование контроллеров (дублирование, троирование);

- резервирование обмена по сети, RS, модемам;

- безударный рестарт;

- сеть TCP/IP (протокол I-NET);

- открытый формат драйвера УСО;

- встроенный протокол M-LINK (последовательный порт);

- встроенный помехозащищенный телемеханический протокол M-LINK CRC;

- протоколы MODBUS RTU и MODBUS TCP мастер-слейв;

- поддержка протоколов МЭК 60870-5-101 и МЭК 60870-5-104 мастер-слейв;

- встроенный протокол DCS мастер (распределенное УСО ADAM, i7000, i8000 и совместимое);

- драйверы счетчиков электроэнергии, тепла, воды;

- интерпретатор программ на 5 языках стандарта МЭК 6-1131/3;

- дамп параметров в контроллере;

- отчет тревог;

- поддержка пользовательского архива в контроллере;

- поддержка сторожевого таймера

- поддержка плат ввода/вывода и распределенного УСО КРУИЗ, ТЕКОНИК, ADAM, ICP/DAS, FESTO, Micro PC, FASTWEL и т.д.

- поддержка VGA-дисплеев;

- графический операторский интерфейс (embedded HMI);

- адаптивное регулирование (самонастройка ПИД-, ПДД-регуляторов);

- поддержка обмена с ПК через модем по выделенной и коммутируемой сети;

- поддержка GSM-модема для отправки SMS;

- GPRS;

- поддержка GSM-модема для прямого соединения с удаленным МРВ;

- OPC-сервер.

Для программирования Микро МРВ можно использовать любой из 5 языков международного стандарта МЭК 6-1131/3. В системе предусмотрены мощные функции отладки программ пользователя. Готовые программы можно:

- загружать в контроллер непосредственно из редакторов Trace Mode;

- удаленно запускать, останавливать и редактировать online - без остановки контроллера.

При online-редактировании программ информация с технологического объекта выводится непосредственно в редактор Trace Mode 6 и пользователь может изменять алгоритмы управления, руководствуясь данными реального времени. При загрузке измененной программы в контроллер Микро МРВ 6 не останавливается, а перезагружает только измененный компонент.

Стандартный комплект Micro Trace Mode 6 для разработчика включает Микро МРВ с поддержкой сети, безударного рестарта, M-Link slave, помехозащищенного протокола M-Link CRC, дампа, сторожевого таймера, интерпретатора программ на 5 языках стандарта IEC 6-1131/3 и возможность написания собственных драйверов УСО.

2.3.1.3 Структура управления технологическим процессом

Централизованное управление ходом технологического процесса осуществляется с помощью контроллера WinCon-8737 и АРМ объединённых в локальную сеть имеющую веб сервер. Общая структура АСУТП и организация распределённого ввода/вывода сигналов на основе промышленной сети видны на структурной схеме комплекса технических средств АПП.000002.089 А1.

Для реализации верхнего уровня АСУТП в цехе по производству гофробумаги размещаются автоматизированные рабочие места оператора, диспетчера и начальника смены, построенные на базе ПЭВМ функционирующей под управлением операционной системы Microsoft Windows XP. Все АРМ резервируются. Для реализации функций верхнего уровня используется SCADA система Trace Mode 6. Данная АСУТП является открытой системой и позволяет производить расширение и модернизацию аппаратных средств и программного обеспечения.

2.4 Разработка графического интерфейса

2.4.1 Пакет Trace Mode 6

Современные SCADA (Supervisor Control And Acquisition System) - системы, служат для сбора и оперативного диспетчерского управления:

- сбор данных о технологическом процессе;

- управление ответственными лицами на основе собранных данных и критериев.

SCADA система собирает информацию о технологическом процессе, обеспечивает взаимодействие с оператором, сохраняет историю процесса, а так же автоматическое управление процессом.

Инструментальная система Trace Mode 6 предназначена для автоматизации промышленных предприятий, энергетических объектов, интеллектуальных зданий, объектов транспорта, систем энергоучета и т.д. Масштаб АСУ, создаваемых в Trace Mode 6 может быть любым - от отдельных управляющих контроллеров и рабочих мест операторов, до территориально распределенных систем управления производством.

Динамические характеристики и надежность создаваемого в Trace Mode 6 программного обеспечения АРМ и контроллеров позволяют применять разработанные системы автоматизации в таких отраслях промышленности как нефтехимия, металлургия, энергетика, машиностроение, коммунальное хозяйство, пищевая промышленность, транспорт, а также при проведении научных исследований [64].

