Введение 2

1. Разработка структурной схемы 6

2. Разработка электрической принципиальной схемы 8

3. Расчетная часть 11

4. Разработка конструкции 16

Заключение 19

Список использованных источников 20

Приложение А - Перечень элементов

Введение

Измерение и контроль температуры – одна из важнейших задач человека, как в процессе производства, так и в быту, поскольку многие процессы регулируются температурой, например:

Регулирование отопления на основании измерения разности температур теплоносителя на входе и выходе, а также разности температуры в помещении и наружной;

Регулирование температуры воды в стиральной машине;

Регулирование температуры электроутюга, электроплитки, духовки и т. д.;

Контроль температуры узлов персонального компьютера.

Кроме того, путем измерения температуры можно косвенно определять и другие параметры, например поток, уровень и т. п.

Электронные системы для автоматического контроля температуры широко распространены, они используются в складах готовой продукции, пищевых продуктов, медикаментов, в камерах для выращивания грибов, в производственных помещениях, а также в помещениях ферм, птичников, теплиц.

Системы автоматического контроля предназначены для контроля технологических процессов, при этом характер поведения и параметры их известны. В этом случае объект контроля рассматривается как детерминированный.

Эти системы осуществляют контроль соотношения между текущим(измеренным) состоянием объекта и установленной “нормой поведения по известной математической модели объекта. По результатам обработки полученной информации выдается суждение о состоянии объектов контроля. Таким образом, задачей САК является отнесение объекта к одному из возможных качественных состояний, а не получение количественной информации об объекте, что характерно для ИС.

В САК благодаря переходу от измерения абсолютных величин к относительным (в процентах “нормального” значения) эффективность работы значительно повышается. Оператор САК при таком способе количественной оценки получает информацию в единицах, непосредственно характеризующих уровень опасности в поведении контролируемого объекта или процесса.

Системы автоматизированного контроля в гибких производственных системах (ГПС)

САК ГПС является его важнейшим модулем, так как именно она определяет возможности реализации безлюдного производственного процесса.

САК решает следующие задачи:

• получение и представление информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых объектов и состоянии техн о логической среды;
• сравнение фактических значений параметров с заданными;
• передача информации о рассогласованиях для принятия решений на различных уровнях управления ГПС;
• получение и представление информации об исполнении функций.

САК обеспечивает: возможность автоматической перестройки средств контроля в пределах заданной номенклатуры контролируемых объектов; соответствие динамических характеристик САК динамическим свойствам контролируемых объектов; полноту и достоверность контроля, в том числе контроля преобразования и передачи информации; надежность средств контроля.

По воздействию на объект контроль может быть активным и пассивным. Наиболее целесообразным и перспективным является активный контроль параметров изделия и режимов технологических процессов и сред в зоне обработки, так как он позволяет обеспечить регулирование или управление ими и исключить (снизить) появление брака.

Рис. 1.1 - Взаимосвязи САК с элементами ГПС

1 - материальные потоки; 2 – управляющие сигналы; 3 – контрольно-измерительная информация.

Типовая структура САК (рис. 1.2) гибкие производственные системы включает три уровня. Верхний уровень обеспечивает общий контроль совокупности гибкого производственного модуля и осуществляет координацию их, перенастройки и ремонта, выдачи информации на пульт управления гибких производственных систем, получение, обработку и обобщение информации, поступающей со среднего уровня; контроль объема и качества продукции и инструмента; контроль за исполнением совокупности операций, выполняемых гибкими производственными модулями (ГПМ).

Рис. 1.2 - Структура САК в ГПС

Средний уровень обеспечивает контроль ГПМ и представление на верхний уровень обобщенной информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых объектов и составных частей ГПМ. При этом решаются задачи: контроль качества изготавливаемого изделия на ГПМ, самоконтроль и контроль функционирования нижестоящего уровня; обработка информации о параметрах технологической среды.

Нижний уровень обеспечивает контроль объектов обработки и сборки, технического состояния и пространственного расположения составных частей ГПМ (станков с ЧПУ, ПР). На этом уровне САК решает задачи: входной и выходной контроль объекта производства; получение и обработка информации о контролируемых параметрах объекта обработки или сборки в процессе обработки; передача информации на средний уровень; контроль за выполнением переходов. Средствами контроля на нижнем уровне являются датчики позиционирования и контроль технологической среды (температуры, давления, скорости, влажности) и др.

При этом параметры измерения могут быть разнесены и во времени и в пространстве. Так часть параметров может контролироваться в зоне обработки, другая - при транспортировании, третья - при хранении и т. д.

Принципиально можно разделять контроль между различными обрабатывающими ячейками и строить его по одному из следующих принципов: с перепроверкой контролирующих параметров на последующей ячейкеполностью или частично; с разделением полной группы проверяемых -ирл.метров между выходом предыдущей и входом последующей ячеек; с отсутствием повторного контроля на входе последующей ячейки.

Контроль в зоне обработки включает контроль правильности установки и фиксации заготовки в зажимном устройстве станка, а в случае активного контроля — ряда геометрических (размерных и параметров формы) характеристик.

Для обеспечения качества продукции контролируются не только параметры изделия, но и ряд параметров инструмента (смена, степень износа, температура лезвия), станка (зажим и позиционирование заготовки, отсутствие посторонних предметов в зоне обработки, деформация частей станка), режима обработки (сила, скорость, мощность резания, крутящий момент, подача и глубина резания), технологической среды (температура и расход охлаждающей жидкости, внешние воздействующие факторы, в том числе вибрация, температура, давление и влажность воздуха) и обеспечивающих систем.

Контролируемые параметры технических средств ГПС по функциональному признаку можно разделить на параметры целевого назначения, энергопитания, рабочих режимов, готовности к работе, цепей управления, безопасности, а также параметры, определяющие работоспособность и надежность элементов ГПС.

ЭВМ верхнего уровня принимает решение о режиме функционирования САК по информации от автоматических ячеек и обеспечивает периодический самоконтроль своей работы.

В режиме перенастройки управляющая информация поступает на ЭВМ верхнего уровня, которая принимает решение о реконфигурации системы контроля на среднем и нижнем уровнях. ЭВМ нижнего уровня устанавливает совокупность контролируемых параметров и функций объектов обработки и нормы контроля.

Аварийный режим инициируется любым уровнем САК. На нижнем уровне он вызывается повышением допустимого уровня брака, отклонением от нормы параметров ГПМ или самих средств контроля.

Номинальный режим функционирования САК Сигнал об аварийном состоянии с каждого уровня передается на более высокий отображается на пульте управления ГПС.

Программное обеспечение САК (ПО) состоит из:

• ПО контроля за ходом процесса изготовления на конкретных рабочих местах ГПС;
• ПО системы контроля как подсистемы управления:
• Программное обеспечение САК реализует следующие функции:
• Автоматический сбор информации о фактическом выпуске деталей на контролируемом оборудовании;
• Автоматический учет простоев оборудования и дифиренцирования по причинам;
• Документированный вызов ремонтных служб цеха;
• Выдачу оперативной информации о ходе производства, простоях линейному персоналу цеха в течении смены;
• Автоматический прием и обработку информации о размерах деталей для управления ТП;
• Автоматическую обработку информации приемного контроля.

САК делятся на несколько классов, которые предназначены для измерения геометрических, физико-механических параметров деталей и сборочных единиц и электрических параметров и характеристик.

1 Разработка электрической структурной схемы

Схема электрическая структурная представлена в графической части курсового проекта БККП.023619.100 Э1.

По условию курсового проектирования разрабатываемая схема должна соответствовать следующим требованиям:

Наименование устройства - системы автоматического контроля

Регулируемый (контролируемый) параметр - температура;

Датчик – термоэлектрический;

Тип, семейство устройства управления – микроконтроллер NEC

Исполнительное (регулирующее) устройство – двигатель постоянного тока;

Сигнализация - световая

Электронный ключ – биполярный транзистор;

Напряжение питания – 220 В, 50 Гц;

Мощность потребляемая исполнительнительным устройством – 20 Вт;

Дополнительные требования к условию курсового проектирования:

Конструктивное исполнение - щитовое

Индикация заданной и фактической температур – цифровая (3 разряда)

При снижении температуры за установленный предел срабатывает сигнализация и отключается двигатель вентилятора.

Рабочий диапазон температур: 100…300 о С

Входящие в состав схемы устройства выполняют следующие функции:

Преобразователь AC / DC принимает входное напряжение переменного тока, на выходе выдаёт стабилизированное напряжение постоянного тока с высокой степенью точности.

Преобразователь напряжение ток предназначен для преобразования напряжения переменного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока(4…20мА);

Электронные ключ – используются для коммутации цепи регулирования;

Двигатель постоянного тока – регулирует значение температуры на выходе схемы;

Вентилятор – контролирует диапазон температур ;

Световая сигнализация – включается при снижении температуры за установленный предел;

Источник опорного напряжения – для питания АЦП в микроконтроллере.

1. Работа схемы:

Схема питается от источника сети 220 В с промышленной частотой 50 Гц. Для питания элементов схемы используется используется АС- DC преобразователь. С двумя выходными каналами напряжением 12В, 24В.

24В необходимо для питания преобразователя напряжение ток (ПНТ).

12 В необходимо для питания двигателя постоянного тока.

Микроконтроллер питается напряжением 5 В, от микросхемы стабилизатора DA 2.

Работа системы приводиться в действие замыканием переключателя SА1.

На входы МК поступают сигналы, один из них от пульта оператора, второй от датчика.

Задающим устройством (пульт оператора) являются кнопки SB1«Больше», SB2«Меньше», SB3 «Задание», которые соединены с входами микроконтроллера NEC , соответственно Р45, Р44, Р43.

Оператор задаёт необходимое значение температуры, через пульт управления. Значение записывается через арифметико-логическое устройство в регистр1. Таким образом, задаются пределы счета.

Второй, аналоговый сигнал, от измерительного преобразователя с фиксированным диапазоном измерения температуры – преобразователя напряжение ток (ПНТ), поступая на вход ANI 0 микроконтроллера, преобразуется с помощью встроенного АЦП в дискретный (цифровой код), после поступает в регистр памяти 2, и храниться до прихода сигнала сравнения.

Значения регистра1 и регистра2 сравниваются на цифровом компараторе, и в случае уменьшения фактического значения над заданным, ЭК замыкается, срабатывает сигнализация и отключается двигатель вентилятора. А в случае нормальной работы:заданные и фактические значения одинаковы, вентилятор контролирует диапазон температур.

Так же сигнал от регистров 1 и 2 поступает на схему выборки режимов, а затем на дешифратор, который нужен для выведения значений температур на цифровую индикацию.

2. Разработка электрической принципиальной схемы

Схема электрическая принципиальная приведена на чертеже БККП.023619.100 Э3.

Напряжение питания стенда составляет 220В 50Гц.

Однако непосредственно для питания элементов схемы используется напряжение меньшего уровня. Чтобы обеспечить такое питание в схеме используется АС- DC преобразователь серии TDK lambda LWD 15. С двумя выходными каналами напряжением 12В, 24В. Этот преобразователь я выбрал исходя из необходимых параметров, невысокой стоимости и универсальности.Работа системы приводиться в действие замыканием переключателя SA 1.

Для отображение работы стенда имеется индикатор HL 1.

Пульт оператора содержит 3 кнопки КМ1-1:

При нажатии кнопки SВ1 – оператор, увеличивает значение температуры, а индикация отображает задаваемое значение в момент ввода.

При нажатии кнопки SВ2 – оператор уменьшает заданное значение температуры а индикация отображает задаваемое значение в момент ввода,

При нажатии SB3 – оператор подтверждает заданную температуру.

Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом типа КТХА имеряет температуру. Первичный термопреобразователь (ПП) комплектуется измерительным преобразователем (ИП), который размещается в клеммной головке и обеспечивает непрерывное преобразование температуры в унифицированный выходной токовый сигнал 4-20 мА, который поступает на вход микроконтроллера.

Первичными термопреобразователями являются термоэлектрические преобразователи КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК модификаций 01.XX;

Для комплектации первичных термопреобразователей использован измерительный преобразователь с фиксированным диапазоном измерения температуры – ПНТ.

Я выбрал ПНТ типа КТХА 01.06-У10 - И- Т 310 - 20 - 800. кл.0.5; (0 ... 500)°С, 4-20 мА - кабельный термопреобразователь градуировки хромель-алюмель, конструктивная модификация 01.06-У10, клеммная головка из полимерного материала с измерительным преобразователем ПНТ, рабочий спай изолирован (И), жаростойкий чехол (Т 310 ) диаметром 20 мм. монтажная длина (L ) 800 мм. Тип измерительного преобразователя ПНТ , класс точности 1 в диапазоне температур О - 500 °С . Унифицированный выходной сигнал 4-20 мА.

В роли световой сигнализации используется светодиод марки АЛ308.

Цифровая индикация - АЛС 324 А с общим катодом.

Микросхема стабилизатор КР142ен5a, необходима для питания микроконтроллера NEC .

Я выбрал электронный ключ на биполярном транзисторе КТ805 А. Так как его параметры удовлетворяют условие.

Центральным и основным элементом является микроконтроллер NEC серии 78K0S/KA1+. Этот МК я выбрал из – за низкой стоимости, необходимым количеством выводов и нужными параметрам. МК NEC имеет стандартную структуру. Он содержит процессор, внутреннее постоянное запоминающее устройство для хранения программы (по терминологии NEC — IROM), внутреннее оперативное запоминающее устройство для хранения данных (IRAM) и набор периферийных устройств.

Некоторые характеристики микроконтроллера NEC серии 78K0S/KA1+.

Рисунок 2.1 – назначение выводов микроконтроллера NEC

Источник опорного напряжения (ИОН) DA 1 используется для питания АЦП в составе микроконтроллера. ИОН соединён с входом опорного напряжения AVref .

ИОН MAX6125 я выбрал исходя из необходимых требований. U вх : 2.7 … 12.6 В, U вых : 2.450 … 2.550 В.

Ниже представлены ИОН фирмы MAX , для наглядности.

Рисунок 2.2 – наглядная схема подключения ИОН фирмы MAX

3. Расчётная часть

3.1.1. Расчет электронного ключа

Рисунок 3.1 – Рассчитываемая схема

Диод VD 1 выполняет функцию защиты коммутационного устройства: двигателя постоянного тока М. Я выбрал диод КД 105Б из – за подходящих параметров и примеров других схем.

3.1.2. Рассчитываем параметры цепи, для выбора транзистора.

3.1.3. Рассчитываем номинальный ток нагрузки по формуле:

(3.1)

3.1.4. Рассчитываем ток коллектора с учётом пускового режима по формуле:

(3.2)

3.1.3. Исходные данные

Напряжение коллекторного питания U пит = 12 В.

Ток нагрузки I н = 3,3 А.

U о вых DD 1 < 0,6В

U 1 вых DD 1 = U пит - 0,7=4,3В (3.3)

Выбираем биполярный кремниевый транзистор КТ 838 А по току нагрузки и напряжению питания.

Биполярный кремниевый транзистор КТ 838А имеет следующие параметры:

H21 э =150 - 3000

Uкэ нас = 5В

Uбэ нас = 1,5В

Uкэ max =150 В

Iк max =5 А

Pк max =250 Вт

U бэ пор =1,5В

Порядок расчета

3.1.4 На выходе микроконтроллера DD 1 дискретный сигнал 0 или 1. При низком уровне сигнала, транзистор VT 1 должен быть надёжно закрыт, при высоком уровне полностью открыт и находиться в режиме насыщения. Для выполнения первого:

U о вых DD 1 < U бэ порог. (3.4)

0,6 В < 1,5В.

3.1.5. Рассчитываем ток базы, при котором обеспечивается режим его насыщения по формуле:

(3.5)

3.1.6 Рассчитываем ток, протекающий через резистор R 11

(3.6)

К – коэффициент запаса по току базы, учитывающий старение транзистора К=1,3

3.1.7. Рассчитываем сопротивление резистора R 11

(3.7)

Выбираем сопротивление резистора R 11 из стандартного ряда номинальных значений сопротивлений, равное R = 75Ом .

R 11

Резистор С2-33Н-0,25- 75Ом — 5%ОЖО.468.552 ТУ

3.1.8. Рассчитываем мощность резистора R 11

(3.8)

Выбираем резистор R 11 мощностью 0,1 Вт

3.1.9. Находим мощность рассеиваемую транзистором

(3.11)

Так как P VT 1 < P k max , а именно: 16,5 Вт < 250 Вт, транзистор выбран правильно.

3.1.11. Поскольку U бэ нас = 1,5 В, тогда принимаем напряжение переключения транзистора из закрытого состояния в открытое

(3.12)

а напряжение переключения из открытого в закрытое

(3.13)

Соответствующие базовые токи будут равны I б + = I б - =0,039А

(3.14)

1. расчёт световой сигнализации:

U пит

Рисунок 1.3 - Рассчитываемая схема

3.2.1. Исходные данные:

Напряжение питания: U пит = 5 В

Светодиод АЛ 308, с параметрами:

Прямое падение напряжения на светодиоде: Uпр=2 В

Номинальный прямой ток светодиода: Iпр.ном.=10 мА

Порядок расчета

3.2.2. Рассчитываем сопротивление резистора R 9 , по формуле:

R 9 = (3.13)

R 9 =

3.2.3 Выбираем сопротивление R 9 из ряда стандартных, равное 300 Ом

По результатам расчетов выбираем в качестве резистора R 9

C 2-33-0,125- 300 Ом±5% ОЖО.467.173.ТУ

3.3. Рассчитываем параметры резистора R 7 , который распологается на входе МК ANI 0 и ны выходе с ПНТ:

3.3.1. Зная унифицированный токовый сигнал, который равен 5…20мА и напряжение питания, равное 5В, по формуле закона Ома находим сопротивление:

4 Разработка конструкции

4.1 Расчет размеров печатной платы

Печатная плата – пластина из электроизоляционного материала, прямоугольной формы, применяемая в качестве основания для установки и механического закрепления навесных радиоэлементов, а также для их электрического соединения между собой посредством печатного монтажа.

