Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > автоматизация
Название:
Проект автоматизированного стенда для приемосдаточных и исследовательских испытаний арматуры высокого давления

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: автоматизация

Цена:
1 грн



Подробное описание:

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ И ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СТЕНДА…………………………………………………………………………
1.1. Методика приемосдаточных испытаний и параметры задвижек вы-сокого давления………………………………………………………...
1.1.1. Объект испытания…………………………………………...
1.1.2. Цель испытаний……………………………………………..
1.1.3. Общие положения…………………………………………..
1.1.4. Объем испытаний……………………………………………
1.1.4.1. Предварительные испытания.…………………..
1.1.4.2. Испытания на надежность………………………
1.1.4.3. Приемочные испытания…………………………
1.1.5. Условия и порядок проведения испытаний………………..
1.1.6. Материально-техническое обеспечение испытаний……...
1.1.7. Метрологическое обеспечение испытаний………………..
1.1.8. Отчетность…………………………………………………..
1.1.9. Параметры задвижек высокого давления………………….
1.2. Обзор агрегатов и аппаратуры для обеспечения испытаний задви-жек высокого давления………………………………………………...
1.3. Функционально-стоимостной анализ базовых стендов для гидро- и пневмоиспытаний задвижек высокого давления…………………….
1.4. Задачи управления ами стенда и контроль протечек………………..
1.5. Анализ тенденций развития гидро- и пневмоавтоматики стендов…
1.5.1. Общий анализ тенденций…………………………………...
1.5.2. Параметры тенденций развития гидро- и пневмоавтома-тики стендов…………………………………………………
1.6. Техническое задание на проект гидравлических и пневматиче-ских систем автоматизированного стенда………………………
1.6.1. Наименование и область применения пневматической и гидравлической систем автоматизированного стенда…..
1.6.2. Основания для разработки………………………………..
1.6.3. Цель и назначение разработки……………………………
1.6.4. Источники разработки……………………………………..
1.6.5. Режимы работы объекта……………………………………
1.6.6. Условия эксплуатации систем гидро- и пневмоавтомати-ки……………………………………………………………..
1.6.7. Технические требования……………………………………
1.6.8. Стадии и этапы разработки…………………………………
1.6.9. Порядок контроля приемки………………………………...
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СИСТЕМ…………………………………………………………..
2.1. Системный анализ проектируемых на основе методов декомпози-ции………………………………………………………………………
2.2. Декомпозиционная схема формирования структуры систем……….
2.3. Функциональная схема систем, выбор и расчет основных техниче-ских средств……………………………………………………………
2.3.1. Функциональная схема систем…………………………….
2.3.2. Выбор и расчет основных технических средств………….
2.3.1.1. Выбор датчиков давления……………………….
2.3.1.2. Выбор устройства управления пневматической и гидравлической систем………………………...
2.3.1.3. Расчет элементов силовой электроавтоматики…
2.4. Расчет и моделирование давления в пневматической системе…..
2.5. Проектирование программно-логической подсистемы управления гидравлической и пневматической систем…………………………...
2.5.1. Алгоритмы управления гидро-, пневмоавтоматикой систем..
2.5.2. Выбор аппаратуры гидро- и пневмоавтоматки………………
3. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВ ГИДРО-, ПНЕВМОАВТОМАТИКИ…………………………
3.1. Информационная структура подсистемы управления гидро-, пнев-моавтоматикой………………………………………………………….
3.1.1. Ведомости сигналов и выходных документов систем гидро- и пневмоавтоматики…………………………………………………...
3.1.2. Разработка графов состояний и мнемосхем панелей гидравличе-ских и пневматических систем……………………………………..
3.2. Программа управления гидро- и пневмоавтоматикой……………….
4. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ……………………………...
4.1. Инструкции по эксплуатации гидравлической и пневматической систем…………………………………………………………………...
4.2. Инструкция по монтажу и регулированию гидравлической и пнев-матической систем……………………………………………………..
5. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТИРУЕМЫХ СИСТЕМ СТЕНДА………………………..
5.1. Функционально-стоимостной анализ проектируемого варианта гид-равлической и пневматической систем стенда…………………...
5.2. Расчет окупаемости и экономическая оценка проекта………………
6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЭКТА…………………….…
6.1. Безопасность труда…………………………………………………….
6.1.1. Анализ производственного травматизма на ОАО «ИКАР»……...
6.1.2. Анализ безопасности проектируемого объекта…..……...…...…..
6.1.3. Разработка средств обеспечения безопасности труда….……...…
6.2. Экологическая безопасность и охрана окружающей среды……...…
6.3. Безопасность в условиях ЧС………………………………………..…
6.3.1. Анализ вероятных чрезвычайных ситуаций………………………
6.3.2. Прогнозирование масштабов заражения СДЯВ при авариях на химически опасных объектах………………………………………
6.3.3. Разработка плана мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности в ЧС……………………………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основополагающих причин внедрения микропроцессорных систем управления и электроавтоматики на приемосдаточных и исследова-тельских испытательных стендах является резкое повышение качества про-цесса испытания, диагностики испытуемых объектов и точности результатов испытания выпускаемой продукции. Малейшие ошибки при проведении приемосдаточного контроля арматуры высокого давления, не выявление де-фектов, протечек т.д. могут, как известно, привести к катастрофическому ре-зультату, создать техногенную опасность, как в процессе испытания так и в последствии его при использовании данной продукции в различных сферах производства, снабжения, и потребления. Все эти ошибки могут безнадежно испортить производственные комплексы, конструкции, материалы или гото-вую продукцию (утечка нефти, газа и т.п.), свести на нет труд многих людей.
В современных условиях производство корпусов, деталей, как прави-ло, разбивается на большое число операций и от качества выполнения каждой из них, в конечном счете, зависит качество готовой продукции. Применяемые до сих пор в ручные (не автоматизированные) системы управления процессами испытания не удовлетворяют современным требованиям техно-логической дисциплины.
Внедрение систем управления нового типа требует дополнительных затрат на переоснащение производства, но экономический эффект от внедре-ния микроконтроллеров и электроавтоматики в систему управления элемен-тами гидро- и пневмообеспечения стенда для приемосдаточных и исследова-тельских испытаний, связанный с уменьшением брака на производстве по-зволяет за относительно небольшой промежуток времени добиться полной окупаемости проекта.
Другой не менее важной причиной автоматизации элементов систем гидро- и пневмообеспечения стенда является совершенствование организации рабочих мест, их рациональная планировка, оснащение удобным пультом управления для ручного режима, а также персональным компьютером для автоматического режима. Чем рациональнее организовано рабочее место, чем оно удобнее, чем лучше обеспечено всем необходимым для бесперебойной работы, тем выше производительность труда, меньше непроизводственные потери рабочего времени. Повышение квалификации занятых на производстве операторов, приводит в свою очередь, к снижению числа занятых людей работающих в непосредственной близости с опасными для здоровья объек-тами.
Внедрение системы управления на качественно новой элементной базе позволяет снизить эксплуатационные затраты на регламент и проверку оборудования.
Автоматизация производственных процессов с каждым годом углуб-ляется и расширяется в народном хозяйстве, и в частности в машиностроении. Современные механообрабатывающие цеха уже немыслимы без автома-тических линий, установок, станков с ЧПУ, роботов и другого автоматизиро-ванного оборудования- все это значительно облегчило труд рабочих, снизило показатели травматизма на рабочем месте и т.д.
Устройства управления, состоящие из реле, электромеханических счетчиков и других элементов электроавтоматики менее надежны, сложны в изготовлении, трудоемки в переналадке на другие алгоритмы управления, имеют малое быстродействие и т.п.
Для развития систем управления автоматического регулирования за последнее десятилетие характерно широкое применение микропроцессорных контроллеров.
Снижение себестоимости микропроцессоров, обусловленное совер-шенствованием технологии изготовления интегральных схем приводит к то-му, что проектировщики современных автоматических систем управления технологическими процессами (АСУТП) отказываются от традиционного по-строения централизованных систем управления на базе ЭВМ и устройств аналоговой техники регулирования, заменяя их распределенными АСУТП на микропроцессорах, обладающими повышенной надежностью, быстродейст-вием качеством регулирования и гибкостью применения.
В связи с ростом требований к выпускаемой продукции в машино-строении и в общем в производстве растут соответственно и требования к соблюдению точности технологических процессов, на всех этапах производ-ства. Становится актуальной проблема замены устаревших систем на новые.
На основании вышеизложенного, мною предложен, проект создания пневматической и гидравлической систем обеспечения процесса испытаний автоматизированного стенда для приемосдаточных и исследовательских ис-пытаний арматуры высокого давления, который будет реализован на новых средствах регулирования: программируемом контроллере и электроавтома-тике.

 

 

 

 

 

 

 

 


1. ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ И ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СТЕНДА

1.1. Методика приемосдаточных испытаний и параметры задвижек высокого давления

1.1.1. Объект испытания

Данная методика испытаний разработана и регламентируется по ГОСТ 5762-74 и настоящим ТУ 3741-004-00218147-96 (принят и разработан ОАО «Икар»).
Настоящие программа и методика испытаний (ПМ1) определяют объ-ем, порядок и режим испытаний опытных образцов задвижек клиновых с вы-движным шпинделем DN 15, 25, 32, 40, 50, 80, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250 PH 250 кгс/см2.
Испытания по настоящим ПМ1 подвергаются 3 опытных образца за-движек любого прохода. Изделие представитель:
1 ряд DN 15, 25, 32, 40, 50;
2 ряд DN 80, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250; ЗКС 160-150.
Результаты испытаний опытных образцов распространяются на все исполнения задвижек.
Исполнения проводятся силами ОАО «Икар» на оборудовании и стен-дах, имеющих документацию, подтверждающую их исправность.
По настоящим ПМ1 проводятся испытания:
1) предварительные;
2) приемочные.
С образцами задвижек, предъявляемых на испытания, должны быть представлены:
1) комплект рабочих чертежей;
2) настоящие ПМ1;
3) паспорт;
4) карты обмеров основных деталей;
5) сертификаты на материалы основных деталей;
6) ведомости допустимых замен материалов (при наличии);
7) акт предварительных испытаний (для приемочных испытаний);
8) ТУ 4111-40-00218147-93.

1.1.2. Цель испытаний

Испытания изделий проводятся с целью:
1) проверки соответствия технических характеристик задвижек тре-бованиям технической документации;
2) проверки обоснованности технических решений, заложенных в конструкции задвижек;
3) проверка качества изготовления;
4) определения возможности представления изделий на приемочные испытания;
5) подтверждение показателей надежности;
6) определения возможности изготовления задвижек.

1.1.3. Общие положения

Требования, предъявляемые к задвижкам, подвергаемых испытаниям, изложены в ТУ 4111-40-00218147-93. Основные технические данные и ха-рактеристики задвижек приведены во втором подразделе раздела 1, т.е. (в подразделе 1.2.).
При транспортировании задвижек на испытание и хранении их на предприятии должна быть исключена возможность повреждения задвижек, внутренние полости предохранены от загрязнений заглушками, затвор закрыт.
Должны присутствовать все ниже перечисленные элементы:
1) гидравлический стенд, пневматический стенд;
2) весы ГОСТ 29329-92 средний класс точности;
3) манометр с классом точности – 2.5 ГОСТ 2403-88;
4) тарированный ключ;
5) линейки металлические ГОСТ 427-75;
6) мерный цилиндр ГОСТ 1770-74.
Установочное положение задвижек – любое.
Предварительные испытания проводит комиссия, назначенная распо-ряжением главного инженера предприятия-разработчика.
Протокол предварительных испытаний является основанием для предъявления изделия на приемочные испытания.

1.1.4. Объем испытаний

1.1.4.1. Предварительные испытания

Опытные образцы должны быть приняты ОТК предприятия-изготовителя.
Виды последовательности проведения предварительных испытаний:
1) предварительные проверки;
2) испытания на прочность и плотность материала задвижек и сварных швов;
3) испытания на работоспособность и плавность перемещения;
4) испытания на герметичность соединения корпус – крышка и саль-никового уплотнения;
5) герметичность затвора задвижек;
6) испытания на надежность.
При предварительных проверках следует установить:
1) комплексность представленной технической документации;
2) проверить соответствие изделий спецификации и чертежам;
3) отсутствие механических повреждений (внешний осмотр);
4) соответствие стендов и контрольно-измерительного оборудования требованиям технической документации и их пригодность для про-ведения испытаний;
5) наличие и правильность маркировки;
6) соответствие фактической и указанной в паспорте массы;
7) контроль соответствия габаритных размеров.
Взвешивание изделий производить на весах для статического взвеши-вания по ГОСТ 29329-92. Значение массы не должно превышать значений, указанных в паспорте на изделие.
Проверка габаритных размеров, указанных на сборочном чертеже, производится с помощью металлической линейки по ГОСТ 427-75, штанген-циркуля по ГОСТ 166-89.
Испытания на прочность и плотность материала деталей, находящихся под давлением, должны производиться подачей воды пробным давлением РПР 1.5РN в один из патрубков при заглушенном другом и открытом затворе.
При гидравлических испытаниях должно быть обеспечено вытеснение воздуха из внутренних полостей испытуемых изделий.
Дополнительно произвести испытания на плотность материала и сварных швов воздухом давления PN.
Продолжительность выдержки при установившемся пробном давле-нии не менее 5 минут, затем давление снижают до PN, при котором осматри-вают задвижку.
Материал считается прочным, если не обнаружено механических раз-рушений или видимых остаточных деформаций. Контроль визуальный.
Материал считается плотным, если:
1) при испытании водой не обнаружено течи и «потечения» через ме-талл, контроль визуальный;
2) при испытании воздухом не обнаружено пропуска воздуха, кон-троль производится пузырьковым методом – способом обливания или погружения в воду.
Испытания на работоспособность следует производить наработкой трех циклов «открыто - закрыто» без давления среды на затвор. Подвижные детали должны перемещаться плавно, без рывков и заеданий.
Испытания на герметичность соединения корпус-крышка и сальнико-вого уплотнения задвижек должны производиться номинальным давлением PN подачей воды в один из патрубков при заглушенном втором и открытом затворе.
Задвижки, предназначенные для жидких и газообразных нефтепро-дуктов, водогазонефтяных смесей, природного газа, должны испытываться воздухом давления PN. Испытания должны производиться с соблюдением соответствующих мер техники безопасности.
Испытания должны производиться при постоянном давлении. Время выдержки под давлением – не менее 3 минут.
Произвести подъем и опускание затвора на весь рабочий ход. Контро-лировать пропуск среды в верхнем, среднем и нижнем положениях затвора.
Контроль пузырьковым методом.
Пропуск среды не допускается.
Испытание изделия на герметичность затвора производится подачей воды давлением 1.1PN поочередно с каждой стороны прохода задвижки с предварительным выравниванием давления на входе и во внутренней ее по-лости.
Испытания должны производиться при постоянном давлении.
Испытания должны производиться при двукратном подъеме и опуска-нии затвора на 30% рабочего хода.
Закрытие задвижек должно производиться МКР указанным (в подраз-деле 1.2.).
Время выдержки под давлением – не менее одной минуты.
Контроль объемным методом .
Протечки по классу А ГОСТ 9544.
Испытания на определение крутящего момента на маховике должны производиться одновременно с работами по испытанию на герметичность за-твора. Измерение усилия производится с помощью манометрического ключа.

1.1.4.2. Испытания на надежность

Испытания на надежность проводятся с целью подтверждения опре-деленных количественных значений показателей надежности:
1) полного среднего ресурса – не менее 2500 циклов;
2) наработки на отказ – не менее 600 циклов.
Испытание задвижек производить в II этапа.
I этап. Испытание произвести на расходном стенде.
Задвижки испытать водой давлением и температурой 20С.
Расход воды по условиям стенда.
Произвести 1000 циклов «открыто – закрыто».
II этап. Испытание произвести при статическом давлении водой дав-лением PN. Наработать 1500 циклов «открыто – закрыто».
Допускается испытания проводить на расходных стендах или техно-логических линиях сторонних организаций, исходя из возможности стендов.
Частота срабатывания задвижек определяется возможностями испы-тательного стенда, но не должна превышать 1 цикла в минуту.
При испытаниях до наработки на отказ – не менее 600 циклов через каждые 100 циклов следует производить контрольные проверки по испыта-нию на герметичность соединения корпус – крышка, испытанию на герме-тичность затвора давлением PN.
На безрасходном стенде, при дальнейших испытаниях контрольные проверки проводить через каждые 500 циклов. При этом герметичность в за-творе по классу «С» ГОСТ 9544.
После наработки 600 циклов отказавшие при испытании задвижки ре-монтируются. Каждое изделие ремонтируется не менее 3-х раз, т.е. испытания должны производиться до 4-х последовательных отказов. В случае без-отказной работы испытания прекратить при наработке каждым изделием полного среднего ресурса.
Критериями отказов задвижек являются:
1) пропуск среды в затворе свыше норм, оговоренных по ГОСТ 9544-93;
2) потеря герметичности относительно внешней среды;
3) заклинивание подвижных частей;
4) срыв резьбы во втулке резьбовой;
5) неустранимый дополнительной протяжкой пропуск среды в про-кладочное соединение и сальник.
Критериями предельных состояний задвижек являются:
1) нарушение целостности корпусных деталей;
2) нарушение геометрической формы деталей, препятствующее нор-мальному функционированию;
3) изменение состояния поверхностей (появление царапин, ямок, вы-рывание отдельных участков и т.п.), препятствующее нормальному функционированию;
4) изменение размеров (вследствие износа или коррозионного разру-шения), препятствующее нормальному функционированию.
Отказы, возникшие по конструкторским и технологическим недора-боткам, по которым приняты меры, исключающие причины возникновения отказов, в дальнейшем могут не учитываться, если устранение причин отказов подтверждено проведением дополнительных испытаний на ресурс.
Необходимость и целесообразность конструктивной доработки за-движек решается комиссией, производящей испытания. По решению комис-сии, проводящей испытания, к критериям отказов допускается не относить:
протечки по затвору после наработки 600 циклов;
негерметичность сальникового уплотнения, устраненную затяжкой сальника или заменой деталей.
В процессе испытаний следует вести заполнение карты учета отказов по форме приложения 1 к ОСТ 26-07-820-89. Обработку результатов произ-водить по РД 302-07-279-89.

1.1.4.3. Приемочные испытания

Приемочные испытания проводит комиссия, назначенная приказом руководителя организации – разработчика. Комиссия в своей работе руково-дствуется ГОСТ 15.001-88. При проведении приемочных испытаний следует произвести:
1) контроль комплексности технической документации;
2) контроль последовательности предварительных испытаний, без проведения проверок на надежность (необходимость контрольных проверок определяется комиссией);
3) рассмотреть материалы предварительных испытаний.

1.1.5. Условия и порядок проведения испытаний

Общие требования к проведению испытаний, требования к испыты-ваемым изделиям, требования к стендам и испытательной оснастки, требова-ния безопасности должны осуществляться в соответствии с требованиями технических условий, технического описания и инструкции по эксплуатации.
Персонал, производящий испытания должен:
1) знать устройство стендов, на которых проводятся испытания;
2) изучить техническое описание и инструкцию по эксплуатации на клапан;
3) пройти инструктаж по технике безопасности.
При проведении испытаний изделие совершает срабатывания (циклы). Под срабатыванием понимается цикл «закрыто – открыто» совершаемый на полный ход штока под воздействием потока испытательной среды. Рабочее положение задвижек – любое. Направление подачи среды – любое.
После окончания испытаний следует произвести разборку изделий, согласно указаниям технического описания и инструкции по эксплуатации и тщательный осмотр деталей и узлов. Результаты осмотра занести в протокол предварительных испытаний.
Порядок работы приемочной комиссии в соответствии с ГОСТ 15.001-88.

1.1.6. Материально-техническое обеспечение испытаний

Стенды и установки, на которых проводятся испытания, должны обеспечивать все режимы испытаний, предусмотренные настоящим ПМ. Пе-ред испытанием коммуникации стендов и установок, через которые проходят испытательные среды, должны быть тщательно очищены, промыты и проду-ты.

1.1.7. Метрологическое обеспечение испытаний

При испытании изделий следует руководствоваться основными поло-жениями метрологического обеспечения, изложенными в ГОСТ 8.002-86.
Контрольно-измерительная аппаратура и испытательные стенды, ис-пользуемые при испытаниях, должны обеспечивать замер параметров, соот-ветствующих требованиям конструкторской документации и быть проверены на соответствие паспорту или другим техническим документам, содержащим основные параметры этого оборудования.
Манометры, применяемые при испытаниях, должны быть исправными и опломбированными. Класс точности манометров должен быть не менее 1,5.
Проверяемые величины должны находиться в пределах второй трети шкалы показания манометров.
Для проверки задвижек запрещается применять измерительные при-боры, срок обязательных проверок которых истек.
Допуски величин параметров не должны превышать:
давление, Мпа (кгс/см2) - 1,5 % ;
температура, С - 5С;
время, с - 2.
Испытательная среда – вода по ГОСТ 2874-82.

1.1.8. Отчетность

По результатам приемочных испытаний составляется отчетная доку-ментация по ГОСТ 15.001-88.
Комиссия, производившая приемочные испытания, на основании ре-зультатов приемочных испытаний дает рекомендации по корректировке тех-нической документации (при необходимости) и заключение о соответствии документации требованиям ЕСКД и годности ее для организации серийного производства арматуры.
Настоящие ПМ1 в процессе испытаний могут уточняться и допол-няться в установленном порядке.

 


1.1.9. Параметры задвижек высокого давления

Общие сведения об изделии.
Наименование изделия: Задвижка компактная стальная DN 100.
Обозначение изделия: ЗКС 160-100 исп. т/ф 31лс ХЛ1.