2.4.2 Рабочие характеристики Trace Mode

В состав рабочих характеристик Trace Mode входят:

- бесплатные драйверы к 2197 контроллерам и платам ввода/вывода;

- 1116 графических изображений технологических объектов и процессов;

- 596 анимированных объектов;

- более 150 алгоритмов обработки данных и управления;

- комплексные технологические объекты

- графические изображения;

- управляющие программы;

- отчетные документы;

- SQL-запросы к базам данных;

- драйверы УСО.

2.4.3 Основные задачи, решаемые с помощью Trace Mode

С помощью Trace Mode решаются задачи:

- сбор сигналов (определяющих состояние производственного процесса в текущий момент времени - температура, давление, положение и т.д.) с промышленной аппаратуры (контроллеры, датчики и т.д.);

- графическое отображение собранных данных на экране компьютера в удобной для оператора форме (на мнемосхемах, индикаторах, сигнальных элементах, в виде текстовых сообщений и т.д.);

- автоматический контроль за состоянием контролируемых параметров и генерация сигналов тревоги, и выдача сообщений оператору в графической и текстовой форме в случае выхода их за пределы заданного диапазона;

- разработка и выполнение (автоматическое или по команде оператора) алгоритмов управления производственным процессом. Сложность алгоритмов не ограничена и может представлять собой любую комбинацию из математических, логических и других операций;

- контроль за действиями оператора путем регистрации его в системе с помощью имени и пароля, и назначения ему определенных прав доступа, ограничивающих возможности оператора (если это необходимо) по управлению производственным процессом;

- автоматическое ведение журнала событий, в котором регистрируется изменение производственных параметров с возможностью просмотра в графическом виде записанных данных, а также ведение журнала аварийных сообщений;

- соблюдение регламента производственного процесса путем динамической загрузки (автоматически или по команде оператора) набора параметров из заготовленных шаблонов (рецептур) в технологическое оборудование;

- контроль за качеством выпускаемой продукции путем статистической обработки регистрируемых параметров;

- генерация отчетов и оперативных сводок.

Trace Mode предоставляет разработчику широкий спектр средств отладки проекта на всех этапах разработки - от написания простейших алгоритмов до пуско-наладочных работ на "живом" технологическом процессе. Технологиям отладки в Trace Mode 6 уделено особое внимание. Продуманный подбор методов отладки проекта позволяет уменьшить время разработки и пуско-наладки, а также повысить надежность АСУТП.

Средства отладки проекта АСУТП Trace Mode 6 подразделяются на несколько групп:

- отладчики компонентов проекта, интегрированные с соответствующими редакторами среды разработки Trace Mode 6;

- средства отладки реального времени, позволяющие отслеживать работу серверов Trace Mode 6 и T-Factory 6 в режиме исполнения проекта;

- средства диагностики работающей АСУТП на базе Trace Mode 6.

Вместе с тем, используются также сервера ввода-вывода, рассчитанные на обмен данными согласно определенным промышленным стандартам, и которые могут работать со всеми контроллерами, удовлетворяющими этому стандарту (Modbus, ProfiBus, и др.) [64].

Системные требования Trace Mode 6:

- ОС - Windows XP, Vista, 7;

- процессор - Pentium 4 или выше;

- ОЗУ - 1 GB;

- пространство на жестком диске - 2 GB;

- разрешение экрана - 1280x1024;

- качество цветопредачи - True Color;

- поддержка OpenGL v.1.1;

- CD-ROM, мышь, параллельный порт или USB.

Взаимодействие Trace Mode 6 и T-Factory 6 с другими приложениями основано на мировых стандартах, что позволяет легко интегрировать ее модули в информационные системы предприятия. Поддерживаются механизмы DDE, OPC, SQL/ODBC, DLL, ActiveX и т.д. Пользователь может сам написать компонент системы и встроить его как PLUG-IN. Программа имеет открытый коммуникационный интерфейс - T-COM, позволяющий любому желающему написать драйвер к контроллеру на языке СИ. Коммуникационный протокол M-LINK 6 открыт.

Trace Mode 6 поддерживает стандарт OPC (OLE for Process Control). В состав серверов Trace Mode 6 входит OPC-клиент, позволяющий получать данные с любого OPC-сервера. Кроме того, разработаны OPC-серверы к различным протоколам Trace Mode 6, что позволяет подключать внешние приложения и SCADA - системы к контроллерам и ПК, работающим под управлением Trace Mode.

