Анализ систем автоматизации технологических процессов на ПАО "ЕМЗ"

3.4 Проведение анализа характеристик надежности систем автоматизации

Провели анализ характеристик надежности систем автоматизации по зарегестрированной частоте отказов отмечаемой в журнале. В САР и контроля теплоэнергетических агрегатов на участке проведения практики применяются надежные системы автоматизации известных фирм “Элемер”, “Метран”, “Микрол”, “Siemens”, которые выпускают надежные и устойчивые к агресивной производственной среде приборы и системы автоматики, регулирования и контроля. За время работы систем автоматизации на участке цехов Аглодоменного и прокатного производства, где проходит практика происходили единичные и не приводящие к авариям и остановкам теплоэнергетических агрегатов отказы. Следовательно применяемая автоматика на участке где проходит практика подтверждает свою надежность и хорошие качества работы.

3.5 Рассмотрение отказов приборов по участку прохождения практики за отчетный период времени

За время проведения практики на участке Аглодоменного и прокатного производства были зафиксированы несколько отказав первичных приборов и исполнительного оборудования, а также пускового устройства исполнительного механизма. Отказ датчиков Метран-150 часто устранялся перезагрузкой электронного блока и продувкой импульсных линий. Отказ исполнительных механизмов был связан с перегревом двигателя из-за заклинившего клапана, сработал защитный автомат, который при увеличении статорного тока асинхронногодвигателя исполнительного механизма - отключил двигатель от питающей электрической сети и сберег двигатель. Отказ пускателя ПБР-3А был связан с его поломкой, сгорел при резком увеличении протекающего тока по его электронной цепи. Все отказы были не значительны и быстро устранены обслуживающим персоналом.

3.6 Обеспечение соответствия состояния средств и систем автоматизации требованиям надежности

Надежность систем автоматизации обеспечивается использованием приборов, датчиков, регуляторов, исполнительных механизмов и других комплектующих системы автоматизации согласно требованиям и условиям, приведенным в руководствах эксплуатации по применяемому в САР оборудованию. Правильный монтаж приборов автоматики и силовой, сигнальной проводок, проводок цепей управления, измерения, установка обогревателей в щитах или защитных коробок датчиков при воздействиях влажности и низкой температуры. Также должны быть герметично закрыты клемные коробки и датчики при воздействии агресивной окружающей среды и прочих негативных факторов. При соблюдении всех правил и указаний в руководсте эксплуататции по монтажу и дальнешему использованию по назначению, а также применение защитных средств для устранения воздействия агрессивной среды возможна надежное использование систем автоматического регулирования и контроля технологичнских агрегатов.

4. Выполнение типовых видов работ по специальности слесарь КИП

4.1 Обучение профессиональным навыкам слесаря по контрольно- измерительным приборам и автоматике 2, 3 разрядов. Самостоятельное выполнение работ слесаря по контрольно- измерительным приборам и автоматике 2, 3 разрядов

Слесарь обязан:

- работы на котлах производить под наблюдением второго человека, не стоять против водомерных стекол, стыков фланцевых соединений, водоводов и паропроводов;

- набивку сальников, подтяжку соединительных гаек штуцеров, фланцевых соединений на трубопроводах под давлением, производить после снятия давления;

- все работы по проверке, ремонту и наладке КИП и автоматики производить с разрешения обслуживающего персонала цеха;

- перед выполнением работы убедиться в том, что не остановлен агрегат по защите;

- знать расположение устройств, принципы работы всех приборов, датчиков, регуляторов, сигнализаторов и т.д., установленных на участке с целью качественного и безопасного обслуживания данного оборудования;

- знать технологический процесс выработки пара котлом, сжатого воздуха турбовоздуходувкой, эл. энергии - турбогенератором, хим. очищенной воды участком ХВО;

- для безопасного выполнения работ всегда проводить АБВР;

- все работы по проверке, ремонту и наладке КИП и А производить с разрешением обслуживающего персонала цеха;