Таблица 1.
Основные технические данные и характеристики
Наименование параметра Показатель
1 2
Проход условный DN, мм 100
Номинальное (условное)
PN, Мпа (кгс/см2) 6.3
(63) 10
(100) 16
(160) 20
(200) 25
(250)
Давление гидроиспытаний
PПР, Мпа (кгс/см2) 9.5
(95) 15
(150) 24
(240) 30
(300) 35
(350)
Температура рабочей среды, ТС, не более 350
Температура окружающей среды, tС от минус 60 до плюс 40
Пропуск среды в затворе по кл. А ГОСТ 9544-93
Рабочая среда Вода, пар, жидкие и газообразные нефтепродукты, водогазонефтяные смеси. Природный газ, углеводород-ный конденсат, метанол, дизтиленг-ликол.
Масса, кг *
**
*** 80.8
113
63.3 87
132
63.3 88
138
64

69 98
58
69
Изготовление и поставка ТУ 4111-40-00218147-93


Продолжение табл. 1.
1 2
Максимальный крутящий момент, Нм 135 214 341 426 532
Привод Ручное

Особые отметки:
* -массы для исполнения с фланцами;
** - массы для исполнения с ответными фланцами;
*** - массы для исполнения с патрубками под приварку.

Таблица 2.
Материал основных деталей
Наименование детали Марка
материала Наименование
детали Марка
материала
Корпус, крышка
Шток, клин
Шпилька, гайка Сталь 09Г2С
Сталь 14Х17Н2
Сталь 35Х, 40Х Набивка сальника
Прокладка
Фланцы АГИ
Сталь 09Г2С
Сталь 09Г2С

Таблица 3.
Механические свойства
Марка
стали Предел прочности в н/мм2
(кг/мм2) Предел те-кучести в н/мм2
(кг/мм2) Относ.
удлин.

% Относ.
сужение

% Ударная вязкость
KCV-60 Дж/см2
(кгм/см2)
14Х17Н2
09Г2С
40Х 1080(110)
432(44)
735(75) 835(85)
245(25)
590(59) 10
19
14 30
45
40 29(3)
29(3)
29(3)

Таблица 4.
Результаты испытаний
Вид испытаний Давление, Мпа (кгс/см2) Среда Результаты испытаний
На прочность и плотность ма-териала дета-лей 9.5
(95) 15
(150) 25
(250) 30
(300) 35
(350) Вода Положи-тельные
На плотность материала 6.3
(63) 10
(100) 16
(160) 20
(200) 25
(250) Воз-дух Положи-тельные
Герметичность соединений и сальникового уплотнения 6.3
(63) 10
(100) 16
(160) 20
(200) 25
(250) Вода Протечек не обнару-жено
Герметичность в затворе 6.3
(63) 10
(100) 16
(160) 20
(200) 25
(250) Вода Класс А
ГОСТ 9544-93

Задвижка компактная стальная соответствует техническим условиям ТУ – 4111 – 40 – 00218147 – 93. Вариант защиты наружных и внутренних по-верхностей – ВЗ – 1 по ГОСТ 9.014 – 78.
Гарантии изготовителя:
1) гарантийный срок эксплуатации задвижки – 12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию;
2) гарантийная наработка – 500 циклов в пределах гарантийного срока эксплуатации.
Общие сведения об изделии.
Наименование изделия: Задвижка компактная стальная DN 100.
Обозначение изделия: ЗКС 160-100 исп. т/ф 31лс ХЛ1.

Таблица 5.
Основные технические данные и характеристики
Наименование параметра Показатель
1 2
Проход условный DN, мм 150
Номинальное (условное)
PN, Мпа (кгс/см2) 6.3
(63) 10
(100) 16
(160) 20
(200) 25
(250)
Давление гидроиспытаний
PПР, Мпа (кгс/см2) 9.5
(95) 15
(150) 24
(240) 30
(300) 35
(350)
Температура рабочей среды, ТС, не более 350
Температура окружающей среды, tС от минус 60 до плюс 40
Пропуск среды в затворе по кл. А ГОСТ 9544-93
Рабочая среда Вода, пар, жидкие и газообразные нефтепродукты, водогазонефтяные смеси. Природный газ, углеводород-ный конденсат, метанол, дизтиленг-ликол.
Масса, кг *
**
*** 201
271
162 222
322
164 225/266
335/375
167/208

216

216
Изготовление и поставка ТУ 4111-40-00218147-93
Максимальный крутящий момент, Нм 260 400 620 760 960
Привод Ручное

Особые отметки:
* -массы для исполнения с фланцами;
** - массы для исполнения с ответными фланцами;
*** - массы для исполнения с патрубками под приварку.
Таблица 6.
Материал основных деталей
Наименование детали Марка
материала Наименование
Детали Марка
Материала
Корпус, крышка
Шток, клин
Шпилька, гайка Сталь 09Г2С
Сталь 14Х17Н2
Сталь 35Х, 40Х Набивка сальника
Прокладка
Фланцы АГИ
Сталь 09Г2С
Сталь 09Г2С

Таблица 7.
Механические свойства
Марка
стали Предел прочности в н/мм2
(кг/мм2) Предел те-кучести в н/мм2
(кг/мм2) Относ.
удлин.

% Относ.
Сужение

% Ударная вязкость
KCV-60 Дж/см2
(кгм/см2)
14Х17Н2
09Г2С
40Х 1080(110)
432(44)
735(75) 835(85)
245(25)
590(59) 10
19
14 30
45
40 29(3)
29(3)
29(3)


Таблица 8.
Результаты испытаний
1 2 3 4
Вид испытаний Давление, Мпа (кгс/см2) Среда Результаты испытаний
На прочность и плотность ма-териала дет. 9.5
(95) 15
(150) 25
(250) 30
(300) 35
(350) Вода Положи-тельные


Продолжение табл. 8.
1 2 3 4
На плотность материала 6.3
(63) 10
(100) 16
(160) 20
(200) 25
(250) Воз-дух Положи-тельные
Герметичность соединений и сальникового уплотнения 6.3
(63) 10
(100) 16
(160) 20
(200) 25
(250) Вода Протечек не обнару-жено
Герметичность в затворе 6.3
(63) 10
(100) 16
(160) 20
(200) 25
(250) Вода Класс А
ГОСТ 9544-93

Задвижка компактная стальная соответствует техническим условиям ТУ – 4111 – 40 – 00218147 – 93. Вариант защиты наружных и внутренних по-верхностей – ВЗ – 1 по ГОСТ 9.014 – 78.
Гарантии изготовителя:
1) гарантийный срок эксплуатации задвижки – 12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию;
2) гарантийная наработка – 500 циклов в пределах гарантийного срока эксплуатации.

1.2. Обзор гидравлических и пневматических агрегатов и аппаратуры для обеспечения испытания задвижек высокого давления

Для обеспечения испытаний давлением воздуха и воды необходимо разработать систему пневмо- и гидрообеспечения, для регулирования подачи давления среды от ресивера необходимо установить регулируемую автома-тическую арматуру. Для этого необходим обзор арматуры и агрегатов, кото-рые способны выполнить данную функцию в заданных условиях.
Выполнение одних и тех же функций может осуществляться различ-ными типами арматуры (см. табл. 9), имеющими одну или другую принципи-альную конструкцию затвора. По этому признаку выделяют следующие, ос-новные типы трубопроводной арматуры: задвижки, клапана, заслонки, краны, мембранный (диафрагмовый) клапан, шланговый клапан.

Таблица 9.
Сравнительные характеристики различных типов арматуры
1 2
Наименование
арматуры Краткая
Характеристика
Задвижка Затвор движется возвратно-поступательно вдоль уплотнительной поверхности. Большая строитель-ная высота, малая строительная длина. Медленное срабатывание. Большое усилие на привод затвора. Сильный износ поверхности седла на загрязненных жидкостях. Малое гидравлическое сопротивление. Отсутствие противодавления рабочей среды.
Клапан Затвор движется по нормали к уплотнительной по-верхности. Малая строительная высота, большая строительная длина. Быстрое срабатывание. Боль-шое усилие на привод затвора. Большое гидравли-ческое сопротивление. Наличие противодавления рабочей среды. Высокая герметичность.
Кран Затвор движется вращательно на 90о вдоль уплот-нительной поверхности. Малая строительная высо-та, малая строительная длина. Быстрое срабатыва-ние. Сильный износ поверхности седла и пробки на загрязненных и агрессивных жидкостях. Малое гидравлическое сопротивление.

Продолжение табл. 9.

1 2
Отсутствие противодавления рабочей среды. Боль-шое усилие на привод затвора.
Заслонка Затвор движется вращательно на 90о. Малая строи-тельная высота, малая строительная длина. Быстрое срабатывание. Малое усилие на привод затвора. Малая герметичность. Малое гидравлическое со-противление. Отсутствие противодавления рабочей среды. Применяется на газах.
Диафрагмовый (мем-бранный) клапан Затвор движется возвратно-поступательно по нор-мали к уплотнительной поверхности. Малая строи-тельная высота, большая строительная длина. Бы-строе срабатывание. Малое усилие на привод затво-ра. Применяется на агрессивных жидкостях. Боль-шое гидравлическое сопротивление. Наличие про-тиводавления рабочей среды.
Шланговый клапан Затвор движется возвратно-поступательно по нор-мали к уплотнительной поверхности. Малая строи-тельная высота, большая строительная длина. Бы-строе срабатывание. Малое усилие на привод затво-ра. Применяется на агрессивных жидкостях. Малое гидравлическое сопротивление. Наличие противо-давления рабочей среды.

Под термином “трубопроводная арматура” понимают устройство, ус-танавливаемое на трубопроводах, агрегатах, сосудах, предназначенное, для управления, отключения, регулирования, смешивания, газоразделения пото-ков рабочих сред (жидкой, газообразной, газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т.п.), путем изменения площади проходного сечения. Трубопро-водная арматура характеризуется двумя главными параметрами:
условный проход (номинальный размер);
условным (номинальным) давлением.
Условный проход (номинальный размер) Dу или DN трубопроводной арматуры – это номинальный внутренний диаметр присоединяемого к арма-туре трубопровода в мм. Размеры условных проходов должны соответство-вать числам параметрического ряда, устанавливаемого ГОСТ 28338-89 (всего 49 показателей от 3 до 4000 мм, см табл. 10).

Таблица 10.
Значения условных проходов по ГОСТ 28338-89
Условный проход, мм.
3 40 300 160
4 50 350 1800
5 63* 400 2000
6 65 450** 2200
8 80 500 2400
10 100 600 2600**
12 125 700 2800
15 150 800 3000
16* 160* 900** 3200**
20 175** 1000 3400
25 200 1200 3600**
32 250 1400 3800**
4000

*- допускается для гидравлических и пневматических устройств;
** - не допускается для арматуры общего назначения.
Условное (номинальное) давление (Ру или РN) – наибольшее избы-точное рабочее давление при температуре рабочей среды 20С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и армату-ры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках их прочности при температуре 20С. ГОСТ 26349-84 определяет параметрический ряд номинальных давле-ний, состоящих из 26 параметров от 0,1 до 800 кгс/см2.
В отличие от условного давление рабочее давление – это наибольшее избыточное давление при котором обеспечивается заданный режим эксплуа-тации арматуры, то есть при заданной рабочей температуре.
Основываясь на рассмотренном материале, произведем обзор гидрав-лических и пневматических электромагнитных клапанов.
Клапаны газовые электромагнитные типа ВН и ВФ:
1) ВН1Н-4, ВН1Н-4К, ВН1/2Н-4 и др. модификации;
2) ВФ1/2Н-4, ВФ3/4Н-4, и др. модификации.
Технические характеристики:
1) нормально закрытые ВН, нормально открытые BФ;
2) условный проход ДУ 15, 20, 25, 40, 50 мм;
3) диапазон давлений О ... 100 бар;
4) время открытия/закрытия, сек. не более 1;
5) частота включения, 1/час 1000;
6) ресурс включений 1000000;
7) напряжение питания, V* переменного тока 220, 110, 24; 50Hz;
8) постоянного тока 220, 110, 24;
9) номинальная мощность, w 25;
10) класс изоляции F, степень защиты IP65;
11) температура окружающей среды -30...+40°С.
Клапан электромагнитный «НЗ» DN 50, PN 6 МПа, ТУ 3742-008-20652433-99.
Клапан распределительный взрывозащитный КРВ-1: КРВ-1 5Д2.954.017ТУ.
Технические характеристики:
1) вид взрывозащиты - "взрывонепроницаемая оболочка";
2) маркировка взрывозащиты - IExdIIПТС5;
3) диапазон рабочих давлений: от 0 до 120 кгс/см2;
4) условный проход Ду= 8мм;
5) пропускная способность Кv=0,3 м3/ч;
6) условия эксплуатации: температура окружающего воздуха от минус 40 до плюс 70°С, атмосферное давление от 84 до 10006,7 кПа;
7) напряжение питания клапана 48 В постоянного тока;
8) потребляемая мощность - не более 9 Вт;
9) присоединение внешних коммуникаций - резьбовые отверстия G1/4-B и G1/2-B ГОСТ 6357-81.
Распределитель взрывозащитный РВД-4: РДВ-4-05 ТУ6-94 5Д2.954.022ТУ.
Технические характеристики:
1) вид взрывозащиты - "взрывонепроницаемая оболочка";
2) маркировка взрывозащиты - IExdIICT6;
3) диапазон рабочих давлении от 0,1 до 10 МПа (от 1.0 до 100 кгс/см2);
4) условный проход Dy = 8 мм;
5) пропускная способность Кv = 0,7 м3/ч;
6) диапазон рабочих температур от -50 до +70°С;
7) потребляемая мощность - не более 7 Вт или 7 В•А;
8) присоединение внешних коммуникаций - 4 отверстия К 1/8" ГОСТ 6111-52;
9) присоединительный кабель - Ø 7,7-8,5.
Клапан электромагнитный взрывозащитный высокого давления КЭВД-20: КЭВД-20 ТУ6-94 5Д2.954.022ТУ.
Технические характеристики:
1) вид взрывозащиты - "взрывонепроницаемая оболочка";
2) маркировка взрывозащиты - IExdIICT6;
3) диапазон рабочих давлении от 0,1 до 45 МПа (от 1.0 до 450 кгс/см2);
4) условный проход Dy = 50 мм;
10) диапазон рабочих температур от -50 до +70°С;
11) потребляемая мощность - не более 7 Вт или 7 В•А;
12) присоединение внешних коммуникаций - 4 отверстия К 1/8" ГОСТ 6111-52;
13) присоединительный кабель - Ø 7,7-8,5.
Клапан электромагнитный высокого давления ИЛ-20: ТУ6-94 5Д2.954.022ТУ.
Технические характеристики:
1) диапазон рабочих давлении от 0,1 до 200 МПа (от 1.0 до 2000 кгс/см2);
2) условный проход Dу=DN = 60 мм;
3) напряжение питания 220/110/24В;
4) принцип действия – электромагнитный;
5) габаритные размеры 150100100 мм;
6) температура окружающей среды от –40С до +80С.

1.3. Функционально-стоимостной анализ (ФСА) базовых стендов для гидро- и пневмоиспытаний за-движек высокого давления

В данном разделе обоснована экономическая целесообразность разра-ботки системы управления автоматизированного стенда для приемо-сдаточных и исследовательских испытаний арматуры высокого давления. Для этого используется функционально-стоимостной анализ базовых стендов. С использованием корректирующей формы функционально-стоимостного анализа производится анализ базового варианта технической системы, подвергающийся инновационным преобразованиям. В результате данного анализа в базовом варианте обнаруживаются функциональные и структурные элементы системы, обладающие экономической несостоятельностью или функциональной недостаточностью. Именно эти элементы должны быть рационализированы. При этом, кроме технических эффектов от разработки, появляются экономические, социальные, экологические и иные эффекты.
Построение структурной модели.
Структурная модель (СМ) - это упорядоченное представление элемен-тов объекта и отношений между ними, дающее представление о составе ма-териальных составляющих объекта, их основных взаимосвязях и уровнях ие-рархии. Структурная модель базового варианта стенда для приемо-сдаточных испытаний арматуры высокого давления представлена на рис. 1.
Построение функциональной модели объекта.
Функциональная модель (ФМ) - это логико-графическое изображение состава и взаимосвязей функций объекта, получаемое по средствам их фор-мулировки и установления порядка подчинения. ФМ базового варианта стен-да, для приемо-сдаточных испытаний арматуры высокого давления, пред-ставлена на рис. 2.
Построение совмещенной функционально-стоимостной модели (ФСМ) объекта.
В данном пункте производится функционально-стоимостной анализ базового варианта стенда для приемо-сдаточных испытаний арматуры высо-кого давления. ФСМ объекта пригодна для выявления ненужных функций и элементов в объекте (бесполезных и вредных); определения функциональной достаточности и полезности материальных элементов объекта; распределения затрат по функциям; оценки качества исполнения функций; выявления дефектных функциональных зон в объекте; определения уровня функцио-нально-структурной организации изделия.
Построение ФСМ осуществляется путем совмещения ФМ и СМ объ-екта /1/.
ФСМ системы управления базового варианта стенда, для приемо-сдаточных испытаний арматуры высокого давления, представлена в таблице 11.
Оценка значимости функции ведется последовательно по уровням ФМ (сверху вниз), начиная с первого. Для главной и второстепенной, т.е. внешних функций объекта при оценке их значимости исходным является распределение требований потребителей (показателей качества, параметров, свойств) по значимости (важности) /1/.
Нормирующим условием для функции является следующее:
,
где rij - значимость jой функции, принадлежащей данному iому уровню ФМ; j=1,2,...,n;
n - количество функций, расположенных на одном уровне ФМ и отно-сящихся к общему узлу вышестоящего уровня.
Для внутренних функций определение значимости ведется исходя из их роли в обеспечении функций вышестоящего уровня.
Определение относительной важности функции R.
Учитывая многоступенчатую структуру ФМ, наряду с оценкой значи-мости функций по отношению к ближайшей вышестоящей определяется по-казатель относительной важности функции любого i-го уровня Rij по отно-шению к изделию в целом:
,
где G - количество уровней ФМ.
В случае, если одна функция участвует одновременно в обеспечении нескольких функций верхнего уровня ФМ, ее значимость определяется для каждой из них отдельно, а относительная важность функции для объекта в целом рассчитывается как сумма значений Rij по каждой ветви ФМ (от iго уровня до первого), проходящей через эту функцию.
Оценка качества исполнения функций Q.
Обобщенный (комплексный) показатель качества варианта исполнения функций оценивается по формуле:
,
где n - значимость nго потребительского свойства;
Pnv - степень удовлетворения nго свойства в vом варианте;
m - количество свойств.
Важным элементом качества исполнения функций является функцио-нальная организованность изделий, которая определяется следующими пока-зателями.
Показатель актуализации функций, определяется коэффициентом ак-туализации:

где Fп - необходимые функции;
Fоб - общее количество действительных функций;
KaF=23/28=0,82
Показатель сосредоточения функций, определяется коэффициентом сосредоточения:
,
где Fосн - количество основных функций;
Fоб - общее количество функций.
kcF=25/28=0,9
Показатель совместимости функций, определяется коэффициентом совместимости:
,
где Fс - функции согласования;
Fоб - общее количество функций.
kсовмF=7/28=0,25
Показатель гибкости функций, определяется коэффициентом гибкости:
,
где FP - количество потенциальных функции;
FП - количество необходимых функций.
kгF=5/(23+5)=0,17
Качество выполнения функций будет иметь вид:

Определение абсолютной стоимости функций.
Функционально необходимые затраты - минимально возможные за-траты на реализацию комплекса функций объекта при соблюдении заданных требований потребителей (параметров качества) в условиях производства и применения (эксплуатации), организационно- технический уровень которых соответствует уровню сложности спроектированного объекта.
Абсолютная стоимость реализации функций Sабс определяется по формуле:
Sабс=Sизг+Sэкспл+Sтр+Sэн+Sпроч ,
где Sизг - затраты, связанные с изготовлением (приобретением) мате-риального носителя функции. В состав этих затрат входят: затраты на проек-тирование, изготовление (модернизацию), пуско-наладочные работы, обуче-ние персонала:
Sэкспл - эксплуатационные затраты;
Sтр - затраты, связанные с трудоемкостью реализации функции;
Sэн - энергозатраты на реализацию функции;
Sпроч - прочие затраты на реализацию функции .
Определение относительной стоимости реализации функций
Относительная стоимость реализации функций SотнF определяется по формуле:
,
где Sабс - суммарная абсолютная стоимость функционирования объ-екта.
SабсFij - абсолютная стоимость реализации jой функции iго уровня ФМ.
Построение функционально-стоимостных диаграмм (ФСД) и диаграмм качества исполнения функций (КИФ).
Данные диаграммы строятся для базового и проектного варианта ис-следуемого объекта. Они имеют целью выявления зон диспропорции, т.е. зон избыточной затратности реализации функции, а также определение зон функциональной недостаточности (низкого качества исполнения функций).
Диаграммы ФСД и КИФ строятся для базового варианта (до принятия проектного решения) и проектного варианта. Они вынесены на графическую часть проекта и изображены на листе 15, (технико-экономические показатели проекта, иллюстрация).