В реальном времени серверы Trace Mode 6 и T-Factory 6 могут взаимодействовать не только с собственной СУБД РВ SIAD/SQL 6, но и с другими распространенными СУБД, например с MS SQL Server, Oracle, Sybase и т.д. Благодаря этому, приложения на базе Trace Mode легко интегрируются в корпоративные информационные системы предприятия [11,40,64].

2.4.3 Графический интерфейс оператора

На данном экране изображена мнемосхема печи и отображается оперативная информация о его параметрах в реальном времени, а также имеются кнопки перехода на другие экраны. На мнемосхеме открыть либо закрыть определенное исполнительное устройство в автоматическом или ручном режиме. Основной экран мнемосхемы программы Trace Mode 6 представлена на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 - Графический интерфейс оператора

Для отображения изменения значений параметров в небольшом промежутке времени применяются тренды реального времени рисунок 2.3.



Рисунок 2.3 - Графический экран трендов

Взаимосвязь экранов представлена на рисунке 4, где перед входом в систему пользователь обязан ввести свои данные и пароль, после чего получает доступ к управлению процессом. Все экраны взаимосвязаны между собой, и дают возможность переключения между собой рисунок 2.4.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рисунок 2.4 - Выбор экранов управления для АРМ оператора

KW MULTIPROG

Входные аналоговые сигналы могут быть свободно масштабированы рисунок 2.5.



Рисунок 2.5 - Масштабирование входного аналогового сигнала

Тревоги, связанные с уровнем воды в колодце смесительного насоса сохраняются в отдельный файл и одновременно отображаются на мониторе реального времени рисунок 2.6.

Рисунок 2.6 - Настройка журнала тревог

Принимать данные система может как непосредственно с модулей контроллера, так и через OPC сервер.

2.4.4 Проектирование системы обмена данными

На ПЭВМ установлен сервер NAPOPC Da Server. Это программа представляющая собой OPC-сервер. OPC - общепринятые спецификации, которые описывают универсальный механизм обмена данными в системах управления и контроля. OPC-сервер преобразует данные в формат OPC, позволяя легко интегрировать устройства в различные АСУТП [84].

В программе NAPOPC Da Server на верхней панели нужно выбрать левой кнопкой мыши Device (устройство), далее выбираем Controller/M7K Device, далее выбираем протокол, в данном случае Modbus ТСP (рисунок 5).

После выбора всех необходимых настроек, нужно нажать кнопку OK.

Далее в левой части экрана появится дерево устройств "Device" рисунок 2.7.

Затем нужно нажать правой кнопкой мыши на имя созданного устройства и выбирать New Tag, в окне Tag Properties нужно указать свойства тэга для связи с каналом данных рисунок 2.7.

Рисунок 2.7 - Окно Device Properties

Рисунок 2.8 - Окно программы NAPOPC DA Server



Рисунок 2.9 - Окно Tag properties

2.4.5 Проектирование системы управления

Целью математического моделирования нагрева топливного газа в теплообменнике является поэтапное создание моделей каждого элемента, входящего в контур регулирования.

Задача заключается в определении устойчивого режима работы системы и нахождении оптимальных настроек регулятора.

Полученные результаты переносятся на реальный объект.

В данном проекте в качестве моделирующей программы выбран пакет математического анализа Vissim 6.

2.4.5.1 Расчет автоматической системы регулирования регулирования температуры нефти на выходе теплообменника

Разработать систему автоматического регулирования температуры нефти в резервуаре. Температура регулируется подачей пара. Расход нефти остается неизменным.

Функциональная схема приведена на рисунке 2.10.



Рисунок 2.10 - Функциональная схема Регулирование.

2.5.1 Модель объекта регулирования

Динамические характеристики по каналу регулирования (расход греющего пара-температура нефти на выходе) определяются из уравнений теплового баланса для потока жидкости на на элементарном участке трубы dl и теплового баланса для стенки трубки. Схема регулирования температуры в поверхностном теплообменнике приведена на рисунке 2.11.



Рисунок 2.11 - Регулирование температуры в поверхностном теплообменнике

При совместном решении уравнений теплового баланса передаточная функция объекта по каналу регулирования (расход пара -температура нефти) описывается апериодическим звеном второго порядка с запаздыванием имеет вид:

Постоянные времени Т1 и Т2 определяют из следующих формул:

Степень самовыравнивания объекта

k=1/

А1=Gтрстр(ккал/град)

А2=G2с2(ккал/град)

В этих формулах:.