- перед выполнением продувки какого-либо технологического параметра следует отключить блокировку, если этот параметр заведен в защиту агрегата;

- продувку импульсных линий па пару и воде производить под наблюдением второго человека и с соблюдением условий, исключающих травмирования и ожоги себя и работающих в непосредственной близости людей;

- чистку импульсных линий и запорной арматуры на датчиках и сигнализаторах по доменному и природному газу при работающем котле производить после закрытия технологическим персоналом коренной арматуры на трубопроводе;

- чистку коренных отборов по доменному и природному газу должен производить технологический персонал цеха в присутствии представителя ГСС;

- замену термопар на работающем котле выполнять, используя защитные рукавицы и очки;

- набивку сальников, подтяжку соединительных гаек производить только после снятия давления;

- при наладке КДУ и исполнительных механизмов предупреждать технологический персонал цеха, а так же знать направление вращения регулируемого с целью недопущения создания аварийных ситуаций на работающем оборудовании;

- демонтировать термометры по измерению температуры подшипников при полностью остановленном агрегате.

- соблюдать осторожность при работе с датчиками по кислороду;

- работать в чистой одежде и исправным обезжиренным инструментом.

4.2 Определение причин и устранение неисправностей простых приборов. Монтаж простых схем соединений

За время прохождения практики, познакомились с системами автоматического регулирования и контроля теплоэнергетических агрегатов участка Аглодоменного и прокатного производства. Научились определять причины неисправностей простых приборов и средств автоматизации таких как вторичные показывающие и регистрирующие приборы - ДИСК-205, КСД; датчиков типа - ДМ и Метран-100, Метран-150; регуляторов - РП-4.

4.3 Навивка пружин из проволоки в холодном состоянии, защитная смазка деталей. Ремонт приборов средней сложности под руководством слесаря более высокой квалификации

Гибкой называют операцию придания металлу определенной конфигурации без изменения его сечения и обработки металла резанием. Гибку производят холодным или горячим способом вручную либо с использованием приспособлений и машин. Гибку можно осуществлять в тисках или на наковальне. Гибку металла и придание ему определенной формы может облегчить использование шаблонов, стержневых форм, гибочных штампов и приспособлений. Гибка большого количества металлических прутков для придания им определенной формы возможна только в специально сконструированных и изготовленных для этой цели штампах и гибочном оборудовании.

Рис. 5 Гибочное приспособление для труб

Проволока гнется под определенным радиусом или по окружности круглозубцами, а при гибке под небольшим углом - плоскогубцами;

при сложной гибке могут одновременно использоваться круг-лозубцы и плоскогубцы. В ряде случаев при гибке проволоки используются тиски.

Гибку труб можно производить горячим или холодным способом с использованием специальных шаблонов или роликов при помощи гибочных приспособлений (рис.12) или трубоги-бочных машин.

Толстостенные трубы диаметром не более 25 мм и радиусом гибки свыше 30 мм можно гнуть в холодном состоянии без заполнения их сухим мелким песком, свинцом, канифолью и не вставляя в них винтовую пружину. Трубы больших диаметров (в зависимости от толщины стенки и марки металла, из которого изготовлена данная труба) гнутся, как правило, с подогревом места гиба и наполнением трубы соответствующим материалом. При этом концы трубы заглушают пробками, что уменьшает возможность ее поломки или сплющивания при гибке. Трубы со швом следует гнуть в таком положении, чтобы действующее гибочное усилие прилагалось в плоскости, перпендикулярной шву.

Развальцовка труб- это диаметральная раздача наружу торцов труб с целью получения плотного и прочного прессового соединения торцов труб с отверстиями, в которые они вставлены. Применяется при изготовлении котлов, цистерн и др. Развальцовка выполняется в основном ручным развальцовочным роликовым инструментом или коническими дорнами.