Для изготовления печатных плат наиболее часто используют фольгированный стеклотекстолит. Размеры каждой стороны должны быть кратны: 2,5, 5, 10 при длине соответственно до 100, 350 и более 350 мм. Максимальный размер любой из сторон не может превышать 470 мм, а соотношение сторон должно быть не более 3:1.

Определение размеров платы сводится к нахождению суммарных установочных площадей малогабаритных, среднегабаритных и крупногабаритных элементов. А для этого нужно знать габаритные размеры каждого элемента. К малогабаритным относят все миниатюрные элементы, а именно, резисторы (Р ≤ 0,5 Вт), малогабаритные конденсаторы, диоды и т.д. К среднегабаритным – микросхемы в прямоугольных корпусах, резисторы (Р ≥ 0,5 Вт), электролитические конденсаторы и т.д. К крупногабаритным – переменные резисторы и конденсаторы, полупроводниковые приборы на радиаторах и т.д.

Габаритные размеры, а также установочная площадь всех элементов, которые расположены на плате, указаны в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Габаритные размеры элементов и их установочная площадь

Обозначение элемента	Тип элемента	Габаритные размеры, мм 2	Количество, шт	Установочная площадь, мм 2	Габариты
	2
R1-R6,R8,R10 , R12,R13	С1-4	6 х 2,3			мг
R7, R9,R11	С2-33	7 х 3			мг
	КТ502В	5,2 х 5,2		27,04	мг
VT 2- VT 4	КТ3142А	5х5			мг
VD 1	КД 105Б	7 х 4,5		31,5	мг
	MAX6125	3 х 2,6		7, 8	ср
	kr142en5a	16,5 х 10,7		176,6	ср
	78K0S/KA1+	6,6 х 8,1		53,9	ср
	HC -49 U	11х5			мг
C1, C5	К50 - 6	4 х 7			сг

Продолжение таблицы 4.

С2, С 3 , С 4	К73-17	8 х 12			сг
С6, С7	КМ-5Б	4,5х 6			мг
HG1-HG3	АЛС 324 А	19,5 х10.2		596,7	сг

Найдем площадь занимаемую элементами одного типа габаритности

S мг = 138+63+27,04+75+31,5+55+54=393,54 мм 2 (6)

S сг = 176,6+7,8 +53,9+56+288+596,7=1179 мм 2

Согласно данным, приведенным в таблице 4.1, рассчитываем площадь монтажной зоны

S мз = 4∙ S мг + 3∙ S сг +1,5∙ S кг , (4.1)

где S мз – площадь рассчитываемой монтажной зоны;

S мг – суммарная площадь занимаемая малогабаритными радиоэлементами, см 2 ;

S сг – суммарная площадь занимаемая среднегабаритными радиоэлементами, см 2 ;

S кг – суммарная площадь занимаемая крупногабаритными радиоэлементами, см 2 .

S мз = 4∙ (393,54) + 3∙ (1179) = 5111,16 мм 2 =51,1 см 2

Площадь печатной платы не должна быть меньше 52 см 2 .

5. Разработка конструкции стенда

Чертёж блока вида представлена в графической части курсового проекта БККП.023619.100 ВО

При разработке конструкции необходимо учитывать следующие основные требования:

Конструкция устройства должна соответствовать условиям эксплуатации

Устройство и его детали не должны быть перегружены при работе от воздействия на них токовых, вибрационных, температурных и прочих нагрузок. Допустимые их значения элементы приборов должны выдерживать в течение определённого времени при условии безотказной работы.

Большая часть деталей смонтирована на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Ее укрепляют внутри корпуса, где размещают также источник питания. Органы управления устройством находятся на лицевой панели. Тумблер “сеть”,предохранители, световая сигнализация, цифровая индикация, кнопки.

Система автоматического контроля помещёна в корпус Bopla модели NGS 9806 c внесёнными изменениями и габаритными размерами 170х93х90 из пластика.

На корпусе имеются крепёжные отверстия, для щитового исполнения.

На передней панели размещены: светодиод, цифровая индикация, световая сигнализация, и кнопочные модули.

Тумблер Л2Т-1-1 имеет только два положения: включено – положение тумблера вверх, выключено – положение тумблера вниз. На задней стенке корпуса крепится клемная колодка для подключения преобразователя, ПНТ, двигателя вентилятора к электрической сети 220 В 50 Гц. Подключение питания производится через стандартный шнур с вилкой.

Печатный узел крепится к корпусу с помощью четырёх винтов М3-1,5 ГОСТ17473-72, которые врезаются через плату в выступы корпуса. Эти выступы изготавливаются литьём вместе с корпусом.

АС- DC преобразователь фирмы TDK – lambda серии LWD 15 крепится к нижней стенке корпуса при помощи 4 винтов М3-1,5 ГОСТ17473-72.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана система автоматического контроля температуры, в ходе разработки производился расчёт параметров заданных устройств в частности электронного ключа, резистора на световой сигнализации и резистора на выходе ПНТ. Кроме того, осуществлялся расчёт габаритов печатного узла. Все элементы системы широко используются, легкодоступны в приобретении и взаимозаменяемы, что обеспечивает высокую ремонтопригодность схемы.

Графическая часть курсового проекта представлена схемой электрической структурной и схемой электрической принципиальной стенда и чертежом общего вида.

При оформлении курсового проекта использовался текстовый редактор Microsoft Word 2007 и графический редактор Splan 7.0

Список использованных источников

1 Промышленная электроника и микроэлектроника: Галкин В.И., Пелевин

Е.В. Учеб. – Мн.: Беларусь. 2000 – 350 с.: ил.

2 Платы печатные. Технические требования ТТ600.059.008

3 Правила выполнения электрических схем ГОСТ 2.702-75

4 Основы автоматики / Е.М.Гордин – М.: Машиностроение, 1978 – 304стр.

5 Полупроводниковые приборы: Справочник / В.И.Галкин, А.А. Булычёв,

П.Н.Лямин. – Мн.: Беларусь, 1994 – 347

6 Диоды:СправочникО.П.Григорьев,В.Я.Замятин, Б.В.Кондратьев,

С.Л.Пожидаев. Радио и связ, 1990.

7 Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные

устройства РЭА: Справ. Н.М.Акимов, Е.П.Ващуков, В.А.Прохоренко,

Ю.П.Ходоренок. - Мн.: Беларусь, 1994.

8 Полупроводниковые приборы: Справочник В.И.Галкин, А.Л.Булычев,

П.М.Лямин. - Мн.: Беларусь, 1994.

9 Усатенко С.Т., Каченок Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. М.: Издательство стандартов, 1989.

10 ОСТ45.010.030-92 Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы.

11 СТП 1.001-2001 Правила оформления пояснительной записки 1 курсового и дипломного проекта.

12 Информация с сайта http://baza-referat.ru/Системы_автоматизированного_контроля

13 Информация с сайта http://forum.eldigi.ru/index.php?showtopic=2

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение ВПО

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт

Кафедра систем автоматизации производства

Дипломный проект

на тему: Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата

Пояснительная записка

ОГУ 220301.65.1409.5ПЗ

Зав. кафедрой САП Н.З. Султанов

«Допустить к защите»

«____»__________________2009 г.

РуководительЮ.Р. Владов

Дипломник П.Ю. Кадыков

Консультанты по разделам:

Экономическая часть О.Г. Гореликова-Китаева

Безопасность труда Л.Г. Проскурина

Нормоконтролер Н.И. Жежера

РецензентВ.В. Турков

Оренбург 2009

Кафедра____САП_____________________

Утверждаю: Зав. кафедрой_____________

«______»_____________________200____г.

ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

СТУДЕНТ Кадыков Павел Юрьевич

1. Тема проекта (утверждена приказом по университету от «26» мая 2009 г. № 855-С) Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата

3. Исходные данные к проекту

Технические характеристики компрессорной установки 4ГЦ2-130/6-65; описание режимов работы компрессора 4ГЦ2-130/6-65; правила разборки и сборки компрессорной установки 4ГЦ2-130/6-65; руководство по эксплуатации комплекса средств контроля и управления МСКУ-8000.

1 анализ режимов работы газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2

2 описание действующей системы автоматики

3 сравнительный анализ существующих программно-технических комплексов автоматизации газоперекачивающих агрегатов

4 обзор и описание технологии ОРС

5 выбор значимых технологических параметров ГПА, для которых рекомендуется использование системы автоматического контроля по отклонению в сторону граничных значений

6 описание разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

7 разработка и описание схемы лабораторного стенда для испытаний разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

Редуктор и приводная часть компрессора, ФСА (А1)

Сравнительные характеристики существующих САУ ГПА, таблица (А1)

Система автоматического контроля технологических параметров, схема функциональная (А1)

Изменение технологического параметра во времени и принцип обработки текущих данных, теоретическая диаграмма (А2)

Аппроксимация и вычисление прогнозируемого времени, формулы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, схема программы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, листинг программы (А2)

Система автоматического контроля технологических параметров и панель управления оператора, экранные формы (А1)

Нормальный останов ГПА, схема программы (А2)

Аварийный останов ГПА, схема программы (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема электрическая принципиальная (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема структурная (А2)

6. Консультанты по проекту (с указанием относящимся к ним разделом проекта)

О.Г. Гореликова-Китаева, экономическая часть

Л.Г. Проскурина, безопасность труда

Руководитель ____________________________________ (подпись)

_____________________________ (подпись студента)

Примечания: 1. Это задание прилагается к законченному проекту и вместе с проектом предоставляется в ГЭК.

2. Кроме задания, студент должен получить от руководителя календарный график работы над проектом на весь период проектирования (с указанием сроков выполнения и трудоемкости отдельных этапов).

Введение

2.1 Общие характеристики

2.2 Система смазки

2.3 Панель управления СГУ

2.4 Патрон СГУ

2.5 Система буферного газа

2.6 Азотная установка

5.1 Обзор технологии OPC

6 Сравнение существующих готовых решений САУ ГПА

6.1 Программно-технический комплекс АСКУД-01 НПК «РИТМ»

6.2 Программно-технический комплекс САУ ГПА СНПО «Импульс»

7 Выбор значимых технологических параметров

8 Описание разработанной системы автоматического контроля технологических параметров

8.1 Функциональное назначение программы

8.1.1 Область применения

8.1.2 Ограничения применения

8.1.3 Используемые технические средства

8.2 Специальные условия применения

8.3 Руководство пользователя

9 Лабораторный стенд

9.1 Описание лабораторного стенда

9.2 Структура лабораторного стенда

9.3 Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда

10 Обоснование экономического эффекта от применения САК

10.1 Расчет затрат на создание САК

10.2 Расчет экономического эффекта от применения САК

11 Безопасность труда

Заключение

Введение

Проблему контроля технологических параметров газоперекачивающих агрегатов (ГПА) существующие системы автоматизации решают только частично, сводя ее к комплексу условий в виде граничных значений для каждого параметра, при достижении которых происходит строгая последовательность действий АСУ. Чаще всего при достижении каким-либо параметром одного из своих граничных значений, происходит лишь автоматическая остановка самого агрегата. Каждая такая остановка вызывает существенные потери материальных и экологических ресурсов, а также повышенный износ оборудования. Такую проблему можно решить введением системы автоматического контроля технологических параметров, которая могла бы динамически отслеживать изменение технологических параметров ГПА, и заблаговременно выдавать сообщение оператору о стремлении какого-либо из параметров к его граничному значению.

Поэтому актуальной и значимой задачей является разработка инструментальных средств, способных оперативно отслеживать изменения технологических параметров и заблаговременно сообщать на автоматизированное рабочее место оператора информацию о положительной динамике какого-либо параметра в отношении его граничного значения. Такие инструментальные средства могут помочь предотвратить часть остановок ГПА.

Цель дипломной работы: повышение эффективности функционирования газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2.

Основные задачи:

Разработка программной системы автоматического контроля технологических параметров;

Разработка фрагмента ФСА газоперекачивающего агрегата с указанием значимых технологических параметров, подлежащих автоматическому контролю.

1 Общая характеристика производства

Оренбургский газоперерабатывающий завод (ОГПЗ) является одним из самых крупных заводов в России по переработке углеводородного сырья. В 1974 году Государственная приемочная комиссия СССР приняла в эксплуатацию пусковой комплекс первой очереди ОГПЗ с выработкой готовой товарной продукции. Далее последовали введение в работу второй и третьей очередей ОГПЗ.

Основными товарными продуктами при переработке сырого газа на газоперерабатывающем заводе являются:

стабильный газовый конденсат и фракция углеводородная многокомпонентная, которая транспортируется на дальнейшую переработку на Салаватский и Уфимский нефтеперерабатывающие заводы Республики Башкортостан;

сжиженные углеводородные газы (смесь пропан-бутана технического), которые используются в качестве топлива для коммунально-бытовых нужд и в автомобильном транспорте, а также для дальнейшей переработки в химических производствах; направляются потребителю в железнодорожных цистернах;

сера жидкая и комковая – поставляется на предприятия химической промышленности для производства минеральных удобрений, фармацевтической промышленности, сельского хозяйства; отправляется потребителям железнодорожным транспортом в вагонах-цистернах (жидкая) и в полувагонах (комковая);

одорант (смесь природных меркаптанов) применяется для одорирования природного газа, поступающего в коммунально-бытовую сеть.

Вся товарная продукция добровольно сертифицирована, соответствует требованиям действующих государственных, отраслевых стандартов, технических условий и контрактов, конкурентно способна на внутреннем и внешнем рынках. Все виды осуществляемой на заводе деятельности лицензированы.

Организационная структура Газоперерабатывающего завода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Организационная структура Оренбургского газоперерабатывающего завода

В состав ОГПЗ входят основные технологические цеха № 1, № 2, № 3, которые занимаются очисткой и осушкой газа от сернистых соединений, а также получением одоранта, стабилизацией конденсата, регенерацией аминов и гликолей. Также в каждом цеху есть установки получения серы и очистки отходящих газов.

У такого крупного предприятия имеется большое количество вспомогательных цехов к ним относятся: ремонтно-механический (РМЦ), электроцех, цех по ремонту и обслуживанию контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), а также водоцех, обеспечивающий все производство паром и водой.

Немаловажное значение на таком производстве отводится и автотранспортному цеху (АТЦ), так как все грузоперевозки внутри завода и за его пределами осуществляется своим автотранспортом.

2 Характеристики центробежного компрессора 4ГЦ2-130/6-65

2.1 Общие характеристики

Центробежный компрессор 4ГЦ2-130/6-65 331АК01-1(331АК01-2) предназначен для компремирования высокосернистых газов расширений (выветривания) и стабилизации, вырабатываемых в процессе переработки нестабильного конденсата I, II, III очередей завода, экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания с установок 1,2,3У-70; У-02,03; 1,2,3У-370; У-32; У-09.

Компрессорная установка (рисунок 2) установлена в помещении цеха, подключена к существующим цеховым системам газо-, водо-, воздухоснабжения, электрической сети, САУ цеха (таблица 1.1). Состав установки согласно таблице 1.2.

Рисунок 2 – Компрессорная установка с масляной системой концевых уплотнений

Сжатие газа осуществляется центробежным компрессором 4ГЦ2-130/6-65 (1.495.004 ТУ, ОКП 3643515066, далее по тексту «Компрессор»).

Компрессор спроектирован ЗАО «НИИТурбокомпрессор» им.В.Б.Шнеппа в 1987 г., изготовлен и поставлен в 1989-1991 г., в эксплуатации с 2003 г. (№1 с 22.03.2003, №2 с 5.05.2003 г.). Наработка на начало реконструкции: №1 – 12 678 часов, №2 – 7 791 час (20.06.2006). Гарантийный срок завода-изготовителя истек.

Таблица 1 – Расшифровка маркировки компрессора:

Приводом компрессора служит синхронный электродвигатель СТДП-6300-2Б УХЛ4 6000 мощностью 6.3 МВт и скоростью вращения ротора 3000 об/мин.

Повышение скорости вращения обеспечивается горизонтальным одноступенчатым мультипликатором с эвольвентным зацеплением (0.002.768 ТО).

Соединение валов компрессора и электродвигателя с валами мультипликатора обеспечивается зубчатыми муфтами со шпоночным способом посадки на вал (0.002.615 ТО).

Подшипники компрессора масляного типа. Подача масла в подшипники обеспечивается маслосистемой в составе компрессорной установки.

Система подогрева и охлаждения масла водяная.

Товарный газ на входе в компрессор проходит сепарацию и очистку. После первой и второй секций товарный газ охлаждается в АВО газа (охлаждение воздушное), проходит сепарацию и очистку.

В систему СГУ через панель управления СГУ подается буферный газ и технический азот, вырабатываемый азотной установкой из воздуха КИП. Буферный газ и воздух КИП подаются из цеховых магистралей. Состав и свойства товарного газа и буферного газа согласно таблицам 1.5 и 1.6, параметры воздуха КИП согласно таблице 1.1.

Система автоматического управления компрессорной установки выполнена на базе на МСКУ-СС-4510-55-06 (СС.421045.030-06 РЭ) и подключена к САУ цеха.