Gтр-- масса 1м стенки теплообменника, кг/.м;

G2 -- масса нагреваемой среды (нефти) в аппарате приведенная к 1м потока , кг/м;

стр и с2 -- теплоемкость металла трубок и нагреваемой среды (жидкости), кДж/кг К;

G1-- расход греющей воды через теплообменный аппарат, кг/ч;

с1 -- теплоемкость греющей воды, кДж/кг К;

1 -- количество тепла, поступающее в теплообменник с греющей средой (для условий нормальной нагрузки), кДж/ч;

F1 -- наружная поверхность трубок, м2;

F2 -- внутренняя поверхность трубок, м2;

i -- коэффициент теплоотдачи от греющего пара к трубкам, Вт/(м2К);

2 -- коэффициент теплоотдачи от трубок к нагреваемой среде, Вт/(м2К).

Транспортное запаздывание объекта определяется следующим выражением:

Найдем передаточную функцию для поверхностного теплобменика, выполненного из медных трубок 19 мм, толщиной стенки 1.07 мм и длинной 2.44м. Скорость нефти ; средняя температура нефти 30оС

Для одной трубки F1=0.053 м2/м, F2=0.060 м2/м, 1=764 Дж/(м2сК) ,2=3500 Дж/(м2сК), с1=4200 Дж/(кгК), А1=1.5 ккал/град, А2=0.5 ккал/град, G1=8м3/час,1=5.049106Дж.

тогда передаточная функция будет иметь вид

Математическая модель датчика температуры

(Т > hВЫХ), где Т - температура нефти на выходе теплообменника; hВЫХ - сигнал датчика, Передаточная функция звена имеет вид:

Примем kД = 5 [град/мА].

Математическая модель элемента сравнения

((hВЫХ - hЗАД) > Д), где hЗАД - сигнал задатчика, В; Д - сигнал рассогласования, В

Передаточная функция звена будет иметь вид:

Составление математической модели регулятора и исполнительного механизма

Примененный в модели алгоритм используется при построении ПИД регулятора, работающего в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости. Алгоритм преобразует выходной аналоговый сигнал в последовательность импульсов, управляющих исполнительным механизмом. Помимо формирования закона регулирования в алгоритме вычисляется сигнал рассогласования, этот сигнал фильтруется, вводится зона нечувствительности.

Описание алгоритма.

Функциональная схема алгоритма содержит несколько звеньев.

Звено, выделяющее сигнал рассогласования, суммирует два выходных сигнала, при этом один из сигналов масштабируется, фильтруется и инвертируется. Сигнал рассогласования на выходе этого звена (без учета фильтра) равен:

=Х1 - Км * Х2,где Км масштабный коэффициент.

Фильтр нижних частот первого порядка имеет передаточную функцию:

, где

Тф постоянная времени фильтра.

Зона нечувствительности не пропускает на свой выход сигналы, значения которых находятся внутри установленного значения зоны. Сигнал 2 на выходе этого звена равен:

2= 0при | | Х /2;

2=(| | - Х /2)*sign при | | >Х /2, где Х зона нечувствительности.

ПДД2 звено имеет передаточную функцию:

где Тм время полного перемещения исполнительного механизма, движущегося с максимальной скоростью.

В сочетании с интегрирующим исполнительным механизмом, имеющим передаточную функцию Wим(р) = 1/(Тм*р), общая передаточная функция регулятора с алгоритмом имеет вид:

,

функциональная схема алгоритма приведена ниже рисунок 2.12.

Рисунок 2.12 - Функциональная схема алгоритма

Инструментальная модель системы автоматического регулирования температуры

Реализовать модель будем в пакете MATLAB, при этом воспользуемся инструментом визуального моделирования SIMULINK.

Представим четыре модели в виде подсистем: модель объекта регулирования, модель формирователя возмущений, модель исполнительного устройства и модель регулятора.