Пружина- это деталь, которая под действием внешних сил упруго деформируется, а после прекращения действия этих сил возвращается в первоначальное состояние. Пружины используются в разных машинах, приспособлениях, станках и оборудовании. Пружины классифицируют по форме, условиям работы, виду нагрузки, виду натяжения и т.д. По форме пружины делятся на плоские, винтовые (цилиндрические, фасонные, телескопические) и конусные. По виду нагружения они подразделяются на пружины растяжения, кручения и сжатия. Пружины изготавливают с правой или левой навивкой, спиральные тарельчатые, гнутые, плоские, фигурные и кольцевые (рис. 6).

Пружина должна поддерживать в определенном положении детали или сборочные единицы машин, ликвидировать или успокаивать колебания, а также воспринимать энергию детали или узла машины в движении, давать возможность упруго подвесить детали машин или противодействовать определенной силе. Пружина выполняет также роль индикатора определенной силы.

Рис. 6 Пружины: а - плоская; б - винтовая цилиндрическая; в - спиральная; г - тарельчатая; д - гнутая; е - кольцевая

Пружины изготавливают из пружинной или рессорной стали. Это может быть высокоуглеродистая сталь или легированная пружинная и рессорная сталь с добавлением марганца, хрома, вольфрама, ванадия, кремния. Химический состав пружинной и рессорной стали, условия термической обработки, а также механические свойства определяются соответствующими ГОСТ и техническими условиями.



Рис. 7 Навивка винтовой пружины в тисках вручную

Пружины изготавливают вручную или машинным способом. Одним из самых простых ручных способов является изготовление пружин в тисках (рис. 7) с помощью круглого стержня с рукояткой диаметром, несколько меньшим внутреннего диаметра пружины, и специальных деревянных щек, вложенных между губками щек тисков. Винтовые пружины можно навивать также на сверлильном, токарном или специальном навивочном станках.

Длина проволоки круглого сечения, необходимая для навивки винтовой пружины, определяется по формуле:

L = рD_cpn,

Где L- полная длина проволоки;

D_cp- средний диаметр витков пружины (равен внутреннему диаметру плюс диаметр проволоки); n- число витков.

Резиновая соединительная пружинящая муфта- это разновидность пружины. Резиновые соединительные пружинящие детали находят применение в разных машинах, механизмах и оборудовании для соединения валов и ряда других деталей, работающих в условиях динамических нагрузок. Они обладают способностью принимать и накапливать энергию, гасить колебания и используются как гибкие и упругие муфты.

Перед установкой пружины или резиновой соединительной пружинящей детали следует прежде всего проверить соответствие вида, характеристики и качества пружины чертежу и техническим требованиям на сборку машины или механизма. Не соответствующие этим требованиям или имеющие механические повреждения пружина или резиновая соединительная пружинящая деталь не обеспечат работоспособности машины или механизма.

При правке и гибке металла необходимо проверить техническое состояние используемых инструментов, правильно и точно закрепить материал на плите, в тисках или другом приспособлении. Рукава одежды на запястьях должны быть застегнуты, на руки следует надеть рукавицы.

4.4 Наладка, регулировка и сдача в эксплуатацию сложных систем приборов и систем управления оборудованием на базе микропроцессорной техники с выполнением восстановительных ремонтных работ элементов этих систем, программирующих контроллеров, микро- и мини-ЭВМ и другого оборудования и средств электронно-вычислительной техники с обеспечением вывода их на заданные параметры работы

Программное обеспечение и наладка на объектах систем, реализованных на программируемых логических контроллерах (Siemens S-300 и Siemens S-400), значительно отличаются от аналогичных работ для больших ЭВМ. Это вызвано узким назначением таких микропроцессорныхкомплексов, глубокой проработкой программного обеспечения и созданием, как правило, специализированного языка высокого уровня, позволяющего осуществлять реализацию проектных решений инженеру системотехнику наладчику, знакомому с технологией производства и требованиями к системе, без привлечения специалистов по программированию. При подключении к такому микропроцессорному комплексу специального переносного пульта оператора можно осуществлять перегенерацию (пересборку) прикладных задач на уровне отдельных блоков микроконтроллера из заранее предусмотренного набора, прочесть или изменить параметра настройки, произвести анализ работы системы в реальном времени.