Рисунок 3 – Компрессорная установка с системой СГУ

Таблица 2 - Условия, обеспечиваемые цеховыми системами

Наименование условия	Значение
1	2
Помещение закрытое, отапливаемое с температурой окружающего воздуха, °С	От плюс 5 до плюс 45
Максимальное содержание сероводорода (H2S) в окружающем воздухе, мг/м3:	10
Постоянно
В аварийных ситуациях (в течение 2-3 часов)	100
	В – Iа
Высотная отметка от пола, м	3.7
Напряжение питающей сети, В	380, 6000, 10 000
Частота питающей сети, Гц	50
Система КИП и А	МСКУ-СС 4510-55-06
Регулируемый (поддерживаемый) параметр в КИПиА	Потребляемая мощность (³5.8 МВт), давление (£6.48 МПа) и температура газа (£188°С) на выходе из компрессора
Воздух КИП	По ГОСТ 24484‑80
Давление абсолютное, МПа	Не менее 0.6
Температура, °С	плюс 40
	1 990
Класс загрязненности по ГОСТ 17433-83	Класс «I», Н2S до 10 мг/нм3
Буферный газ	Таблицы 4-5
Давление абсолютное, МПа	от 1.5 до 1.7
Температура, °С	от минус 30 до плюс 30
Производительность объемная при стандартных условиях (20°С, 0.1013 МПа), нм3/час	1 038
Примеси	Не более 3 мкм
Тип масла для смазки подшипников корпуса сжатия компрессора и муфт	ТП-22С ТУ38.101821-83

В состав компрессорного агрегата входят:

Блок корпуса сжатия;

Электродвигатель;

Агрегат смазки;

Блок маслоохладителей;

Промежуточный и концевой охладители газа;

Входной промежуточный и концевой сепараторы;

Система смазки, включая межблочные трубопроводы;

Трубные сборки газовых коммуникаций;

Система КИП и А.

Таблица 3 - Основные характеристики компрессорного агрегата 4ГЦ2

2.2 Система смазки

Система смазки предназначена для подачи смазки в подшипники корпусов сжатия компрессора, электродвигателя, мультипликатора и зубчатых муфт. На время аварийной остановки компрессора при неработающих электрических масляных насосах подача масла к подшипникам осуществляется из аварийного бака, расположенного над компрессором.

Таблица 3 - Условия нормальной работы агрегата смазки

Агрегат смазки (АС-1000) состоит из двух блоков фильтров, двух электронасосных агрегатов, бака масляного, агрегата тонкой очистки, двух маслоохладителей.

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей.

Агрегат тонкой очистки масла предназначен для сепарации масла от воды и механических примесей и состоит из центробежного сепаратора УОР-401У и электродвигателя, смонтированных на общей раме.

Бак масляный – это резервуар в котором собирается, хранится и отстаивается от посторонних примесей (воды, воздуха, шламов), масла, сливающиеся из узлов трения. Бак представляет собой сварную прямоугольную ёмкость, разделённую перегородками на 2 отсека:

Сливной для приёма и предварительного отстоя масла;

Заборный.

Слив масла из системы осуществляется через пеногаситель. В верхней части бака расположен люк для очистки закрытый крышкой. На линии соединения бака с атмосферой установлен огневой преградитель, для предотвращения попадания огня в маслобак. Для подогрева масла, маслобак снабжён змеевиковым подогревателем. Для предотвращения попадания пара (парового конденсата) в маслобак в случае разгерметизации змеевика имеется защитный кожух, заполненный маслом.

Для охлаждения масла имеется маслоохладитель, который представляет собой кожухотрубный аппарат горизонтального исполнения с неподвижными трубными досками. Масло охлаждается подачей воды из оборотного водоснабжения в змеевик маслоохладителя.

Сухие газодинамические уплотнения предназначены для гидрозатвора концевых уплотнений корпусов сжатия для центробежных компрессоров типа 4ГЦ2-130/6-65 331АК01-1(2).

В состав сухих газодинамических уплотнений входят:

Панель управления СГУ;

Патроны СГУ;

Установка газоразделительная мембранная МВа-0.025/95, далее по тексту;

- «Азотная установка».

Агрегат смазки (АС-1000) состоит из 2-х блоков фильтров, 2-х электронасосных агрегатов, бака масляного, агрегата тонкой очистки, 2-х маслоохладителей.

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей. Агрегат тонкой очистки масла предназначен для сепарации масла от воды и механических примесей и состоит из центробежного сепаратора УОР-401У и электродвигателя, смонтированных на общей раме.

Электронасосные агрегаты предназначены для подачи масла в узлы трения при пуске, работе, остановке компрессора и состоят из насоса и электродвигателя. Один из насосов является основным, другой – резервным.

Слив масла из системы осуществляется через пеногаситель. В верхней части бака расположен люк для очистки закрытый крышкой. На линии соединения бака с атмосферой установлен огневой преградитель, для предотвращения попадания огня в маслобак. Для подогрева масла, маслобак снабжён змеевиковым подогревателем. Для предотвращения попадания пара (парового конденсата) в маслобак в случае разгерметизации змеевика имеется защитный кожух, заполненный маслом. Для охлаждения масла имеется маслоохладитель, который представляет собой кожухотрубный аппарат горизонтального исполнения с неподвижными трубными досками. Масло охлаждается подачей воды из оборотного водоснабжения в змеевик маслоохладителя.

2.3 Панель управления СГУ

Панель управления СГУ предназначена для управления и контроля работы патронов СГУ и представляет собой трубную конструкцию из нержавеющей стали, с расположенной на ней контрольно-измерительными приборами и регулирующей арматурой, установленная на собственной раме.

Панель управления СГУ включает в себя:

Систему буферного газа, обеспечивающую подачу на узлы СГУ очищенного газа;

Систему контроля утечек газа;

Систему разделительного газа.

Таблица 4 - Основные параметры панели СГУ:

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип панели управления СГУ	2 TFLB PN 70
Конфигурация	Трубная конструкция
Класс взрывозащиты	EExi IIC T4
Система подачи буферного газа
Давление абсолютное, МПа	1.67	1.08
Температура, °С	от -с 20 до + 30)	+ 15
Расход, нм3/час	66.2	33.1
Максимальный размер твердых частиц, мкм	2
Максимальный перепад давления на фильтре, кПа	60
Система подачи разделительного газа	На входе в панель СГУ (один вход)	На выходе из панели СГУ (на два патрона)
Давление абсолютное, МПа	0.51	0.134
Температура, °С	Плюс 40	Плюс 33

2.4 Патрон СГУ

Патрон СГУ разделяет перекачиваемый, товарный (уплотняемый) газ и атмосферный воздух и предотвращает попадание утечек газа в полость подшипниковых камер и попадания масла в проточную часть компрессора.

Патрон СГУ состоит из двух механических уплотнений, расположенных друг за другом (тандем). Тип патрона по направлению вращения - реверсивный.

Уплотнительная ступень патрона СГУ представляет собой два кольца: неподвижное (статорная часть или торец) и вращающееся на валу ротора (роторная часть или седло). Через зазор между ними газ перетекает из области высокого давления в область низкого давления.

Торец уплотняется О-образным кольцом в качестве вторичного уплотнения.

На внутренней поверхности втулки уплотнения устанавливаются кольца допуска (вставляются в специально выточенные канавки и приклеиваются по месту).

Статорная часть пары трения выполнена из графита. Роторная часть выполнена из карбидвольфрамового сплава с канавками. Канавки спиралевидной формы выполняют в однонаправленных по направлению вращения уплотнениях, канавки симметричной формы - в уплотнениях реверсивного типа

Наличие канавок на роторной части уплотнительной пары при вращении вала приводит к возникновению подъёмной силы, которая препятствует исчезновению зазора. Постоянное наличие зазора между кольцами обеспечивает отсутствие сухого трения между поверхностями колец.

Симметричная форма канавок в реверсивном уплотнении относительно радиальной линии обеспечивает работу патрона СГУ при вращении в любом направлении.

Закрутка потока в зазоре позволяет отбросить твердые частицы к выходу из зазора. Величина твёрдых частиц, попадающих в зазор не должна превышать по величине минимальной рабочей величины зазора (от 3 до 5 мкм),

Величина зазора в уплотнительной ступени патрона СГУ зависит от параметров газа перед уплотнением (давления, температуры, состава газа), скорости вращения ротора, конструктивной формы элементов уплотнения.

При увеличении давления перед уплотнением величина зазора уменьшается, осевая жёсткость газового слоя возрастает. С увеличением скорости вращения ротора увеличивается зазор, и возрастают утечки газа через ступень уплотнения.

Патрон отделен от проточной части концевым лабиринтным уплотнением, от подшипниковых камер – барьерным уплотнением (графитовое уплотнение типа Т82).

Давление перед концевыми лабиринтами первой и второй секции соответствует давлению во всасывающей камере первой секции.

Для предотвращения попадания газа компремирования из проточной части в патрон СГУ на первую ступень патрона СГУ (со стороны проточной части) подается буферный (очищенный товарный) газ.

Большая часть (более 96 %) буферного газа поступает через лабиринтное уплотнение в проточную часть компрессора, а меньшая просачивается в полость между уплотнительными ступенями патрона, откуда обеспечивается контролируемый сброс утечек на свечу (первичная утечка менее 3 %).

Вторая (внешняя) ступень патрона работает под давлением близким к атмосферному. Она запирает первичную утечку, а также является страховочной на случай разгерметизации первой уплотнительной ступени патрона. В случае сбоя первичного уплотнения, вторичное уплотнение берет на себя его функции и работает как одинарное уплотнения

В качестве разделительного газа в линию барьерного уплотнения подводится технический азот, который производит из воздуха КИП азотная установка.

Азот подается в канал барьерного графитового уплотнения со стороны подшипниковых камер и предотвращает попадание масла и его паров на вторую ступень патрона, а также газа в подшипниковую камеру.

Азот не образует взрывоопасной смеси с газом в полости вторичной утечки и «выдувает» её на свечу. Величина вторичной утечки не контролируется.

Патрон СГУ обеспечивает уплотнение и безопасную работу компрессора в диапазоне его рабочих режимов и при остановке компрессора под давлением в контуре.

Таблица 5 - Основные параметры патрона СГУ

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип патрона СГУ	Т28АТ
Конфигурация	Тандем двухстороннего действия
Тип барьерного уплотнения	Малорасходное графитовое уплотнение типа Т82
Направление вращения патрона СГУ	Реверсивного типа
Скорость вращения ротора, об/мин	8796
Уплотняемая среда	Товарный газ (таблица 1.5)
Максимальное уплотняемое давление абсолютное, МПа	1,08
Температура уплотняемого газа, °С	От плюс 25 до плюс 188
Разделительный газ	технический азот по ГОСТ 9293-74
Параметры первичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5)
Давление (абсолютное), МПа	0,118
Температура, °С	Плюс 15
Расход, нм3/час	0,96
Параметры вторичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5) и разделительный газ
Давление абсолютное, МПа	0.098
Температура, °С	Плюс 30
Расход, нм3/час	2,10
Буферный газ, нм3/час	0,24
Разделительный газ, нм3/час	1,86
Длина, мм	131,0
Диаметр по валу, мм	120,5
Максимальный наружный диаметр, мм	208,0
Масса, кг	16,1
Масса роторной части, кг	8,22

2.5 Система буферного газа

Буферный газ из заводской магистрали проходит тонкую очистку в моноблоке фильтров John Crane (двойной фильтр - один фильтр рабочий, один резервный) и далее дросселируется до параметров, необходимых на входе в патроны СГУ.

Моноблок фильтров производства коМПании Джон Крейн – это дублированная система фильтров. Во время работы действует только один фильтр. Не останавливая компрессор, можно переключиться с одного фильтра на другой.

Моноблок фильтров имеет клапан переключения и байпасный клапан. Байпасный клапан создаёт давление в полостях клапана переключения с обеих сторон, чтобы избежать сбоя при односторонней загрузке в течение длительного времени. Кроме того, этот байпасный клапан наполняет газом корпус второго фильтра. При переключении на второй фильтр, поток не прерывается. В нормальных условиях эксплуатации байпасный клапан должен быть открыт. Он должен быть закрыт только в случае замены фильтра. Диаметр отверстия перепускного клапана минимизирован до 2 мм. Это гарантирует выброс очень небольшого количества газа в атмосферу в случае, если байпасный клапан будет случайно оставлен открытым во время замены фильтроэлементов.

Все шаровые краны А2 - А9, входящие в моноблок фильтров, закрыты в вертикальном положении и открыты в горизонтальном положении рычага.

На каждой стороне моноблока для каждого фильтра имеется выпускное отверстие и канал продувки. На нижней стороне каждого из корпусов расположены дренажные отверстия, закрытые заглушками.

Фильтр должен проверяться не реже чем раз в 6 месяцев на предмет образования конденсата и/или засорения. На начальном этапе эксплуатации рекомендуется проводить еженедельные визуальные проверки фильтрующих элементов.

Каждый патрон СГУ снабжен системой контроля утечек газа и отвода первичной утечки газа на свечу и вторичной утечек газа в атмосферу.

Разделительный газ подается в панель СГУ и дросселируется до давления необходимого на входе в патроны СГУ. Система предназначена для предотвращения утечек газа в подшипниковый узел, исключения взрывоопасной концентрации перекачиваемого газа в полостях компрессора, а также защиты СГУ от попадания масла из полостей подшипников. Система оснащена байпасным каналом, включающим предохранительный клапан, который направляет избыточное давление прямо на свечу.

2.6 Азотная установка

Азотная установка включает в себя блок подготовки воздуха, блок разделения газов и систему управления и контроля. Основными элементами установки являются два мембранных газоразделительных модуля на основе полых волокон. Модули работают по методу мембранного разделеня. Суть этого метода заключается в различной скорости проницания газов через полимерную мембрану за счёт перепада парциальных давлений. Модули предназначены для разделения газовых смесей.

Кроме модулей в установку входят:

Адсорбер АД1 для очистки воздуха;

Электронагреватель Н1 для подогрева воздуха;

Фильтры Ф1, Ф2, Ф3 и Ф4 для окончательной очистки воздуха;

Шкаф контроля и управления.

Модуль состоит из корпуса и размещённым в нём пучком полых волокон. Воздух подаётся внутрь полых волокон и кислород, проникая через стенки волокон, заполняет межволоконное пространство внутри корпуса и выходит через патрубок «Выход пермеата» наружу, а оставшийся внутри волокон газ (азот) подаётся через патрубок «Выход азота» на стойку управления СГУ.

Фильтры Ф1-Ф4 предназначены для очистки воздуха от капельного масла и пыли.

Адсорбер АД1 предназначен для очистки воздуха от паров масла. В металический корпус, между решётками, засыпается активированный уголь. На нижнюю решётку к сетке прикреплено фильтровальное полотно. Активный уголь СКТ-4 и фильтровальное полотно «Фильтра-550» подлежит замене через 6000 часов работы адсорбера.

Электронагреватель предназначен для подогрева поступающего в модуль воздуха. Электронагреватель представляет собой сосуд с теплоизолированным от внешней среды корпусом и размещённым в нём трубчатым нагревателем (ТЕН).

Штуцеры шт.1, шт.2 и наконечники нк-1, нк-2 предназначены для отбора анализа от модулей ММ1 и ММ2 при настройке установки. Для отбора анализа следует надеть резиновый шланг на соответствующий наконечник, соединить его с газоанализатором и ключом отвернуть на 1/3 оборота против часовой стрелки.

Поверхность волокна имеет пористую структуру с нанесённым на его газоразделительным слоем. Принцип действия мембранной системы основан на различной скорости проникновения компонентов газа через вещество мембраны, из-за разницы парциальных давлений на различных сторонах мембраны.

Азотная установка работает полностью в автоматическом режиме. Система контроля и управления обеспечивает контроль параметров установки и защиту от аварийных ситуаций, отключение в случае неисправности автоматически.

Таблица 6 - Основные параметры азотной установки

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип установки	МВа-0.025/95
Конструктивное исполнение	Модульное
Класс взрывозащиты	ЕEх T6
Категория помещения по ПУЭ-76	В – Iа
Вид климатического исполнения по ГОСТ 150150-69	УХЛ 4
Параметры воздуха на входе
	30±5
Температура, °С	(от плюс 10 до плюс 40)±2
Давление абсолютное, МПа	0,6±0,01
Содержание механических частиц, мг/м3	0,1
Содержание паров масла, мг/м3	0,1
Относительная влажность, %	100
Параметры технического азота на выходе
Объёмный расход при стандартных условиях (20°С, 0.1013 МПа), нм3/час	15±1
Температура, °С	Не более 40
Давление абсолютное, МПа	0,55±0,01
Объемная доля кислорода не более, %	5
Точка росы не выше, °С	Минус 45
Содержание механических частиц и масла, мг/м3	Не более 0,01
Относительная влажность, %	0
Объёмный расход пермиата (обогащённого кислородом воздуха) на выходе, нм3/час	от 13 до 20
Электропитание	Однофазный, напряжение 220 В, 50 Гц
Потребляемая мощность, кВт	2,0±0,2
Время выхода на режим, мин	Не более 10
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм	2400
Ширина, мм	550
Высота, мм	1600
Масса установки, кг	Не более 200

3 Описание технологического процесса и технологической схемы объекта

При работающем блоке очистки и стабилизации конденсата (У-331) газ стабилизации из 331В04 направляется в сепаратор 331АС104, где отбивается от жидкости и через отсекатель 331ААУ1-1 поступает на узел редуцирования с клапанами PCV501-1 и PCV501-2, регулирующими давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7-7,5 кгс/см2.