Общая схема инструментальной модели, системы автоматического регулирования температуры в емкости, представлена на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 - Модель регулирования температуры в резервуаре

Состав модели:

Блок формирования рисунок 2.14:

Рисунок 2.14 - Блок формирования относительного управляющего сигнал

Передаточная функция объекта регулирования рисунок 2.15:

Рисунок 2.15 - Передаточная функция объекта

Блок ПДД2-регулятора рисунок 2.16

Рисунок 2.16 - Блок ПДД2 - регулирования

Блок широтно-импульсного модулятора ПДД2 регулятора приведена на рисунке 2.17

Рисунок 2.17 - модель широтно-импульсного модулятора модель ПДД2-регулятора

Модель двигателя приведена на рисунке 2.18

Рисунок 2.18 - модель двигателя переменного тока



Расчет настроек регулятора температуры

Расчёт проведем методом Циглера - Никольса. В соответствии с этим методом расчёт настроек ПИ- или ПИД- регуляторов проводят в два этапа:

расчет критической настройки пропорциональной составляющей С1кр (С0 = 0, С2 = 0 ), при которой АСР будет находится на границе устойчивости и соответствующую ей критическую частоту

определение по С1кр и оптимальных настроек С0, С1, С2 обеспечивающих степень затухания

Зная передаточную функцию объекта С1кр и щкр можно определить аналитически:

Тогда решая систему уравнений получим:

Оптимальные настройки регуляторов находятся по формулам:

П - регулятор С1 = 0,5•С1кр . (1)

ПИ - регулятор С1 = 0,5•С1кр ; (2)

С0 = 0,086•С1кр .

ПИД - регулятор С1 = 0,6•С1кр ;

С0 = 0,192•С1кр•щкр ; (3)

С2 = .

Метод Циглера --Никольса лежит в основе многих методов настройки дискретных ПИД - регуляторов.

АСР температуры представляет собой одноконтурную АСР . Температура регулируется путем изменения расхода пара. Структурная схема представлена на рисунке 2.19.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рисунок 2.19 - Структурная схема АСР регулировки температуры

Для определения критической настройки регулятора все настройки регулятора приравнивают к нулю, а затем постепенно добавляя значение С1, выводят систему автоматического регулирования на грань устойчивости. Настройка, при которой система будет находиться на грани устойчивости и будет являться критической.

Определим настройки ПИД - регулятора с помощью программы.

Листинг программы:

function PID

w = 0.01

tau=0;

K=0.5;

i=0;

while i<=1000

p=(+1i)*w*i; i=i+1;

W=K/(150.92*p*p+25.2*p+1)*exp(-tau*p)*Кд;

A =W;

AO(i)= real(A);

A1(i)=imag(A);

if A1(i)>0

wkr=w*i; C1kr=-1/AO(i); i=500001;

end

end

i=10

plot(AO,A1)

C1 = 0.6*C1kr

C0 = 0.192*C1kr*wkr

C2 = 0.471*C1kr/wkr

C=wkr

Соответствие найденных настроек ПИД - регулятору и ПДД2 - регулятору:

С1=P=D, С0=I=P, С2=D=D2.

С1=1.4981;

С0=0.1342;

С2=4.2;

кр кр=0.28.

С1кр=2.49

Переходной процесс полученный в результате моделирования на рисунке 2.20

Рисунок 2.20- переходной процесс

После определения коэффициентов настройки регулятора методом Циглера - Никольса в Матлабе, определяются коэффициенты настроек методом Пауэлла. В результате получены следующие настройки рисунок 2.21:

Расчет настроек методом Пауэлля представлен в таблице 2.20

Рисунок 2.21 - Расчет настроек регулятора методом Пауэлля

Для сравнения показателей качества переходных процессов при расчетных и оптимальных настройках регулятора, они построены в одной координатной плоскости на рисунке 2.22.

Рисунок 2.22 - Переходный процесс модели регулирования расхода при допустимых и оптимальных настройках регулятора

Для оценки результатов эксперимента были использованы следующие показатели качества регулирования:

максимальное перерегулирование - максимальное отклонение переходной характеристики от установившегося значения переходной величины, выраженное в относительных единицах.

Обычно уmax ? 20ч30%;

время регулирования - tрег - минимальное время от начала нанесения возмущения до момента, когда регулируемая величина будет оставаться близкой к установившемуся значению с заданной точностью.

|h(t) - hуст| ? ?, где ? - постоянная величина, значение которой нужно оговаривать (обычно ?=2ч5% hуст).

В результате проведенных операций мы рассчитали систему регулирования на заданную степень затухания . Время регулирования процесса составляет около 250секунд.

Перерегулирование составит

По полученным переходным процессам сделаем таблицу для сравнения настроек регулятора и показателей качества процесса таблица 2.4.

