Автоматизация технологического процесса производства цемента с регулированием уровня загрузки (стр. 3 из 10)
На основании расчетных данных устанавливают заданные значения величин времени дифференцированиями демпфирования и добиваются более устойчивой работы всей системы автоматического регулирования процесса помола.
3 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
Под надежностью схемы понимается ее способность безукоризненно выполнять свои функции в течение определенного времени в заданных режимах работы. Она является главным требованием к схеме. Надежность включает в себя следующие качественные показатели:
1 Безотказность-свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение некоторого времени.
2 Ремонтопригодность - приспосабливаемость изделия к обнаружению и устранению неисправностей.
3 Долговечность-способность объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния.
4 Сохранность-это свойство объекта непрерывно находиться в исправном состоянии при хранении и транспортировании.
Количественной характеристикой надежности являются отказы, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов и наработка на отказ.
Отказ это нарушение работоспособности изделия. Отказы делятся на:
1 Полный отказ. При его возникновении работа невозможна до полного устранения отказа.
2 Частичный отказ. Связан с ухудшением одной из характеристик.
3 Внезапный отказ. В результате скачкообразного изменения, какого-либо параметра
(короткого замыкания).
4 Постепенный отказ. Параметры системы постепенно выходят из допустимых пределов.
5 Зависимый отказ. Возникает в системе из-за отказа другого элемента.
Требования надежности обеспечиваются:
1 Применением надежных приборов.
2 Оптимальными режимами работы.
3 Резервированием наиболее ответственных цепей схемы.
4 Автоматизированным контролем за неисправностью схемы.
5 Запретными блокировками.
6 Сокращением времени нахождения элементов в схеме под напряжением.
Количественные характеристики расчета надежности:
Р(t) - вероятность безотказной работы. Это вероятность того, что в пределах заданного времени отказа не возникнет. Величина безразмерная.
λ(t) - интенсивность отказов, т.е. частота отказов в системе в единицу времени. Измеряется в единице, деленной на час или час в минус первой степени.
То - наработка на отказ. Ожидаемое время работы до отказа элемента или системы.
Интенсивность отказа рассчитывается по формуле:
, (1)где λ(t) - интенсивность отказа одного прибора, выбирается по таблице.
- интенсивность отказа табличная.К1 – коэффициент, зависящий от вибрации.
К2 – коэффициент, зависящий от ударной нагрузки.
К 3 - коэффициент, зависящий от температуры и влажности.
К 4 - коэффициент, зависящий от давления.
άi – коэффициент, зависящий от загрузки оборудования.
Общая интенсивность отказа схемы рассчитывается по формуле:
, (2)где
-интенсивность отказов элемента в данных условиях эксплуатации. 
- количество элементов с . 
i- количество разновидностей элементов по типам.Таблица 1 Коэффициенты, зависящие от вибрации и удара
| Условия эксплуатации | К1 | К2 |
| 1 Лабораторные | 1,00 | 1,00 |
| 2 Стационарные | 1,04 | 1,03 |
| 3 Автофургонные | 1,35 | 1,08 |
| 4 Железнодорожные | 1,40 | 1,10 |
| 5 Корабельные | 1,30 | 1,05 |
| 6 Самолетные | 1,45 | 1,13 |
Таблица 2 Коэффициент, зависящий от температуры
| Влажность % | Температура С | К3 |
| 60-70 | 20-40 | 1,0 |
| 90-98 | 20-25 | 2,0 |
| 90-98 | 30-40 | 2,5 |
Таблица 3 Коэффициент, зависящий от давления
| К4 | 1,00 | 1,05 | 1,10 | 1,14 | 1,16 | 1,20 | 1,25 | 1,30 |
| Высота над уровнем моря | 0-1 | 1-2 | 2-3 | 3-5 | 5-6 | 6-8 | 8-10 | 10-15 |
Влияние загрузки оборудования оценивается по коэффициенту загрузки άi
Для загрузки оборудования от 10% до 100% άi = 0,25 ... 1
Таблица 4 Влияние загрузки оборудования
| % загрузки | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| άi | 0,31 | 0,35 | 0,42 | 0,54 | 0,62 | 0,74 | 0,85 | 0,92 | 1,00 |
Приняты стационарные условия, при которых К1 = 1,04; К2 = 1,03 Стационарные условия подходят к условиям эксплуатации рекуператоров, а именно учитывают воздействия вибрации к ударной нагрузке в закрытом помещении на заводе.