Уровень жидкости в сепараторе 331С104 измеряется прибором LT104 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331АС104 до 50 % (700 мм) включается сигнализация 331LAH104 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа стабилизации измеряется прибором FT510, температура - прибором ТЕ510, давление - прибором РТ510 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в трубопроводе газа стабилизации от 331В04 до клапанов 331PCV501-1 и 331PCV501-2 контролируется прибором РТ401 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 6 кгс/см2 автоматически открывается клапан 331PCV501А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа стабилизации. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором 331РТ501, регулируется клапанами 331PCV501-1 и PCV501-2, которые установлены на трубопроводе подачи газа стабилизации во входной коллектор. При понижении давления ниже 6 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL501 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения и выветривания из 331В05А направляются в сепаратор 331АС105, где отбиваются от жидкости и через отсекатель 331ААУ1-2 поступают на узел редуцирования с клапаном 331PCV502, регулирующим давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7-7,5 кгс/см2.

Уровень жидкости в сепараторе 33А1С105 измеряется прибором LT105 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331С105 до 50 % (700 мм) включается сигнализация 331LAH105 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа расширения и выветривания измеряется прибором FT511, температура - прибором позиции ТЕ511, давление - прибором РТ511 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Давление в трубопроводе газа расширения и выветривания от 331В05А до клапана PCV502 контролируется прибором РТ402 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 10 кгс/см2 автоматически открывается клапан PCV502А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа выветривания. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором РТ502 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном PCV502, который установлен на трубопроводе подачи газа выветривания во входной коллектор. При понижении давления ниже 10 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL502 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения, выветривания и стабилизации после узлов редуцирования объединяются в общий коллектор (количество до 40000 м3/час) и с температурой от 25 до 50 оС подаются во входные сепараторы 331С101-1 или 331С101-2, расположенные на всасе 1-ой ступени центробежных компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2). Возможна подача экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания во входной коллектор из коллектора низконапорных газов, поступающих с установок 1,2,3У70, У02,03, 1,2,3У370, У32, У09.

Расход низконапорных газов измеряется прибором FT512, температура - прибором ТЕ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в коллекторе низконапорных газов измеряется прибором РТ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Давление газа стабилизации во входном коллекторе измеряется по месту техническим манометром и приборами РТ503 и PIS503 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления менее 5,7 кгс/см2 включается сигнализация PAL503 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении давления более 6,5 кгс/см2 включается сигнализация РАН503 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. От превышения давления во входном коллекторе предусмотрена защита. При повышении давлении во входном коллекторе более 7,5 кгс/см2 автоматически открывается клапан PCV503.

Газы стабилизации проходят через сепаратор 331С101-1 (331С101-2), отбиваются от жидкости и поступают на всас 1-ой ступени компрессора.

Давление газа на всасе 1-ой ступени измеряется приборами РТ109-1 (РТ109-2), РТ110-1(РТ110-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на всасе компрессора измеряется приборами ТЕ102-1(ТЕ102-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С101-1 (331С101-2) измеряется приборами LT825-1 (LT825-2), LT826-1 (LT826-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 7 % (112 мм) включается сигнализация 331LAH825-1 (331LAH825-2), 331LAH826-1 (331LAH826-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах 331С101-1, 331С101-2 до 81 % (1296 мм) включается блокировка 331LAHH825-1(2), 331LAHH826-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2. При этом автоматически отключаются электродвигатели вентиляторов АТ101-1,2,3,4 (АТ102-1,2,3,4), закрывается на нагнетании основной кран КШ114-1 (КШ114-2) и кран-дублёр КШ116-1 (КШ116-2), открывается антипомпажный клапан КД101-1 (КД101-2), открываются краны:

КШ121-1 (КШ121-2) - сброс на факел с трубопроводов всаса;

КШ122-1 (122-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 1-ой ступени;

КШ124-1 (124-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени;

КШ115-1 (КШ115-2) - байпас основного крана на нагнетании;

КШ125-1 (125-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени между кранами КШ114-1 (КШ114-2) и КШ116-1 (КШ116-2);

закрывается основной кран на всасе КШ102-1 (КШ102-2) и далее идёт операция «Продувка после остановки».

Продувка компрессоров 331АК01-1 или 331АК01-2 производится чистым (товарным) газом. При продувке компрессоров автоматически открывается КШ131-1 (КШ131-2) по подаче товарного газа на продувку компрессоров. Через 7 минут после начала продувки закрываются КШ121-1 (КШ121-2) и КШ122-1 (КШ122-2). В следующие 7 минут при условии, что давление нагнетания 2-ой ступени менее 2 кгс/см2, закрываются КШ131-1 (КШ131-2), КШ124-1 (КШ124-2), КШ125-1 (КЩ125-2) и отключаются маслонасосы уплотнений Н301-1 (Н301-2), Н302-1 (Н302-2), закрывается КШ301-1 (КШ301-2) по подаче буферного газа, отключаются маслонасосы системы смазки Н201-1 (Н201-2), Н202-1 (Н202-2) и вентилятор наддува главного электродвигателя. Аварийный останов завершён.

По окончании продувки газом проводится продувка азотом, которая осуществляется открытием вручную вентиля по подаче азота и дистанционно крана КШ135-1 (КШ135-2).

Давление товарного газа до обратного клапана измеряется прибором РТ506 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления газа до 20 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL506 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Давление товарного газа после обратного клапана, измеряется приборами РТ507, PIS507 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления газа до 30 кгс/см2 включается сигнализация PAL507 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход товарного газа измеряется приборами FE501, FE502 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 1100 м3/час включается сигнализация 331FAL501, 331FAL502 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура товарного газа измеряется приборами ТЕ502, ТЕ503 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа до 30оС включается сигнализация TAL502, TAL503 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления газа в сепараторах 331С101-1 (331С101-2) измеряется приборами позиции 331РdТ824-1 (331PdT824-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления газа более 10 кПа включается сигнализация 331PdAH824-1 (331РdАН824-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 1-ой ступени компрессоров с давлением до 24,7 кгс/см2 и температурой 135оС подается в аппарат воздушного охлаждения АТ101-1 (АТ101-2), где охлаждается до температуры 65оС. Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессоров измеряется приборами ТЕ104-1 (ТЕ104-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа на нагнетании 1-ой ступени компрессора измеряется приборами РТ111-1(2), РТ112-1(2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении давления газа стабилизации с нагнетания 1-ой ступени компрессора до 28 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН111-1 (331РАН111-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессора измеряется прибором ТЕ103-1 (ТЕ103-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на выходе с АТ101-1 (АТ101-2) измеряется приборами ТЕ106-1 (ТЕ106-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ101-1 (АТ101-2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL106-1 (331ТАL106-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Поддержание температуры газа на выходе из АТ101-1 (АТ101-2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды; отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха - в зимнее время. Регулирование температуры газа на выходе из АТ101-1(АТ101-2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ101-1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН(L)106-1 в следующем режиме:

Таблица 7 – Режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ120-1 (ТЕ120-2), ТЕ122-1 (ТЕ122-2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и приточными жалюзи осуществляется сезонно вручную. При понижении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL122-1 (331ТАL122-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАН122-1 (331ТАН122-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры газа на выходе из АТ101-1 (АТ101-2) до 90 оС включается сигнализация 331ТАН106-1 (331TAН106-2), на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении температуры до 95оС включается блокировка 331TAHН106-1 (331ТАНН106-2) на мониторе рабочего места оператора поступает звуковое сообщение и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331К01-1 или 331К01-2 в той же последовательности.

Охлажденный в 331АТ101-1 (331АТ101-2) газ стабилизации проходит через сепараторы 331С102-1 (331С102-2), отбивается от жидкости и поступает на всас 2-ой ступени компрессоров.

Давление газа на всасе 2-ой ступени компрессоров измеряется приборам РТ123-1 (РТ123-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления газа на сопле сужающего устройства СУ102-1 (СУ102-2), установленного между сепараторами 331С102-1 (331С102-2) и всасом 2-ой ступени, измеряется прибором PdT120-1 (PdT120-2) и на мониторе рабочего места оператора регистрируются показания.

Температура газа на всасе 2-ой ступени компрессора измеряется приборами ТЕ108-1 (ТЕ108-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С102-1 (331102-2) измеряется приборами LT805-1 (LT805-2), LT806-1 (LT806-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17 % (102 мм) включается сигнализация 331LAH805-1 (331LAH805-2), 331LAH806-1 (331LAH806-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах до 84 % (504 мм) включается блокировка позиции 331LAHH805-1 (331LAHH805-2), 331LAHH806-1 (331LAHH806-2) поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 в той же последовательности.

Перепад давления газа в сепараторах 331С102-1 (331С102-2) измеряется приборами 331РdT804-1 (331PdT804-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH804-1 (331PdAH804-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до 331АТ102-1 (331АТ102-2) измеряется приборами РТ-124-1 (РТ124-2), РТ125-1 (РТ125-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на 2-ой ступени (всас – нагнетание) измеряется приборами 331PdТ122-1 (331PdТ122-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до АТ102-1 (АТ102-2) измеряется прибором ТЕ109-1 (ТЕ109-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Температура газа на входе в АТ102-1 (АТ102-2) измеряется приборами ТЕ110-1 (ТЕ110-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 2-ой ступени компрессоров с давлением до 65 кгс/см2 и температурой 162 - 178 оС подаётся в аппарат воздушного охлаждения АТ102-1 (АТ102-2), где охлаждается до температуры 80 - 88 оС.

Температура газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) измеряется приборами ТЕ113-1 (ТЕ113-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ102-1 (АТ102-2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАL113-1 (331ТАL113-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. Поддержание температуры газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды, отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха - в зимнее время.

Регулирование температуры газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ102-1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН(L)113-1 в следующем режиме:

Таблица 8 – режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ102-1 (АТ102-2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ121-1 (ТЕ121-2), ТЕ123-1 (ТЕ123-2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и преточными жалюзями осуществляется сезонно вручную. При повышении температуры в 331АТ102 до 105 оС включается сигнализация 331ТАН113-1 (331ТАН113-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

При дальнейшем повышении температуры на 331АТ102 до 115оС срабатывает блокировка 331ТАНН113-1 (331ТАНН113-2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 в той же последовательности.

Охлажденный в АТ102-1 (АТ102-2) газ компримирования проходит через сепараторы 331С103-1 (331С103-2), отбивается от жидкости, поступает в общий коллектор и далее через отсекатели 331А-АУ4, 331А-АУ-5 направляется на I, II, III очереди завода на переработку.

Уровень жидкости в 331С103-1 (331С103-2) измеряются приборами LT815-1 (LT815-2), LT816-1 (LT816-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17 % (102 мм) включается сигнализация 331LAH815-1 (331LAH815-2), 331LAH816-1 (331LAH816-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления в сепараторах 331С103-1 (331С103-2) измеряется приборами 331PdT814-1 (331PdT814-2). При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH814-1 (331PdAH814-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после 331С103-1 (С103-2) до основного крана КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором РТ128-1 (РТ128-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа в коллекторе нагнетания после КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором РТ129-1 (РТ129-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после диафрагмы ДФ101-1 (ДФ101-2), установленной между основным краном КШ114-1 (КШ114-2) и краном-дублёром основного крана КШ116-1 (КШ116-2), измеряется приборами РТ136-1 (РТ136-2), РТ137-1 (РТ137-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на диафрагме ДФ101-1 (ДФ101-2) измеряется приборами PdT138-1 (PdT138-2), PdT139-1 (PdT139-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после основного крана КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором ТЕ111-1 (ТЕ111-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном КД102-1 (КД102-2), который установлен на трубопроводе подачи горячего газа с нагнетания компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) на смешение с охлажденным газом после сепараторов 331С103-1 (331С103-2).

При понижении давления газа до 61 кгс/см2 включается сигнализация 331PAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При повышении давления газа до 65 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура скомпримированного газа в выходном коллекторе измеряется прибором ТЕ501 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Расход скомпримированного газа на выходном коллекторе измеряется прибором FТ504 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 20600 м3/час включается сигнализация 331FAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Жидкие углеводороды, отсепарированные во входном, промежуточном, конечном сепараторах соответственно С101-1(2), С102-1(2), С103-1(2), сливаются в подземные ёмкости 339В09, 335В13 или в 331В06. Слив углеводородов из корпуса компрессоров в подземную ёмкость производится во время остановки компрессора.

Сброс газа с предохранительных клапанов и со сбросных устройств осуществляется на факел низкого давления. Сброс азота, вытесняемого очищенным газом с компрессорной установки перед ее пуском, осуществляется на свечу.

При остановке У-331 на ремонт предусмотрена работа компрессоров на газе стабилизации и выветривания с У-730, У-930, экспанзерных газах, газах стабилизации и выветривания с установок 1,2,3У-70, У-02,03, 1,2,3У-370, У-30, У-32, У09. В этом случае отделение 331 (вместе с сепараторами 331В04, 331В05В, А) глушится от коллекторов подачи газа выветривания и стабилизации на границе У-331.

Газ выветривания и стабилизации с У-730, У-930 поступают в сепараторы 331С105 и 331С104, где отбиваются от жидкости и направляются на редуцирующие клапаны 331PCV502 и 331PCV501(1,2), минуя сепараторы 331В04, 331В05В,А.

В зависимости от количества подаваемого на центробежные компрессоры газа предусматриваются следующие режимы работы:

Один компрессор в работе, один в резерве;

Оба компрессора в работе.

При необходимости компримирование газа производится поршневыми компрессорами 331К01А.В, которые остаются в резерве. Необходимые условия работы для поршневых компрессоров, находящихся в резерве:

Давление всаса 1-ой ступени не менее 10 кгс/см2 ;

Давление всаса 2-ой ступени не менее 20 кгс/см2.

При загрузках газа до 40000 м3/час в работе находится один центробежный компрессор. При увеличении выработки углеводородного конденсата установками У-330, У-730, У-32, У-930 соответственно увеличивается расход газа. При загрузках газа от 40000 м3/час до 80000 м3/час включается в работу резервный центробежный компрессор.

В случае останова одного из центробежных компрессоров включается в работу поршневой компрессор 331К01А или 331К01В, оставшийся в работе центробежный компрессор останавливается. Совместная работа поршневых и центробежных компрессоров не допускается.

4 Порядок технического обслуживания процесса

При эксплуатации компрессора необходимо придерживаться требований настоящей инструкции, правил, норм и инструкций по промышленной безопасности, действующих на ГПЗ:

Не допускать при пуске компрессора присутствия лиц, которые не участвуют в пуске;

Не находиться в зоне расположения зубчатой муфты;

Не запускать компрессор, пока не запущена и не отрегулирована система смазки и СГУ;

Не подавать в компрессор рабочий газ, если не работает система газодинамических сухих уплотнений;

Не допускать работу компрессора в помпажном режиме.

Пульсация (помпаж) компрессора вызывается нарушением нормальных условий технологического режима, которое создаёт противодавление в нагнетательном коллекторе.

Для безопасной работы компрессоров 331А-К01-1 (331А-К01-2) предусмотрен контроль следующих параметров:

ТЕ201 температура опорного подшипника компрессора точка 3;

ТЕ202 температура опорного подшипника компрессора точка 1;

ТЕ203 температура опорного подшипника компрессора точка 2.

При повышении температуры подшипников до 85 ºС срабатывают сигналы 331ТАН201, 331ТАН202, 331ТАН203.

При повышении температуры подшипников до 95 ºС включается блокировка 331ТАНН201, 331ТАНН202, 331ТАНН203, поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331А-К01-2.

При высоком виброперемещении передней опоры вала корпуса компрессора (50 мкм) срабатывает сигнал 331GAH1-1 (331GAH1-2). При высоком виброперемещении задней опоры вала корпуса компрессора (50 мкм) срабатывает сигнал 331GAH1-1 (331GAH1-2). При очень высоком виброперемещении передней и задней опоры вала корпуса компрессора (65мкм) включается блокировка 331GAHН1-1 (331GAНH1-2) и 331GAHН2-1 (331GAНH2-2) и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высоком осевом сдвиге вала корпуса компрессора (0,4 мм) срабатывает сигнал 331GAH3-1 (331GAH3-2).

При осевом сдвиге вала корпуса компрессора (0,6 мм) включается блокировка 331GAHН3-1 (331GAHН3-2) и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой температуре масла на сливе из упорного подшипника 85 ºС срабатывают предупредительная сигнализация 331ТАН201-1(2), при повышении температуры масла до 90 ºС включается блокировка 331ТАНН201-1(2) и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой температуре (масла на сливе из опорных подшипников со стороны упорного подшипника и со стороны мультипликатора) 85 ºС включается сигнализация 331ТАН202-1(2), 331ТАН203-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

При повышении температуры масла до 95 ºС включается блокировка 331ТАНН202-1(2), 331ТАНН203-1(2) и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Для безопасной работы основного электродвигателя предусмотрен контроль следующих параметров:

Температура подшипников электродвигателя точки 15, точки 16. При повышении температуры подшипников до 80 оС включается сигнализация 331ТАН15-1(2), 331ТАН16-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении температуры до 85 оС включается блокировка 331ТАНН15-1(2), 331ТАНН16-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Температура воздуха охлаждения электродвигателя контролируется приборами ТЕ7, ТЕ8, ТЕ9, ТЕ10. При повышении температуры зондов электродвигателя до 65 оС включается сигнализация 331ТАН7, ТАН10 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышение температуры зондов до 75 оС включается блокировка 331ТАНН7, 331ТАНН10, поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой виброскорости передней и задней опоры электродвигателя (7 мм/сек) включается сигнализация 331ZАН8-1(2), 331ZАН9-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении виброскорости до 10 мм/сек, включается блокировка ZАНН8-1(2), ZАНН9-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Давление воздуха продувки и вентиляции электродвигателя контролируется приборами РТ1, РТ2, РТ3, РТ4, РТ5. При давлении воздуха продувки и вентиляции 0,003 кгс/см2 включается блокировка PALL-1(2)), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 с задержкой времени 5сек.

На компрессорной установке контролируются следующие параметры:

Низкое давление воздуха КИП на установке 331А, при 0,4 МПа срабатывает сигнализация 331PAL7.