Таблица 2.4 - Сравнение показателей качества переходных процессов

Параметры настроек регулятора	P	D	D2	tp (время регулирования), с	у (перере- гулирование), %	Статическая ошибка
Оптималь-ные (по методу Пауэлля)	6,697	3,0909	68,1347	300	0	0
Допустимые (по методу Циглера-Никольса)	1,4980	0,1342	4,2	250	1,7	0

В результате проведенных исследований были получены математически модели объекта регулирования, исполнительного устройства, регулятора, произведен расчет настроек регулятора, проведена оптимизация настроек регулятора, выполнено моделирование в среде Vissim и получены допустимые настройки ПДД2-регулятора методом Циглера - Никольса.

Расчет мощности электропривода компресора

Исходные данные для расчета мощности электропривода компресора приведены в таблице 2.5.



Таблица 2.5 - Исходные данные для расчета мощности электропривода насоса

Подача насоса, м3/с	Q	0,05
Работа изометрического и адиабатического сжатия 1 м3	A	105000
Коэффициент запаса	k3	1.1
КПД насоса	зн	0,8
КПД передачи	зп	0,93

Мощность двигателя (кВт) для привода центробежного насоса определяется по формуле

где Q - подача насоса, м3/с;

А - работа изотермического и адиабатического сжатия 1 м3 атмосферного воздуха;

кз - коэффициент запаса;

зн - КПД насоса;

зп - КПД передачи.

Исходя из полученных данных, и учитывая тип вещества (горючая жидкость) производим выбор трехфазного взрывозащищеного электродвигателя с короткозамкнутым ротором (таблица 2.6). Мощность М1= 7 кВт; [28]



Таблица 2.6 - Характеристика электропривода АИМ 132 M6

Рном, КВт	КПД, %	Мп/Мном	Iп/Iном	Мmax/Mном		U,B
7	85,5	2.2	7	1.8	0,81	380

Ток номинальный выбирается из условия:

где Iн-номинальный ток, А;

Р - мощность электродвигателя, Вт;

Uн - номинальное напряжение, В;

з - КПД электродвигателя.

Выбор аппаратуры управления и сигнализации

Для выбора аппаратуры управления необходимо соблюдать следующие условия:

- номинальный ток цепи аппарата должен быть больше или равен длительно действующему номинальному току нагрузки: ;

- рабочее напряжение главной цепи аппарата должно быть больше или равно рабочему напряжению нагрузки: ;

- коммутируемая мощность главных цепей аппарата должна быть больше или равна мощности потребления нагрузки: ;

- исполнение и число контактных групп должно отвечать выполняемым функциям;

- степень защиты аппаратов от внешних воздействий окружающей среды должна соответствовать условиям эксплуатации аппаратуры;

- способ управления аппаратом должен соответствовать предъявляемым требованиям (автоматическое управление).

В качестве аппаратуры управления выбран магнитный пускатель ПМЛ 2200.

Выбор автоматического выключателя

Ток уставки электромагнитного расцепителя выбирается из условия:

Выбран выключатель автоматический ВА150 с номинальным током 150А и номинальным рабочим напряжением 600В.[33]

Максимально-токовая защита цепей управления

Для цепей управления МТЗ реализуем с помощью автоматического выключателя.

.

Потребителями в цепи управления будут в данном случае являться бесконтактный пускатель.

.

Для защиты цепей управления от тока КЗ выбираем выключатель автоматический ВА 61F-2917 0,5 [28]

Тепловая защита электропривода

Номинальный ток нагревательного элемента теплового расцепителя выбирается из условия:



Температура в холодное и теплое время года разные, принимаем коэффициент л = -15;15:

Исходя из этого, выбираем тепловое реле РТЛ-1016. [30]

Аппарат выбора режима

Переключение режимов реализовано с помощью переключателя кулачкового K1B-B002QCH , имеющего три фиксированных положения. Используется для оперативного управления в электрических цепях переменного тока частотой 50 Гц напряжением до 690 В.[31]

Кнопки управления

Выбираем кнопки управления поста управления серии КПЕ 712- 2У3. Черного цвета для пуска, красного для останова.

Выбранная апаратура

Основные технические характеристики выбранной аппаратуры управления, защиты и сигнализации приведены в таблице 2.7. Схема управления двигателем насоса подачи фурфурола-сырца из сборника на нейтролизацию приведена в приложении Г.