Структурная модель базового варианта стенда

 

 

 

 


Рис. 1.
Функциональная модель базового варианта стенда

 

 

 

 

Рис. 2.
Таблица 11.
Функционально-стоимостная модель базового варианта стенда
Индекс функ-ции Наимено-вание функции Материальный носитель функ-ции R R Q Sабс Sотн
1 2 3 4 5 6 7 8
f111 Пульт управле-ния 0,6 0,144 0,14 2000 0,018
f112 Реле 0,2 0,048 0,048 1000 0,009
f113 Кнопки 0,1 0,024 0,022 200 0,002
f114 Вентили 0,1 0,024 0,024 3000 0,026
f121 Манометры 0,8 0,128 0,128 32000 0,281
f122 Датчики уровня 0,2 0,032 0,03 500 0,004
f11 РКЦ 0,6 0,24 0,21 6000 0,053
f12 Датчики 0,4 0,16 0,16 32500 0,285
f21 Гидроцилиндр зажима 0,4 0,1 0,1 500 0,004
f22 Уголок 0,05 0,0125 0,012 150 0,001
f23 Стол для испы-таний 0,05 0,0125 0,012 600 0,005
f24 Кронштейны 0,1 0,025 0,022 300 0,003
f25 Призмы 0,15 0,0375 0,037 350 0,003
f26 Заглушки 0,2 0,05 0,05 2000 0,018
f27 Тележки 0,05 0,0125 0,012 500 0,004
f31 Корпус 0,1 0,025 0,025 5000 0,044
f32 Ванна 0,1 0,025 0,025 3000 0,026
f33 Окно 0,1 0,025 0,024 200 0,002
f34 Привод 0,2 0,05 0,06 5000 0,044
f35 Щит 0,1 0,025 0,025 300 0,003
f36 Подставка для задвижки 0,1 0,025 0,023 250 0,002
f37 Заглушка 0,2 0,05 0,05 2000 0,018
f38 Кронштейн 0,1 0,025 0,025 300 0,003
F1 Система управ-ления 0,4 0,4 0,41 40000 0,351
F2 Узел гидроис-пытаний 0,25 0,25 0,25 6000 0,053
F3 Узел пневмоис-пытаний 0,25 0,25 0,25 18000 0,158
F4 Гидростанция 0,05 0,05 0,05 25000 0,219
F5 Компрессор 0,05 0,05 0,04 25000 0,219
 114000 1
1.4. Задачи управления гидравлической, пнев-матической системами стенда и контроль протечек

Функции системы управления можно определить через систему его необходимых внешних воздействий. С одной стороны система управления выступает как управляющий автомат по отношению к стенду для испытаний арматуры высокого давления, с другой – система управления вместе с со стендом является объектом управления со стороны человека.
Анализируя функции управления данным стендом можно выделить несколько их классов. Взаимодействие СУ с объектом – технологическим оборудованием состоит в управлении дискретной автоматикой, электромаг-нитными клапанами – логическая задача. Особенностью логической задачи является наличие большого числа обменных сигналов между СУ и объектом. СУ в данном контексте обеспечивает управление подачей рабочего и пробно-го давления воды и воздуха в испытуемое изделие, включение гидростанции, компрессора высокого давления, контроль давления, обслуживание сигналов с пультов управления, включение и управление насосами и приводами, включение-отключение источников тока на вспомогательном оборудовании, подготовку к работе, работу технологического оборудования в заданных ре-жимах, индикацию состояния системы автоматики, выход из аварийных си-туаций, хранение информации при отключении питания и др. Но все же главной задачей в приемосдаточных испытаниях арматуры высокого давления остается контроль (манометрический метод) на наличие протечек.
Технологическая задача состоит в достижении требуемого качества испытания с наименьшими затратами. Главным показателем качества испы-таний является надежность испытуемого объекта. Для обеспечения качест-венных испытаний необходимо соблюдать технологию процесса испытания. Решение технологической задачи возможно при наличии устройства адап-тивного управления. Данные устройства будут установлены на гидравличе-ской и пневматической системах управления в проекте автоматизированного стенда для приемосдаточных и исследовательских испытаний арматуры вы-сокого давления.
На стенде для приемосдаточных и исследовательских испытаний тех-нологический процесс будет выполняется на основе программируемого про-мышленного контроллера . Алгоритм функционирования является жестким. Для расширения возможностей гидравлической и пневматической систем, алгоритм сделаем гибким, с возможностью перепрограммирования. Таким образом, мы сможем корректировать технологический процесс, в случае не-обходимости. Алгоритм будет записан в перезаписываемую память микро-контроллера.

1.5. Анализ тенденций развития гидро- и пнев-моавтоматики стендов

1.5.1. Общий анализ тенденций

Главные современные тенденции в управлении технологическими процессами (ТП) определяются общим стремлением к использованию ком-мерческих технологий. Промышленность переходит от ручного к специали-зированному аппаратному и программному обеспечению, к применению компонентов общего потребления. Стимулы к такому переходу различны. Для конечных пользователей таких систем – инженеров и технологов на про-изводстве – на первом месте стоят простота интеграции и низкая стоимость.
Главным компонентом таких систем являются – персональные ком-пьютеры (ПК) и программируемые контроллеры, совместимые с персональ-ными компьютерами. Благодаря нарастающему быстродействию и снижаю-щейся стоимости их лидирующее положение должно сохраниться и в обо-зримом будущем. Стоимость процессоров снизилась на три порядка с 1975г. Предполагается, что к 2011 г. она уменьшится еще во столько же раз. Бес-прецедентные возможности обработки информации сочетаются с гибкими возможностями связи.
Если провести анализ развития современных гидравлических и пнев-матических стендов для испытания арматуры высокого давления, то не труд-но будет заметить уникальность каждого из них. Так же можно увидеть, что разработки таких стендов ведутся очень интенсивно и в различных направ-лениях машиностроительных и других типов производств. Вообще, в на-стоящее время потребность в таких испытательных стендах очень велика, по-тому что на современном рынке конкурентно способной может быть только качественная продукция, так как качество исполнения продукции гарантирует ее надежность и безопасность в эксплуатации. Данные характеристики должны разрабатываться, проверяться, дорабатываться и испытываться на испытательных стендах, которые в свою очередь должны удовлетворять со-временным условиям испытательного оборудования и производства в целом. Для этого испытательное оборудование должно быть оснащено высоко точ-ными и надежными автоматическими или автоматизированными системами управления и автоматическими исполнительными агрегатами.
Высокие цены на арматуру высокого давления, жесткие требования к качеству, надежности и безопасности ее исполнения диктуют уникальность, сложность и гарантийную ответственность процесса испытания и всего ис-пытательного оборудования в целом. Поэтому, оборудование на испытатель-ных стендах, как правило, очень дорогостоящее, что в свою очередь приводит к высоким ценам на автоматизированные стенды для испытания арматуры высокого давления. Ниже приведены примеры автоматических и автома-тизированных стендов для испытания арматуры высокого давления. На осно-вании реализации необходимых условий и параметров для испытания задви-жек КЗ 11012 – 150, ЗКС 160 – 100, ЗКС 160 – 150 и автоматизированных ис-пытательных стендов будет разработан необходимый специализированный, автоматизированный стенд для испытаний арматуры высокого давления воз-духом и водой.

1.5.2. Примеры тенденции развития гидро- и пневмоавтоматики стендов

Стенд с взрывной камерой высокого давления разработанный в ГУП "ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова", Россия. Предназначен, для испы-таний конструкций и изделий, находящихся в процессе эксплуатации под гидравлическим давлением и подвергающихся воздействию динамических нагрузок.

Таблица 12.
Основные технические характеристики
Внутренний диаметр
3,6 м
Высота 6 м
Объем камеры 55 м3
Суммарное рабочее давление
гидростатическое + взрывное
1,5•107 Н/м2
Размеры испытываемого оборудования:
диаметр до 1 м
длина до 5 м
масса до 3•103 кг

Стенд оснащен автоматизированным измерительным комплексом, по-зволяющим проводить замеры давления в ударной волне в воде, параметры сотрясений и деформаций испытываемых конструкций и изделий, а также обработку результатов испытаний с помощью ЭВМ. Габариты взрывной ка-меры стенда обеспечивают воспроизведение в процессе испытаний гидроди-намических процессов, происходящих в скважине при проведении простре-лочно-взрывных работ.
Стенд испытания рукавов высокого давления разработан ООО "ЭКСПО-Трейд", которое гарантирует нормальную работу стенда в течение 6 месяцев со дня установки, но не более 12 месяцев со дня отгрузки при со-блюдении правил эксплуатации. Стенд испытания рукавов высокого давления (РВД) предназначен для проведения проверки прочности заделки арматуры после сборки (см. рис. 3.). Испытания проводить согласно ГОСТу 6286-73.

Таблица 13.
Технические характеристики
Вместимость маслосистемы дм 3 8
Насос привода ручной НР 01/1
Рабочее давление:
- Насоса
- Гидроусилителя кг/см 2
250
485
Усилие на рукоятке кг
Габаритные размеры
- длина
- ширина
– высота мм
1200
500
960

Стенд испытания РВД
Рис. 3.

Стенд состоит из корпуса (см. рис. 4.), являющегося сборным корытом для масла. Внутри корпуса, размещён гидроусилитель (ГУ), раздаточный штуцер с ключом – задвижкой для подключения сменных наконечников, кран запорный (КЗ). Под корпусом закреплён гидробак (ГБ), соединённый с полостью корпуса отверстием. С торца корпуса установлена панель где рас-положены насос ручной (НР), гидрораспределитель (ГР), манометр.

Схема гидравлическая принципиальная

Рис. 4.

Стенд для гидроиспытаний трубопроводной арматуры фланцевого ис-полнения СИ-5 (см. табл. 14).

Таблица 14.
Технические характеристики
Модель Диапазон использо-вания Испытатель-ная среда Источник давления Габариты размеры *, мм. Мас-са, кг
DN, мм. PN, МПа
СИ-5 25...300 1... 6,4 Вода питье-вая по ГОСТ 2874-83 Мульти-пликатор 1150x644х1290 300

Размеры, указанные с * - без пневмогидравлической насосной станции.
Стенд для гидроиспытаний задвижек на прочность и герметичность СИ – 6.
Конструкция: горизонтальный переналаживаемый стенд с регулируе-мым усилением зажима, гидропривод зажима, сменные герметизирующие за-глушки с эластичным уплотнением, механизм переналадки по DN, пневмо-приводной механизм переналадки по строительной длине, источник давления - пневмогидравлическая насосная станция ПГС-2 (см. табл. 15).

Таблица 15.
Технические характеристики
Модель Диапазон использо-вания Габариты размеры *, мм. Масса, кг
DN, мм. PN, МПа
СИ-6-1 50...150 16,0; 6,3 1500х700х650 1200
СИ-6-2 50...200; 250...400 16,0; 6,3 2000х1200х1100 2000
СИ-6-3 50...200; 250...500; 600 16,0; 8,0;
2,5 3500х1500х1800 3500

Размеры, указанные с * - без пневмогидравлической насосной станции.
Стенд для гидроиспытаний задвижек СИ – 11.
Вертикальное исполнение, переналаживаемое по строительной длине, Гидропривод зажима заглушек. Возможность использования грузоподъемных средств, при установке испытываемых изделий на стенд. Источник давления - пневмогидравлическая насосная станция ПГС-2 (см. табл. 16).
.
Таблица 16.
Технические характеристики
Диапазон использования Габариты размеры *, мм. Масса, кг
DN, мм. PN, МПа
50...00 1...6,3

600х600х1850

1250
250 1...4,0
300...400 1...2,5

Размеры, указанные с * - без пневмогидравлической насосной станции.
Стенд для пневмогидравлических испытаний трубопроводной арма-туры СИ – 21.
Стенды предназначены для проведения гидравлических испытаний на прочность и плотность материала корпусных деталей водой давлением и герметичность затвора, сальникового уплотнения и прокладочных соединений запорно-регулирующей фланцевой арматуры водой давлением Ргерм. =1,1 PN в соответствии с требованиями ГОСТ 5762-74 и ГОСТ 9544-93 (см. табл. 17). Конструкция: вертикальное исполнение, настройка по строительной длине и диаметру фланцев, гидропривод зажима заглушек с эластичным уплотнением, возможность использования грузоподъемных средств при установке испытываемых изделий на стенд, пневмогидравлическая насосная станция. Для испытаний на герметичность воздухом Р=0,6 Мпа, для испытания предохранительных клапанов СППК воздухом на работоспособность (комплектация компрессорной станцией оговаривается при заказе) для испы-тания бесфланцевой арматуры специальная комплектация герметизирующими дисками (для давлений до Рпр=80 МПа.).

Таблица 17.
Технические характеристики
Модель Диапазон использо-вания Габариты размеры, мм. Масса, кг
DN, мм. PN, МПа
СИ-21-1 50...200; 65...80 1,0..16,0; 1,0..70,0 950х950х2400 2000
СИ-21 50...200 1,0...16,0 950х950х2400 1200


1.6. Техническое задание на проект

1.6.1. Наименование и область применения пневматической и гидравлической систем автомати-зированного стенда

Автоматизированная система управления обеспечением приемосда-точных и исследовательских испытаний воздухом и водой высокого давления.
Область применения: главным образом в машиностроении, нефтега-зодобывающей и перерабатывающей промышленности.

1.6.2. Основание для разработки

На основании задания кафедры АПП Курганского государственного университета, утвержденному приказом по университету № 106 от 9.04.2001., на разработку дипломного проекта на тему «Проект автоматизированного стенда для приемосдаточных и исследовательских испытаний арматуры высокого давления».

1.6.3. Цель и назначение разработки

В связи с ростом требований к качеству и надежности испытуемого оборудования и самого процесса испытаний, изменяется подход к процессу испытаний и испытательному оборудованию. Требуется более точное соблю-дение технологического процесса испытания. Прежняя система управления на базе ручного управления не удовлетворяет требованиям современного производства, возникает потребность в системах управления нового типа. Разработки в этой области идут по пути создания системы управления на базе регулирующих микроконтроллеров и элементов электроавтоматики, которые в составе системы управления придают ей большую гибкость, точность соблюдения технологического процесса, удобство в работе. Таким образом, цель формируется из двух пунктов, замены ручных элементов (вентилей) элементами электроавтоматики (клапанами электромагнитными) и установкой автоматической системы управления данными элементами и всем процессом испытания в целом.

1.6.4. Источники разработки

Данные системы управления созданы на основе типового проекта стенда для приемосдаточных испытаний арматуры высокого давления выполненного ОАО «Икар» город Курган. Была использована документация на данный испытательный стенд.

 

1.6.5. Режимы работы объекта

Данный испытательный стенд может работать в двух режимах: ручном и автоматизированном. Выбор режима осуществляется переключателем, рас-положенным на панелях управления.
Выходной параметр объекта управления – давление воздуха и давление воды, регулируется путем открывания и закрывания вентилей подачи давле-ния соответственно.
Сигналы на магнитных пускателях открывают и закрывают клапана электромагнитные.

1.6.6. Условия эксплуатации систем гидро- и пневмоавтоматики

Климатические условия эксплуатации:
1) температура окружающего воздуха в диапазоне (от -12 до 50 );
2) относительная влажность от 10 до 70 %;
3) атмосферное давление от 84 до 107 кПа;
4) запыленность не более 5 мг/м3;
5) освещенность 120 – 170.
Механические условия:
1) амплитуда вибраций не более 300 мкм;
2) частота вибраций не соответствующая диапазону от 100 до 120 Гц;
3) удары, не превышающие значения 3 дБ;
4) наличие помех от магнитных полей не должны превышать значения 250 мВб/м2.
Условия питания системы:
1) напряжение питания трехфазным переменным током;
2) должно быть в пределах: ;
3) частота питающей сети должна быть 50Гц.

1.6.7. Технические требования

Системы управления должны соответствовать нормативно-технической документации по ГОСТ 13045 – 81 и требованиям Госгортех-надзора. А так же ГОСТ 24.104 – 85, единая система стандартов автоматизи-рованных СУ.
Монтаж приборов и электроаппаратуры расположенной в шкафах электроавтоматики должен быть выполнен в соответствии с документацией на шкафы. Монтаж приборов и средств автоматизации, расположенных вне шкафов, монтаж электрических и трубных проводок необходимо выполнить в соответствии со схемой внешних проводок.
Сварочные швы должны быть выполнены по ГОСТ 5264 – 80.

1.6.8. Стадии и этапы разработки

Получение задания на создание новых систем управления пневмо- и гидрообеспечения стенда для испытания арматуры высокого давления.
Сбор документации и анализ существующей системы управления.
Разработка структуры систем управления.
Выбор устройства управления и других технических средств систем управления.
Разработка электрических принципиальных схем подключения уст-ройства управления.
Выбор языка программирования для разработки программ управления технологическим оборудованием.
Разработка программного обеспечения.
Контроль и сдача систем управления.

1.6.9. Порядок контроля приемки

Для контроля и приемки разработанных систем управления создаются комиссии: со стороны подрядчика – сдаточная комиссия, а со стороны заказ-чика – приемочная. Для оценки работоспособности систем производятся ис-пытания согласно методике проведения подобных испытаний.
Пробная партия испытуемых изделий подвергается обработке в стан-дартных условиях реального производственного или иного процесса. Изде-лия, прошедшие обработку, в результате пробных испытаний, подвергаются анализу на соответствие техническим параметрам.
Если параметры соответствуют норме, то подписывается приемно-сдаточный акт. Предоставляется вся сопроводительная документация заказ-чику.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СИСТЕМ

2.1. Системный анализ проектируемых гидрав-лической и пневматической систем на основе мето-дов декомпозиции

Системный подход и общая схема системного проектирования на ос-нове методов декомпозиции.
Решение сложных творческих задач при создании новых объектов, технологий, а также проектов, реализуемых в нетехнической сфере, базиру-ется на итеративных последовательностях процедур анализа и синтеза.
Итеративный процесс “анализ – синтез” формирует создаваемый объ-ект базируясь на философских диалектических категориях “часть и целое”, характеризующих общее движение познания, которое начинается с нерас-члененного представления о целом, затем переходит к анализу – расчленению целого на части и завершается воспроизведением (синтезом) объекта в форме конкретного целого.
При такой постановке решение проблемы создания нового объекта целесообразно представить в виде трех взаимосвязанных этапов.
Этап 1. Формирование общего желаемого (видимого) представления о создаваемом объекте, о его потребности (функции); структуризация пробле-мы создания объекта.
Этап 2. Декомпозиция (анализ) задачи создания объекта – разделение её на части, образуемые относительно независимыми признаками (свойства-ми) объекта, с указанием множеств альтернатив реализации этих признаков.
Этап 3. Синтез решений как “свертка” поискового пространства, обра-зованного декомпозиционной схемой задачи создания объекта, полученной на этапе 2.
В данном разделе будет рассмотрено представление об объекте, как о нерасчлененном целом является весьма ответственным и непростым. На этом этапе требуется определить и раскрыть поставленную цель, возможные по-следствия и результаты ее разрешения. Основная трудность этого этапа обу-словлена неполнотой исходной информации, на основе которой формулиру-ется проблема. Проблема — это необходимость изменения состояния, а ее решение — это технология перехода от существующего состояния к желае-мому. Цель рассматривается, как результат определенного курса действий, достигаемых с учетом необходимых потребностей и реальных возможностей (научных, экономических, правовых и т.п.).
Целью проектирования является разработка современной системы управления, удовлетворяющей самым последним представлениям о иерар-хичном принципе построения автоматизированных систем управления. В системе управления должны быть реализованы следующие функции:
- управление технологическим оборудованием;
- сбор данных о процессе и состоянии технологического оборудования;
- контроль достоверности данных;
- обработка и хранение данных о нештатных ситуациях;
- обеспечение диалога с оператором;
- учет выпускаемой продукции;
- сохранность данных.
Под управлением технологическим оборудованием здесь и далее я понимаю создание, по возможности, единого центра управления обеспечи-вающего согласованное управление всем оборудованием комплекса по воз-можности без участия оператора.
Сбор данных о процессе должен обеспечить своевременную и досто-верную информацию о технологических параметрах процесса, о положении подвижных агрегатов комплекса, о состоянии систем обеспечения работо-способности комплекса, о типе и количестве изготовленной продукции.
Под контролем достоверности данных подразумевается проверка вхо-дящих данных на соответствие «разумным» диапазонам. Возможная реакция системы управления – продолжение работы, информирование оператора о не достоверности показаний датчика. Это пример нештатной ситуации, при ко-торой система управления не останавливает работу комплекса, при этом ин-формация о ситуации заносится в архив событий. Обработка информации в этом случае может сводиться к определению времени и переходу к обработ-чику ошибок, который предложит альтернативу по решению проблемы.
Система управления должна обеспечить полное и наглядное пред-ставление о состоянии процесса, оборудования, значении технологических и нетехнологических параметров, произведенной продукции и других стати-стических данных, нештатных ситуациях. В случае возникновения нештатной ситуации, при которой возможно продолжение работы, система должна указать возможные причины возникновения ситуации и способы устранения. Оператору должна быть предоставлена возможность изменения технологиче-ских параметров процесса.
Учет выпускаемой продукции подразумевает хранение и информиро-вание оператора о количестве и типе выпущенной продукции.
Под сохранностью данных понимается сохранение данных о процессе при аппаратных, программных или иных сбоях (в том числе и отключении питания).
Декомпозиционный анализ задачи создания объекта.
Потребности и цели создания объекта, структуризация целей и пред-полагаемых задач, решение которых ведет к достижению этих целей, форми-рует общее представление об объекте. Анализ объекта на втором этапе осу-ществляется путем декомпозиции поставленных задач в пространстве, в ос-новном, не метрических структурных характеристик, обусловленных требо-ваниями к объекту. Результатом такого анализа является декомпозиционная схема, при построении которой исходят из следующих двух положений:
Во-первых, декомпозиция осуществляется неформально и на первом уровне разбиения задачи, исходя из назначения и потребности объекта, опре-деляются основные направления, формирующих концепцию его строения в виде множества структурных характеристик Х , образующих n блоков 1-го уровня декомпозиции.
Во-вторых, для каждой области (свойства) Х первого уровня на вто-ром уровне декомпозиции формируются множества альтернатив Х  Х, выбираемым на основе анализа известных решений.
Построенная на основе принципов и правил декомпозиции, любая де-композиционная схема является n – мерным поисковым пространством Rn={ Х }, в котором каждое решение представлено вектором xRn, являю-щимся множеством из набора альтернатив Х вида:
X = { Х1, … , Хi , … , Хn }.
Геометрической интерпретацией Rn является его развертка на плос-кость, состоящая из матричных блоков, образованных пересечением всех блоков 1-го уровня декомпозиции и альтернатив, образующих клетки матриц:
RB = n ( n-1 ) /2.
Развертка n – мерного поискового пространства для задачи проекти-ровании автоматизированного стенда для приемосдаточных и исследователь-ских испытаний арматуры высокого давления представлена на листе 3 гра-фической части.
Общее количество вариантов структуры N определяется:
N = m1 m 2 … m n,
где m1 – количество альтернатив реализации первого признака.