При 50 % (второй порог) срабатывает световой и звуковой сигнал в машзале, сообщение на мониторе оператора. Включение аварийно-вытяжной вентиляции В-1, В-2, В-3, В-4, В-5, В6-1, В6-2, В-7. 331QAHН-1 точки 1-7.

В случае пожара в машзале установки 331А включается световой и звуковой сигнал в машзале, появляется сообщение на мониторе рабочего места оператора. Отключение аварийно-вытяжных вентиляторов В-1, В-2, В-3, В-4, В-5, В6-1, В6-2, В-7 и приточных вентиляторов П1-1, П1-2, П2-1, П2-2. Обслуживающий персонал установки 331А действует на основании плана ликвидации аварии.

Во избежание возникновения пожара необходимо:

Не допускать пропуска газа во фланцевых соединениях и через концевые уплотнения;

Перед пуском продувать компрессор инертным газом (азотом). Степень продувки контролировать анализом кислорода в продувочном газе (не более 1 %);

Следить за правильностью распределения давления по ступеням;

Следить за температурой охлаждающей воды на выходе (не более 40 ºС);

Следить за температурой газа в конце сжатия каждой ступени;

Следить за исправным состоянием предохранительных клапанов;

Следить за затяжкой фундаментных болтов компрессора и его агрегатов, так как все болты должны быть затянуты равномерно;

Следить за состоянием фундамента;

Следить за сливом масла из охладителя при остановке компрессора;

Следить за уровнем масла в аварийном баке.

5 Описание действующей системы автоматики

Система автоматического управления газоперекачивающим агрегатом 4ГЦ2-130/6-65 на базе комплекса средств контроля и управления МСКУ-СС 4510-55-06 предназначена для автоматического выполнения задач управления и регулирования агрегата 4ГЦ2-130/6-65 с электрическим двигателем, центробежным нагнетателем и вспомогательным технологическим оборудованием.

Составные части САУ размещаются в операторной ПЭБ, в блоке автоматики, в блоках и отсеках ЭГПА.

Объектом управления САУ является газоперекачивающий агрегат 4ГЦ2-130/6-65, содержащий центробежный нагнетатель, синхронный электрический двигатель с асинхронным запуском, а также оборудование и системы, обеспечивающие их работу:

Крановую обвязку ЭГПА;

Систему маслоснабжения, включающую маслосистему смазки двигателя, маслосистему уплотнения нагнетателя, маслосистему дегазации масла, систему охлаждения газа.

Описание устройства и работы САУ проводятся по структурной схеме САУ, приведенной на рисунке 4.

Работа с САУ осуществляются с помощью ПЭВМ пульта оператора и панели управления (ПУ).

САУ построена на базе комплекса средств контроля и управления МСКУ-СС 4510-55-06 (в дальнейшем - МСКУ), осуществляющего прием и обработку входных сигналов от аналоговых и дискретных датчиков объекта и формирование команд управления исполнительными механизмами. Технические средства МСКУ размещены в двух двусторонних приборных шкафах, которые устанавливаются в помещении ПЭБ. Основными компонентами МСКУ являются устройство управления (УУ), устройство регулирования (УР) и устройства связи с объектом дискретные (УСОД 1, УСОД 2). Описание и работа комплекса МСКУ приведены в руководстве по эксплуатации на комплекс 31.024500.07-55-06РЭ.

В процессе труда на человека кратковременно или длительно воздействуют вредные факторы. Эти факторы, оказывающие раздельное или совместное вредное воздействие на человека в условиях производства, называются производственными факторами. Результатом их отрицательных воздействий могут явиться профессиональные заболевания. Появление производственных факторов связано с нерациональной организацией трудовых процессов или с неблагоприятными условиями окружающей среды.

Неправильная организация труда приводит к преждевременному утомлению из-за перенапряжения отдельных органов, нерационального чередования движений, монотонности. Неправильное цветовое и архитектурное решение интерьера вызывают отрицательные эмоции. Наконец, наличие опасностей, когда у человека нет уверенности в обеспечении безопасности во время работы, отвлекает, нервирует и утомляет.

Государственный стандарт определяет условия труда как совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда.

Факторы, влияющие на человека в процессе трудовой деятельности, можно подразделить следующим образом:

Психофизиологические условия - физическая, нервно-психологическая нагрузка, монотонность, ритм труда;

Санитарно-гигиенические условия - микроклимат, состояние воздушной среды, шум, освещение - определяются внешней производственной средой и санитарно-бытовым обслуживанием;

Эстетические - архитектурно-художественное и конструктивное оформление интерьеров, оборудование рабочих мест, озеленение, применение функциональной музыки и др.;

Социально-психологические условия характеризуют взаимоотношения в трудовом коллективе и создают соответственный психологический настрой.

По характеру воздействия на организм человека производственные факторы можно разделить на адаптируемые и неадаптируемые. К адаптируемым относятся факторы, к воздействию которых организм человека может в некоторых пределах приспособиться. Происходящее при этом снижение работоспособности можно восстановить с помощью рационального режима труда и отдыха. К неадаптируемым относятся факторы, вызывающие необратимые воздействия на организм человека.

Целью раздела «Безопасность труда» является проверка состояния охраны труда в операторной цеха №3 установки У-330 Оренбургского ГПЗ.

11.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

Меры по улучшению микроклимата. Для повышения влажности воздуха в кабинете применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной водой; помещения проветривать каждый час.

Меры по улучшению электробезопасности. Так как работа оператора электронно-вычислительных машин связанна с применением ПЭВМ и дополнительных устройств, питание которых осуществляется электрическим током, то предусмотрены следующие меры снижения риска поражения электрическим током:

Использование двойной изоляции;

Выравнивание скачков напряжения с помощью источников бесперебойного питания;

Обеспечение заземления всех частей ПЭВМ.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Анализ опасных и вредных факторов на рабочих местах при паспортизации аттестации рабочих мест проводятся в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 и предусматривает комплексную оценку вредности факторов производственной среды и тяжести работ в баллах по степени отклонения фактических параметров производственной среды и трудового процесса от действующих гигиенических нормативов.

Эксплуатация программного комплекса должна проводиться в соответствии с санитарными нормами и правилами СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

Эксплуатация программного средства для автоматического контроля технологических параметров будет происходить в операторной цеха №3, на установке У-330 Оренбургского ГПЗ.

Операторная располагается на первом этаже специализированного корпуса. Проанализируем помещение операторной, так как именно там будет происходить эксплуатация программного модуля, на предмет соответствия и обеспеченности безопасных условий труда.

Освещение рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. Практически возникает необходимость освещения как естественным, так и искусственным светом. Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток. Освещенность рабочего стола колеблется в пределах от 300 до 500 лк, в зависимости от времени суток, что соответствует нормам.

Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без естественного освещения допускается только при соответствующем обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в установленном порядке.

Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

В операторной ситуация с естественным освещением складывается следующим образом: окна выходят на северо-восток. На всех окнах имеются жалюзи.

Для искусственного освещения в операторной используются лампы дневного света. Их достоинства:

Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более);

Продолжительный срок службы (до 10000 часов);

Малая яркость светящейся поверхности;

Спектральный состав излучаемого света - высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более).

Одним из недостатков таких ламп является высокая пульсация светового потока, вызывающая утомление зрения. Поэтому коэффициент пульсации освещенности регламентирован в пределах 10 - 20 % в зависимости от разряда зрительной работы.

Площадь на одно рабочее место с ПЭВМ для взрослых пользователей должна составлять не менее 6,0 кв. м для ПЭВМ с монитором на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и 4,5 кв. м для ПЭВМ с жидкокристаллическим монитором, а объем - не менее 20,0 куб. м. В операторной все мониторы является жидкокристаллическими. Помещение операторной имеет площадь и объем на одного пользователя многократно превышающие норматив (в среднем - по 10 кв. м).

Длительное воздействие шума и вибрации на организм человека приводит к развитию переутомления, снижению производительности и качества труда на производстве, способствует развитию общих и профессиональных заболеваний.

Любой источник шума характеризуется, прежде всего, звуковой мощностью. Мощность источника Р - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени. Шум вредно действует на организм и снижает производительность труда. Уровень звукового давления по отношению к порогу слышимости DLР = 120 – 130 дБ соответствует порогу болевого ощущения. Звуки, превышающие по своему уровню этот порог, могут вызывать боли и повреждения в слуховом аппарате. Шум создает значительные нагрузки на нервную систему человека, оказывает на него психологическое воздействие. Вредные последствия шума тем больше, чем сильнее шум и продолжительнее его действие. Таким образом, шум на рабочем месте не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в приложении 1 к СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот и уровня звука, создаваемого ПЭВМ»

В производственных помещениях, в которых работы на ПЭВМ является основными (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.), должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. Параметры микроклимата в операторной соответствуют нормам.

Для повышения влажности воздуха в помещениях с ПЭВМ следует применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной питьевой водой.

Ионизация воздуха в операторной не проводится.

В помещении отсутствуют токсические вещества, нет промышленной пыли и нет химически активной среды.

Все компьютеризированные рабочие места операторной соответствуют Санитарным правилам и нормам (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 приложение 4 и приложение 5). Все рабочие столы отвечают эргонометрическим требованиям. Высота всех рабочих столов составляет 725 мм. Все столы имеют пространство для ног высотой 600 мм, шириной 750 мм и на уровне вытянутых ног - 650 мм.

Конструкции рабочих стульев обеспечивают поддержание рациональной позы при работе с ПЭВМ, позволяют менять позу с целью снижения статистического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Конструкция рабочих стульев обеспечивает ширину и глубину сидения 400 мм. Поверхность сидения с закругленным передним краем. Регулировка высоты поверхности сиденья в пределах 400 – 550 мм и углам наклона вперед до 15 градусов и назад до 5 градусов, высоту опорной поверхности спинки 320 мм, ширину 400 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости - 400 мм, угол наклона вертикальной спинки в пределах 0±30 градусов, регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260 – 400 мм, стационарные подлокотники длиной 300 мм и шириной 55 мм.

Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600 – 700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов. Благодаря эргономичной мебели выполнение этих требований не требует дополнительных усилий.

Особое внимание уделяется электробезопасности. В помещениях с ПЭВМ для питания электроприборов используется напряжение 220 В. Помещения должны быть оснащены аптечкой первой помощи и порошковыми огнетушителями. В кабинете преподавательской находится порошковый огнетушитель. Аптечка также присутствует. Основными причинами поражения электрическим током являются: пробой изоляции, короткое замыкание, несоблюдение правил техники безопасности. Для предотвращения чрезвычайных ситуаций применены следующие технические способы и средства защиты:

Регулярные инструктажи работающих;

Защитное отключение.

Защита персонала от воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона осуществляется путем проведения организационных и инженерно-технических мероприятий (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03).

К организационным мероприятиям относится выбор рациональных режимов работы оборудования и ограничение места и времени нахождения персонала в зоне воздействия излучения (защита расстоянием и временем).

Инженерно-технические мероприятия включают: рациональное размещение оборудования; использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места (поглотители мощности, экранирование).

При одновременном воздействие ряда факторов интегральная оценка тяжести труда в баллах определяется по выражению:

(11.1)

где - интегральный показатель категории тяжести в баллах;

Элемент условий труда на рабочем месте, имеющий наибольший балл;

Сумма количественной оценки в баллах значимых элементов условий труда без ;

N – количество элементов условий труда;

10 – число, введенное для удобства расчетов.

Интегральный показатель тяжести труда позволяет определить влияние условий труда на работоспособность человека. Для этого сначала вычисляется степень утомляемости в условных единицах. Зависимость между интегральным показателем тяжести труда и утомлением выражается уравнением:

где Y – показатель утомления в условных единицах;

Интегральный показатель категории тяжести в баллах;

15,6 и 0,64 – коэффициенты регрессии.

Зная степень утомления, можно определить уровень работоспособности, то есть величину противоположную утомлению по выражению:

Соответственно можно определить, как изменилась работоспособность при изменение тяжести труда и как это повлияло на его производительность:

(11.4)

где - прирост производительности труда;

И - работоспособность в условных единицах до и после внедрения мероприятий, понизивших тяжесть труда;

0,2 – поправочный коэффициент, отражающий усредненную зависимость между повышением работоспособности и ростом производительности труда.

Производится оценка условий труда в баллах до и после внедрения мероприятий. Результаты оценки приведены в таблице 13.2.

Таблица 11.1 –Оценка условий труда на рабочем месте оператора

Факторы тяжести труда		Значения до внедрения мероприятий	Баллы	Значения после внедрения мероприятий		Баллы
1		2	3	4		5
Санитарно-гигиеническая
Наличие токсичных веществ		0,8-1	2	<0,8	1
Температура воздуха на рабочем месте, °С	Холодный	14-13	4	19	2
	Теплый	24..26	3	20	1
Относительная влажность воздуха, %		60	2	50	1
Скорость движения воздуха, м/с	Холодный	0,4	3	0,2	2
	Теплый	0,6	3	0,3	2
Шум, уровень звука, дБА		50	1	50	1
Освещенность		0,8	2	0,8	2
Психофизиологические
Величина физической нагрузки: общая, выполняемая мышцами корпуса и ног за смену; рабочая поза (характеристика).
Величина нервно-психической нагрузки: количество движений в час; число важных объектов наблюдения.
Напряжение зрения: разряд зрительных работ; точность зрительных работ.		Малой точности		Малой точности
Монотонность: число приемов; длительность повторяющихся операций

В результате мероприятий по эргономике и охране труда температура воздуха на рабочем месте оператора в холодный период года в помещение превысилась с 15 до 18 ˚С, скорость движения воздуха в холодный период года уменьшилась с 0,4 до 0,3 м/с.

Интегральная оценка тяжести труда до и после внедрения мероприятий определяется по формуле (13.1):

До внедрения мероприятий:

что соответствует пятой категории тяжести труда.

После внедрения мероприятий:

что соответствует второй категории тяжести труда.

Определяется работоспособность.

До внедрения комплекса мероприятий:

Показатель утомления по формуле (13.2):

;

Уровень работоспособности по формуле (13.3):

После внедрения:

Показатель утомляемости:

;

Уровень работоспособности:

Изменение производительности труда (прирост производительности труда) за счет изменения работоспособности по формуле (36) составит:

.

11.3 Возможные чрезвычайные ситуации

Чрезвычайная ситуация (ЧС) – состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории ил акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносит ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природе.

На рабочем месте оператора возможен пожар, связанный с короткими замыканиями электрического оборудования.

Пожар - это стихийно развивающиеся процессы горения. Необходимым условием возникновения пожара является наличие окислителя, горючего и источника загорания. При отсутствии одного из них пожар не возникнет.

Высокую пожароопасность технологических процессов на участке определяет многообразие причин пожаров: нарушение технологического режима, неисправность электрооборудования, неудовлетворительная подготовка оборудования к ремонту, самовозгорание материалов, неисправность запорной арматуры, конструктивные недостатки оборудования и др.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-85 и ГОСТ 12.1.010-76 вероятность возникновения пожара в течение года не должна превышать 10–6.

Обеспечение пожарной безопасности достигается строгим соблюдением противопожарных требований, регламентированных СНиП 2.01.02-85, типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий, правилами устройства электроустановок.

Для профилактики пожаров на участке проектом предусмотрено следующее:

Установка мусороприёмников и сбор промасленной ветоши;

Размещение в помещениях огнетушителей и пожарных щитов (лопаты, багор, лом, песок, емкость с водой), а также противопожарных гидрантов.

При возникновении пожара персонал обязан

Оповестить пожарную службу по телефону 01;

Оповестить начальство;

Организовать вынос наиболее ценных документов;

Использовать до приезда пожарных команд первичные средства тушения (пожарные краны, песок, вёдра, огнетушители пенные (ОП), воздушнопенные (ОВП), углекислотные (ОУ)).

Для незамедлительной эвакуации людей, имущества и обеспечения работы по тушению пожара категорически запрещается: загромождать незастроенную территорию вокруг цеха, проходы, проезды, ворота, подъездные пути к пожарным кранам водопровода, к местам пожарного инвентаря и оборудования.

При тушении пожара в цехе применяются противопожарные средства - огнетушителями (УП – 2М, ОУ-12, ОУ – 8) и песок. Количество огнетушителей выбираем из расчета один огнетушитель на 50 м2 , то есть 1 единица, а песок – из расчета один ящик объемом 0,5 м3 на 100 м2 площади – 0,2 м3.

При начале значительного пожара необходимо вызвать пожарную службу по телефону 01, и до приезда пожарных приступить к эвакуации ценного имущества и тушению пожара собственными силами.

Рабочее место должно быть оснащено общеобменной вентиляцией обеспечивающей 5-ти кратный обмен воздуха в течении часа, с местным отсосом у реактора установки, а также огнетушителем, песком, кошмой.

Первая помощь. При всяком подозрении на отравление необходимо срочно вызвать врача или отправить больного в ближайшую больницу. До прихода врача необходимо попытаться удалить из организма или обезвредить вредные вещества. При попадании токсичных металлов с пищей необходимо вызвать рвоту и промыть желудок. Рвоту нельзя вызывать, если больной находится в полубессознательном состоянии и при резком нарушении кровообращения. Для ускорения выведения через почки применяют мочегонные средства и обильное питье, но если функции почек не нарушены. При отравлении через дыхательные пути прибегают к искусственному дыханию с целью быстрого выведения вредных веществ легкими. Для усиления обезвреживающей функции печени вводят глюкозу с инсулином. При значительном попадании в кровь проводят переливание крови. Воздействие на болезненные явления, вызванные в зависимости от действия токсичных металлов: при ослаблении дыхания и кислородной недостаточности следует применить искусственное дыхание, вдыхание кислорода в смеси с углекислотой, средства, возбуждающие дыхание (камфара, коразол, кофеин, лобелин, кордиамин); при угнетении центральной нервной системы - средства возбуждающие ее деятельность (камфара, коразол, кофеин); при возбуждении центральной нервной системы - наркотические и снотворные средства (эфир, барбитураты); при сердечной недостаточности (строфантин, камора, кофеин); при коллапсе - адреналин, эфедрин.

