Автоматизация технологического процесса смешения компонентов топлив на автоматической станции смешения бензинов ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез"

6. Метрологический расчет

Погрешность данной измерительной системы складывается из погрешностей, вносимых датчиком температуры, расходомером, барьером искрозащиты, блоком аналогового входа и линией связи. На данный момент производители кабелей и интерфейсов передачи данных практически свели к нулю погрешность, вносимую линией связи, следовательно, её при расчетах не учитывают.

Точность процесса измерения технологических параметров может быть понижена за счет влияния систематической погрешности (неточно установлен ноль, неправильно установлен/смонтирован прибор, засор в импульсной линии и др.). При монтаже и эксплуатации измерительных каналов следует учесть все возможные варианты внесения погрешностей или попытаться исключить их.

Выполним метрологический расчет измерительных каналов, рассматриваемых в ВКР - канал измерения уровня и канал измерения расхода.

6.1 Расчет погрешности канала измерения уровня

Приведенная погрешность датчика уровня LS 5200 рассчитывается из условия класса допуска 1:

?L = 1,5 см;

Tn = 425 см;

следовательно,

гT = ?T/ Tn *100% = 1,5/425*100% = 0,35%.

Приведенная погрешность барьеров искрозащиты Метран-360-201: гБИЗ = 0,1%.

Приведенная погрешность модуля аналогового ввода: гAI = 0,2%.

Приведенная погрешность АЦП контроллера MD Plus VE3006: гАЦП = 0,15%.

Приведенная погрешность линии связи: глс = 0%.

Таким образом, предел допускаемой погрешности измерительного канала составит:

6.2 Расчет погрешности канала измерения расхода

Приведенная погрешность датчика расхода Optimass 7050K: гF = 0,125%.

Приведенная погрешность барьеров искрозащиты Метран-360-201: гБИЗ = 0,1%.

Приведенная погрешность модуля аналогово ввода: гAI = 0,2%.

Приведенная погрешность АЦП контроллера MD Plus VE3006: гАЦП = 0,15%.

Приведенная погрешность линии связи: глс = 0%.

Таким образом, предел допускаемой погрешности измерительного канала составит:

Выводы: выполнен метрологический расчет погрешности измерительных каналов. Погрешность для канала измерения уровня составила 0,46%. Для канала измерения расхода составила 0,28%. Таким образом, погрешности СИ позволяют обеспечить требуемую точность измерения параметров технологического процесса.

7. Расчет надежности САР

Под надежностью системы управления понимают способность системы выполнять предъявляемые к ней требования за заданное время в пределах, заданных ее техническими характеристиками. Полностью исключить отказ оборудования невозможно, следовательно, надежность не может быть 100%.

Мерой надежности служит интенсивность потока отказов.

Для характеризации надежности используют следующие виды распределения:

- экспоненциальное распределение (используется, когда интенсивность потока отказа практически не меняется);

- распределение Вейбулла (применяется при исследовании надежности аппаратов и систем, состоящих из большого числа однотипных элементов);

- усеченное нормальное распределение (используется для описания надежности элементов, отказы которых происходят из-за физического износа отдельных деталей или узлов, при этом число факторов, влияющих на появление отказа достаточно велико);

- г -распределение (имеет те же параметры и формы кривых, что и при распределении Вейбулла).

Для определения надежности используют также экспериментальные методы:

- определительные испытания;

- контрольные испытания.

Показателями надежности СУ служат:

- наработка на отказ (с учетом восстановления);

- наработка до отказа (без учета восстановления) или вероятность безотказной работы за заданное время.

Вероятность безотказной работы за заданное время (2000 часов для промышленной автоматики) является нормативной характеристикой и вводится на все технические средства, входящие в САР.

Отказы, возникающие в САР можно классифицировать следующим образом:

- внезапные;

- параметрические (постепенные).

Внезапные отказы связаны с отказами в линиях связи, технических устройствах. Они сильно зависят от веществ, обращающихся в технологическом процессе, контакте с которыми находятся чувствительные элементы и регулирующие органы.

Параметрические отказы связаны с ухудшением качества работы САР, изменением динамических характеристик объекта управления. Их устраняют путем изменения настроечных параметров регуляторов.

Произведем расчет вероятности возникновения внезапных отказов измерительного канала, если известно, что:

- для контроллеров MD PlusVE3006 среднее время наработки на отказ равно 200000 часов (tср.н=200000 часов);

- для датчика температуры ТПУ 0304/М 1-Н время наработки на отказ равно 150000 часов (tср.н=150000 часов);

- для датчика расхода Optimass 7050K время наработки на отказ равно 131400 часов (tср.н= 131400 часов);

- для барьеров искрозащиты Метран 630-201 время наработки на отказ равно 150000 часов (tср.н=150000 часов);

- для модулей ввода/вывода Emerson время наработки на отказ равно 200000 часов (tср.н=200000 часов);

- для соединительных проводов вероятность отказа за 2000 часов составляет 0,004.