Наладка и обеспечение эффективного использования систем более широкого назначения представляют, естественно, больших трудностей и существенно зависят от проработки в проекте наряду с основными информационными задачами (получение и первичная переработка информации, расчет косвенных и переработка информации, расчет косвенных и вычисляемых по моделям параметров, расчет материального баланса и технико-экономических показателей - ТЭП и т. д.) таких вопросов как:

- простота и удобство общения с вычислительным комплексом для оператора технолога;

- надежность и живучесть системы;

- ремонтопригодность;

- наладкопригодность системы, т.е. возможность быстрого получения данных, внесение изменений и корректировка параметров без отключения задач;

- тиражируемость, т.е. многократное применение пакета программ для аналогичных производств с «привязкой» (модификацией) к каждому объекту при минимальных трудовых затратах.

Хорошо организованная операционная среда и применение специализированные языки высокого уровня могут существенно упростить задачи тиражирования и наладки АСУ ТП

Подсистема первичной переработки информации (ППИ) обеспечивает опрос датчиков аналоговых, дискретных, инициативных и других сигналов, контроль достоверности полученной информации, сглаживание и усреднение на заданных интервалах, масштабирование, линеаризацию и введение поправок в результате измерений.

Диалоговая подсистема предназначена для общения человека с машиной и позволяет пользователю обеспечить доступ к необходимой на каждом уровне управления информации, защиту от несанкционированного или ошибочного ввода данных, технологическую сигнализацию, выдачу информации по запросу оператора или по инициативе системы в цифровой или графической форме на черно-белые или цветные видеотерминалы и регистрацию этой информации.

От диалоговой подсистемы в значительной степени зависит, “приживется” ли данная АСУ ТП. Очень важны формы представления информации, простота ее понимания, возможность идти от “общего к частному”, т.е. получение общего представления о состоянии процесса и возможность выявления состояния каждого аппарата или параметра. Если технологу для вызова таблицы интересующих его параметров приходится осуществлять более двух-трех нажатий на клавиши дисплея, запоминание которых затруднено, то это уже является предпосылкой для корректировки диалоговой подсистемы.

Особенно четко должна быть налажена работа диалоговой подсистемы в режимах передачи управления объектом на УВК и обратно, при этом должны быть обеспечены бестолчковые переходы при включении или отключении отдельных подсистем, задач и групп параметров, четкость представления информации при аварийной ситуации и отказе устройств вычислительного комплекса.

Подсистемы вывода сообщений и выдачи управляющих воздействий обеспечивают своевременную выдачу информации или хранение в случае перегрузки УВВ. Недопустима потеря части информации из-за недостаточного быстродействия печатающих устройств или их отказа. Недопустима также выдача ошибочных управляющих воздействий при отказах устройств или сбоях в ВК. Эти подсистемы обеспечивают живучесть системы в целом и строятся таким образом, что устройства вывода информации реализуются в цепи дублирования, резервирования и замещения. Например, при отказе устройства быстрой печати (УБП) информация начнет выводится на устройство регистрации, например знакосинтезирующее, и т.п.

При распределении памяти для этих задач должна быть обеспечена достаточная емкость буфера сообщений, чтобы буфер не переполнялся при большом потоке сообщений, например в аварийной ситуации.

Подсистема выдачи управляющих воздействий должна обеспечивать не только передачу и преобразование цифроаналоговой информации по заданному адресу, но и бестолчковые переходы при включении и отключении отдельных контуров и защищать объект от должных управляющих сигналов. Такая защита реализуется как программно, так и аппаратурно. Например, при управлении от УВК пневматическим исполнительным механизмом в системе непосредственного цифрового управления (НЦУ) может быть применен пневматический (на элементах УСЭППА) блок ограничения по скорости выдачи управляющего сигнала (реализованный как ограничитель за такт выдачи). В этом случае даже при полном отказе УВК (или при отключении напряжения питания установки) пневмосигнал, больший допустимого, на исполнительный механизм не пройдет, так как имеются пневматические емкости (ресиверы), обеспечивающие работоспособность пневматических систем на время, достаточное для устранения аварийной ситуации или перехода на ручное управление.