Таблица 18.
Декомпозиционная схема анализа задачи формирования структуры
гидравлической и пневматической систем

Х 1-й уровень
декомпозиции
Х 2-й уровень декомпозиции
Х1 Количество испы-туемых образцов Х11
Х12
Х13
Х14 1 последовательно
2 последовательно-параллельно
4 параллельно
4 последовательно-параллельно
Х2 Комплексность технологии Х21
Х22
Х23 Гидроиспытания
Пневмоиспытания
Гидро-, пневмоиспытания
Х3 Количество пози-ций для испытаний
Х31
Х32
Х33 Позиция гидро-, пневмоиспытаний
2 позиции гидро-, пневмоиспытаний
2 позиции гидро-, 2 позиции пневмоиспыта-ний
Х4 Вид транспорта Х41
Х42
Х43 Кран-балка (поворотный)
Манипулятор
Отсутствует
Х5 Вид установки и закрепления арма-туры Х51
Х52
Х53 Направляющие, ручной
Направляющие, автоматизированный
Автоматический
Х6 Вид датчика поло-жения Х61
Х62
Х63
Х64 Концевые выключатели
Индуктивный
Механический
Отсутствует

 


Продолжение табл. 18.
Х7 Управление стен-дом Х71
Х72
Х73 Децентрализованное управление
Многоуровневое
Централизованное управление
Х8 Устройство управления гид-ро-, пневмоавто-матикой Х81
Х82
Х83 Релейно- контактные схемы
ЭВМ
ПК
Х9 Способ регулиро-вания подачи давления для гид-роиспытаний Х91
Х92
Х93 Ручной
Автоматизированный
Автоматический
Х10 Способ регулиро-вания подачи давления для пневмоиспытаний Х101
Х102
Х103
Ручной
Автоматизированный
Автоматический
Х11 Контролируемые компоненты Х111
Х112
Х113 Давление воды
Давление воздуха
Давление воды и воздуха одновременно
Х12 Вид измерения давления Х121
Х122 Манометры
Цифровые датчики давления
Х13 Средства контро-ля качества про-дукции Х131
Х132
Х133 Без средств контроля
Регистрация перепадов давления
Визуальный контроль протечек
Х14 Охранные меро-приятия Х141
Х142
Х143 Без охранных средств
Клапана предохранительные
Клапана предохранительные, опрос датчи-ков


2.2. Декомпозиционная схема формирования структуры систем

Синтез структурно-компоновочных решений объекта.
Заключительный третий этап выбора и принятия решения после про-ведения системного анализа создания нового объекта путем её декомпозиции существенно облегчается, но остается ещё непростым из-за большого числа комбинаций N, являющихся вариантами искомого решения. Задача синтеза состоит в том, чтобы в каждом из n – блоков первого уровня Х декомпози-ционной схемы выбрать по одной альтернативе Х, подбор которых должен сформировать “наилучший” вариант.
Простейшим при выборе наиболее эффективного решения является традиционный способ, используемый при обработке морфологических таблиц и предусматривающий последовательное сокращение (свертку) множества вариантов путем отбрасывания наименее перспективных, нереализуемых, наиболее дорогих и других, кажущихся неэффективными, альтернатив. Однако этот способ при увеличении количества признаков и реализующих их альтернатив соответственно до n > 5 m > 2 становиться весьма трудоемким, а выбранное решение, в значительной мере, - субъективным. Проблема со-стоит не только в выборе лучших альтернатив в отдельных блоках, но и в наилучшей их совместимости друг с другом.
Выбор целевых условий.
Далее будет использован метод двухступенчатого ранжирования с присвоением оценок и при необходимости расчетом “весов” для выбираемых элементов, многократно апробированный при создании новых сложных объ-ектов на уровне изобретений.
Предложенный метод предусматривает на первой ступени упорядоче-ния выделение из n – блоков Х декомпозиционной схемы S – блоков, содер-жащих на уровне альтернатив Х наиболее важные характеристики, которые могут быть отражены в задании на создание объекта. Такие блоки Х обычно в количестве S = 2…4 несут S – целевых условий (по одному условию для каждого блока), представленных альтернативами, реализующими эти блоки.
Тогда остальные g – блоков (g = n–s) будут содержать на уровне аль-тернатив локальные решения типа условий–ограничения, а множество, фор-мирующее вариант синтезируемого решения X, составят два подмножества ХS и ХG, /2/:
X = { XS, XG }, x  Rn . (2.1)
Набор условий XS, выбираемых на второй ступени упорядочения, оп-ределяет некоторую S – мерную цель синтеза:
XS = { XSi }, i = 1…S;  = 1… m. (2.2)
Выбранные локальные целевые условия XSi, как правило, неодинаково влияют на эффективность синтезируемого решения и поэтому должны быть ранжированы по их значимости и оценены с помощью некоторого параметра i, т.е.:
1  2  … S. (2.3)
Значение оценочных параметров i устанавливается с соблюдением дополнительного условия, в качестве которого удобно использовать соотно-шение:
1 + 2 + …+ S = 1. (2.4)
Для нашего проекта набор целевых условий это:
-количество испытуемых образцов (4 последовательно-параллельно) XS1 = X14: 1 = 0,3;
-устройство управления гидро-, пневмоавтоматикой (ПК) XS2 = X83: 2 = 0,3;
-средства контроля качества продукции (наличие разгерметизации), (регист-рация перепадов давления) XS3 = X132: 3 = 0,4.
Далее в соответствии с выражением (2.4) проверяем:
0,3 + 0,4 +0,3 = 1.
В итоге трехмерная цель синтеза:
XS = {X14, X83 , X132 }. (2.5)
Выбор условий ограничения.
Любой объект, процесс или проект нетехнической сферы деятельности человека характеризуется структурой и параметрами. Начальное пред-ставление о строении объекта несет его структура. С её формирования как облика проекта и начинается синтез. Проведя декомпозицию и выбрав в по-лученном поисковом пространстве Rn некоторую S – мерную цель, необхо-димо решить вторую часть задачи синтеза – сформировать g – мерное “реше-ние – ограничение”.
На основе метода ранжирования определяем условия ограничения:
XG* ={ XGj}, j = 1,…, g = n-s, (2.6)
где XGj - альтернатива, реализующая j–й блок декомпозиционной схемы и удовлетворяющая всем S целевым условиям множества XS = { XSi }.
Если при выборе целевых условий XSi можно было использовать ис-ходные данные, то при выборе условий ограничения XGj такие возможности уменьшились.
Оптимизация неформальных решений при нескольких целях традици-онными методами неосуществима. В этом случае в качестве оптимизацион-ного подхода целесообразно формировать паретовское множество альтерна-тив.
Итак, эффективное решение–ограничение XG*, в отличие от XG (2.6) определяется паретовским множеством наиболее предпочтительных альтер-натив при “мягкой” конкуренции всех ранее выбранных целевых условий XGj. Для решения этой задачи предлагаются следующие шаги:
1) каждой альтернативе XGj в блоках XGj по каждому условию XSi присваивается оценка iGj , например, по трехступенчатой шкале в виде кодов (оценок): “ лучшая альтернатива (решение)” – код 1, “ альтернативы в блоке по отношению к данной локальной цели равнозначные” – код 2, “ в блоке есть лучшая альтернатива ” – код 3;
2) каждой оценке в соответствие с её кодом присваивается численное значение по правилу:
Код Значение iGj
1 iGj = i,
2 iGj = i / m,
3 iGj = 0,
где mi – количество альтернатив Gj в блоке iGj;
3) в каждом блоке XGj выбираются оценки iGj с наилучшими чис-ленными значениями и соответствующие им альтернативы XGj по принципу:
max iGj  XG1, …, max iGj  XGg
1,…,S 1,…,S
формируется в виде множества X* эффективное решение – наилучший вари-ант.
Таблица 19.
Результаты выбора решений-ограничений  XGj целевыми условиями XSi
XSi XGj
X14
X83
X132 X23, X33
X41, X61, X72,X93, X103,X143
X52,X113,X122

 

 

 


Таблица 20.
Присвоение оценок
ХGj XGj XS1=Х14; =0,3 XS2=X83; =0,3 XS3=X132; =0,4
Код Знач. Код Знач. Код Знач.
1 2 3 4 5 6 7 8
ХG1=X2 X12 2 0.1 2 0.1 3 0
X22 2 0.1 2 0.1 3 0
[X32] 2 0.1 2 0.1 1 0.4
ХG2=X3 X13 3 0 2 0.1 2 0.13
X23 3 0 2 0.1 2 0.13
[X33] 1 0.3 2 0.1 2 0.13
ХG3=X4 [X14] 2 0.1 1 0.3 1 0.4
X24 2 0.1 3 0 3 0
X34 2 0.1 3 0 3 0
ХG4=X5 X15 3 0 2 0.1 2 0.13
[X25] 1 0.3 2 0.1 2 0.13
Х35 3 0 2 0.1 2 0.13
ХG5=X6 [X16] 2 0.1 1 0.3 1 0.4
X26 2 0.1 3 0 3 0
Х36 2 0.1 3 0 3 0
Х46 2 0.1 3 0 3 0
ХG6=X7 Х17 2 0.1 3 0 3 0
[Х27] 2 0.1 1 0.3 1 0.4
Х37 2 0.1 3 0 3 0
ХG7=X9 Х19 2 0.1 3 0 3 0
Х29 2 0.1 3 0 3 0
[Х39] 2 0.1 1 0.3 1 0.4
ХG8=X10 Х110 3 0 2 0.1 2 0.13
Х210 3 0 2 0.1 2 0.13
[Х310] 1 0.3 2 0.1 2 0.13
ХG9=X11 X111 2 0.1 2 0.1 3 0
X211 2 0.1 2 0.1 3 0
[X311] 2 0.1 2 0.1 1 0.4
ХG10=X12 X112 2 0.15 2 0.15 3 0
[X212] 2 0.15 2 0.15 1 0.4
ХG11=X14 X114 2 0.1 3 0 3 0
X214 2 0.1 3 0 3 0
[X314] 2 0.1 1 0.3 1 0.4


Для нашего варианта условия ограничения:
XQ* = {X23, X33, X41, X52, X61, X72, X93, X103, X113, X122, X143}.
Формирование оптимальной по Парето структуры объекта.
Согласно этому подходу альтернатива считается оптимальной по Па-рето, если всякая другая альтернатива, являющаяся более предпочтительной для одних целей, в то же время будет менее предпочтительна для остальных целей. Принцип оптимальности по Парето далее утверждает, что никогда не следует выбирать альтернативу, которая не является Парето–оптимальной. Лишь при таком (паретовском) выборе можно увеличить степень удовлетво-рения некоторых целей, не ущемляя при этом других целей. Таким образом, альтернатива паретовского множества обладает тем свойством, что дальней-шее увеличение степени предпочтения для достижения одних целевых усло-вий возможно только за счет других. Проблема состоит в том чтобы выбрать наилучшие паретовские альтернативы во всех блоках g = n–S. И эта пробле-ма всегда достаточна серьезна, однако сам подход ведущий к общему выиг-рышу, уже является практически важным достижением в решении противо-речивых интересов в любой сложной ситуации. К тому же можно утверждать, что оптимальность по Парето является наиболее правильной.
Оптимальный по Парето вариант формируется в виде множества:
X* = { XSi ,XGj*}, (2.7)
В развернутом виде с указанием всех целевых условий XSi и усло-вий–ограничений ХGj множество (2.7) запишется так:
X* = { XSi ,…, XSs , ХG1,…, ХGg}, (2.8)
Для нашего случая эффективное решение будет иметь вид:
X* = {X14,X23, X33, X41, X52, X61, X72, X83, X93, X103, X113, X122 X132, X143}.
Далее разработаем компоновку объекта и сформируем основные па-раметры объекта. В итоге мы имеем следующие результаты:
Автоматизированный стенд для приемо-сдаточных и исследовательских ис-пытаний арматуры высокого давления предназначается:
- для выполнения приемо-сдаточных и исследовательских гидро- и пневмоиспытаний арматуры высокого давления - X23;
- для одновременных испытаний на двух позициях гидро- и пневмо-испытаний - X33.
Обеспечивает:
- одновременное последовательно-параллелное испытание четырех образцов - X14;
- транспортирование и установку испытуемого образца в испытатель-ную камеру при помощи поворотного крана - X41;
- автоматизированное закрепление испытуемой арматуры в испыта-тельной камере - X52;
- опрос датчиков системы - X61;
- многоуровневое управление - X72;
- автоматическое управление процессами испытаний при помощи ПК - X83;
- автоматическое регулирование и подачу давления для гидроиспыта-ний - X93;
- автоматическое регулирование и подачу давления для пневмоиспы-таний - X103;
- контроль давления воздуха и воды - X113;
- измерение давление - X122;
- контроль перепадов давления - X132;
- охранные мероприятия - X143.
Переходя от технического задания к разработке системы управления объектом, вначале представим систему управления в целом, определим её взаимодействие с объектом и его составными частями. Под структурой сис-темы управления понимается совокупность частей системы, на которые она может быть разделена по определённому признаку, а также пути передачи воздействий между ними.
Выходными параметрами объекта являются: давление – аналоговый сигнал, сигналы с пультов управления, а также набор сигналов от датчиков осведомительных сигналов (ДОС).
Структура задач определяет и структуру системы управления. Пове-дение объекта управления (движение или любое другое изменение состоя-ний) однозначно определяется некоторым множеством осведомительных сигналов от датчиков осведомительных сигналов. Это множество вводится в устройство управления (УУ) через интерфейс вводы/вывода. УУ обрабатывая информацию от ДОС, формирует соответствующее множество выходных сигналов. Выходные сигналы через интерфейс ввода/вывода направляются к приводам исполнительных механизмов, которые переводят объект управле-ния в новое состояние.
Для надежной работы УУ требуются силовые выходы, способные без дополнительного усиления управлять реальными устройствами (реле, пуска-телями, электромагнитами и др.), а также требуется независимость входных цепей УУ от сбоев в датчиках осведомительных сигналов. Для достижения этих целей используют гальваническую развязку входных и выходных цепей.
Промышленные компьютеры строят как модульные аппараты широкой номенклатурой взаимозаменяемых модулей, свободно устанавливаемых в едином каркасе, имеющем общую шину системы. Для решения рассмот-ренных задач необходимы следующие модули:
1) модуль центрального процессора (содержащий ПЗУ и ОЗУ);
2) интерфейс дискретного ввода/вывода;
3) интерфейс аналогового ввода/вывода;
4) блок гальванической развязки;
5) блок питания.
Модуль центрального процессора предназначен для выполнения вы-числений, выполнения и хранения программных средств. Интерфейс вво-да/вывода предназначен для обеспечения связи с входными и выходными дискретными модулями. Блок питания необходим для питания ПК. Составные части системы управления стендом и связи между ними приведены на листах 7 –8 графической части дипломного проекта Федоренко М. А., так как комплексный проект.

2.3. Функциональная схема систем, выбор и расчет основных технических средств

2.3.1. Функциональная схема систем

В современном машиностроении объект автоматизации в общем слу-чае состоит из нескольких в большей или меньшей степени связанных друг с другом участков управления /3/. Участки управления физически могут быть представлены в виде отдельных установок, агрегатов, и т.д.
В первую очередь, система управления в зависимости от важности ре-гулируемых параметров, круга работников эксплуатационного персонала, ко-торым необходимо знать их значения для осуществления оптимального управления объектом, в общем случае должна обеспечить разные уровни управления объектом автоматизации, т.е. состоять из нескольких пунктов управления, в той или иной степени связанных друг с другом.
С учетом изложенного структуры современных систем управления объектом автоматизации могут быть в частных случаях одноуровневыми централизованными, одноуровневыми децентрализованными и многоуровне-выми. Одноуровневые системы управления, в которых управление объектом осуществляется с одного пункта управления, называются централизованными. Одноуровневые системы управления, в которых в которых отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления, называются децентрализованными.
Одноуровневые централизованные системы управления применяются в основном для управления относительно несложными объектами или объек-тами, расположенными на небольшой территории. Большинство промыш-ленных объектов в настоящее время представляют собой сложные комплексы, отдельные части которых расположены на значительном расстоянии друг от друга. Кроме основных технологических установок объекты имеют большое количество вспомогательных установок-подобъектов (промышленные котельные, компрессорные, насосные станции оборотного водоснабжения, котлы-утилизаторы, очистные сооружения и т.д.), которые необходимы для обеспечения технологических установок всеми видами энергии, а так же ути-лизации и нейтрализации остаточных продуктов технологического процесса.
Если управление такого комплексного объекта построить на одно-уровневой централизованной системе, то намного усложнятся коммуникации системы управления, резко увеличатся затраты на её сооружение и эксплуа-тацию, центральный пункт управления получится громоздким. Переработка информации, большая часть которой является ненужной для непосредствен-ного ведения технологического процесса испытаний, представляет собой большие затруднения. Удаленность пункта управления от того или иного управляемого объекта затрудняет принятие оперативных мер по устранению тех или иных неполадок. В этом случае более приемлемой становится одно-уровневая децентрализованная система управления.
Однако с помощью одноуровневых систем не всегда представляется возможным оптимально решить задачи управления технологическими про-цессами. Это в первую очередь относится к сложным технологическим про-цессам. Тогда целесообразно переходить к многоуровневым системам управ-ления.
В соответствии с /3/ АСУ ТП классифицируются на уровни классов 1, 2 и 3. К классу 1 (АСУ ТП нижнего уровня) относятся АСУ ТП управляющие агрегатами, установками, участками производства не имеющими в своем со-ставе других АСУ ТП. К классу 2 (АСУ ТП верхнего уровня) относятся САУ ТП, управляющие группами установок, цехами, производствами, в которых отдельные агрегаты, установки имеют свои собственные системы управления не оснащенные АСУ ТП класса 1. К классу 3 (АСУ ТП многоуровневые) от-носятся АСУ ТП объединяющие в своем составе АСУ ТП 1 и 2 классов и реализующие рассогласованное управление, отдельными технологическими установками или их совокупностью (цехом, производством).
Построение систем автоматизации по уровням управления определя-ется как требованиями по снижению трудозатрат на их реализацию, так и конкретными задачами управления технологическими объектами.
Система автоматизации структурно может быть представлена по-разному. В общем случае любая система может быть представлена конструк-тивной, функциональной или алгоритмической структурой. В конструктивной структуре каждая часть представляет собой самостоятельное конструктивное целое. В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной функции, в алгоритмической – для выполнения определенного алгоритма преобразования входной величины, являющегося частью алгоритма функционирования системы в целом.
Основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управле-ния средствами автоматизации является функциональная схема автоматиза-ции.
Функциональная схема представляет собой чертёж, на котором схема-тически условными обозначениями изображаются: технологическое обору-дование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации (при-боры, регуляторы и т.д.) с указанием связей между технологическим обору-дованием и элементами системы управления, а также связей между отдель-ными элементами системы. Функциональная схема автоматизации гидравли-ческой и пневматической систем стенда для приемосдаточных и исследова-тельских испытаний изображена на графическом листе 5 данного проекта.
Новая система управления будет иметь трехуровневую структуру. На нижнем уровне, расположены элементы электроавтоматики, ДОС, исполни-тельные устройства. Средний уровень осуществляет управление технологи-ческим оборудованием по заданной программе. Программу можно изменить, при необходимости. Для этого предназначен верхний уровень. С помощью специальной программы можно переписать алгоритм работы стенда для ис-пытаний. Это является большим преимуществом, по сравнению с предыду-щей системой управления. Также на верхнем уровне осуществляется кон-троль за ходом испытаний в режиме реального времени.
Параметрами подлежащими автоматическому регулированию и кон-тролю будут следующие: давление воздуха; давление воды; управление вспомогательным технологическим оборудованием.
Измерение давления и его перепадов будет производиться при помощи датчиков относительного и абсолютного давления KD28 – 8/99: DMP 333/130, DMP 333/131(см. рис. 5.).

Датчики абсолютного и относительного давления
Рис. 5.

Функциональная схема автоматизации представлена на листе 5 гра-фической части. На ней видно как размещены технические средства непо-средственно на объекте управления. Технологическое оборудование изобра-жено упрощенно, датчики в соответствии с /4/.

2.3.2. Выбор и расчет основных технических средств

2.3.2.1. Выбор датчиков давления

Датчики давления DMP 333/130 и DMP 333/13, измерение относи-тельного и абсолютного давления жидкостей, газа и пара:
1) интервалы от 25 кПа (60 кПа) до 60 МПа;
2) точность 0.5% (0.25%);
3) для веществ совместимых с нержавеющей сталью DIN 1.4571(ГОСТ 08Ch17 или 13М2Т) и DIN 1.4401(ГОСТ 10Ch17N или 13М2Т);
4) выдерживают большие перегрузки, хорошая точность, линейность и стабильность;
5) искробезопасное исполнение EEa ia IIC T4.

Соединение коннектора с датчиком DМP 333

Рис. 6.