Условно примем, что закон распределения отказов экспоненциальный, тогда вероятность безотказной работы определяем по формуле:

, где л=1/tср.н

Вероятность безотказной работы контроллера MD Plus VE3006:

Вероятность безотказной работы датчика температуры ТПУ 0304/М 1-Н:

Вероятность безотказной работы датчика расхода Optimass 7050K:

Вероятность безотказной работы барьера искрозащиты Метран 630-201:

Вероятность безотказной работы модулей ввода/вывода Emerson:

Вероятность безотказной работы линий связи:

Вероятность безотказной работы системы управления за 2000 часов:

Выводы: выполнен расчет надежности САР. Вероятность безотказной работы системы управления за 2000 часов равна 0,935, что свидетельствует о высокой надежности используемой САР.

8. Конфигурирование системы управления в контроллере DeltaV

автоматизация управление контроллер резервуар

Для контуров регулирования расхода и уровня с помощью функциональных блоков была сконфигурирована система управления, представленная на рисунке 17.

Рисунок 17 - Система управления

Настройки блока PID для контура регулирования расхода представлены на рисунке 18.

Рисунок 18 - Настройки блока PID

Настройки блока PID для контура регулирования уровня представлены на рисунке 19.



Рисунок 19- Настройки блока PID

9. Технико-экономический эффект проекта автоматизации

Эффект автоматизации состоит из трех видов эффектов:

Этех - эффект технический

Эсоц - эффект социальный

Ээкон - эффект экономический

1. Техническим эффектом является результат технических решений по автоматизации, принятых в ВКР и проявляется в форме эффектов социального и экономического.

Технический эффект выражается в принятии технических решений, таких как идентификация объекта управления, расчет настроек регуляторов, правильный выбор ТСА, верно полученные передаточные характеристики.

2. Социальный эффект.

В качестве социального эффекта может быть улучшение условий труда, пожаробезопасности и т.д. В ВКР разработаны меры по предупреждению аварийных ситуаций, а конкретно реализована система высокого уровня автоматизации и контроля путём срабатывания сигнализации и блокировки при превышения допустимого уровня в резервуаре или иных аварийных происшествиях.

3. Экономический эффект проявляется в том, что введение в эксплуатацию системы сигнализации и блокировок по уровню приведет к предупреждению аварийных ситуаций.

Аварийные ситуации могут привести к разрушению аппарата, что повлечет за собой экономические потери и, возможно, остановку производства или его части. Однако усовершенствованная система автоматизации сможет вовремя нормализовать технологический режим в аппарате и избежать таких последствий

Заключение

В соответствии с заданием на ВКР за объект автоматизации принята автоматическая станция смешения бензинов 60-30 предприятия ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеорсинтез".

В разделе "Обследование технологического объекта автоматизации и существующей системы контроля и управления":

- дана общая характеристика установки 60-30.

В разделе "Обоснование концепции автоматизации":

- произведен анализ ТОУ.

В разделе "Идентификация и расчет системы управления":

- с помощью программы Linreg произведена аппроксимация кривых разгона объекта автоматизации передаточными функциями;

- выполнен с помощью Linreg расчет настроек регуляторов;

- в пакете Simulink среды Matlab промоделирована система управления;

В разделе "Проектирование системы автоматизации" принято решение по структуре, средствам и способам связи для информационного обмена между компонентами системы, электропитанию, по применяемым сигналам и интерфейсам.

В разделе "Метрологический расчет":

- произведен расчет погрешности канала измерения уровня;

- произведен расчет погрешности канала измерения расхода;

- раскрыты основные принципы надежности, приведены расчетные формулы, произведен расчет надежности САР.

В разделе "Конфигурирование системы управления" произведено конфигурирование системы управления автоматической станции смешения бензинов.

Список используемой литературы

1. Технологический регламент установки АССБ 60-30 ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез".

2. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебник для техникумов/ В.А. Голубятников, В.В. Шувалов. -2-е изд., перераб. и доп. - М.; Химия, 1985.-352 с., ил.

3. Теория автоматического управления: Учебник для вузов/ В.Я. Ротач. -2-е изд., перераб. И доп. - М.: МЭИ, 2004.-400 с., ил.

4. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании. Полное руководство пользователя/ В.П. Дьяконов - М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 576 с.

5. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие/ А.С. Клюев, А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов; Под. ред. А.С. Клюева.-2-е изд., переработанное и доп.-М.:Энергоатомиздат, 1989.-368 с., ил.

6. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/ А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; под. ред. А.С. Клюева.-2-е изд. перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1990.-464 с.

7. Эмерсон: URL - http://www.emerson.ru/

Приложение

Таблица 1

Размещено на Allbest.ru