Определим план эвакуации рабочих при пожаре в цехе №3 (рис.11.1)

Рисунок 11.1 – Схема эвакуации рабочих цеха №3

11.4 Расчет продолжительности эвакуации из здания

По категории помещения относится к группе А и II степени огнестойкости. Допустимая продолжительность эвакуации из здания по таблице 1.1 не должна превышать 6 минут.

Время задержки начала эвакуации принимается 3,1 мин по таблице В.1 приложения В с учетом того, что здание имеет сирену пожарной сигнализации.

Для определения времени движения людей по первому участку (операторной), с учетом габаритных размеров комнаты 12х10 м, определяется плотность движения людского потока на первом участке по формуле (13.5):

где N1 – число людей на первом участке, чел.;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимается по таблице Г.1 приложения Г, м2/чел.;

l1 и b1 – длина и ширина первого участка пути, м.

м2/м2.

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения составляет 100 м/мин, интенсивность движения 1м/мин, т.о. время движения по первому участку вычисляют по формуле:

где l1 – длина первого участка пути, м;

– значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м2/м2.

мин.

Длина дверного проема принимается равной нулю. Наибольшая возможная интенсивность движения в проеме в нормальных условиях qmax=19,6 м/мин, интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле:

, (13.7)

где b – ширина проема, м;

Если , то движение через проем проходит беспрепятственно, где

19,6 м/мин.

Время движения в проеме определяется по формуле:

мин.

м/мин.

Время движения по этому участку вычисляют по формуле (13.6):

мин.

Для определения времени движения людей по второму участку (операторной), с учетом габаритных размеров комнаты 8х7 м, определяется плотность движения людского потока на втором участке по формуле (13.5):

м2/м2.

Скорость движения составляет 100м/мин, интенсивность движения 1,0 м/мин, т.о. время движения по второму участку (из операторной) по формуле (13.6):

мин.

Длина дверного проема принимается равной нулю. Интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле (13.7):

Если , то движение через проем проходит беспрепятственно.

Время движения в проеме определяется по формуле (13.8):

мин.

Скорость движения после дверного проема по проходу один определяется по таблице Г.2 приложения Г в зависимости от интенсивности:

м/мин

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения составляет 90 м/мин.

мин.

При переходе на третий участок происходит слияние людских потоков, поэтому интенсивность движения определяется по формуле:

, (13.10)

м/мин.

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения равняется 80м/мин, поэтому время движения по коридору первого этажа по формуле (13.6):

мин.

Тамбур при выходе на улицу имеет длину 5 метров, на этом участке образуется максимальная плотность людского потока и скорость падает до 15 м/мин,

Интенсивность движения через дверной проем на улицу шириной более 1,6 м – 8,5 м/мин, время движения через него по формуле (13.8):

мин.

Рассчитаем общее время эвакуации:

Таким образом, расчетное время эвакуации из помещения меньше допустимого.

Заключение

В дипломном проекте представлена программная реализация системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата.

Разработанный программный модуль, в отличие от других существующих систем автоматического контроля, информирует оператора в тех случаях, когда контролируемый технологический параметр только начинает отклоняться в сторону граничного значения, а не по его достижении. Такой подход позволяет предупредить развитие некоторых нештатных ситуаций благодаря их обнаружению на ранней стадии развития.

По результатам расчетов, произведенных в данной работе, программный модуль автоматического контроля окупится за 0,08 лет.

Программный модуль автоматического контроля разработан в среде Borland Delphi 7 с использованием современной технологии передачи данных OPC и поэтому этому может использоваться на различных автоматизированных рабочих местах операторов, где используется технология OPC для предоставления информации о технологическом процессе.

Список использованных источников

1 Карпов Б.С. Delphi: специальный справочник [текст] // Карпов Б.С. – СПб. : Питер, 2001.- 688 с.

2 Гофман В. Э. Работа с базами данных в Delphi [Текст] // Гофман В. Э. - СПб. : БХВ-Петербург, 2001. - 656 с. : ил.

3 Модин А.А. Справочник разработчика АСУ // Модин А.А., Яковенко Е.Г. – М.: Экономика, 1978. – 582с

4 Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги:

справочник в 6 томах. – М.: ИП РадиоСофт, 2001. – 608 с.

5 Усатенко С.Т. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1992. – 316 с.

6 Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник / С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов; Под общ. ред. С.Т. Хвоща. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. – 640 с.

7 Солников, Р.И. Автоматизированное проектирование систем автоматики и управления [Текст] / Р.И. Солников; – М.: Высшая школа, 1991. – 300 с.: с 145-210. 5000 экз.

8 Клеймёнов, А.В. Расчётно-пояснительная записка к декларации промышленной безопасности опасных производственных объектов ГПУ [Текст]: тех. указание / А.В. Клеймёнов; Газпромпечать. Оренбург. – Изд. 1-е. - Оренбург: Оренбурггазпром, 2005 с.189 с.: с. 7-145. – 100 экз.

9 Андреев Г.И. Практикум по оценке интеллектуальной собственности. Учеб. пособие [Текст] // Андреев Г.И., Витчинка В.В., Смирнов С.А.–М.: Финансы и статистика, 2003.- 176 с.: ил.

10 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы [Текст]. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. – 32 с.

11 Воронова В.М. Определение категории тяжести труда: Метод. указ. к дипломному проектированию [Текст] // Воронова В.М., Егель А.Э. – Оренбург: Изд-во ОГУ, 2004. – 20 с.

12 Ефремов И. В. Расчет продолжительности эвакуации из общественных и производственных зданий при чрезвычайных ситуациях [Текст] : метод. указания по дипломному проектированию // Ефремов И. В. - Оренбург: ОГУ, 2008. - 28 с. - Библиогр.: с. 23.. - Прил.: с. 24.

• Быков Иван Андреевич , бакалавр, студент
• Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградский государственный технический университет

• ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
• АВТОМАТИЗАЦИЯ
• ПРОЦЕСС
• ОЧИСТКA

Данная публикация посвящена разработке системы управления технологическим процессом очистки природного газа, с целью повышения экономической эффективности, расположенном на предприятии ОАО «Волжский Оргсинтез». В работе разрабатывалась система автоматического управления путем замены устаревших компонентов на современные, с использованием в качестве основы для системы автоматического управления микропроцессорного контроллера фирмы ОВЕН ПЛК 160.

• Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом синтеза аммиака
• О возможности использования наполнителя к смазкам для улучшения приработки пар трения
• Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом разделения воздуха
• Разработка автоматизированной системы управления процессом производства смазывающе-охлаждающей жидкости

Использование природного газа без очистки в технологическом процессе нецелесообразно. Содержащиеся в нем примеси, в частности, этан, пропан и углеводороды высшего ряда, сероводород несовместимы с нормальной работой генератора цианированных газов и приводят к зауглероживанию и отравлению платинового катализатора. Поэтому возникает необходимость в предварительной очистке природного газа.

Автоматизация процесса очистки природного газа позволяет улучшить качество регулирования, улучшает условия труда рабочих, так как применение автоматизации позволяет сократить до минимума пребывания рабочих в производственных помещениях

Рисунок 1. Технологическая схема очистки природного газа.

Основные показатели эффективности:

• Качество конечного продукта: концентрация примесей в газе
• Производительность: количество газа за единицу времени
• Экономические затраты: расход природного газа, расход азота, воды и электроэнергии

Адсорбенты, применяемые в процессах очистки от загрязнений отходящих газов, обязаны удовлетворять надлежащим требованиям:

• обладать большой адсорбционной способностью при впитывании загрязнений при небольших скоплениях их в газовых смесях;
• иметь высокую избирательность;
• обладать высокой механической прочностью;
• иметь способность к восстановлению;
• обладать небольшой стоимостью.

Главными промышленными адсорбентами считаются пористые тела, имеющие большой объем микропор. Характеристики адсорбентов определяются природой материала, из которого они сделаны, и пористой внутренней структурой.

Цели управления: поддерживать концентрацию вредных примесей в газе на минимальном уровне при оптимальном количестве получаемого очищенного газа и минимальных затратах на процесс при условии, что процесс должен быть безаварийным, безопасным и непрерывным.

Выбор регулируемых параметров

Качество не подлежит регулированию, так как отсутствуют средства автоматизации для измерения концентрации примесей в газе.

Параметры влияющие на технологический процесс:

• расход природного газа;
• расход воды;
• расход азота;
• температура природного газа на выходе из холодильника;
• давление в демпферах;
• давление в сборниках.

Контролируемые параметры выбираются из следующих соображений: при минимальном их количестве они должны дать максимум информации о ходе процесса.

Контролю прежде всего подлежат все регулируемые параметры: давление в демпферах, температура природного газа на выходе из холодильника, давление в сборниках, разность давлений в адсорберах.

Контролю подлежат параметры, текущее значение которых необходимо знать для подсчёта технико-экономических показателей: расход воды, азота, продувочного газа, природного газа, температура электродвигателя компрессора.

При выборе сигнализируемых параметров необходимо проанализировать объект на пожаро-взрывобезопасность и выявить параметры, которые могут привести к аварийной ситуации в объекте.

При выборе технических средств в данном проекте предлагается использование следующих элементов:

В качестве датчиков температуры использованы термопары с унифицированным выходным сигналом Метран - 280Ex. В качестве датчиков избыточного давления используются преобразователи давления Метран-150 Ex, предназначенные для непрерывного преобразования избыточного давления в унифицированный выходной токовый сигнал. Для измерения расхода был выбран расходомер Rosemount8800D Ex фирмы Emerson. Для внесения регулирующего воздействия применяются исполнительные механизмы МИМ-250. В качестве электропривода для компрессора выбран частотный преобразователь типа HYUNDAI N700E-2200HF. Электропневматический преобразователь ЭП-Ех используется для преобразования унифицированного непрерывного сигнала постоянного тока в унифицированный пропорциональный пневматический непрерывный сигнал. Пассивный барьер искрозащиты БИП-1 используется для обеспечения искробезопасности цепей электропневмопреобразователей ЭП-Ех и электропневмопозиционеров ЭПП-Ех, находящихся во взрывоопасной зоне. Для питания датчиков, а также модулей контроллера выбран блок питания DLP180-24 24В DC/7,5A фирмы TDK-Lambda. Для контроля и регулирования технологических параметров процесса выбирается программируемый логический контроллер ПЛК160 фирмы ОВЕН.

При определении показателей эффективности процесса был сделан вывод, что основным показателем эффективности является качество получаемого продукта на выходе из объекта управления. В качестве регулирующего контроллера был выбран ОВЕН ПЛК 160, который обеспечивает заданное регулирование процессом получения цианистого водорода.

По сравнению с действующей системой были сформированы и решены основные задачи оптимизации системы управления, такие как составление математической модели объекта управления. Был произведен анализ наблюдаемости и управляемости объекта управления, анализ качества управления объектом. Произведен расчет настроечных коэффициентов П–, ПИ–, ПИД–регуляторов, проведено моделирование процесса управления. В ходе расчетов было выяснено, что ПИД–регулятор обладает наилучшими показателями качества управления.

Список литературы

1. Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Атоматизация производственных процессов в химической промышленности. - М.: Химия 1991. - С. 480.
2. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгертен М. Г. Общая химическая технология. – М. : Высшая школа, 1990. – 387 с.
3. Автоматизированные системы управления в промышленности: учеб. пособие / М. А.Трушников [и др.] ; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград: ВолгГТУ, 2010. - 97 с.
4. Основы автоматизации типовых технологических процессов в химической промышленности и в машиностроении: учеб. пособие / М. А. Трушников [и др.] ; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград: ВолгГТУ, 2012. - 107 с.

Скачать документ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ

технических систем

ОАО "НИЦ КД"

1. РАЗРАБОТАНЫ ОАО "НИЦ КД" (Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем)

2. ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ приказом ОАО "НИЦ КД" от 25.12.2001 № 36

1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Технический контроль является неотъемлемой составной частью технологического изготовления, испытания и ремонта изделия.

Технологическое проектирование технического контроля осуществляется в виде:

1.1.2 Процесс технического контроля разрабатывают как совокупность взаимосвязанных операций технического контроля для отдельных групп и типов материалов, заготовок, полуфабрикатов, деталей и сборочных единиц, а также для отдельных видов технического контроля и производств.

При необходимости разрабатывают процесс технического контроля для отдельных исполнителей контроля и заказчика.

1.1.3 Операцию технического контроля разрабатывают для входного, операционного и приемочного контроля отдельных объектов контроля или контролируемых признаков (параметров), а также для операционного контроля технологического процесса получения материала, заготовки, полуфабрикатов, детали, сборочной единицы после завершения определенной технологической операции обработки (сборки).

1.1.4 Степень детализации системы, процессов, операции технического контроля в технологической документации устанавливают предприятия в зависимости от сложности объектов контроля, типа, вида и условий производства.

1.1.5 Технологическую документацию на системы, процессы, операции технического контроля согласовывают с отделом технического контроля предприятия-изготовителя.

1.2 Технологическое проектирование технического контроля должно обеспечивать заданные показателя процесса контроля с учетом затрат на его реализацию и потерь от брака в производстве и при использовании продукции вследствие ошибок контроля или его отсутствия.

1.3 Устанавливаются обязательные показатели процесса контроля:

производительность или трудоемкость контроля;

характеристики достоверности контроля;

комплексный экономический показатель.

В зависимости от специфики производства и видов объектов контроля допускается использовать другие показатели процессов контроля (стоимость, объем, полнота, периодичность, продолжительность контроля и т.д.).

1.4 Методику расчета показателей процессов контроля и порядок их учета устанавливает предприятие-разработчик. Методы экономического обоснования технического контроля приведены в приложении А.

1.5 При анализе затрат на реализацию процесса контроля необходимо учитывать:

объем выпуска и сроки изготовления продукции;

технические требования к продукции;

технические возможности средств контроля;

затраты на приобретение средств контроля и поверочного оборудования и их эксплуатацию.

1.6 При анализе потерь от брака вследствие ошибок контроля или его отсутствия необходимо учитывать:

уровень дефектности (долю брака) продукции, подвергающейся контролю;

значимость дефектов по контролируемым признакам (критические, значительные и малозначительные);

потери от ложного брака вследствие ошибок контроля первого рода, возникающие в производстве;

потери в производстве от пропуска брака вследствие ошибок контроля второго рода, а также потери у потребителя от пропуска брака вследствие ошибок контроля второго рода;

ущерб от поставки продукции не соответствующей установленным требованиям.

1.7 Методика определения вероятностей ошибок контроля первого и второго рода приведена в приложении Б.

2 ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИЧЕСКОМУ КОНТРОЛЮ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

2.1 Технический контроль должен предотвращать пропуск дефектных материалов, полуфабрикатов, заготовок, деталей и сборочных единиц на последующие этапы изготовления, испытания, ремонта и потребления.

2.2 Технический контроль должен соответствовать требованиям действующей на предприятии системы менеджмента качества.

2.3 Технический контроль должен соответствовать требованиям промышленной безопасности, пожаро- и взрывобезопасности, промышленной санитарии и правилами защиты окружающей среды.

2.4 Технологическое проектирование технического контроля осуществляют с учетом характеристик технологического процесса изготовления, испытания и ремонта изделия с обеспечением необходимой взаимосвязи и взаимодействия между ними.

2.5 При технологическом проектировании технического контроля должны обеспечиваться:

достоверная оценка качества продукции и снижение потерь от брака как при изготовлении, так и использование продукции;

повышение производительности труда;

снижение трудоемкости контроля, особенно в процессах с тяжелыми и вредными условиями труда;

возможное совмещение операций изготовления, испытания и ремонта с операциями технического контроля;

сбор и обработка информации для контроля, прогнозирования и регулирования технологических процессов обработки и сборки;

оптимизация технического контроля по установленным технико-экономическим критериям.

2.6 При технологическом проектировании технического контроля по возможности следует обеспечивать единство измерительных баз с конструкторскими и технологическими.

2.7 При технологическом проектированием САК должны обеспечиваться:

увязка работ по созданию САК с работами по созданию ГПС, АСУ, АСУП, САПР, АСТПП, АСУТП;

максимальная гибкость процесса контроля и управляемость им;

адаптивность к условиям производственного процесса;

достижение необходимой полноты и надежности контроля;

внедрение прогрессивных автоматизированных приборов на базе цифровой и аналоговой техники;

внедрение локально замкнутых САК и гибких производственных изделий.