Габаритные размеры датчика и присоединение коннектора показаны на рис. 6.
Описание. Датчики преобразуют давление газов и жидкостей в элек-трический сигнал. Выпускаются в исполнении для абсолютного и относи-тельного давлений (избыточного давления и давления ниже атмосферного). Интервалы давления от 25 кПа до 60 МПа. Датчики пригодны как для стати-ческого, так и для динамического измерения давления и применимы для всех веществ, совместимых с нержавеющей сталью и с уплотнением для разных материалов. Широкий выбор стандартных электрических выводов, а также соединений и коннекторов, удовлетворяют всем требованиям. Основным элементом датчиков DMP 333 являются чувствительные микродатчики, уста-новленные кольцами, с приваренной отделяющейся мембраной и отделяю-щимся наполнением с инертным маслом. При воздействии давления, дает выходной сигнал 100 мВ (200 мВ) при питании константным током. Данный сигнал температурно компенсируется и с помощью встроенной электроники усиливается и нормируется. Чувствительный элемент давления и электроника встроены в нержавеющий корпус. Способ монтажа гарантирует устойчивость к ударам и вибрациям. Нагнетательное присоединение представляет собой резьбу с входным отверстием, электрическое подключение осуществляется с помощью коннектора и прямо кабелем. Ноль датчика, у исполнения для абсолютного давления соответствует вакууму, а в исполнении для отно-сительного давления – атмосферному давлению. Для измерения в наших ус-ловиях испытательных систем выбираем исполнение для относительного давления.
Технические параметры:
1) применение: жидкость, газ или пар;
2) выходной сигнал: токовый от 4 до 20 мА (2 - проводник), токовый от 0 до 20 мА (3 - проводник), напряжение от 0 до 10/5/1 В, от 1 до 6 (3 – провод.);
3) питание от 12 до 36 Впост.;
4) сопротивление нагрузки: R[Ом] (UN [B] – 12)/0.02 (ток, 2 – про-водник), R[Ом] 250+(UN [B] – 12)/0.02 (ток, 3 – проводник), R[Ом]1 МОм (напряжение, 3 – проводник);
5) точность: 0.5 % ВПД, 0.25 % ВПД(более точный);
6) скорость срабатывания  10 мс;
7) условия эксплуатации: измеряемая среда от –25 до +125С, окру-жающая среда от – 10 до + 85С;
8) класс защиты IP 65;
9) масса около 180 г.
ВДП – верхний придел диапазона. Электрическое подключение пока-зано на рис. 7. и рис. 8., описание разъемов в табл. 21.

Электрическое подключение в разъем
Рис. 7.

Электрические подключения
Рис. 8.

Таблица 21.
Электрическое подключение
Электрическое подклю-чение Bulging Buccaneer Цвета проводов
(DIN 47100)
2 – провод:
питание +
питание –
заземление
1
2
3
Белый
Коричневый
Экранирование
3 – провод:
питание +
питание –
сигнал +
заземление
1
2
4
3
Белый
Коричневый
Зеленый
Экранирование


2.3.2.2. Выбор устройства управления пневма-тической и гидравлической систем

В ручном режиме пневматическая и гидравлическая системы будут управляться с пульта управления, при помощи релейно-контактных схем. В автоматическом режиме, при помощи микроконтроллера. Контроллер ПК Micro PC предназначен для управления технологическими процессами и обо-рудованием (станками, автоматическими линиями, манипуляторами и т.д.), а также выполнения основных этапов процесса подготовки и отладки программ.
Контроллер выполняет следующие функции:
1) управление работой технологического оборудования в соответст-вии с программой пользователя, реализующей технологический процесс;
2) диагностирование управляемого технологического оборудования в соответствии с программой, разработанной пользователем на вход-ном языке контроллера;
3) осуществление связи по каналам последовательного интерфейса с сервисным оборудованием, обеспечивающим ввод/вывод и редак-тирование программы пользователя, ввод/вывод информации для управления технологическими процессами;
4) система команд контроллера обеспечивает выполнение следующих функциональных операций:
логические операции;
операции счета времени и числа импульсов;
операции с данными;
арифметические операции.
Выберем следующие модули:
1) Модуль центрального процессора 5025А;
2) Блок питания модуль 7155;
3) Каркас с 8-ми разрядной магистралью серии 5276;
4) Модуль дискретного ввода/вывода 5600-48;
5) Модуль аналогового ввода 5710;
6) Панель для установки модулей гальванической развязки МРВ-16;
7) Модули коммутации цепей переменного тока 70G-ОАC54А.
Дадим технические характеристики выбранным модулям: модуль цен-трального процессора 5025А является вычислительным модулем, который предназначен для использования в широком диапазоне встраиваемых прило-жений:
1) процессор Intel Pentium I (80586);
2) совместимость с Windows и QNX;
3) твердотельные диски общим объемом 2,5 МБ;
4) встроенный программатор флэш памяти;
5) 1 МБ оперативной памяти;
6) последовательные порты СОМ1 и СОМ2;
7) двунаправленный параллельный интерфейс;
8) порт динамика и клавиатуры;
9) сторожевой таймер;
10) питание напряжением 5В;
11) диапазон рабочих температур от -40 до +85 0С;
12) среднее время безотказной работы 27.8 года.
5025А имеет встроенную ОС совместимую с MS DOS версии 6.22, что устраняет необходимость приобретения дополнительных инструментальных средств. При поставке на электронном диске SSDO на основе системного ПЗУ находится операционная система DOS 6.22.
Сторожевой таймер предназначен для сброса (повторного запуска) системы в случае непредвиденной остановки исполнения программы.
Твердотельный диск SSDO формируемый на основе микросхемы PПЗУ, содержит ВIOS и ОС DOS 6.22. SSD1 предназначен для хранения при-кладных программ и поддерживает микросхемы флэш-ПЗУ с напряжением питания 5В объемом 128/512 КБ или 12В объемом 256 Кбайт, а такт ПЗУ с электронной записью ультрафиолетовым стиранием (РПЗУ-УФ) объемом 512 КБ или 1 МБ. Встроенный программатор позволяет перепрограммировать флэш-ПЗУ автономно либо через последовательный порт. SSD2 является многофункциональным твердотельным диском для него обеспечена под-держка РПЗУ-УФ V=512 или 1МБ, которое может применяться для хранения данных и таблиц. Модуль имеет встроенное ПО для перепрограммирования флэш-ПЗУ. Обращение к твердотельным дискам осуществляется как к стан-дартными дисковым накопителям DOS.SSD2 поддерживает установку ста-тического ОЗУ.
Порты СОМ1 и СОМ2 имеют встроенные буферы типа FIFO объемом 16 байт. Скорость обмена устанавливается программно и может составлять от 15 до 115200 бит/сек. Оба порта имеют интерфейс RS-232.
Потеря конфигурации является весьма серьезной проблемой в систе-мах программного назначения. Поэтому в 5025А параметры конфигурации хранятся в РПЗУ с последовательным доступом, что обеспечивает их сохран-ность при сбоях основного или батарейного питания.
Характеристика:
1) тип процессора Intel Pentium I (80586);
2) ВIOS АТ – совместимый с промышленным расширением;
3) DOS объединенная с BIOS ROM, совместимая с DOS 6.22;
4) твердотельные диски SSD0-SSD1;
5) требования по питанию (5+0.25)В;
6) номинальный ток потребления 500 мА.
Блок питания 7155 предназначен для систем с повышенным потреб-лением и первичной сетью переменного тока предназначен для применения в каркасах 72хх и 527х. Устанавливается в соединитель магистрали и занимает 1 позицию.
Характеристика:
1) диапазон входных напряжений 85-264В;
2) ток нагрузки: 5 В,А 5А,
12 В,А 2А,
3) диапазон температур от -40 до +70;
4) выходная мощность 0-25Вт при температуре 250С.
Каркас 5276 является практичным и высокопрочным и предназначен для установки 6-ти 8-ми разрядных модулей, выполненных в формате Micro-PC. В каркасе предусмотрена фиксация модулей с трех сторон.
Габаритные размеры 209,55х150,12х139,70 мм. Расстояние между ус-тановочными позициями составляет 22.86 мм.
На задней открытой стороне каркаса установлена пассивная объе-динительная плата с гнездами магистрали ISA.
Модуль дискретного ввода/вывода 5648 обеспечивает возможность контроля положения и управления коммутационными аппаратами, а также позволяет организовать взаимодействие с панелями модулей гальванической развязки типа МРВ-XX в количестве до четырех.
48 линий дискретного ввода/вывода модуля 5648 организованы, в виде 2-х идентичных групп, каждая из которых оснащена отдельным 26-ти контактным соединителем типа СМА-26. Соединитель каждой группы со-единяет два 8-ми разрядных порта и два 4-х разрядных порта. Каждый порт может быть настроен на ввод или вывод программно. В модуле применены программируемые адаптеры параллельного интерфейса 82С55 (ППИ).
Модуль 5648 оснащен индикатором, который отображает факт обра-щения к модулю в целях отладки ПО.
Модуль коммутации цепей переменного тока 70G-OAC5.
Характеристика:
1) номинальное сетевое напряжение, 120 В;
2) диапазон коммутируемого напряжения, 24-140 В;
3) входной логический уровень, 4-6 В;
4) максимальный ток управления при номинальном Uпит, 20 мА;
5) номинальное значение токоограничивающего резистора, 100 Ом;
6) конструктивно модули выполнены размером 48.3х55.9х11.7;
7) коммутируемый ток, до 3.5 А;
8) время Вкл/Откл, 8.3 мс.
Модули дискретного ввода сигналов постоянного тока 70G-IDC5.
Характеристика:
1) максимальное входное напряжение, 32В;
2) диапазон входного напряжения, 3 – 32 В;
3) входной ток при максимальном входном напряжении, 18 мА;
4) время включения, 0.2 мс;
5) время выключения, 0.4 мс;
6) входное сопротивление, 1.8 кОм;
7) напряжение питания логической части, 5 В;
8) диапазон напряжений питания, 4.5-6 В.
Модуль аналогового ввода.
Характеристика:
1) максимальное входное напряжение, 110 В;
2) диапазон входного напряжения, -110 – 110 В;
3) входной ток при максимальном входном напряжении, 20 мА;
4) входное сопротивление, 1 МОм ;
5) ток потребления, 120-150 мА;
6) точность преобразования не менее, 0.1 %.

2.3.2.3. Расчет элементов силовой электроавто-матики

Для пуска и отключения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором используются магнитные пускатели ПМЕ-200. Рассчитаем главные (силовые) электрические контакты магнитного пускателя, т.е. определим необходимое контактное нажатие.
Контакты образованы двумя торцами серебряных цилиндров с диаметром d = 0.02 м. Длительное протекание номинального тока асинхрон-ного двигателя 25 А, а ток короткого замыкания 280 А. Температура окру-жающей среды 0 = 40 0С.
Необходимое контактное нажатие, если исходить из длительного ре-жима работы /5/:
,
где IНОМ = 25 А;
 = 325 Вт/(м0C) – теплопроводность серебра;
В = 2,4410-8 (В/0С)2 – число Лоренца;
HV = 75107 Па – число твердости по Виккерсу.
Температура тела контакта:
,
где kT = 12 Вт/(м20C) – удельный коэффициент теплоотдачи;
I = 25 А - действующее значение тока;
0 = 40 0С - температура окружающей среды;
 = 0.03 мкОмм - электрическое сопротивление материала кон-тактов.
Сечение контакта:
3.1410-4 м2.
Периметр сечения контакта:
p =   d = 3.140.02 = 6.2810 –2 м.
Получаем:
323 К.
Так как ТК – Т0 = 5  10 К /5/, то ТК = 330 К.
Контактное нажатие:
4.3 Н.
Необходимое контактное нажатие с учетом тока КЗ согласно /5/:
,
где 712 А – ток электродинамической стойкости (амплитуда ударного тока).
Торцевой контакт, образуемый касанием торцов двух стержней, может рассматриваться как несамоустанавливающийся контакт.
Из /5/, табл. 3.2./ k2 = 1600, следовательно:
2 Н.
Таким образом, данная система при контактном нажатии 4.3  2 Н ус-тойчива при КЗ. Поскольку контактное нажатие по номинальному току РНОМ = 4.3. Н больше контактного нажатия, определяемому по току КЗ РК = 2 Н, то выбираем нажатие первое.

2.4. Расчет и моделирование давления в пнев-матической системе

Процесс построения модели весьма сложен и многопланов. Построе-ние модели начинается с собирания фактов некоторой области реальной дей-ствительности, затем проводится их обобщение, построение схемы-модели, включающей в себя эти факты, объясняющей их.
Модель проверяется на соответствие реальному явлению и, если та-кое соответствие установлено, полученная модель может быть использована для выявления новых сторон изучаемого объекта.
Наиболее часто используются математические модели – количест-венные законы, описывающие функционирование изучаемого объекта, пред-ставленные, например, в форме дифференциальных или иных уравнений.
Для построения модели изучаемого явления используются физиче-ские или иные законы, описывающие интересующие нас стороны действи-тельности. Как правило, это различные законы сохранения энергии, вещества и т. д. Наиболее часто эти законы записываются в форме дифференциальных уравнений, связывающих величины, характеризующие состояние явления и скорости их изменения. Поэтому одна из проблем, возникающих при реали-зации программно-математической модели – подбор методов решения диф-ференциальных уравнений.
Обычно эти уравнения содержат некоторые неизвестные или при-ближенно известные параметры, константы объекта, которые можно получить лишь на основе измерений реальных процессов, прямо или косвенно. Подбирая параметры модели объекта из условия наилучшего соответствия (минимальной меры отклонения) модельных и реальных процессов, можно получить наилучшую в некотором смысле модель. Мера отклонения служит мерой адекватности модели из реального явления. Построенная в результате программно-математическая модель позволяет исследователю получать от-веты на интересующие его вопросы, по крайней мере до появления реальных фактов, противоречащих имеющейся модели. По получении таких фактов модель должна быть дополнена и перестроена в соответствии с ними.
Построение модели любых объектов, явлений, процессов начинается с выявления полного списка величин, переменных, характеристик, однозначно описывающих состояние объекта, и перечня всех управляющих и возму-щающих воздействий, влияющих на это состояние. Решение этой задачи, как правило, многозначно и зависит от угла зрения на исследуемый объект и от целей, преследуемых при моделировании.
В данном проекте воспроизведем математическую модель давления в испытуемом изделии и с помощью манометрического метода определим на-личие протечек.
Манометрический метод основан на регистрации измерения давления в контролируемом изделии. В изделии создают определенное давление воз-духа или газа (жидкости, среды), соответствующее указаниям технологиче-ской документации, затем отключают сеть подачи давления, замеряют на-чальное давление Р1, затем, через определенный промежуток времени t, оп-ределяют конечное давление Р2. При наличии в изделии неплотности Р1 будет отличаться от Р2, что дает возможность определить удельную утечку Q* газа в изделии по формуле:

где Р = Р1-Р2, Па;
V – объем испытуемой полости, л;
t – время выдержки, с;
T1 ,T2 – температура в начале и в конце испытаний, К.
Рекомендуется измерение начального давления исчисления времени производить после выравнивания температур внутри и снаружи сосудов.
Достоинство метода – возможность дистанционного снятия показаний. Недостаток метода – при испытаниях устанавливается только сам факт наличия неплотности, без определения конкретного места утечки.
Точность зависит от класса точности приборов и объема испытуемой плотности.
И одной из первых целей моделирования является отсечение несуще-ственных или малосущественных факторов, чем достигается оптимизация уровня сложности модели.
Дифференциальное уравнение, описывающее поведение PV, в прира-щениях имеет вид /6/:
DPVх/dT=a1•Q*+a2•N+1/F•dQ*p/dt (2.9)
Где a1=-1/(F•Yo•(B-П)) •[VВ•dB/dp+( VВ-V)•dB/dp] (2)
Где а2=1/(F•Yo•(B-П)) •[VВ• (B•di’/dp+i•dB/dp)+( VВ-V) •
•П •di’’/dp+(i’’-iПЗ)•dП /dp (2.10)

Yo=(B• di’/dp+ dB/dp•r•П/ (B-П)) • VВ+ (((r•П/ (B-П)) • dП /dp+
П•di’’/dp) •(V- VВ) (2.11)
Где Vх – объем среды в испытуемом изделии, отсчитываемый от сред-него положения, л;
Q- изменение удельной утечки, ПА*л/с;
V- геометрический внутренний объем труб, м3;
VВ- водяной (среды) объем арматуры, м3;
При расчете оптимальных параметров настройки обычно используют лишь передаточные функции объекта Wнn(p), Wтр(p) /6/.
Практика расчетов показывает, что при возмущении давления в системе (предпологаемо замкнутой), для всех движений можно принять:
а2=1/(F•(B-П));
dVП/dt=0;
тогда при Q=0;
dPV/dt=N/(F•(B-П)); (2.12)
откуда WHN(p)=E/P=1/P•2720/(F•(B-П)); (2.13)
Передаточная функция (2.13) получена без учета запаздывания, таким образом, передаточная функция /6/:
WHNсреды(p)=E/P•е-р (2.14)
Поскольку вода является несжимаемой жидкостью, WТР(р) может быть представлена в виде /6/:
WТРводная(р)=е-р , где ТР=L/ , =9,8•N/B•FТР (2.15)
Где, L- длинна трубопровода не входящего в состав арматуры, м;
- скорость подачи питательной среды в трубопроводе, м/с;
N- расход питательной среды, кг/с;
B- плотность среды, Н/м.
FТР- площадь сечения трубопровода, м2.
АСР сводится к одноконтурной с эквивалентным регулятором:
WPЭКВ(р)=WH(р)/WN(р) (2.16)
Передаточные функции WH(р), WN(р) в ввиду малой инерционности датчиков давления и расхода среды могут быть представлены усилительными звеньями с передаточными функциями:
WN(р)=аN•mN,
WH(р)=kC• аH• mH, откуда WPЭКВ(р)= kC• аH• mH/ аN•mN (2.17)

W(p)= ((WH(р)/WN(р))• WHN(p))/(1+(WH(р)/WN(р)• WHN(p)) (2.18)
W(p)=(0,083•(1/р) •е-12р)/(1+(0,083•(1/р) •е-12р))
Произведем построение модели на ПЭВМ.
Если взглянуть на необъятную сферу деятельности науки и техники, то можно увидеть, что все ее многообразие заключается в построении в той или иной форме моделей, отражающих поведение изучаемых сторон реального мира, и практическое использование свойств этих моделей. Но чаще под моделированием реальных явлений сегодня принимают реализацию с помо-щью компьютерных программ, описывающих объекты исследования, обычно выраженных математическим языком, и экспериментирование с полученной программной моделью.
Моделирование АСР можно осуществлять при помощи программы Visible simulation (сокращенно VISSIM), функционирующую под управлени-ем системы WINDOWS. Система содержит большое количество стандартных блоков нелинейностей, позволяет радовать неявно определенные функции (значения функций выражается через само себя). Имеется возможность вво-дить в систему сигналы и функции, заданные таблично, и даже сигналы, управляемые мышью, система содержит достаточный набор алгоритмов ин-тегрирования.
Но самое большое достоинство системы VISSIM заключается в ее простом и удобном интерфейсе с пользователем, позволяющем очень быстро реализовать самые разнообразные модели. набранная схема с использованием системы VISSIM предоставлена на рис.9.

 

 

 

 


Моделирование на VISSIM.
Рис. 9.

 

 

 

 

2.5. Проектирование программно-логической подсистемы управления гидравлической и пневмати-ческой систем

2.5.1. Алгоритмы управления гидро- пневмоав-томатикой систем

Алгоритм работы управления гидро-, пневмоавтоматики систем. Ис-пытание изделий воздухом:
1) проверить закрытие всех клапанов;
2) затем открыть клапан на боковой заглушке приспособления;
3) установить испытуемое изделие в приспособление, поджав его клыками и зажав гидроцилиндрами зажима;
4) открыть клапан "Испытание" на щите управления;
5) управляя кнопками "Центробежный насос" на щите заполнить из-делие водой до вытеснения воздуха из заглушки;
6) закрыть клапан, расположенный на боковой заглушке приспособ-ления;
7) установить на насосе высокого давления требуемое давление ис-пытания;
8) включая кнопками “Насос высокого давления” на пульте управле-ние, насос высокого давления довести давление в системе до нуж-ной величины согласно технологического процесса по испытанию изделий, контролируя по манометру М2;
9) после испытания изделия, отрыть клапан сброса на боковой за-глушке приспособления, сбросив тем самым давление до 0;
10) снять испытанное изделие со стенда;
11) проверить закрытие всех клапанов.
Испытание изделий воздухом:
1) проверить закрытие всех клапанов;
2) закрыть клапан на боковой заглушке приспособления;
3) установить испытуемое изделие в приспособление, зажав его махо-виком и поджав гидроцилиндром зажима;
4) опустить крышку, поднять ванну, поднять щит;
5) открыть клапан подачи воздуха высокого давления соответствую-щий давлению испытания;
6) открыть клапан "Испытание" на щите управления;
7) давление воздуха в системе контролировать по манометру М1, контролируя по манометру М2;
8) после испытания изделия отрыть клапан “Сброс давления” на щите управления сбросив тем самым давление до 0;
9) опустить щит, опустить ванну, поднять крышку;
10) снять испытанное изделие со стенда;
11) проверить закрытие всех клапанов.
Таким образом, подсистема управления механизмами должна обеспе-чивать:
1) автоматическое управление электромагнитными клапанами;
2) измерение и регулирование давления в гидравлической и пневма-тической системах;
3) подстройку временных режимов и величины испытательного дав-ления с использованием информации о процессе и фиксированной записи ее;
4) также вводить другую информацию путем диалога с системой, ко-торый ведется на машине оператора.