Таблица 2.7- Аппаратура управления и сигнализации электропривода насоса

Обозначение	Наименование, тип	Характеристика	Назначение
1	2	3	4
SB1-SB2	Кнопки пуск, стоп	U=220В, f=50Гц	Пуск/Останов двигателя
SA1	Переключатель кулачковый K1B-002ALH	U=230В, f=50Гц,	Для выбора режима
QF1	ВА150	U=380В, f=50Гц, Iн=150А	Для обеспечения максимально-токовой защиты двигателя
SF1	ВА 61F-2917	U=220В, f=50Гц, Iн=0,5А	Для обеспечения максимально-токовой защиты цепей управления
KK1	РТЛ-1016	Iном=200А Iуст=125-170А	Для обеспечения защиты двигателя от короткого замыкания
КМ1	ПМЛ-2200	U=380В, f=50Гц, Iн=250А	Пуск электродвигателя

Выбор проводов и кабелей для электрооборудования

При выборе сечения проводов и кабелей для питания трехфазного электроприемника необходимо знать расчетный ток Iр электроприемника. Сечение проводов выбирается из условия, что расчетный ток Iр, должен быть меньше и равен длительному допустимому току Iдоп проводника.

Ip рассчитывается по формуле.

,

Допустимый ток Iдоп кабеля определяем по справочной таблице «Допустимые токовые нагрузки для проводов, шнуров и кабелем с медными и алюминиевыми жилами», Iдоп = 14А, что соответствует сечению токопроводящей жилы 1 мм2.

Для питания двигателя М1 выбираем кабель ВВГнг LS 4х2,5. Кабель предназначен для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 1 кВ частоты 50 Гц.

Кабель марки ВВГнг LS не распространяет горение с низким дымо- и газовыделением, предназначен для прокладки в сухих и влажных производственных помещениях, на специальных кабельных эстакадах, в блоках, а также для прокладки на открытом воздухе. Диапазон температур эксплуатации от -50°С до +50°С.

Монтаж щитовой аппаратуры производится проводом ПВ1х1,5Б. Монтаж аппаратуры, расположенной на двери (кнопки, переключатели) производится проводом повышенной гибкости ПВ3х1,5Б. Для нейтрали выбираем провод ПВ1х1,5С.

2.4.7 Расчет и выбор регулирующего органа

Исходные данные для расчета исполнительного устройства (ИУ) приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Исходные данные для расчета ИУ

Наименование среды	газ
Максимальный расход среды, м3/ч		180
Давление среды при максимальном расходе до ИУ, кгс/см2		1,84
Температура среды, єС		95
Плотность среды, г/см3		0,92
Коэффициент запаса		1,2

Максимальная пропускная способность регулирующего органа:

,

где

- максимальная пропускная способность регулирующего органа, м3/ч;

- максимальный расход газа, м3/ч;

- плотность газа, г/см3;

- коэффициент запаса.



.

Для значений и выбираем запорно-регулирующий клапан двухседельный 25ч914нж в взрывозащищённом исполнении, с механизмом исполнительным электрическим МЭО 4/25-0,25.

Расчет надежности контура регулирования

Контур регулирования расхода перегретого пара представлен на функциональной схеме АПП.000001.089 А2. В таблице 2.9 приведена средняя наработка на отказ.

Таблица 2.9 -- Средняя наработка на отказ

Поз.	Наименование	Т, ч	л, 10-6•ч-1
11-1	Преобразователь термоэлектрический	50000	5,88
11-2	Гальваническая развязка	150000	6,66
БП3	Блок питания Метран-608	120000	8,33
PLC	Контроллер Wincom 8737	500000	2
11-3	Бесконтактный пускатель ПБР	120000	8,33
11-4	Исполнительный механизм МЭО	175200	5,7
11-5	Клапан регулирующий бс-13-4	25000	40

Составим структурную схему надёжности рисунок 2.23

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рисунок 2.23 -- Структурная схема надёжности

Вероятность безотказной работы определяется по экспоненциальному закону:



где -- интенсивность отказов элемента;

-- зададимся .

Определим вероятность безотказной работы для каждого элемента:

Так как все элементы ССН соединены последовательно, то вероятность безотказной работы для всей схемы определяется по формуле 2.31:

,

где -- вероятность для каждого элемента;

-- количество элементов.

Так как , то можно сделать вывод, что система удовлетворяет требованиям технологии.