3 ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ ПРОЦЕССОВ (ОПЕРАЦИЙ) ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

3.1 Основные этапы разработки процессов технического контроля, задачи, решаемые на этапе, основные документы, обеспечивающие решение задач, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Этап разработки процессов	Задачи, решаемые на этапе
1. Подбор и анализ исходных материалов для разработки процессов контроля	Ознакомление с изделием, требованиями к изготовлению, испытаниям, ремонту и эксплуатации	Конструкторская документация на изделие. Технологическая документация на изготовление, испытание и ремонт изделия
	Подбор и анализ справочной информации, необходимой для разработки процесса контроля	Объем и сроки изготовления изделия. Перспективные методы и процессы контроля Производственные инструкции на проведение контроля
	Оценка возможности и стабильности технологического процесса изготовления, испытания и ремонта. Определение номенклатуры объектов контроля (продукции, средств технологического оснащения, технологических процессов изготовления, испытания и ремонта, технологической документации). Установление видов контроля по его объектам. Определение технических требований на операции контроля	Конструкторская документация на изделие. Методика выбора объектов контроля Методика установления видов технического контроля
3. Выбор действующего типового, группового процесса (характеристики) технического контроля или поиск аналога единичного процесса технического контроля	Отнесение объекта контроля к действующему типовому, групповому или единичному процессу контроля с учетом количественной оценки групп изделий Примечание. При наличии разработанного перспективного процесса технического контроля на изделие его следует брать за основу при выборе действующего технологического процесса	Документация групповых, типовых и единичных процессов технического контроля для данной группы изделий. Документация перспективных процессов технического контроля для данной группы изделий. Документация перспективных процессов технического контроля Конструкторская документация Технологическая документация на изготовление, испытание и ремонт изделия
4. Составление технологического маршрута процесса контроля	Определение состава и последовательности технологических операций технического контроля, обеспечивающих своевременное выявление и устранение дефектов и получение информации для оперативного регулирования и прогнозирования технологического процесса и обратной связи с АСУ и АСУТП.	Методика размещения постов контроля по технологическому процессу изготовления, испытания и ремонта изделия. Технологическая документация на изготовление, испытание и ремонт
	Предварительное определение состава контрольного оборудования
5. Разработка технологических операций технического контроля	Выбор контролируемых параметров (признаков). Выбор схем контроля, включая определение контрольных точек объектов, измерительных баз	Методика выбора контролируемых параметров (признаков). Методика выбора схем контроля Стандарты и методические материалы по системам качества, по статистическим методам
	Выбор методов и средств контроля	Методика выбора методов и средств контроля Каталоги (альбомы, картотеки) средств контроля
	Определение объема (плана) контроля	Классификатор технологических операций контроля
	Разработка последовательности переходов технического контроля	Классификатор технологических переходов контроля
6. Нормирование процессов контроля	Установление исходных данных, необходимых для расчетов норм времени и расхода материалов	Нормативы времени и расхода материала Методика разработки норм времени на технический контроль
	Расчет и нормирование затрат труда на выполнение процесса	Классификатор разрядов работ и профессий исполнителей контроля
	Определение разряда работ и обоснование профессии исполнителей контроля для выполнения операций в зависимости от сложности этих работ
7. Расчет технико-экономической эффективности процесса контроля	Выбор оптимального варианта процесса технического контроля	Методика оптимизации технического контроля
8. Оформление технологических документов на технический контроль	Заполнение технологических документов. Нормоконтроль технологической документации. Согласование технологической документации с заинтересованными подразделениями и ее утверждение	Стандарты ЕСТД
9. Разработка документации результатов контроля	Установление порядка оформления результатов контроля и необходимого состава форм документов. Разработка технологических паспортов, карт измерения, журналов контроля	Методика оформления результатов контроля Стандарты ЕСТД

3.2 Необходимость каждого этапа, состав задач и последовательность их решения определяются в зависимости от видов и типа производства и устанавливаются предприятием.

4 ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО (АВТОМАТИЗИРОВАННОГО) КОНТРОЛЯ

4.1 Основные этапы разработки системы автоматического контроля, задачи, решаемые на этапе, основные документы, обеспечивающие решение этих задач, приведены в табл.2.

Таблица 2

Этап разработки систем автоматического контроля	Задачи, решаемые на этапе	Основные документы, обеспечивающие решение задач
1. Подбор и анализ исходных материалов для разработки системы автоматического контроля	Ознакомление с изделием, требованиями к изготовлению, испытаниям, ремонту и эксплуатации. Подбор и анализ справочной информации, необходимой для разработки системы автоматического контроля	Конструкторская документация на изделие Технологическая документация на изготовление, испытания и ремонт изделия Объем и сроки изготовления изделия Информация по перспективным методам и системам автоматического контроля Производственные инструкции на проведение технического контроля Каталоги перспективных автоматизированных средств и систем контроля, в том числе координатно-измерительных машин, измерительных роботов и т.д.
2. Выбор объектов и видов контроля	Оценка стабильности технологического процесса изготовления, испытания, и ремонта. Определение номенклатуры объектов контроля (продукция, средства контроля технологического оснащения, технологические процессы изготовления, испытания и ремонта) Установление видов контроля по объектам контроля	Методика выбора объектов и видов контроля в гибких и автоматизированных производствах
3. Составление обобщенного процесса контроля	Анализ совокупности технологических процессов контроля Синтез обобщенного маршрута контроля Проектирование типовых операций контроля. Установление сводного перечня контролируемых параметров. Установление основных процессов контроля (централизация, степень автоматизации совместно с обработкой)	Методика составления обобщенных процессов контроля
4. Разработка структуры САК	Разработка базового комплексов алгоритмов обработки контрольно-измерительной информации. Разработка системных решений САК Разработка планируемых решений Рациональное разделение функций контроля. Выбор схем контроля включает определение контрольных точек объекта Выбор методов и средств контроля, в том числе типов датчиков и устройств обработки первичной информации, устройств ввода информации оператором вручную (периферийное устройство). Выбор действующих модулей (блоков) САК.	Документация действующих модулей и систем автоматического контроля для аналогичных групп объектов контроля
	Построение алгоритмов контроля и разработка математических методов обработки результатов измерения и контроля	Каталоги (альбомы, картотеки) автоматизированных средств контроля и систем контроля. Каталоги алгоритмов и методов обработки результатов измерений и контроля
5. Разработка информационного обеспечения системы автоматического контроля	Определение перечня информации и формы ее представления в систему контроля. Определение перечня информации и формы ее представления из системы контроля в систему управления. Оценка избыточности информационных потоков в системе контроля	Методика информационного обследования системы автоматического контроля
6. Разработка программно-математического обеспечения системы автоматического контроля	Создание и отладка программно-математического обеспечения, включая: ввод-вывод информации, обмен информацией с системами; информационное обеспечение производственного процесса; переработка информации по методикам измерения; информационное обеспечение работы оборудования и систем управления; тестовые программы; управление работой вспомогательного оборудования	Инструкция по программированию
7. Разработка правил эксплуатации и обслуживания системы автоматического контроля	Разработка инструкции, методических указаний, правил для эксплуатирующего и обслуживающего персонала	Правила эксплуатации и обслуживания систем автоматического контроля
8. Оценка эффективности системы автоматического контроля	Оценка трудоемкости и производительности контроля Определение и обоснование состава обслуживающего персонала Расчёт экономической эффективности	Методика оценки эффективности системы автоматического контроля
9. Оформление документации на систему автоматического контроля	Согласование технологической документации с заинтересованными подразделениями Учет требований государственной системы обеспечения единства измерений	Стандарты ЕСТД и ГСИ

4.2 Необходимость каждого этапа, состав задач и последовательность их решения определяются в зависимости от видов и типа производства и устанавливаются предприятием.

Приложение А

МЕТОДИКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ

ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

1 Экономическое обоснование варианта контроля выполняют с помощью комплексного экономического показателя К э , представляющего собой сумму приведенных затрат на реализацию процесса контроля З к и потерь от брака вследствие ошибок контроля или его отсутствия П б .

К э = З к + П б

2 Приведенные годовые затраты находят по формуле:

З к = И + Е н К

где И - годовые эксплуатационные издержки;

Е н - норматив окупаемости капитальных вложений;

К - капитальные вложения в процессе контроля, руб.

Расчет годовых эксплуатационных издержек и капитальных вложений выполняются в соответствии с применяемыми методиками.

При расчете годовых эксплуатационных издержек учитывают следующие составляющие.

;

;

.

Для контрольного оборудования и прибора, использующего различные виды энергии, затраты рассчитывают по каждому виду энергии, а затем суммируют.

;

.

Перечень обозначений величин, входящих в формулы, приведен в табл. 3.

Таблица 3

Обозначение	Размеренность	Наименование обозначения
		Сумма затрат на заработную плату исполнителей контроля
C а		Амортизация контрольного оборудования и приборов на время контроля
C э		Затраты на все виды энергии, потребляемые в процессе контроля
		Затраты на контрольную оснастку (приспособления и инструмент), потребную для проведения контроля
C п.з		Стоимость подготовительно-заключительных работ
		Время, затрачиваемое j -м исполнителем контроля на контроль объекта
		Часовая заработная плата j -гo исполнителя контроля
		Количество исполнителей контроля, участвующих в контроле объекта
		Процент, учитывающий начисления на заработную плату и премии
		Количество объектов контроля, которое может одновременно контролировать исполнитель
		Количество типов контрольного оборудования и приборов, используемых для контроля данного объекта
А i		Стоимость единицы i -гo средства контроля, используемого для контроля объекта
		Количество i -гo средства контроля
		Норма амортизационных отчислений за год
		Годовой фонд времени i -гo средства контроля
t о i		Время работы i -гo средства контроля при контроле объекта
		Количество объектов контроля, которое может одновременно контролироваться на i -м контрольном оборудовании
		Коэффициент загрузки контрольного оборудования или прибора, определяемый исходя из фактических условий контроля или принимаемый как среднее значение этого коэффициента для данного предприятия
Ц э i	руб./кВт ч	Цена единицы используемой энергии для i -гo контрольного оборудования или прибора
		Мощность, потребляемая i -м контрольным оборудованием или прибором
		Коэффициент использования мощности
		Количество контрольной оснастки, используемой для контроля данного объекта
		Коэффициент использования i -й контрольной оснастки
		Срок службы i -й контрольной оснастки
		Количество исполнителей, занятых на подготовительно-заключительных операциях для данного объекта
t п.з j		Время затрачиваемое j -м исполнителем, занятым на подготовительно-заключительных операциях для данного объекта
R п.з j		Часовая заработная плата j -гo исполнителя, занятого на подготовительно-заключительных операциях для данного объекта

3 Потери от брака вследствие ошибок контроля или отсутствия контроля определяют по формуле:

3.1 Потери вследствие ошибок контроля i -го рода в производстве (забракование годных) определяют по формуле:

где N o - годовая программа контроля единиц продукции (в дальнейшем - деталей);

P гб - вероятность ошибки контроля 1-го рода, %;

C изг - себестоимость изготовления детали, руб;

C ост - остаточная стоимость забракованной детали, руб.

3.2 Потери вследствие ошибок контроля 2-го рода в производстве (пропуск брака в технологический процесс) определяют по формуле:

3.3 Потери вследствие ошибок контроля 2-го рода у потребителя (пропуск брака в готовое изделие) определяют по формуле:

Величину C потр находят на основании технико-экономического анализа потребительских свойств изделия с учетом влияния дефектов по контролируемым признакам.

При отсутствии данных для анализа допускается укрупненная оценка величины C потр как части стоимости готового изделия, пропорциональной коэффициенту весомости дефекта.

3.4 Потери, связанные со штрафом за поставку продукции пониженного качества, определяют по формуле:

где C с - себестоимость единицы продукции, руб.;

M п - количество единиц продукции пониженного качества;

Ш к - размер штрафа на поставку продукции пониженного качества.

3.5 Потери, связанные с уценкой продукции, определяют по формуле

,

где - себестоимость единицы продукции после уценки, руб.;

М у - количество единиц уцененной продукции.

4 Вероятности ошибок контроля для случая измерительного допускового контроля определяют согласно приложению 2.

Допускаются и другие научно обоснованные методы определения вероятностей ошибок контроля.

5 Годовой экономический эффект при сравнении выбираемого варианта контроля с базовым находят по формуле

где индексы 1 и 2 относятся, соответственно, к базовому и выбираемому вариантам.

Для оптимального варианта контроля К Э 2 = minи Э = max

Приложение Б

МЕТОДИКА

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ОШИБОК КОНТРОЛЯ 1 И 2-ГО РОДА

1 Понятия ошибок контроля 1 и 2-го рода - согласно табл.4.

Таблица 4

Примечание. Величины P гб и P дп , выраженные в процентах соответствуют величинам n и m по ГОСТ 8.051-81 при условии:

где s - значение среднего квадратического отклонения погрешности измерения.

2 При отсутствии контроля принимают

P гб = 0; P дп = q о , (1)

где q о - средний входной уровень дефектности (доля брака), %.

3 При сплошном измерительном контроле по одному параметру вероятности ошибок контроля находят в следующем порядке:

3.1 Определяют относительную погрешность контроля по формуле:

где d - погрешность измерения;

IT - допуск на контролируемый параметр.

3.2 Принимают в качестве закона распределения контролируемого параметра один из двух основных законов - нормальный или Релея.

3.2.1 Нормальный закон принимают для тех параметров, отклонения которых от номинального значения могут быть как положительными, так и отрицательными, и для которых установлены две границы поля допуска (нижняя и верхняя). К таким параметрам относятся, например, линейные и угловые размеры, твердость, давление, напряжение и др.

3.2.2 Закон Релея принимают для тех параметров, отклонения которых могут быть только положительными (или только отрицательными) и для которых установлена только верхняя (или только нижняя) граница поля допуска, а другой (естественный) границей является ноль. К таким параметрам относятся, например, отклонения формы и расположения, биения, уровень помехи, наличие примесей и др.

3.3 Находят вероятности ошибок контроля по табл. 5 и 6.

3.3.1 Если при контроле вводят приемочный допуск путем сдвига обеих (для двустороннего допуска) или одной (для одностороннего допуска) из приемочных границ внутрь поля допуска на некоторую долю l (0 ? l ? 1) от допускаемой погрешности d, то вероятности ошибок контроля находят по формулам:

где под P гб (q о , d o ) и P дп (q о , d о ) подразумеваются значения вероятностей выраженные в табл. 5 и 6 при значениях аргументов q о и d о .

3.3.2. При контроле с сортировкой на Z размерных групп для нахождения вероятности можно воспользоваться формулой:

4 При выборочном контроле по одному параметру с применением планов статистического приемочного контроля принимают.

P гб = 0; P дп = q о · P (q о ), (6)

где P (q о ) - оперативная характеристика соответствующего плана контроля.

4.1 При выборочном измерительном контроле учитывают влияние погрешности измерения на оперативную характеристику плана контроля, для чего можно использовать формулу:

P дп = q о · P (q о + Dq ), (7)

где - Dq сдвиг оперативной характеристики вследствие влияния погрешности измерения, определяемый по табл. 7.

4.2 Построение оперативной характеристики плана контроля осуществляется в соответствии с ГОСТ Р 50779.71-99, ГОСТ Р 50779.74-99 и другими инструктивно-методическими материалами по статистическому приемочному контролю.

5 При контроле одновременно по двум и более параметрам вероятности ошибок контроля находят по формулам:

n ?5; (8)

где P гб i , P дп i - соответствующие вероятности для каждого (i -го) параметра;

n - число контролируемых параметров.

Если n > 5 или если n ? 5, но P гб > 50%, пользуются формулой

, (10)

где - символ произведения всех скобок для i = 1, 2..., n .

6 Примеры определения вероятностей ошибок контроля 1 и 2-го рода.

6.1 Объект контроля - направляющая втулка клапан автомобильного двигателя. Контролируемый параметр - наружный диаметр. Номинальный размер -18 мм, допуск по 7 квалитету IТ = 18 мкм. Средний входной уровень дефектности q = 1%. Допускаемая погрешность измерения по ГОСТ 8.051-81 составляет 5.0 мкм. Погрешность выбранного средства контроля (якобы рычажной) d = 4 мкм.

6.2 Определяем относительную погрешность контроля по формуле (2).

6.3 Принимаем нормальный закон распределения, так как допуск двусторонний.

6.4 Находим по табл. 5 P гб = 3,20% и по табл. 6 P дп = 0,43%

6.5 Вводим приемочный допуск путем средств обеих приемочных границ внутрь поля допуска на величину.

мкм . Тогда новый допуск

мкм.

Вычисляем:

1 + l= 1,5; (1 + l)d о = 1,5 · 0,22 = 0,33;

1 - l= 0,5; (1 - l)d о = 0,5 · 0,22 = 0,11.

Находим по табл. 5 P гб (q о ,(1 + l)d о ) = P гб (1%; 0,33) = 6,88%.

и по табл 6 Р дп (q о , (1 - l)d о ) = Р дп (1 %; 0,11) = 0,34%.

Находим по Формулам (3) и (4)

Р гб = (1 + l)P гб (q о ,(1 + l)d о ) = 1,5·6,88% = 10,32%;

Р дп = (1 - l)Р дп (q о ,(1 - l)d о ) = 0,5·0,34 = 0,17.

6.6 При сортировке на три размерные группы (без приемочного допуска) будет по прежнему Р гб = 3,20, а Р дп определяем по формуле (5) при Z = 3.

Р дп = 11·(0,22·3) 2 =4,79%

6.7 Выбираем план статистического приемочного контроля по альтернативному признаку по ГОСТ Р 50779.71-99. При объеме партии 2000 шт. и приемочном уровне дефектности 1% получаем код выборки 10, объем выборки n = 125 шт., приемочное число С = 3. Оперативная характеристика для кода выборки 10 показана на рисунке.

Определяем сдвиг оперативной характеристики по табл.7

при q о = 1%, d o = 0,22:

Dq = 2,1 %

По графику рисунка находим

P (q о + Dq ) = P(1%+2,1%) = P(3,1%) = 0,42.

По формуле (7) вычисляем:

Р дп = q о ·P (q о + Dq ) = 1%·0,42 = 0,42%.

Примечание - В данном случае вероятность браковки партии составит 1 - P (q о + Dq ) = 1 - 0,42 = 0,58, т.е. около 60% объема партии будет забраковано по результатам выборочного контроля. Следует либо увеличить приемочный уровень дефектности, либо повысить точность измерений.