2.5.2. Выбор аппаратуры гидро- и пневмоавто-матики

Основываясь на целях и задачах поставленных перед данным проек-том, расписанным в 1 разделе (п. 1.4.), в соответствии с техническим заданием на проект и необходимыми техническими характеристиками, осуществляем выбор устройства гидро- и пневмоавтоматики высокого давления подкрепляя выбранную позицию обзором современных устройств гидро- и пневмо-автоматики (в подразделе 1.2, раздела 1). Выбираем клапан электромагнитный высокого давления ИЛ – 20. Характеристики его смотри подраздел 1.2. раздела 1. Данный тип клапана будем использовать в гидравлических и пневматических системах. Данный тип клапана удовлетворяет всем ниже пе-речисленным условиям и параметрам, предъявляемым к стенду, согласуется с другой аппаратурой стенда и обеспечивает все необходимые параметры для испытаний.
Технические характеристики стенда:
1) давление, применяемое на стенде для испытания изделий: воды ра-бочее 16; 25 МПа (160; 250 кг/см2), воды пробное 24; 37,5 МПа (240; 37,5 кг/см2), воздуха 16; 25 МПа (160; 250 кг/см2);
2) объем баков для воды 1100л;
3) насос для заполнения задвижки водой: КМ 50-32-125-Д-С: подача воды 12,5 м3/ч, мощность электродвигателя 1,4 кВт;
4) насосы для создания давления воды: НД 25/400К14А: подача воды 2,5 л/ч, рабочее давление 40 Мпа, мощность электродвигателя 0,25 кВт;
5) гидроцилиндры зажима изделия: диаметр поршня 200 мм, ход поршня 40 мм;
6) гидростанция: СВ-М1-40-2Н-4,0-11,0: рабочее давление 20 Мпа, мощность электродвигателя 4 кВт;
7) габариты стенда: длина 7800 мм, ширина 3510 мм, высота 2580 мм;
8) масса 20000 кг.

 


3. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВ ГИДРО-, ПНЕВМОАВТОМАТИКИ

3.1. Информационная структура подсистемы управления гидро-, пневмоавтоматикой

3.1.1. Ведомости сигналов и выходных доку-ментов систем гидро-, пневмоавтоматики

Информационная подсистема системы управления гидро- и пневмоав-томатикой предназначена для формирования данных, используемых при ре-шении задач управления, а также для формирования мнемосхем, выходных сообщений, документов, используемых оперативным персоналом.
Входная информация системы управления представлена сигналами, вводимыми автоматически, и нормативно-справочной информацией, вводи-мой оператором. Информационная нагрузка систем управления гидро- и пневмоавтоматикой представлена в табл. 22.

Таблица 22.
Информационная нагрузка система управления
Тип сигнала Количество Примечание
1 2 3
Входные дискретные с клапа-нов электромагнитных 16 24 В постоянного тока
Входные дискретные с уст-ройств электроавтоматики 16 24 В постоянного тока
Входные дискретные с пультов оператора 4 24 В постоянного тока

Продолжение табл. 22.
1 2 3
Входные дискретные с конце-вых выключателей 43 23 В
Входные аналоговые с датчи-ков давления 18 12 В
Входные дискретные с гидро-станции 2 24 В постоянного тока
Входные дискретные с ком-прессора 1 24 В постоянного тока
Входные дискретные с ком-прессора высокого давления 2 24 В постоянного тока
Выходные дискретные на уст-ройства электроавтоматики 16 24 В постоянного тока
Выходные дискретные на кла-пана электромагнитные 16 24 В постоянного тока
Выходные дискретные на пульты операторов 4 24 В постоянного тока
Выходные дискретные на гид-ростанцию 2 24 В постоянного тока
Выходной дискретный на компрессор 1 24 В постоянного тока
Выходные дискретные на компрессор высокого давления 2 24 В постоянного тока

Таким образом, общее количество входных сигналов – 92, а выходных сигналов – 41.


3.1.2. Разработка графов состояний и мнемо-схем панелей гидравлических и пневматических сис-тем

Для разработки графа состояния пульта управления необходимо сформулировать задачи, которые оператор должен решать на автоматизиро-ванном рабочем месте: задавать режим работы технологического оборудова-ния (автоматический или ручной); управлять работой для нормального функ-ционирования системы.
Разрабатываемый пульт управления предназначен для наладки обору-дования и управления работой гидравлических и пневматических систем стенда для приемосдаточных и исследовательских испытаний арматуры вы-сокого давления в ручном режиме. Оператор следит за состоянием режимов испытания, в случае отклонения от нормального состояния производит их ре-гулировку (включает или выключает клапана подачи или сброса, привода и т.п.). Также в случае аварийной ситуации предусмотрено автоматическое от-ключение всех механизмов агрегата.
Опишем конечный автомат с помощью формальной грамматики с подробным описанием режима ручного управления.
Формальная грамматика режима ручного управления, гидроиспыта-ния:
1) <начало> → ВКЛ <ручное управление>;
2) <ручное управление> → │ <сигнал включения гидростанции > │ <сигнал включение компрессора> │ <сигнал выбора участка испы-тания> │ <авария>;
3) <сигнал включения гидростанции> → кл. стоп1 <откл.> │ кл. Т1 <вкл.> │<сигнал включение компрессора>;
4) <сигнал включение компрессора> → кл. стоп2 <откл.> │ кл. Т2 <вкл.> │<сигнал включения системы подготовки воздуха>;
5) <сигнал выбора участка испытаний> → кл. стоп3 <откл.> │ кл. Т3 <вкл.>;
6) <сигнал авария> → кл. Т4 <откл.> │ СТОП <вкл.> │<режим от-крыть клапан сброса>;
7) <сигнал включения системы подготовки воздуха> → кл. стоп4 <откл.> │кл. Т5 <вкл.> │<сигнал откр. клапана на боковой за-глушке>;
8) <сигнал откр. клапана на боковой заглушке> → кл. Т14 <откл.> │ кл. Т8 <вкл.> │<сигнал зажима изделия гидроц. зажима>;
9) <сигнал зажима изделия гидроц. зажима> → кл. Т10 <откл.> │ кл. Т9 <вкл.>;
10) <сигнал вкл./выкл. Центробежный насос> → стоп4 <откл.> │ кл. Т11 <вкл.> │ <сигнал откр./закр клапан испытание>;
11) <сигнал откр./закр клапан испытание> → кл. Т16<откл.> │ кл. Т12 <вкл.> │<сигнал вкл./выкл. Насос высокого давления>;
12) <сигнал вкл./выкл. Насос высокого давления>→ стоп5 <откл.> │ кл. Т14 <вкл.> │<сигнал авария>;
13) <сигнал откр./закр клапан сброса >→ кл. Т18 <откл.> │ кл. Т20 <вкл.> │<сигнал авария>│<начало>;
14) <СТОП> → <режим открыть клапан сброса>.
На листе №11 показан граф состояний режима ручного управления, а на листе №1 – 2 общего вида видна мнемосхема пульта управления согласно графу состояний.
Формальная грамматика режима ручного управления, пневмоиспыта-ния:
1) <начало> → ВКЛ <ручное управление>;
2) <ручное управление> → │ <сигнал включения гидростанции > │ <сигнал включение компрессора> │ <сигнал выбора участка испы-тания> │ <авария>;
3) <сигнал включения гидростанции> → кл. стоп1 <откл.> │ кл. Т1 <вкл.> │<сигнал включение компрессора>;
4) <сигнал включение компрессора> → кл. стоп2 <откл.> │ кл. Т2 <вкл.> │<сигнал включения системы подготовки воздуха>;
5) <сигнал выбора участка испытаний> → кл. стоп3 <откл.> │ кл. Т3 <вкл.>;
6) <сигнал авария> → кл. Т20 <откл.> │ СТОП <вкл.> │<режим от-крыть клапан сброса>;
7) <сигнал включения системы подготовки воздуха> → кл. стоп4 <откл.> │кл. Т5 <вкл.> │<сигнал откр. клапана на боковой за-глушке>;
8) <сигнал откр. клапана на боковой заглушке> → кл. Т3 <откл.> │ кл. Т29 <вкл.> │<сигнал зажима изделия гидроц. зажима>;
9) <сигнал зажима изделия гидроц. зажима> → кл. Т7 <откл.> │ кл. Т6 <вкл.>;
10) <сигнал опустить/поднять крышку> → кл. Т9 <откл.> │ кл. Т8 <вкл.>;
11) <сигнал опустить/поднять ванну> → кл. Т11 <откл.> │ кл. Т10 <вкл.>;
12) <сигнал опустить/поднять щит> → кл. Т13 <откл.> │ кл. Т12 <вкл.>;
13) <сигнал откр. клапана соответ. исп. №1> → кл. Т23 <откл.> │ кл. Т14 <вкл.>;
14) <сигнал откр. клапана соответ. исп. №2> → кл. Т23 <откл.> │ кл. Т16 <вкл.>;
15) <сигнал откр./закр клапан испытание> → кл. Т24<откл.> │ кл. Т18 <вкл.> │<сигнал вкл./выкл. компрессор высокого давления>;
16) <сигнал вкл./выкл. компрессор высокого давления >→ стоп7 <откл.> │ кл. Т19 <вкл.> │<сигнал авария>;
17) <сигнал откр./закр клапан сброса >→ кл. Т29 <откл.> │ кл. Т22 <вкл.> │<сигнал авария>│<начало>
18) <СТОП> → <режим открыть клапан сброса>
На листе №11 показан граф состояний режима ручного управления, а на листе №1 – 2 общего вида видна мнемосхема пульта управления согласно графу состояний.
На панелях управления обеих систем используем для отображения ви-зуальной информации газоразрядные индикаторные панели DP 220. Панели могут быть оборудованы фильтрами любого цвета. Знакогенератор панели содержит 96 символов верхнего и нижнего регистров, которые могут воспри-ниматься на расстоянии до 1,8 метров. Панели устойчивы к воздействию одиночных ударов до 20g по трем осям. Диапазон рабочих температур пане-лей от 0 до 50С. Индикаторы имеют простой 8-разрядный параллельный ин-терфейс. Габаритные размеры: 114,338,126,7. Требования к питанию (50.25)В, потребляемый ток 850 мА.

3.2. Программа управления гидро- и пневмоав-томатикой

 

 

 

 

 


4. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

4.1. Инструкции по эксплуатации гидравличе-ской и пневматической систем

Аттестации подлежат стенды собственных заводских разработок, сто-ронних организаций и импортных. Аттестация испытательных стендов про-водится с целью определения нормативных характеристик стендов, их соот-ветствия требованиям нормативно – технической документации и паспортных данных, а так же с целью установления пригодности их к эксплуатации.
Порядок проведения аттестации испытательных стендов:
1) испытательные стенды должны подвергаться, периодической и внеочередной аттестации;
2) аттестации подлежат: возможности стенда воспроизводить и под-держивать режимы и условия испытаний, действительные значения характеристик и их соответствие НТД, перечень нормативных ха-рактеристик подлежащих проверок в процессе эксплуатации, тре-бования безопасности и охраны окружающей среды;
3) испытательные стенды должны представляться на аттестацию с технической документацией и вспомогательными техническими средствами, необходимыми для их нормального функционирова-ния;
4) применяемые средства измерений должны иметь действующие до-кументы, свидетельство об их государственной или ведомственной проверке;
5) аттестация проводится 1 раз в 5 лет.
Стенд высокого давления предназначен для испытания задвижек Ду 100...150: водой давлением Рр 16; 24; 25; 37,5 МПа, воздухом давлением Рр 16; 25 МПа. Стенд состоит из следующих узлов: 2-х узлов для гидроиспыта-ний, пульта управления с центробежными насосами и насосом высокого дав-ления, гидростанций, 2-х узлов для пневмоиспытаний с пультом управления.
Испытание изделий водой. Ручной режим:
1) открыть клапан на боковой заглушке приспособления;
2) установить испытуемое изделие в приспособление, поджав его клыками и зажав гидроцилиндрами зажима;
3) открыть клапан "Испытание" на щите управления;
4) управляя кнопками "Центробежный насос" на щите заполнить из-делие водой до вытеснения воздуха из заглушки;
5) закрыть клапан, расположенный на боковой заглушке приспособ-ления;
6) установить на насосе высокого давления требуемое давление ис-пытания;
7) включая кнопками “Насос высокого давления” на пульте управле-ние, насос высокого давления довести давление в системе до нуж-ной величины согласно технологического процесса по испытанию изделий, контролируя по манометру М2;
8) после испытания изделия, отрыть клапан сброса на боковой за-глушке приспособления, сбросив тем самым давление до 0;
9) снять испытанное изделие со стенда.
Испытание изделий воздухом. Ручной режим:
12) закрыть клапан на боковой заглушке приспособления;
13) установить испытуемое изделие в приспособление, зажав его ма-ховиком и поджав гидроцилиндром зажима;
14) опустить крышку, поднять ванну, поднять щит;
15) открыть клапан подачи воздуха высокого давления соответст-вующий давлению испытания;
16) открыть клапан "Испытание" на щите управления;
17) давление воздуха в системе контролировать по манометру М1, контролируя по манометру М2;
18) после испытания изделия отрыть клапан “Сброс давления” на щите управления сбросив тем самым давление до 0;
19) опустить щит, опустить ванну, поднять крышку;
20) снять испытанное изделие со стенда.
Инструкция по технике безопасности эксплуатации гидравлической и пневматической систем:
1) К работе на стенде допускаются лица, имеющие соответствующий допуск слесаря-испытателя, практический навык работы на соот-ветствующих установках, знающие принцип работы стенда, тех-нические требования на испытуемые изделия, прошедшие инст-руктаж по технике безопасности.
2) Испытание производить только на исправном стенде. Перед ис-пытанием провести осмотр стенда, все клапана на панели управления перед началом испытания должны находиться в закры-том положении в закрытом положении, проверить работоспособ-ность основных узлов и органов управления. Утечки масла, воз-духа и воды не допускаются.
3) После окончания испытания, давление в системе стенда должно равняться 0.
4) Запрещается снимать испытуемое изделие со стенда, не сбросив давление до нуля соответствующими клапанами.
5) Контрольно – измерительная аппаратура должна действовать в пределах допустимых диапазонов действия. Правильность пока-заний рабочего манометра М2 должна периодически проверяться по контрольному манометру М1.
6) Установить лицо ответственное за безопасную эксплуатацию стенда.
7) Работа на стенде запрещается:
при любых неисправностях стенда;
при истечении срока очередного освидетельствования стенда;
лицам, не имеющим допуска к работе на стенде;
при не поднятом щите и не опущеной крышке узла пневмоиспыта-ний;
8) Стенд проверять 1 раз в 3 месяца давлением 400 кгс/см2, в присут-ствии мастера ОТК цеха эксплуатирующего стенд, слесаря испы-тателя и старшего мастера.
9) При положительных результатах аттестации в приложении пас-порта делается соответствующая отметка. Срок проведенной атте-стации и срок следующей аттестации указывается на бирке при-крепленной к аттестованному оборудованию.
10) Манометры стенда проверяются 1 раз в год инспектором госла-боратории с отметкой в приложении (манометры должны иметь клеймо и должны быть опломбированы).

4.2. Инструкция по монтажу и регулированию гидравлической и пневматической систем

Монтаж гидравлической и пневматической систем производиться в соответствии с ГОСТами, указанными в методике приемосдаточных испыта-ний и разделе безопасность труда. При монтаже гидроустройств и пневмоус-тройств необходимо исключать возможность их повреждения и внесения за-грязнений во внутренние полости. Места установки пневмоустройств и гид-роустройств должны быть доступны для монтажа, демонтажа и обслужива-ния при эксплуатации.
Монтаж воздуховодов должен обеспечивать: прочность и плотность труб, их соединений между собой и присоединений к арматуре, аппаратам и устройствам; надежность закрепления труб но опорах и конструкциях; воз-можность удаления влаги из воздуховодов, продувки и их промывки. Возду-ховоды следует прокладывать по кратчайшим расстояниям между соединяе-мыми устройствами и машинами, в местах, доступных для монтажа, обслу-живания и ремонта, с минимальным количеством поворотов и пересечений, где отсутствуют резкие колебания температуры окружающего воздуха, силь-ное нагревание или охлаждение; возможно дальше от технологических агре-гатов и электрооборудования.
При монтаже на воздухопроводах и водопроводах различных уст-ройств (клапанов, распределителей и т.п.) возле них необходимо устанавли-вать опоры (скобы, кронштейны).
Обеспечить контроль содержания загрязнений в сжатом воздухе на соответствие классам загрязненности по ГОСТ 17433 – 72.
Планово – предупредительный ремонт пневмосистем и гидросистем включает следующие виды обслуживания: осмотр, малый ремонт, средний ремонт и капитальный ремонт.
Карта технического контроля. Для проверки системы стенда на проч-ность, надо:
закрыть клапан "Испытание" на пульте управления.
Для гидроузлов:
создать давление Р = 40 МПа (Р = 400 кг/см2) насосом высокого дав-ления, выдержав давление не менее 10 минут.
Для пневмоузлов:
открыть клапан “Воздух 25 МПа”, выдержав давление не менее 10 минут.
Для масляных гидроузлов:
создать давление Р = 20 МПа (Р = 200 кг/см2) насосом высокого дав-ления, выдержав давление не менее 10 минут.
Произвести осмотр деталей стенда. Утечка воздуха и воды не допус-кается. После осмотра стенда давление сбросить, открыв клапан "Испытание" на пульте управления.

 


5. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТИРУЕМЫХ СИСТЕМ СТЕНДА

5.1. Функционально-стоимостной анализ проек-тируемого варианта гидравлической и пневматиче-ской систем стенда

В данном разделе обоснована экономическая целесообразность разра-ботки автоматизированного стенда для приемо-сдаточных и исследователь-ских испытаний арматуры высокого давления. Для этого используется функ-ционально-стоимостной анализ проектируемого стенда. С использованием корректирующей формы функционально-стоимостного анализа производится анализ проектируемого варианта технической системы, подвергшийся инно-вационным преобразованиям. В результате данного анализа в проектируемом варианте обнаруживаются функциональные и структурные элементы системы, обладающие экономической несостоятельностью или функциональной недостаточностью. Именно эти элементы должны быть рационализированы повторно. При этом, кроме технических эффектов от разработки, появляются экономические, социальные, экологические и иные эффекты.
Построение структурной модели.
Структурная модель (СМ) - это упорядоченное представление элемен-тов объекта и отношений между ними, дающее представление о составе ма-териальных составляющих объекта, их основных взаимосвязях и уровнях ие-рархии /2/. Структурная модель проектируемого варианта стенда для приемо-сдаточных и исследовательских испытаний арматуры высокого давления представлена на рис. 10.
Построение функциональной модели объекта.
Функциональная модель (ФМ) - это логико-графическое изображение состава и взаимосвязей функций объекта, получаемое по средствам их фор-мулировки и установления порядка подчинения. ФМ проектируемого вари-анта стенда, для приемо-сдаточных и исследовательских испытаний арматуры высокого давления, представлена на рис. 11.
Построение совмещенной функционально-стоимостной модели (ФСМ) объекта.
В данном пункте производится функционально-стоимостной анализ проектируемого варианта стенда для приемо-сдаточных и исследовательских испытаний арматуры высокого давления. ФСМ объекта пригодна для выяв-ления ненужных функций и элементов в объекте (бесполезных и вредных); определения функциональной достаточности и полезности материальных элементов объекта; распределения затрат по функциям; оценки качества ис-полнения функций; выявления дефектных функциональных зон в объекте; определения уровня функционально-структурной организации изделия.
Построение ФСМ осуществляется путем совмещения ФМ и СМ объ-екта /2/. ФСМ проектируемого варианта стенда, для приемо-сдаточных и ис-следовательских испытаний арматуры высокого давления, представлена в таблице 23.
Оценка значимости функции ведется последовательно по уровням ФМ (сверху вниз), начиная с первого. Для главной и второстепенной, т.е. внешних функций объекта при оценке их значимости исходным является распределение требований потребителей (показателей качества, параметров, свойств) по значимости (важности).
Нормирующим условием для функции является следующее:
,
где rij - значимость jой функции, принадлежащей данному iому уровню ФМ; j=1,2,...,n;
n - количество функций, расположенных на одном уровне ФМ и отно-сящихся к общему узлу вышестоящего уровня.
Для внутренних функций определение значимости ведется исходя из их роли в обеспечении функций вышестоящего уровня.
Определение относительной важности функции R.
Учитывая многоступенчатую структуру ФМ, наряду с оценкой значи-мости функций по отношению к ближайшей вышестоящей определяется по-казатель относительной важности функции любого i-го уровня Rij по отно-шению к изделию в целом:
,
где G - количество уровней ФМ.
В случае, если одна функция участвует одновременно в обеспечении нескольких функций верхнего уровня ФМ, ее значимость определяется для каждой из них отдельно, а относительная важность функции для объекта в целом рассчитывается как сумма значений Rij по каждой ветви ФМ (от iго уровня до первого), проходящей через эту функцию.
Оценка качества исполнения функций Q.
Обобщенный (комплексный) показатель качества варианта исполнения функций оценивается по формуле:
,
где n - значимость nго потребительского свойства;
Pnv - степень удовлетворения nго свойства в vом варианте;
m - количество свойств.
Важным элементом качества исполнения функций является функцио-нальная организованность изделий, которая определяется следующими пока-зателями.
Показатель актуализации функций, определяется коэффициентом ак-туализации:

где Fп - необходимые функции;
Fоб - общее количество действительных функций;
KaF=13/15=0,86
Показатель сосредоточения функций, определяется коэффициентом сосредоточения:
,
где Fосн - количество основных функций;
Fоб - общее количество функций.
kcF=13/15=0,86
Показатель совместимости функций, определяется коэффициентом совместимости:
,
где Fс - функции согласования;
Fоб - общее количество функций.
kсовмF=8/15=0,53
Показатель гибкости функций, определяется коэффициентом гибкости:
,
где FP - количество потенциальных функции;
FП - количество необходимых функций.
kгF=5/(15+5)=0,25
Качество выполнения функций будет иметь вид:

Определение абсолютной стоимости функций.
Функционально необходимые затраты - минимально возможные за-траты на реализацию комплекса функций объекта при соблюдении заданных требований потребителей (параметров качества) в условиях производства и применения (эксплуатации), организационно- технический уровень которых соответствует уровню сложности спроектированного объекта.
Абсолютная стоимость реализации функций Sабс определяется по формуле:
Sабс=Sизг+Sэкспл+Sтр+Sэн+Sпроч ,
где Sизг - затраты, связанные с изготовлением (приобретением) мате-риального носителя функции. В состав этих затрат входят: затраты на проек-тирование, изготовление (модернизацию), пуско-наладочные работы, обуче-ние персонала:
Sэкспл - эксплуатационные затраты;
Sтр - затраты, связанные с трудоемкостью реализации функции;
Sэн - энергозатраты на реализацию функции;
Sпроч - прочие затраты на реализацию функции .
Определение относительной стоимости реализации функций.
Относительная стоимость реализации функций SотнF определяется по формуле:
,
где Sабс - суммарная абсолютная стоимость функционирования объ-екта.
SабсFij - абсолютная стоимость реализации jой функции iго уровня ФМ.