Принято значение влажности 60-70%, и значение температуры 20-40 °С при которых КЗ = 1,0.Принята высота над уровнем моря от 0 до 1 км., что применимо к Воронежской области. Для удобства упрощения расчёта найдено произведение коэффициентов (формула 3)
К = К1 • К2 • КЗ • К4 (3)
К=1,04•1,03•1,0•1,00=1,07
На основании выбранных приборов заполнена таблица для расчёта надёжности
Таблица 5 Сводные данные для расчета надежности схемы автоматизации
| Наименование прибора |  ч | К | К% | άi |  ч | Кол n |  ч |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Датчик | 0,35 | 1,07 | 100 | 1,00 | 0,02 | 6 | 0,14 |
| Регулятор | 1,80 | 1,07 | 30 | 0,35 | 0,67 | 5 | 3,37 |
| Исполнительный механизм | 1,30 | 1,07 | 30 | 0,35 | 0,48 | 8 | 3,89 |
| Переключатель режимов работы | 1,34 | 1,07 | 10 | 0,25 | 0,35 | 5 | 1,79 |
| Показывающий прибор | 1,80 | 1,07 | 30 | 0,35 | 0,67 | 10 | 6,74 |
| Задатчик | 0,12 | 1,07 | 100 | 1,00 | 0,12 | 5 | 0,64 |
| Магнитный пускатель | 0,24 | 1,07 | 10 | 0,25 | 0,06 | 4 | 0,25 |
| Лампы накаливания | 0,34 | 1,07 | 10 | 0,25 | 0,09 | 2 | 0,18 |
| Усилитель | 0,54 | 1,07 | 100 | 1,00 | 0,57 | 4 | 2,31 |
| Сигнализирующий прибор | 0,46 | 1,07 | 10 | 0,25 | 0,12 | 2 | 0,24 |
| Провода соедените-льные | 0,015 | 1,07 | 100 | 1,00 | 0,01 | 1 | 0,01 |
(4)Таблица 6 К расчету надежности. Значения λio 10-6 1/ч
| Приборы и устройства | λio 10-6 1/ч |
| Исполнительный механизм | 1,30 |
| Показывающий прибор | 1,80 |
| Регистрирующий прибор | 1,25 |
| Регулятор | 1,80 |
| Датчик | 0,35 |
| Задатчик | 0,12 |
| Магнитный пускатель | 0,24 |
| Усилитель, преобразователь | 0,54 |
| Сигнализирующий прибор | 0,46 |
| Лампа накаливания | 0,34 |
| Провода соединительные | 0,015 |
| Кабели | 0,475 |
λi1(t)=0,35•10-6•1,07•1,00=0,02•10-6(ч)
λi2(t)= 1,80•10-6•1,07•0,35 =0,67•10-6(ч)
λi3(t)=1,30•10-6•1,07•0,35=0,48•10-6(ч)
λi4(t)=1,34 •10-6•1,07•0,25=0,35•10-6(ч)
λi5 (t) =1,80•10-6•1,07•0,35=0,67•10-6(ч)
λi6(t)=0,12 •10-6•1,07•1,00=0,12•10-6(ч)
λi7(t)=0,24•10-6•1,07•0,25=0,06•10-6(ч)
λi8(t)=0,34 •10-6•1,07•0,25=0,09•10-6(ч)
λi9(t)=0,54 •10-6•1,07•1,00=0,57•10-6(ч)
λi10(t)=0,12•10-61,07•1,00=0,12•10-6(ч)
λi11(t)=0,015 •10-6•1,07•1,00=0,01•10-6(ч)
λi1общ.(t)=0,02•10-6•6=0,14•10-6(ч)
λi2общ.(t)=0,67•10-6•5=3,37•10-6(ч)
λi3общ.(t)=0,48•10-6•8=3,89•10-6(ч)
λi4общ.(t)=0,35•10-6•5=1,79•10-6(ч)
λi5общ.(t)=0,67•10-6•10=6,74•10-6(ч)
λi6общ(t)=0,12 •10-6•5=0,64•10-6(ч)
λi7общ.(t)=0,06 •10-6•4=0,25•10-6(ч)
λi8общ.(t)=0,09 •10-6•2=0,18•10-6(ч)
λi9общ.(t)=0,57 •10-6•4=2,31•10-6(ч)
λi10общ.(t)=0,12 •10-6•2=0,24•10-6(ч)
λi11общ.(t)=0,01 •10-6•1=0,01•10-6(ч)
λiобщ.(t)=(0,14+3,37+3,89+1,79+6,74+0,64+0,25+0,18+2,31+0,24+0,01) •
*10-6=19,59•10-6(ч)
p(t)100=1-19,59•10-6•100=0,999
p(t)1000=1-19,59•10-6•1000=0,99
p(t)10000=1-19,59•10-6•10000=0,1
T0=1/19,59
10-6=51 103 (ч)