4.5 Диагностирование управляющих систем оборудования с помощью специальных тестовых программ

Диагностирование является одним из путей определения работ по повышению надежности оборудования. При диагностировании используют, в зависимости от типа объекта и решаемых задач, тестовое диагностирование и функциональное диагностирование. При тестовом диагностировании на объект подают специально организованные тестовые воздействия от средств диагностики и анализируют соответствующие реакции. Это применяется при контроле работоспособности систем энергообеспечения, автоматики и телемеханики, отдельных исполнительных механизмов.

На дисплее предусмотрена буквенно-цифровая индикация режимов работы, номеров программы, отрабатываемого кадра, служебной информации. Режимы работы устройства задаются с пульта оператора: обучение - ручное управление с записью управляющей программы, автоматическая работа, поиск кадра, задание номера кадра с выводом его содержания на табло пульта оператора или дисплей, разметка магнитной ленты на зоны определенной длины, вывод информации на внешний программоноситель, ввод информации с внешнего программоносителя, задание номера программы для обучения и отработки с пульта оператора, тестовое диагностирование устройства.

Диагностирование некоторого объекта может производиться функциональным или тестовым способом. Функциональное диагностирование предполагает контроль при помощи тех или иных средств правильности функционирования объекта диагностирования при реализации его рабочего процесса.Тестовое диагностированиепроизводится путем подачи на диагностируемый объект специальных тестовых воздействий и сравнения реакций объекта на эти воздействия с эталонными ответами.

Система представляет собой совокупность, объекта и средств диагностирования, устройств их сопряжения, а при необходимости и исполнителей, подготовленная к диагностированию или осуществляющая его по правилам, установленным соответствующей документацией. По характеру взаимодействия между объектом и средством диагностирования различают системы функционального и тестового диагностирования, но при необходимости они могут использоваться одновременно.Тестовое диагностированиеосуществляется путем управления объектом в соответствии с алгоритмами диагностирования. Примером тестового диагностирования может служить оценка технического состояния подшипников электродвигателя путем измерения вибраций его корпуса при вращении ротора от внешнего привода, когда отсутствуют вибрации, вызванные магнитными причинами, В отличие от тестового функциональное диагностирование осуществляется во время функционирования объекта, на который поступают только рабочие воздействия и никакие другие воздействия со стороны средств диагностирования не допустимы. Системы диагностирования по степени охвата изделия могут быть локальными и общими; по степени автоматизации - автоматическими, автоматизированными и ручными; по используемым средствам - универсальными и специализированными, внешними и встроенными, аппаратурными и программными средствами диагностирования.

Техническое состояние диагностируется с помощью аппаратурных или вычислительных средств. Существуют два вида: тестового и функционального диагностирования. Притестовом диагностированиина механизмы или устройства подают специально организуемые тестовые воздействия. При функциональном диагностировании в качестве входных используют рабочие воздействия, предусмотренные алгоритмом функционирования.

Диагностирование является одним из путей определения работ по повышению надежности оборудования. При диагностировании используют, в зависимости от типа объекта и решаемых задач, тестовое диагностирование и функциональное диагностирование. Притестовом диагностировании на объект подают специально организованные тестовые воздействия от средств диагностики и анализируют соответствующие реакции. Это применяется при контроле работоспособности систем энергообеспечения, автоматики и телемеханики, отдельных исполнительных механизмов.

По этому признаку различают методы, основанные на оценке выходных или промежуточных показателей. Методы оценки выхода объекта используются в основном притестовом диагностировании и обеспечивают возможность установления работоспособности, а также обнаружения возникших в нем дефектов. Использование метода оценки промежуточных показателей объекта предполагает необходимость введения в специальных контрольных точек.