Структурная модель проектируемых гидравлической пневматической систем стенда

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10.
Функциональная модель проектируемых гидравлической пневматической систем стенда

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11.
Таблица 23.
Функционально-стоимостная модель проектируемых гидравличе-ской пневматической систем стенда
Индекс функ-ции Наимено-вание функции Материальный носитель функ-ции R R Q Sабс Sотн
1 2 3 4 5 6 7 8
f11 Клавиатура 0,1 0,04 0,04 600 0,008
f12 Системная плата 0,4 0,16 0,015 20000 0,285
f13 Монитор 0,2 0,08 0,08 6000 0,085
f14 Платы расшире-ния 0,3 0,12 0,1 8000 0,114
f21 Датчики уровня 0,1 0,03 0,03 500 0,007
f22 Манометры 0,5 0,15 0,15 20000 0,285
f23 Конечные вы-ключатели 0,1 0,03 0,05 1000 0,014
f24 Измерительные дроссели 0,3 0,09 0,1 2000 0,028
f31 Реле 0,2 0,06 0,06 800 0,011
f32 Электроклапаны 0,3 0,09 0,09 1000 0,014
f33 Электромагнит-ные пускатели 0,25 0,075 0,07 600 0,008
f34 Воздухораспре-делители 0,25 0,075 0,07 400 0,005
F1 Контроллер 0,4 0,4 0,4 40000 0,571
F2 Датчики 0,3 0,3 0,3 25000 0,357
F3 Исполнительные механизмы 0,3 0,3 0,29 5000 0,071
 70000 1


Данные диаграммы строятся для базового и проектного варианта ис-следуемого объекта. Они имеют целью выявления зон диспропорции, т.е. зон избыточной затратности реализации функции, а также определение зон функциональной недостаточности (низкого качества исполнения функций).
Диаграммы ФСД и КИФ строятся для базового варианта (до принятия про-ектного решения) и проектного варианта. Они вынесены на графическую часть проекта и изображены на листе 15, (технико-экономические показатели проекта, иллюстрация).

5.2. Расчет окупаемости и экономическая оцен-ка проекта

Экономическая оценка проекта осуществляется с использованием следующих показателей:
1) чистая приведенная величина дохода (Net Present Value - NPV).
NPV представляет собой разность между приведенным к началу реа-лизации проекта поступлениями от реализации проекта и инвестиционными затратами, т.е. сумму дисконтированного чистого денежного потока за период реализации проекта:
,
где Т – продолжительность реализации проекта;
t – порядковый номер года реализации проекта;
NCFt – чистый денежный поток года t;
PV – коэффициент дисконтирования в году t;
2) коэффициент дисконтирования (PV – фактор) для года t определя-ется по формуле:
,
где r – ставка дисконта;
3) внутренняя норма доходности (Internal Rate of Return - IRR).
Внутренняя норма доходности (IRR) – это значение ставки дисконти-рования, при котором сумма дисконтированных поступлений денежных средств равна сумме дисконтированных платежей или чистая приведенная величина дохода (NPV) обращается в ноль.
Таким образом, значение внутренней нормы доходности определяется из соотношения:
,
4) периодом окупаемости проекта или периодом возврата инвестиций (Discounted Payback Period - DPP) называется период времени, за который дисконтированные поступления от результатов внедрения проектных реше-ний покроют инвестиции, т. е. значение периода окупаемости определяется из соотношения:
,
где CFt – поступление денежных средств от эффектов, связанных с внедрением проекта;
IN – инвестиционные затраты.

№ Наименование показателей Годы Итого
0 1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9

1
2
3 Эффект от проектного решения:
- Результаты
- Затраты
Итого: денежные средства (Cash Flow) от реализации проекта (1-2)
0
0
0
300000
44000
256000

300000
43000
257000

300000
44000
256000

300000
43000
257000

300000
44000
256000

1500000
222000
1288000

4
5
6 Инвестиции
Ликвидационная стоимость активов
Итого: денежные средства (Cash Flow) от инвестиционной деятельности (5-4) 332000
130000
-202000
7 Чистый денежный поток средств (Net Cash Flow) (3+6) -202000 256000 257000 256000 257000 256000 1086000
8 Дисконтированный чистый денежный поток средств NCFt*PVt -202000 194560 146490 110080 84810 64000 397940
9 Дисконтированный чистый денежный поток нарастающим итогом -202000 -7440 139050 249130 333940 397940
Таблица 24.
Таблица формирования денежного потока (в рублях)


Исходя из приведенных расчетов (табл. 24), можно сделать вывод о том, что проект является эффективным, т.к. чистая приведенная величина дохода положительна, внутренняя норма доходности больше ставки дискон-тирования, проект окупается за 2 года.

6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

6.1. Безопасность труда

6.1.1. Анализ производственного травматизма на ОАО "ИКАР"

Проблема обеспечения безопасности, сохранения жизни и здоровья человека в различных сферах его деятельности становится всё более острой. Противоречивость научно-технического прогресса состоит в том, что наряду с бесспорными благами он может приносить и неисчислимые бедствия, свя-занные с аварийностью и травмоопасностью производства, загрязнением ок-ружающей природной среды, ухудшением состояния здоровья населения и увеличением риска гибели людей. Человек - творец НТП - стал его заложни-ком.
В Российской Федерации ежегодно происходит 13 млн. несчастных случаев, от травм и отравлений погибает около 200 тыс. человек, в том числе более 8 тыс. на производстве. Только 15% городских жителей проживают на территориях с уровнем загрязнения атмосферы в пределах гигиенических нормативов. Растет число крупных аварий с тяжелыми последствиями в про-мышленности и на транспорте, продолжает ухудшаться экологическая обста-новка. Огромный экономический и социальный ущерб наносят чрезвычайные ситуации (ЧС) техногенного, антропогенного и природного характера. Ущерб от загрязнения природной среды оценивается в размере 60 - 80 млрд. рублей в год, что составляет около 20% национального дохода.
В Курганской области от травм, несчастных случаев и отравлений ежегодно страдают около 100 тыс. человек (почти каждый 11-й житель За-уралья), а для более 2 тыс. человек эти инциденты заканчиваются смертель-ным исходом. За 1999 год 43 работающих погибли на производстве, в до-рожно-транспортных происшествиях оборвалась жизнь 213 человек, 109 на-ших земляков погибло при пожарах. Кроме того, тысячи курганцев получили тяжёлые увечья и стали инвалидами.
Тревожит тенденция - если в первой половине 80-х годов наблюдалось неуклонное падение смертности от травматизма, то в последующем происходит столь же неуклонный рост этого показателя. Коэффициент смертности от несчастных случаев, травм и отравлений за 1991-1995 гг. воз-рос более чем в 1,7 раза. В последние годы он начал снижаться, но темпы снижения незначительны. Статистика травм, несчастных случаев и отравлений в Курганской области за 1991-1998 гг. приведена в таблице 1. В структуре смертности травмы и отравления занимают второе место вслед за сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Экология Зауралья, также, далека от благополучия. Курганская об-ласть отнесена к территориям с напряжённой экологической ситуацией.

Таблица 25.
Статистика травм, несчастных случаев и отравлений в Курганской
области
Год
Показатель 1991 1995 1996 1997 1998
Число пострадавших:
Всего, тыс. чел.
на 1000 населения 903,8
84,3 101,1
90,7 97,1
87,5 101,2
91,5 98,9
89,6
Число умерших, чел. 1701 2579 2429 2151 2175
Коэффициент смертности
(на 100000 населения)
Российская Федерация
Курганская область 142,2
153,2 236,6
231,4 209,2
218,9 274,9
194,3 274,0
196,7

Серьёзную угрозу безопасности человека представляет возникновение ЧС, обусловленных крупномасштабными авариями, катастрофами, стихий-ными бедствиями. За 1991-1999 гг. на территории Курганской области 70 ЧС, от которых пострадали 3331 человек, 146 из них погибли. Таким образом, решение проблем безопасности человека в условиях современного производ-ства и взаимодействия его с биотехносферой имеет важнейшее социально-экономическое значение. Поэтому разработка вопросов экологичности и безопасности является обязательной частью любого современного техноло-гического проекта.
Следует отметить, что в связи с приватизацией предприятий расходы по безопасности труда отошли от государственного бюджета и перешли в местное финансирование. Поэтому мероприятия по охране труда слабо под-крепляются экономически.
Объектом проектирования и автоматизации в данной работе является стенд высокого давления для испытания задвижек Ду 100…150. В данном разделе приведены анализ безопасности труда и экологической безопасности стенда, анализ производственного травматизма и возможных чрезвычайных ситуаций на ОАО "ИКАР", а также мероприятия по охране труда, проводи-мые на предприятии.
За 12 месяцев 2000 года на заводе произошло 46 несчастных случаев с потерей 711 рабочих дней, коэффициентом частоты Кч = 19,4 и коэффициен-том тяжести Кт = 15,6. За соответствующий период 1999 года произошло 34 несчастных случая с потерей 677 рабочих дней, коэффициентом частоты Кч = 15,9 и коэффициентом тяжести Кт = 19,9. За 1998 год произошло 46 несчаст-ных случаев с потерей 808 рабочих дней, коэффициентом частоты Кч = 21,0 и коэффициентом тяжести Кт = 17,6. Профессиональных заболеваний по заводу не зарегистрировано. Диаграмма травматизма по заводу с 1996 года приведе-на на рис. 12.
Анализ этих цифр показывает следующую динамику: в 2000 году по сравнению с предыдущим годом травматизм увеличился на 12 случаев, а по-тери в рабочих днях возросли на 34 дня. В 1999 году наблюдалось снижение этих показателей по сравнению с 1998 годом соответственно на 12 случаев и 131 рабочий день.
В цехе №10, в котором находится исследуемый испытательный стенд, за 12 месяцев 2000 года произошло 10 несчастных случаев с потерей 117 ра-бочих дней, коэффициентом частоты Кч = 49,5 и коэффициентом тяжести Кт = 11,7. За соответствующий период 1999 года произошло 9 несчастных случаев с потерей 138 рабочих дней, коэффициентом частоты Кч = 42,3 и коэф-фициентом тяжести Кт = 15,3. Диаграмма травматизма по цеху №10 с 1997 года приведена на рис. 13.

Рис. 12.

В общем, по заводу на мероприятия по охране труда израсходовано 9066900 рублей, в том числе на средства индивидуальной защиты - 1496603 рублей, на моющие средства - 104955 рублей, на спецпитание и спецмолоко - 904057 рублей.
Анализ этих данных показывает, что за отчётные годы наблюдается рост производственного травматизма. Большая часть травм произошла по причине недостатков в обучении безопасным приёмам труда. Наибольший процент травм получен рабочими, проработавшими на предприятии не более четырёх лет. Наиболее травмоопасными являются литейные работы и метал-лообработка с применением различного технологического оборудования.
Рис. 13.

6.1.2. Анализ безопасности проектируемого объекта

Проектируемый стенд высокого давления предназначен для испытания задвижек Ду 100…150 воздухом давлением Рр 16; 25 МПа.
Стенд состоит из гидростанции, 2-х узлов для пневмоиспытаний с пультом управления, кранов для установки задвижек на стенд и ручных ма-нипуляторов для подвода электроприводов.
В процессе пневматических испытаний, главную опасность представ-ляет энергия, накапливаемая в системе, величина которой на несколько по-рядков больше, чем при гидравлических испытаниях.
При пневматических испытаниях на прочность возможна как внезапная разгерметизация разъёмных соединений, так и разрушение испытуемого изделия (разрыв, отрыв элементов и др.), в результате которого возникают следующие опасные и вредные факторы: ударная волна;
1) осколки изделия и оснастки;
2) резкое повышение давления окружающей среды в зоне испытания.
Разрушение изделия при пневматических испытаниях имеет аварийный характер.
При пневматических испытаниях на герметичность возможна внезап-ная разгерметизация разъёмных соединений изделия или систем со сжатым газом, в результате которой могут возникнуть следующие опасные и вредные факторы:
1) движущиеся с большой скоростью под воздействием давления или вытекающей струи элементы разъёмных соединений изделия, оснастки и систем;
2) повышенный уровень шума, в том числе при срабатывании предо-хранительных устройств;
3) увеличенная струёй газа стружка, окалина пыль и др.;
4) повышенная загазованность рабочей зоны при использовании для испытаний сжатых газов, отличных от воздуха.
Степень опасности изделий, находящихся под давлением газа, как при испытаниях на прочность, так и при испытаниях на герметичность, оценива-ется следующими характеристиками:
1) величиной испытательного давления Р, кгс/см2;
2) энергоёмкость сжатого газа рV, кгс/см2л,
где V - объём внутреннего пространства (вместимость) изделия, л.
радиус разлёта осколков при взрыве трубопроводов определяется:
оск = 15.3 р2 (м),
где р - давление в трубопроводе, МПа (в момент разрыва).
Формула применима к трубам, у которых отношение диаметра к тол-щине стенки равно 100.
У труб с условным диаметром менее 700 мм, отношение диаметра к толщине стенки колеблется от 40 до 80. Для этого случая числовой коэффи-циент принимается равным: 4 - для трубопроводов диаметром до 300 мм; 10 - для трубопроводов диаметром до 500 мм; 11 - для трубопроводов диаметром более 500 мм.
Опасность также может представлять установка задвижек и электро-приводов на стенд, поэтому во время работы стенда в зоне действия рабочих органов оборудования не должны находиться посторонние люди.
Электропитание стенда производится от промышленной электросети напряжением ~380 В. Мероприятия, предупреждающие опасность поражения электрическим током, заключаются в применении малых напряжений, двига-телей закрытого типа, защитного заземления, ограждений либо расположении токоведущих частей в местах недоступных для случайного прикосновения, изолированных рукояток пусковых устройств, переносных приборов. Необходим периодический контроль состояния электроустановок, оборудо-вания, силовых и осветительных сетей и их правильной эксплуатации в соот-ветствии с “Правилами технической эксплуатации электроустановок потре-бителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроуста-новок” /7/.
1) К работе на стенде допускаются лица, имеющие соответствующий допуск слесаря-испытателя, практический навык работы на соответствующих установках, знающие принцип работы стенда, технические требования на испытуемые изделия, прошедшие инструктаж по технике безопасности.
2) Испытание производить только на исправном стенде. Перед испы-танием провести осмотр стенда, все индикационные панели на пультах управления должны сигнализировать о нахождении всех клапанов в закрытом положении, проверить работоспособность основных узлов и органов управления. Утечки масла, воздуха и воды не допускаются.
3) После окончания испытания, давление в системе стенда должно равняться 0.
4) Запрещается снимать испытуемое изделие со стенда, не сбросив давление до нуля соответствующими клапанами.
5) Конрольно-измерительная аппаратура должна действовать в пре-делах допустимых диапазонов действия. Правильность показаний рабочего манометра М2 должна периодически проверяться по контрольному мано-метру М1.
6) Установить лицо ответственное за безопасную эксплуатацию стен-да.
7) Работа на стенде запрещается:
- при любых неисправностях стенда;
- при истечении срока очередного освидетельствования стенда;
- лицам, не имеющим допуска к работе на стенде;
- при не поднятом щите и не опущенной крышке узла пневмоиспы-таний.
8) Стенд проверять 1 раз в 3 месяца давлением 400 кгс/см2, в
присутствии мастера ОТК цеха эксплуатирующего стенд, слесаря испытателя и старшего мастера. При положительных результатах аттестации в прило-жении паспорта делается соответствующая отметка. Срок проведенной ат-тестации и срок следующей аттестации указывается на бирке прикрепленной к аттестованному оборудованию.
9) Манометры стенда проверяются 1 раз в год инспектором гослабо-ратории с отметкой в приложении (манометры должны иметь клеймо и должны быть опломбированы).
Требования к размещению оборудования в помещении или на пло-щадке, где проводятся испытания, и к организации рабочих мест:
1) системы управления и контроля процессами испытаний должна иметь свободный и безопасный доступ к их элементам для обслуживания и ремонта;
2) планировку участка испытаний и размещения оборудования следует подгонять общей схеме технологического процесса;
3) ширина проходов для ремонта и осмотра оборудования должна быть не менее 0.8 м.;
4) ширина проходов между оборудованием, предназначенных для пе-ремещения работающих, должна быть не менее 1.5 м.;
5) рабочие места должны быть организованы, а оснастка должна быть выполнена с учетом эргономических требований, в том числе ГОСТ 12.2.032-78; ГОСТ 12.2.033-78; ГОСТ 21480-76; ГОСТ 21752-76; ГОСТ 21753-76; ГОСТ 21786-76; ГОСТ 22269-76; ГОСТ 22613-77; ГОСТ 23000-76;
6) для складывания во время работы смены промасленных и загряз-ненных обтирочных материалов следует предусмотреть металлические ящики с закрывающимися крышками.
Требования к транспортированию и хранению испытуемого оборудо-вания на участках испытаний:
1) доставка на участок испытаний испытуемого оборудования должна осуществляться способами, исключающими опасность травматизма, физиче-ского перенапряжения, загрязнения тела и одежды работающих, а также за-грязнения помещения и воздуха в нем;
2) погрузка и разгрузка изделий массой более 20 кг должна осуществ-ляться погрузочно-разгрузочными устройствами; транспортирование таких изделий на площадках должно осуществляться на электрокарах, конвейерах, тельферах и т. п., в соответствии с ГОСТ 12.3009-76;
3) изделия, подлежащие испытанию, и испытанные, должны храниться в специально отведенных местах, помещениях или площадках и не должны загромождать проходы.
Требования к применению средств защиты работающих:
1) при проведении пневматических испытаний, в зависимости от ме-тода испытаний и условий окружающей среды, должны применяться сле-дующие средства защиты:
- средства защиты дыхания (респираторы РПГ-67КД по ГОСТ 12.4.004-75);
- специальная одежда по ГОСТ 12.4.015-76 марок Мн; З; Тк; То; Тн; Пп; Яж; Яв; Ву; Ва; КР; Ни; Нм;
- специальная обувь групп Т, П, Н различных подгрупп по ГОСТ 12.4.017-76 или ГОСТ 12.4.022-76;
- средства защиты рук (рукавицы по ГОСТ 12.4.010-75 для защиты от воды, механических воздействий, высоких температур, нефти);
- средства защиты органов слуха (противошумные наушники и вкла-дыши);
- средства защиты глаз (очки защитные по ГОСТ 12.4.003-74 тип О или Л);
2) средства индивидуальной защиты должны соответствовать требо-ваниям ГОСТ 12.4.011-75;
3) средства индивидуальной защиты и спецодежда должны выдаваться работающим и применяться с учетом конкретных санитарно-гигиенических условий на участках (площадках) испытаний и методов испытаний;
4) системы вентиляции должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.021-75;
5) коллективные средства защиты должны предусматриваться проек-тами технологических процессов проведения испытаний и проектами уста-новок для испытаний.
Методы контроля выполнения требований безопасности:
1) контроль, за состоянием воздушной среды должен проводиться с учетом требований ГОСТ 12.1.005-85, содержание основного вредного ком-понента и других вредных веществ, находящихся в воздухе, следует опреде-лять по методикам утвержденным Минздравом России;
2) контроль, за уровнем шума на рабочем месте должен производить-ся по ГОСТ 12.1.003-83;
3) подвижность воздуха вытяжной вентиляции, состояние температу-ры поверхностей оборудования, материалов и воздушной среды, ограждения движущихся частей должны систематически контролироваться;
4) средства индивидуальной защиты работающих должны подвергать-ся периодическим контрольным осмотрам и проверкам в сроки, установлен-ные НТД на соответствующие средства;
5) защитно-предохранительная, регулирующая и запорная арматура, а также системы автоматики и коммуникации должны контролироваться в сроки, установленные НТД на их эксплуатацию;
6) контроль электробезопасности следует производить в соответствии с требованиями, которые устанавливают «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденные Госэнерго-надзором России;
7) не реже одного раза в 6 месяцев, работники, установленные распо-ряжением по предприятию, должны производить проверку рабочих маномет-ров контрольными и производить запись результатов в журнал контрольных проверок;
8) проверка освещенности должна осуществляться в соответствии с «Методическими указаниями по проведению предупредительного и текущего санитарного надзора за искусственным освещением на промышленных предприятиях» №1322-75 Министерства здравоохранения России.