Таблица 5

Вероятности ошибок контроля 1-го рода (неправильная браковка) Р гб , %

(1+l)d о	q о , %

Таблица 6

Вероятности ошибок контроля 2-го рода (неправильная приемка) Р дп , %

(1-l)d о

Уровень дефектности (доля брака), q о , %

Распределение контролируемого параметра по нормальному закону

Распределение контролируемого параметра по закону Релея

Таблица 7

Сдвиг оперативной характеристики D q , %

Уровень дефектности (доля брака), q о , %

Распределение контролируемого параметра по нормальному закону

Распределение контролируемого параметра по закону Релея

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

1. Основные положения

2. Требования к техническому контролю и технологическому проектированию технического контроля

3. Порядок разработки процессов (операций) технического контроля

4. Порядок разработки систем автоматического (автоматизированного) контроля

Приложение А Методика экономического обоснования технического контроля

Приложение Б Методика определения вероятностей ошибок контроля 1 и 2 рода

Технологические параметры, объекты систем автоматического контроля. Понятия датчика и преобразователя. Преобразователи перемещения. Дифференциальные и мостовые схемы подключения датчиков. Датчики физических величин - температуры, давления, механических усилий.Контроль уровней сред. Классификация и схемы уровнемеров. Методы контроля расходов жидких сред. Расходомеры переменного уровня и переменного перепада давления. Ротаметры. Электромагнитные расходомеры. Реализация расходомеров и область применения. Способы контроля плотности суспензий. Маномет-рический, весовой и радиоизотопный плотномеры. Контроль вязкости и состава суспензий. Автоматические гранулометры, анализаторы. Влагомеры продуктов обогащения.

7.1 Общая характеристика систем контроля. Датчики и преобразователи

В основе автоматического управления - непрерывное и точное измерение входных и выходных технологических параметров процесса обогащения.

Следует различать основные выходные параметры процесса (или конкретной машины), характеризующие конечную цель процесса, например, качественно-количественные показатели продуктов переработки, и промежуточные (косвенные) технологические параметры, определяющие условия протекания процесса, режимы работы оборудования. Например, для процесса обогащения угля в отсадочной машине, основными выходными параметрами могут быть выход и зольность выпускаемых продуктов. В тоже время на указанные показатели влияет ряд промежуточных факторов, например, высота и разрыхленность постели в отсадочной машине.

Кроме того, существует ряд параметров, характеризующих техническое состояние технологического оборудования. Например, температура подшипников технологических механизмов; параметры централизованной жидкой смазки подшипников; состояние перегрузочных узлов и элементов поточно-транспортных систем; наличие материала на ленте конвейера; присутствие металлических предметов на ленте конвейера, уровни материала и пульпы в емкостях; длительность работы и время простоев технологических механизмов и т.д.

Особую трудность вызывает автоматический оперативный контроль технологических параметров, определяющих характеристику сырья и продуктов обогащения, таких как зольность, вещественный состав руды, степень раскрытия минеральных зерен, гранулометрический и фракционный состав материалов, степень окисленности поверхности зерен и пр. Данные показатели или контролируются с недостаточной точностью или не контролируются совсем.

Большое число физических и химических величин, определяющих режимы процессов переработки сырья, контролируется с достаточной точностью. К ним можно отнести плотность и ионный состав пульпы, объемные и массовые расходы технологических потоков, реагентов, топлива, воздуха; уровни продуктов в машинах и аппаратах, температура среды, давление и разряжение в аппаратах, влажность продуктов и т.д.

Таким образом, многообразие технологических параметров, их важность при управлении процессами обогащения требуют разработки надежно действующих систем контроля, где оперативное измерение физико-химических величин основано на самых различных принципах.

Нужно отметить, что надежность работы систем контроля параметров в основном определяет работоспособность систем автоматического управления процессами.

Системы автоматического контроля служат основным источником информации при управлении производством, в том числе в АСР и АСУТП.

Датчики и преобразователи

Основным элементом систем автоматического контроля, который определяет надежность и работоспособность всей системы, является датчик, непосредственно контактирующий с контролируемой средой.

Датчиком называется элемент автоматики, осуществляющий преобразование контролируемого параметра в сигнал, пригодный для ввода его в систему контроля или управления.

Типовая система автоматического контроля в общем случае включает первичный измерительный преобразователь (датчик), вторичный преобразователь, линию передачи информации (сигнала) и регистрирующий прибор (рис. 7.1). Зачастую система контроля имеет только чувствительный элемент, преобразователь, линию передачи информации и вторичный (регистрирующий) прибор.

Датчик, как правило, содержит чувствительный элемент, воспринимающий величину измеряемого параметра, а в некоторых случаях и преобразующий ее в сигнал, удобный для дистанционной передачи на регистрирующий прибор, а при необходимости – в систему регулирования.

Примером чувствительного элемента может быть мембрана дифференциального манометра, измеряющего разность давлений на объекте. Перемещение мембраны, вызванное усилием от разности давлений, преобразуется с помощью дополнительного элемента (преобразователь) в электрический сигнал, который легко передается на регистратор.

Другой пример датчика – термопара, где совмещены функции чувствительного элемента и преобразователя, так как на холодных концах термопары возникает электрический сигнал, пропорциональный измеряемой температуры.

Подробнее о датчиках конкретных параметров будет изложено ниже.

Преобразователи классифицируются на однородные и неоднородные. Первые имеют одинаковые по физической природе входную и выходную величину. Например, усилители, трансформаторы, выпрямители – преобразуют электрические величины в электрические с другими параметрами.

Среди неоднородных самую большую группу составляют преобразователи неэлектрических величин в электрические (термопары, терморезисторы, тензометрические датчики, пьезоэлементы и пр.).

По виду выходной величины данные преобразователи подразделяются на две группы: генераторные, имеющие на выходе активную электрическую величину – ЭДС и параметрические – с пассивной выходной величиной в виде R, L или С.

Преобразователи перемещения. Наибольшее распространение получили параметрические преобразователи механического перемещения. К ним относятся R (резисторные), L (индуктивные) и С (емкостные) преобразователи. Данные элементы изменяют пропорционально входному перемещению выходную величину: электрическое сопротивление R, индуктивность L и емкость С (рис. 7.2).

Индуктивный преобразователь может быть выполнен в виде катушки с отводом от средней точки и перемещающимся внутри плунжером (сердечником).

Рассматриваемые преобразователи обычно подключаются к системам контроля с помощью мостовых схем. В одно из плеч моста (рис. 7.3 а) подключается преобразователь перемещения. Тогда выходное напряжение (U вых), снимаемое с вершин моста А-В, будет изменяться при перемещении рабочего элемента преобразователя и может быть оценено выражением:

Напряжение питания моста (U пит) может быть постоянного (при Z i =R i) или переменного (при Z i =1/(Cω) или Z i =Lω) тока с частотой ω.

В мостовую схему с R элементами могут подключаться терморезисторы, тензо- и фоторезисторы, т.е. преобразователи выходной сигнал которых – изменение активного сопротивления R.

Широко применяемый индуктивный преобразователь обычно подключается к мостовой схеме переменного тока, образованной трансформатором (рис. 7.3 б). Выходное напряжение в этом случае выделяется на резисторе R, включенном в диагональ моста.

Особую группу составляют широко применяемые индукционные преобразователи - дифференциально-трансформаторные и ферро-динамические (рис. 7.4). Это – генераторные преобразователи.

Выходной сигнал (U вых) данных преобразователей формируется в виде напряжения переменного тока, что исключает необходимость применения мостовых схем и дополнительных преобразователей.

Дифференциальный принцип формирования выходного сигнала в трансформаторном преобразователе (рис. 6.4 а) основан использовании двух вторичных обмоток, включенных навстречу друг другу. Здесь выходной сигнал – векторная разница напряжений, возникающих во вторичных обмотках при подаче напряжения питания U пит, при этом выходное напряжение несет две информации: абсолютное значение напряжения – о величине перемещения плунжера, а фаза – направление его перемещения:

Ū вых = Ū 1 – Ū 2 = kХ вх,

где k – коэффициент пропорциональности;

Х вх – входной сигнал (перемещение плунжера).

Дифференциальный принцип формирования выходного сигнала увеличивает чувствительность преобразователя в два раза, так как при перемещении плунжера, например, вверх, растет напряжение в верхней обмотке (Ū 1) из-за роста коэффициента трансформации, на столько же снижается напряжение в нижней обмотке (Ū 2).

Дифференциально-трансформаторные преобразователи получили широкое распространение в системах контроля и регулирования благодаря своей надежности и простоты. Их размещают в первичных и вторичных приборах измерения давления, расхода, уровней и пр.

Более сложными является ферродинамические преобразователи (ПФ) угловых перемещений (рис. 7.4 б и 7.5).

Здесь в воздушном зазоре магнитопровода (1) помещен цилиндрический сердечник (2) с обмоткой в виде рамки. Сердечник установлен с помощью кернов и может поворачиваться на небольшой угол α вх в пределах ± 20 о. На обмотку возбуждения преобразователя (w 1) подается переменное напряжение 12 – 60 В, в результате чего возникает магнитный поток, пересекающий площадь рамки (5). В ее обмотке индуцируется ток, напряжение которого (Ū вых) при прочих равных условиях пропорционально углу поворота рамки (α вх), а фаза напряжения изменяется при повороте рамки в ту или иную сторону от нейтрального положения (параллельно магнитному потоку).

Статические характеристики преобразователей ПФ показаны на рис. 7.6.

Характеристику 1 имеет преобразователь без включенной обмотки смещения (W см). Если нулевое значение выходного сигнала нужно получить не в среднем, а в одном из крайних положений рамки, следует включить обмотку смещения последовательно с рамкой.

В этом случае выходной сигнал – сумма напряжений снимаемых с рамки и обмотки смещения, чему соответствует характеристика 2 или 2 " , если изменить подключение обмотки смещения на противофазное.

Важным свойством ферродинамического преобразователя является возможность изменения крутизны характеристики. Это достигается изменением величины воздушного зазора (δ) между неподвижным (3) и подвижным (4) плунжерами магнитопровода, ввинчивая или вывинчивая последний.

Рассмотренные свойства преобразователей ПФ используют при построении относительно сложных систем регулирования с выполнением простейших вычислительных операция.

Общепромышленные датчики физических величин.

Эффективность процессов обогащения во многом зависит от технологических режимов, которые в свою очередь определяются значениями параметров, влияющих на эти процессы. Многообразие обогатительных процессов обуславливает большое количество технологических параметров, требующих своего контроля. Для контроля некоторых физических величин достаточно иметь стандартный датчик с вторичным прибором (например, термопара - автоматический потенциометр), для других необходимы дополнительные устройства и преобразователи (плотномеры, расходомеры, золомеры и пр.).

Среди большого количества промышленных датчиков можно выделить датчики, широко применяемые в различных отраслях промышленности в качестве самостоятельных источников информации и как составные элементы более сложных датчиков.

В данном подразделе рассмотрим наиболее простые общепромышленные датчики физических величин.

Датчики температуры. Контроль тепловых режимов работы котлоагрегатов, сушильных установок, некоторых узлов трения машин позволяет получить важную информацию, необходимую для управления работой указанных объектов.

Манометрические термометры . Данное устройство включает в себя чувствительный элемент (термобаллон) и показывающий прибор, соединенных капиллярной трубкой и заполненных рабочим веществом. Принцип действия основан на изменении давления рабочего вещества в замкнутой системе термометра в зависимости от температуры.

В зависимости от агрегатного состояния рабочего вещества различают жидкостные (ртуть, ксилол, спирты), газовые (азот, гелий) и паровые (насыщенный пар низкокипящей жидкости) манометрические термометры.

Давление рабочего вещества фиксируется манометрическим элементом – трубчатой пружиной, раскручивающейся при повышении давления в замкнутой системе.

В зависимости от вида рабочего вещества термометра пределы измерения температуры составляют от – 50 о до +1300 о С. Приборы могут оснащаться сигнальными контактами, записывающим устройством.

Терморезисторы (термосопротивления). Принцип действия основан на свойстве металлов или полупроводников (термисторы ) изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Эта зависимость для терморезисторов имеет вид:

где R 0 – сопротивление проводника при Т 0 =293 0 К;

α Т – температурный коэффициент сопротивления

Чувствительные металлические элементы изготавливают в виде проволочных катушек или спиралей в основном из двух металлов – меди (для низких температур – до 180 о С) и платины (от -250 о до 1300 о С), помещенных в металлический защитный кожух.

Для регистрации контролируемой температуры терморезистор, как первичный датчик, подключается к автоматическому мосту переменного тока (вторичный прибор), данный вопрос будет рассмотрен ниже.

В динамическом отношении терморезисторы можно представить апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией W(p)=k/(Tp+1) , если же постоянная времени датчика (Т ) значительно меньше постоянной времени объекта регулирования (контроля), допустимо принимать данный элемент как пропорциональное звено.

Термопары. Для измерения температур в больших диапазонах и свыше 1000 о С обычно применяют термоэлектрические термометры (термопары).

Принцип действия термопар основан на эффекте возникновения ЭДС постоянного тока на свободных (холодных) концах двух разнородных спаянных проводников (горячий спай) при условии, что температура холодных концов отличается от температуры спая. Величина ЭДС пропорциональна разности этих температур, а величина и диапазон измеряемых температур зависит от материала электродов. Электроды с нанизанными на них фарфоровыми бусами помещаются в защитную арматуру.

Подключение термопар к регистрирующему прибору производится специальными термоэлектродными проводами. В качестве регистрирующего прибора может использоваться милливольтметр с определенной градуировкой или автоматический мост постоянного тока (потенциометр).

При расчете систем регулирования термопары могут представляться, как и терморезисторы, апериодическим звеном первого порядка или пропорциональным.

Промышленность выпускает различные типы термопар (табл. 7.1).

Таблица 7.1 Характеристика термопар

Датчики давления. Датчики давления (разряжения) и перепада давления получили самое широкое применение в горно-обогатительной отрасли, как общепромышленные датчики, так и в качестве составных элементов более сложных систем контроля таких параметров, как плотность пульп, расход сред, уровень жидких сред, вязкость суспензии и п.п.

Приборы для измерения избыточного давления называются манометрами или напоромерами , для измерения вакуумметрического давления (ниже атмосферного, разряжение) – вакуумметрами или тягомерами, для одновременного измерения избыточного и вакуумметрического давления - мановакуумметрами или тягонапорометрами.

Наибольшее распространение получили датчики пружинного типа (деформационные) с упругими чувствительными элементами в виде манометрической пружины (рис. 7.7 а), гибкой мембраны (рис. 7.7 б) и гибкого сильфона.

.

Для передачи показаний на регистрирующий прибор в манометрах может быть встроен преобразователь перемещения. На рисунке показаны индукционно-трансформаторные преобразователи (2), плунжеры которых связаны с чувствительными элементами (1 и 2).

Приборы для измерения разности двух давлений (перепада) называются дифференциальными манометрами или дифманометрами (рис. 7.8). Здесь давление воздействует на чувствительный элемент с двух сторон, эти приборы имеют два входных штуцера для подачи большего (+Р) и меньшего (-Р) давления.

Дифманометры можно разделить на две основные группы: жидкостные и пружинные. По виду чувствительного элемента среди пружинных наиболее распространены мембранные (рис. 7.8а), сильфонные (рис.7.8 б), среди жидкостных - колокольные (рис. 7.8 в).

Мембранный блок (рис. 7.8 а) обычно заполняется дистиллированной водой.

Колокольные дифманометры, у которых чувствительным элементом является колокол, частично погруженный вверх дном в трансформаторное масло, являются наиболее чувствительными. Они применяются для измерения небольших перепадов давления в пределах 0 – 400 Па, например, для контроля разряжения в топках сушильных и котельных установок

Рассмотренные дифманометры относятся к бесшкальным, регистрация контролируемого параметра осуществляется вторичными приборами, на которые поступает электрический сигнал от соответствующих преобразователей перемещения.

Датчики механических усилий. К этим датчикам относятся датчики, содержащие упругий элемент и преобразователь перемещения, тензометрические, пьезоэлектрические и ряд других (рис. 7.9).

Принцип работы данных датчиков ясен из рисунка. Отметим, что датчик с упругим элементом может работать с вторичным прибором – компенсатором переменного тока, тензометрический датчик – с мостом переменного тока, пьезометрический – с мостом постоянного тока. Подробнее этот вопрос будет изложен в последующих разделах.

Тензометрический датчик представляет собой подложку на которую наклеено несколько витков тонкого провода (специальный сплав), либо металлической фольги как показано на рис. 7.9б. Датчик наклеивается на чувствительный элемент, воспринимающий нагрузку F, с ориентацией длинной оси датчика по линии действия контролируемой силы. Этим элементом может быть любая конструкция, находящаяся под воздействием силы F и работающая в пределах упругой деформации. Этой же деформации подвергается и тензодатчик, при этом проводник датчика удлиняется либо сокращается по длинной оси его установки. Последнее приводит к изменению его омического сопротивления по известной из электротехники формуле R=ρl/S.

Добавим здесь, что рассмотренные датчики могут быть использованы при контроле производительности ленточных конвейеров (рис.7.10 а), измерении массы транспортных средств (автомобилей, железнодорожных вагонов, рис. 7.10 б), массы материала в бункерах и пр.

Оценка производительности конвейера основана на взвешивании определенного участка нагруженной материалом ленты при постоянной скорости ее движения. Вертикальное перемещение весовой платформы (2), установленной на упругих связях, вызванное массой материала на ленте, передается на плунжер индукционно-трансформаторного преобразователя (ИТП), который формирует информацию на вторичный прибор (U вых).

Для взвешивания железнодорожных вагонов, груженых автомобилей весовая платформа (4) опирается на тензометрические блоки (5), представляющие собой металлические опоры с наклеенными тензометрическими датчиками, которые испытывают упругую деформацию, зависящую от массы объекта взвешивания.