По режиму работы методы диагностирования можно разделить на постоянно действующие (непрерывные), периодически действующие и разовые. Постоянно действующие методы характеризуются постоянным контролем за выбранными параметрами в процессе работы объекта, поэтому этими методами выполняется только функциональное диагностирование. При периодически действующих методах контроль рабочих параметров при функциональном или тестовом диагностировании осуществляется через определенные, строго повторяющиеся промежутки времени, определенные производственными инструкциями. Разовые методы применяют только при необходимости получения дополнительной информации, когда информация от постоянного и периодического контроля недостаточна.

Тестовое диагностирование ЭВМ на сегодня является основным видом диагностирования. Оно осуществляется по специальным программам, определяющим последовательность и характер операций, и сводится к действию над определенными числами с последующей проверкой соответствия полученного результата истинному. Если такое соответствие не наблюдается, фиксируется ошибка несовпадения. Тестовое диагностирование позволяет произвести оценку работоспособности и поиск дефекта практически на всех этапах жизни ЭВМ: в период наладки и испытаний, в процессе эксплуатации машины, при техническом обслуживании.

Эффективная эксплуатация невозможна без диагностирования состояния оборудования, развитых систем поиска и локализации отказов. Применяют функциональные и тестовые методы диагностирования. Функциональное диагностирование выполняется при работе специальными встроенными средствами контроля, позволяющими оперативно реагировать на нарушения работоспособности. Тестовое диагностирование позволяет определять скрытые отказы, которые не влияют в данный момент на работоспособность оборудования, но их накопление приводит к снижению надежности всей системы. Тестовые методы особенно важны на режимах профилактики и наладки, а также при выполнении ремонтных операций.

При тестовых системах диагностирования состояние объекта контролируется чаще всего, когда объект не функционирует. Воздействия, поступающие на входы объекта подаются от средств диагностирования. Такие воздействия называются тестовыми. Если тестовое диагностирование выполняется при функционировании объекта, то принимаются меры, исключающие влияние тестовых воздействий на правильность функционирования объекта. Тестовым диагностированием решаются задачи проверки исправности, работоспособности и поиска неисправностей. Основные и дополнительные выходы часто называют контрольными точками.

Литература

1. Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплотехническими процессами. -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 296 с.

2. Автоматизированное управление объектами теплових электростанций Плетнев Г.П. М:. Энергоиздат, 1981 - 368с

3. Комиссарчик В.Ф. Автоматическое регулирование технологических процессов. Тверь 2001. 248с. Учебное пособие (издание второе, расширенное) Тверской государственный технический университет.

4. Бессекерский В.А., Попов Е.В. Теория систем автоматического регулирования, издание третье, исправленное. Москва, издательство «Наука», главная редакция физико-математической литературы, 2007г.

5. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования.-- 2-е изд., перераб. и доп. Киев, Издательство Выща школа Головное издательство, 2009

6. Демченко В.А. Автоматизация и моделирование технологических процессов АЭС и ТЭС.

7. Плютто В.П. Практикум по теории автоматического регулирования химико-технологических процессов. Издательство “Химия” 1969г.

8. Глинков Г.М., Макоский В.А., Лотман С.Л., Шапировский М.Р., Проектироование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов. Пособие по курсовому и дипломному проектированию. Москва “Металлургия” 1986.

9.Товаровский И.Г. Познание процессов и развитие технологии доменной плавки: Монография / И.Г. Товаровский.-3-е издание, доп. и уточненное. - Дн-ск: Журфонд,2015.

10.Грес Л.П. Теплообменники доменных печей / Л.П. Грес, С.А. Карпенко, А.Е. Миленина, С.А. Карпенко, А.Е. Миленина; под ред. Л.П. Греса. - Дн-ск: Пороги,2012.

11.Ткаченко Э.А. и др. Надежность воздушных фурм доменных печей: Учебное пособие / Э.А. Ткаченко, В.А. Ермократьев, В.С. Гришин.-Дн-ск: ИМА-пресс,2011.

Размещено на Allbest.ru