6.1.3. Разработка средств обеспечения безопас-ности труда

Разработка проекта автоматизированного стенда для приемосдаточных и исследовательских испытаний предполагает его размещение вблизи основного производства, таким образом, испытательный участок находится в цехе. Состояние воздушной среды в производственном корпусе и непосред-ственно на испытательном участке из-за пневматических выбросов неблаго-приятно для обслуживающего персонала и аппаратуры, предназначенной для визуализации и обработки результатов испытания. Поэтому необходимо осуществлять контроль состояния воздушной среды на испытательном уча-стке.
Для контроля различных параметров воздушной среды эффективно могут использоваться пневматические средства автоматики. Для автоматиче-ского контроля запыленности используется система, позволяющая преобра-зовать концентрацию аэрозолей в пневматический сигнал (рис. 14.).

Схема системы преобразования концентрации аэрозолей в пневмати-ческий сигнал

Рис. 14.

Анализируемый поток воздуха поступает со скоростью V из трубо-провода 1 через трубку 3 подготовки пробы в корпус 5 струйного элемента, который состоит из симметрично размещенных сопла питания 6 и приемного сопла 8. Сопло 6 через стабилизатор расхода 7 соединено с источником сжа-того воздуха, а сопло 8 – с ним же через дроссель 16. Для повышения точно-сти измерений используется система коррекции влияния атмосферного дав-ления, которая образована соплом 9 и дросселем 15. Геометрические размеры сопел 8 и 9 одинаковы, а дроссели 15 и 16 имеют одинаковые сопротивления. Питание струйного элемента и системы коррекции осуществляется через за-датчик 14 под давлением Р0, меньшим давлением питания Р4, подводимого к системе, на величину падения давления на редукторе 11.
Для уменьшения дополнительной погрешности, обусловленной изме-нением скорости vs потока аэрозолей через корпус 5, установлен струйный измеритель 2. С его помощью автоматически получается информация о ско-рости потока аэрозолей в трубопроводе 1, которая в виде сигнала коррекции поступает на регулятор 13. Последний формирует оптимальную скорость по-тока vs = 8 м/с в корпусе 5 путем управления работой системы эжекции 10. Выходной сигнал измерителя 2 подается также сумматор 19, где он вычита-ется из основного сигнала системы измерения аэрозолей. Этот сигнал созда-ется мостовой схемой и усилителем 17. Автоматическое поддержание равен-ства скоростей в трубке 3 и трубопроводе 1 обеспечивается путем измерения скорости потока аэрозолей с помощью системы 2 и вычитания сигнала, про-порционального этой скорости, из суммарного сигнала от скорости и плотно-сти потока аэрозолей. Если указанные скорости не одинаковы, регулятор 13 изменяет расход воздуха через систему 10 до тех пор, пока эти скорости не станут равными.
Изменение концентрации аэрозолей вызывает изменение плотности потока внутри корпуса 5. Это приводит к отклонению струи воздуха из сопла 6 и уменьшению давления Р1. При этом Р1  Р2 в ветвях моста, и на вход вто-ричного прибора 18 поступает сигнал, пропорциональный концентрации аэ-розолей. На рисунке 6.3. также представлены: 4 – блок регистрации с диспле-ем, 12 – манометр, р3 – давление задания.
Рассмотренная система служит для измерения запыленности в диапа-зоне 2…10 г/м3 . Время запаздывания не более 0,3 с. Основная погрешность измерений не превышает 5 /8/. Влияние нестабильности расхода аэрозоли Q в корпусе 5 на процесс измерений можно оценить по формуле:
 ,
где  - плотность исследуемого потока аэрозолей;
р – динамическое давление этого потока.
Используется струйный метод определения локальных скоростей аэ-розолей по сечению трубопроводов (рис. 6.4).
К полым трубкам 4, 8,16 поступает сжатый воздух через элементы 10,11 поддержания постоянного расхода. Трубки снабжены соплами 3,7,14. Использование нескольких встречных струй обеспечивает коэффициент уси-ления 1,0. Особенностью схемы является размещение отверстий в трубке 4 для приема аэрозолей под давлением Рs (Q), где Q – измеряемый расход. Из этих отверстий вытекают воздушные струи под давлением Р. Аэрозольный поток воздействует на струи и увеличивает жесткость управляющих струй, которые истекают из сопел 3 под давлением Рd. Это позволяет расширить диапазон измерения /9/.
Выходной сигнал р измеряется дифференциальным манометром 17, к которому через блок извлечения квадратного корня 18 подключен вторичный прибор 19. Питание системы осуществляется через задатчик 12 сжатым воздухом под давлением р3 = 0,14МПа  10%. На рис. 15 также принято обо-значение: 13 – направление потока аэрозолей; 2 – трубопровод; 5,9,15 – дрос-сели; 6 – манометр; р1, р2 – давление в дроссельных делителях. Условиями максимальной чувствительности схемы измерения являются:
где R9 – сопротивление дросселя; Ri – сопротивление i-го сопла 7; m – число пар струйных элементов; рdi – давление в i-й управляющей струе.
Схема системы измерения аэрозолей

Рис. 15.

Геометрические размеры дросселя 9 рассчитываются по формуле:

Погрешность измерений не превышает 4,5% при концентрации аэро-золей до 2 г/м3 . Время запаздывания – 0,3…0,4 с. Пределы измерения 0,5 … 9,0 м3/с.
Рассмотрим контроль влажности аэрозольных потоков. Схема прибора представляет собой уравновешенный мост, в плечи которого включены постоянные дроссели, выполняющие функции «сухого» (R2, R3) и «мокрого» (R1, R4) элементов (рис. 16.). Дроссели R5, R6 служат для установки нуля схемы.
При изменении влажности потока аэрозолей изменяется разность тем-ператур между дросселями (R1, R4 и R2, R3), а также вязкость воздуха, про-текающего по каналам дросселей R1, R4. Это вызывает изменения давлений р1 и р2 в камерах обеих ветвей моста. Для них можно записать:
где р0 – давление питания, р0=0,14 Мпа; Ri – сопротивление i-го дросселя.

Схема системы измерения влажности
Рис. 16.

Статическая характеристика прибора определяется по формуле:
где р – выходной сигнал; k = R1 R2-1 = R3 R4-1 – коэффициент;  - коэффици-ент линейного расширения; t = t1 – t2 = t4 – t3 – разность температур.
Величина Р изменяется в пределах 20…100 кПа. Схема имеет мак-симальную чувствительность при k = 1 (т.е. R1 = R2 и R3 = R4). Тогда уравне-ние шкалы прибора будет:
 = k1p,
где  - влажность аэрозолей, %; k1 – коэффициент усиления блока ре-гистрации 1 (дифференциальный манометр и самопишущий прибор). Шкала градуируется в процентах относительной влажности. Основная погрешность прибора зависит от изменения геометрических размеров дросселей и учиты-вается при его градуировке. Чувствительность схемы находится в пределах 9,8  19,6 Па на 1% изменения влажности. Диапазон измерения влажности 20…100%, скорости аэрозолей 2,4…2,7 м/с и температурной среды 263…330 К. Погрешность прибора не более 2,5%, инерционность до 3 с.
Система управления очисткой воздуха выполнена так. Используется алгоритм управления работой аппарата пылеочистки на основе коррекции командного сигнала по входной концентрации пыли. Для эффективной рабо-ты пылеуловителя 2 (рис. 17.).
Надо подавать определенное количество газа-реагента, которое сни-жает электрическое сопротивление пыли. На схеме представлены потоки: I – газ-реагент; II – очищенный воздух; III – очищаемый воздух.
Расход реагента измеряется струйной системой 1 с дифференциальным манометром 4 и стабилизируется регулятором 5. Количество пыли в потоке III измеряется струйным пылемером 3, на выходе которого включен вторичный прибор 6. Пылемер 3 вырабатывает сигнал коррекции рk в зави-симости от содержания пыли в потоке III. Регулятор 5 воздействует на регу-лирующий орган системы 1, который изменяет расход потока I. Система управления позволила повысить степень очистки с 93 до 98%.


Схема системы пылеулавливания

Рис. 17.

Рассмотренные пневматические средства дают возможность оптими-зировать процессы пылеулавливания. Они могут быть использованы в поме-щении цеха, где будет установлен стенд, рядом с местом оператора персо-нального компьютера. Данная система значительно снижает выбросы пыли в атмосферу и улучшает состояние природной (окружающей) среды /10/.

6.2. Экологическая безопасность и охрана окру-жающей среды

Анализ выбросов в атмосферу вредных и загрязняющих веществ с ОАО "Икар".
Курганский арматурный завод создан в 1954 году, с марта 1992 года акционерное общество "Икар", расположено в северо-восточной части про-мышленного района города Кургана, территория предприятия составляет 27,5 га. По характеру это многономенклатурное, высоко оснащенное маши-ностроительное производство промышленной арматуры из серого чугуна, стальной арматуры общепромышленного назначения. Площадь завода огра-ничена с северной стороны территорией завода "Корвет", с южной стороны - территорией завода "Химмаш", с западной стороны - улицей Химмашевской, с восточной - полосой отчуждения промышленных железнодорожных путей. Район размещения завода относится к 4-ому климатическому району.
Предприятие специализируется на выпуске с полным циклом маши-ностроительного завода, который включает в себя производство чугунного, стального, цветного литья, сварочное производство, механическую обработ-ку, сборку, окраску, термическую и гальваническую обработку.

Таблица 26.
Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ
в атмосферу по цеху №10
Наименование
Источника выделе-ния Наименование за-грязняющего веще-ства Количество загряз-няюще-го вещества, отходящего от ис-точника, тонн/год
Металлообрабаты-вающие станки, мо-ечные машины
Металлообрабаты-вающие станки, пост полуавтоматической сварки

 


Станки заточные Пыль металлическая
Кальцинированная сода
Пыль металлическая
Сварочный аэрозоль
Марганец и его со-единения
Оксид хрома
Фтористый водород
Соединения кремния
Фториды
Пыль металлическая 0,0067
0,0065

0,0067
0,0187

0,0012
0,0010
0,0015
0,0008
0,0008
0,143

В таблице 26 приведены данные о выбросе загрязняющих веществ в атмосферу по цеху №10, а в таблице 3 - о суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу, их очистке и утилизации в целом по заводу.
Анализируя таблицу 3, можно сделать вывод, что на предприятии час-тично очищаются выбросы пыли, выбросы твёрдых отходов от сгорания кок-са, выбросы от окрасочного аэрозоля, оксида хрома, бутанола, этанола, то-луола. Совершенно не очищаются выбросы марганца и его соединений, что усугубляет и без того сложную ситуацию по содержанию марганца на терри-тории Кургана. Также, не очищаются выбросы оксида углерода, диоксида азота, серы, углеводорода и фтороводорода.

Таблица 27.
Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, их очистка и утилизация (в целом по предприятию)
Загрязняющее вещест-во Количест-во загряз-няющих веществ, от источ-ников, тонн В том числе, выбра-сываемых без очистки, тонн В том чис-ле посту-пающих на очистку, тонн Всего выброше-но в ат-мосферу, тонн
1 2 3 4 5
Пыль с соединениями SiO2 > 70% 17,434 3,289 14,145 5,583
Пыль с соединениями SiO2 20-70% 83,6992 12,6138 71,0254 20,2212
Твёрдые от сгорания кокса 148,176 0,816 147,36 74,496
Твёрдые от сжигания мазута 0,7534 0,7534 - 0,7534
Продолжение табл. 27.
1 2 3 4 5
Пыль металлическая 2,3453 0,6024 1,7429 0,9877
Сварочный аэрозоль 0,1974 0,1974 - 0,1974
Окрасочный аэрозоль 1,6255 0,0250 1,6005 0,3451
Оксид углерода 1570,230 1570,230 - 1570,230
Диоксид азота 2,2324 2,2324 - 2,2324
Диоксид серы 48,58452 48,58452 - 48,58452
Углеводороды 19,0106 19,0106 - 19,0106
Марганец и его соеди-нения 0,02301 0,02301 - 0,02301
Оксид хрома 0,03655 0,00135 0,0352 0,00381
Кальцинированная
сода 0,0077 0,0077 - 0,0077
Фтористый водород 0,0085 0,0085 - 0,0085
Бутанол 0,3627 0,2370 0,1257 0,325
Этанол 0,3191 0,2051 0,114 0,2849
Бутилацетат 11,4206 11,3406 0,080 11,398
Толуол 0,83375 0,44375 0,390 0,71675
Всего: 1974,71 1711,0132 263,6968 1804,66

6.3. Безопасность в условиях ЧС

6.3.1. Анализ вероятных чрезвычайных ситуа-ций
Наиболее серьёзную угрозу безопасности жизнедеятельности человека представляет возникновение чрезвычайных ситуаций.
В зависимости от причин различают ЧС техногенного, антропогенного, природного и военного характера.
Причиной ЧС природного характера являются стихийные бедствия сил природы, которые наносят экономике государства и населению огромный ущерб, угрожают безопасности людей.
Возможными стихийными бедствиями в Курганском географическом регионе могут быть бури, ураганы, метели, обильные снегопады, сильные морозы. Бури и ураганы (скорость ветра 25-30 м/сек) вызовут частичные раз-рушения лёгких построек, срыв кровли и поражение людей на улице летя-щими предметами. Сильная метель при скорости ветра 15 м/сек и выше вы-зовет сильные заносы дорог и прекращение движения общественного транс-порта. Обильные снегопады, сопровождающиеся резким перепадом темпера-туры, вызовут снежные заносы дорог, пешеходных переходов и прекращение движения общественного транспорта. Сильные морозы с температурой - 300С и ниже продолжительностью двое суток и более вызовут резкое повышение потребления тепла, аварии в теплосетях, нарушение работы коммунального хозяйства.
Причиной ЧС техногенного характера являются аварии и катастрофы на объектах народного хозяйства.
Крупные аварии и катастрофы могут возникать в результате стихий-ных бедствий, а также нарушения технологии производства, правил эксплуа-тации машин, оборудования и установленных мер безопасности. Наиболее опасным следствием крупных аварий и катастроф являются пожары и взрывы.

6.3.2. Прогнозирование масштабов заражения СДЯВ при авариях на химически опасных объектах

Курганский арматурный завод создан в 1954 году, с марта 1992 года акционерное общество "Икар", расположено в северо-восточной части про-мышленного района города Кургана и отнесено ко 2-ой группе по граждан-ской обороне. На заводе имеются разветвлённые системы энерго-, газо-, водо-, теплоснабжения и канализации.
На объекте возможно возникновение аварий на коммунально-энергетических сетях и инженерных сооружениях: взрыв в котельных, раз-рушение водопроводных, тепловых и канализационных сетей и магистралей, газовых сетей, кабельных линий и так далее, что может привести к гибели людей и длительным перерывам в работе.
На территории города расположено 8 химически опасных объек¬тов, использующих в технологии сильнодействующие ядовитые ве¬щества (СДЯВ). В состав СДЯВ преимущественно входят хлор, амми¬ак, соляная кислота и другие, всего свыше 500 т.
Пять предприятий города расположены на расстоянии 1-2 км друг от друга в центре города, 4 предприятия в непосредственной близости от АО "Икар".
Большинство емкостей со СДЯВ находятся на территории объек¬тов в специально оборудованных, обвалованных и заглубленных хра¬нилищах, что не препятствует возникновению аварий с выбросом СДЯВ, а лишь ограничи-вает их размеры (площади зон разлива, одна¬ко увеличивают время испарения СДЯВ).
Кроме того, через город по железной дороге ежемесячно про¬ходит 35-45 цистерн с СДЯВ:
- хлор - 8-10 цистерн (450-570 т);
- аммиак - 8-10 цистерн (340-450 т);
- кислота - 20-35 цистерн (1200-2100 т).
Данное положение дает основание считать химически опасной зону в 4-5 км по обе стороны железнодорожных путей, что значительно влияет на противохимическую безопасность в городе.
К предприятиям, имеющим СДЯВ, и расположенным в близи ОАО "Икар" относятся:
-"Химмаш";
- "Корвет";
- "Мясокомбинат";
- "Птицекомбинат";
- "Молкомбинат".

6.3.3. Разработка плана мероприятий по обес-печению безопасности жизнедеятельности в ЧС

Основные действия при возникновении стихийных бедствий и произ-водственных аварий.
Проводятся спасательные и аварийно-технические работы, для реше-ния задач медицинского обеспечения использовать персонал медико-санитарной части предприятия и личный состав формирований медицинской службы. Первую медицинскую помощь рабочим и служащим работающей смены оказывать силами санитарных постов цеха, первую врачебную помощь - силами медицинского пункта. Всех рабочих, служащих и население ведомственного жилого сектора обеспечить средствами индивидуальной за-щиты и аптечками.
Безаварийную остановку производства осуществлять начальниками цехов и подразделений под руководством главного механика в соответствии с планом безаварийной остановки предприятия.
Защита рабочих и служащих организуется с учётом максимального использования защитных сооружений в цехах и подвальных помещениях, а также применением индивидуальных и медицинских средств защиты.
Укрытие населения ведомственного жилого сектора в простейших укрытиях - подвальных помещениях.
Распоряжение на проведение эвакомероприятий начальник ГО пред-приятия получает от начальника гражданской обороны города.
Штаб гражданской обороны и оперативная группа собирают данные, анализируют их, делают выводы и предложения по обстановке и информи-руют штаб гражданской обороны города.
Правила проведения работ в аварийных ситуациях.
Аварийной ситуацией считается:
разрушение испытуемого изделия;
возникновение пожара;
перерыв в подаче сжатого газа;
выход виз строя показывающих приборов, клапанов, устройств;
срабатывание аварийной сигнализации;
возрастание давление выше разрешенного, не смотря на соблюдение всех инструкций;
создание опасных и вредных концентраций газа в помещении;
отключение электроэнергии.
При аварийной ситуации испытатель обязан прекратить испытание, перекрыть трубопроводы, подводящие воздух под давлением, при всех слу-чаях, кроме и выхода из строя показывающих приборов, отключить электро-энергию, включить аварийное освещение. При аварийных ситуациях - пере-рыва в подаче сжатого газа и отключении электроэнергии – при условии, что до окончания испытаний подавать в изделие сжатый газ не требуется, допус-кается завершить испытания. Во всех остальных случаях следует открыть дренажные устройства и сбросить давление.

 

 

 

 

 


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте была освещена тема: «Проект автомати-зированного стенда для приемосдаточных и исследовательских испытаний арматуры высокого давления». В результате проделанной работы были спро-ектированы гидравлическая и пневматическая системы автоматизированного стенда и разработано информационное обеспечение системы управления устройств гидро- и пневмоавтоматики на основе программируемого контрол-лера «Micro –PC» фирмы «Octagon Systems.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Таранов А.С., Макарова И.М. “Автоматизация технологических процессов и производств”. Методические указания к выполнению экономической части дипломного проекта для студентов специаль-ности 210200.
2. Пухов А.С. Синтез решений при создании автоматизированных объектов. Учебное пособие. – Курган: Кург. гос. ун-т, 2000. –121 c.
3. Емельянов А.И., Копник О.Е. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами. – М.: Энергия, 1974. – 499 с.
4. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справ. пособие / Под общ. ред. А.С. Клюева-М.: Энергоатом-издат,1990.-464 с.:ил.
5. Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс.-М.: Энер-гия,1988.-720 с.
6. Могендович Е.М. Гидравлические и пневматические импульсные системы. Л., «Машиностроение», 1987. 216 с.
7. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. Пособие // Под ред. С. В. Белова. -М.: Машиностроение, 1993.
8. Безопасность производственных процессов: Справочник / Под общ. ред. С. В. Белова. -М.: Машиностроение, 1985.
9. Браун Девид В. Анализ и разработка систем обеспечения техники безопасности. -М.: Машиностроение, 1979.
10. Куприянов В.В. Обеспыливание воздуха средствами пневмоавто-матики // Приборы и системы управления. 1985. №7. С.24-26.
11. Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Ос-новы теории и элементы/Под ред. В.В.Солодовникова. – М.: Высш. шк., 1991. – 255 с.
12. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. Теория и элемен-ты систем.-М.: «Машиностроение», 1973.-606 с.
13. Клюев А.С. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. (Клюев А.С., Глозов Б.В., Миндин М.Б.); Под. Ред. А.С. Клюева. – 2-е изд. перераб. и доп. - М, Энер-гоатомиздат, 1983 – 376 с.
14. Каталог – справочник «Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления» разработан Всесоюзным научно – исследова-тельским и проектно – конструкторским институтом промышлен-ных гидроприводов и гидроавтоматики (ВНИИгидропривод) под редакцией А.И. Кудрявцева.
15. Поусенко В.С. Пневматические регуляторы, М. – Л., издательство «Энергия» 1966, 280с.
16. Пневматика и гидравлика: Приводы и системы управления. Сб. статей. Вып. 8/ Под общ. ред. Е.В. Герц. – М.: Машиностроение, 1981 – 261 с., ил.
17. Прудников С.Н. Расчет управляющих устройств пневматических систем. – М.: Машиностроение, 1987 – 152 с.: ил.
18. Искусственный интеллект: Применение в интегрированных произ-водственных системах / Под ред. Э.Кьюсиака; Перевод с англ. А.П. Фомина; Под ред. А.И. Дащенко.-М.: Машиностроение, 1991.-539с.,ил.
19. Клюев А.С., Минаев П.А. Наладка систем контроля и автоматиче-ского управления.-Л.: Стройиздат,1980.-208с.,ил.
20. Сосонкин В.Л. Программное управление технологическим обору-дованием: Учебник.-М.: Машиностроение, 1991.-512 с.
21. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Г.В. Бек-тобеков, Н.Н. Борисова, В.И. Коротков и др.; Под общ. ред. О.Н. Русака – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989.-541 с.: ил.

 




Комментарий:

Дипломная работа - отлично!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы