Файл: Казацкер, А. А. Надежность систем автоматизации в пищевой промышленности.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 81

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

проверками правильности функционирования данного канала управляющего устройства. Критерием неправильного функцио­ нирования служит критерий отказа данного канала, внесенный в техническое задание на разработку управляющего устройства. Величина т^ов должна быть указана в техническом задании и служить дополнением к критерию отказа данного канала. По­ сле окончания разработки опытного образца величина тТпров должна быть внесена в инструкцию по эксплуатации управляю­ щего устройства.

Т а б л и ц а 15

Номер канала уп­ равляющего уст­ ройства

п \

I

гг1 1

II

„ и И

* 1 "

Ш „ ш ш

m i

П itn-i

" У т j

n i m i

т 1

1

2

3 |

4

5

1 6 1

7

1

8

9 |

10

1

0,158 -5-

 

10,75 -н-

 

 

 

 

 

 

_

 

- 0 , 5 7 5

568

-4-39,1

 

 

 

 

 

 

 

 

руб-

 

руб.

 

 

 

 

 

2 0,039 -5-

60

0,234-4-

 

 

— 0,144

-4- 8,65

 

 

 

 

 

 

 

3

руб-

руб-

_

 

41 ,7 -4 -

1

41,7-4-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-г-173,0

 

Ч- 173,0

 

 

 

 

 

 

 

 

РУ6 -

 

руб.

 

 

 

10,98-4-

 

 

 

 

 

\

4 1 ,7 4—

 

 

 

- ^ 4 7 ,7 5

 

 

 

 

 

 

-4 - 173,0

 

 

 

руб-

 

 

 

 

 

 

руб.

При выборе величины т^ров необходимо руководствоваться следующими соображениями: чем она больше, т. е. проверки правильности функционирования данного канала производятся редко, тем больше вероятность того, что при возникновении от­ каза потери П\ будут велики, и наоборот. Однако при этом

требуется учесть дополнительные затраты на оснащение САУ -специальными контрольными устройствами, особенно в том слу­ чае, если в результате автоматизации предусматривается сокра­ щение обслуживающего персонала.

Если не представляется возможность количественно обосно-

.вать величину ^пров, то ее необходимо принять равной времени между соседними проверками правильности ведения технологи­ ческого процесса на участке, оснащенном данными управляющи­ ми устройствами, исходя из требований ГОСТа и соответствую­ щих технологических инструкций данного производства (от­ расли) .

90


Для определения величины т[ необходимо Воспользоваться графиком функции m—--s(t/T), приведенным на рис. 9.

При определении

для каналов

автоматического регули­

рования,

 

характеризуе-

 

 

/

мых

специальными

по-

го

 

 

 

казателями

 

безотказно­

и

 

 

сти

САР — Тдин и (или)

 

 

Тстат

— рекомендуется

 

 

 

принять

(тде

Рдин^ОДГ;^.

 

 

ТСТат=Р

Т — норма. •

 

 

тив

 

показателя

надеж­

п

 

а ’OtOO^

ности того же t-ro кана­

 

 

ла,

 

приведенный

в

тех­

12

 

ос’0,3

ническом

задании

в виде

 

\\

•общих показателей на­

10

 

дежности) .

 

 

 

 

 

 

 

При

расчете

потерь д

-

 

от

 

 

отказов

управляющих

 

\

устройств,

выполняющих g

 

 

 

функции

автоматическо­

^

 

 

го контроля, регулирова-

 

 

ния, следует пользовать­

 

 

 

ся

графиком

функции

 

 

 

m=q>(t/T)

при

довери­

 

 

 

тельной

вероятности

а= д

/

8 W 12 С- М f

=0,9;

а

для

управляю­

 

щих устройств, выпол­ няющих функции авто­ матической защиты, — графиком функции пг=

(t/T) при а=0,95.

Рис. 9. Г р а ф и к ф ункции m = y ( t/T ) :

t —(период, за который рассчитывают

пока­

затель условно-годовой

экономии 3 vr;

Т

норматив наработки на

отказ данного

кана­

ла управляющего устройства, внесенный в техническое задание на разработку управля­ ющего устройства.

Вграфе 4 табл. 15 приводится величина показателя /7((^)=

=П[ тп[. Суммируя n \ ( t ) по всем и каналам управляющего устройства, получают значение показателя потерь I рода, кото­ рое необходимо привести в последней строке графы 4.

Величина показателя П " рассчитывается по выражению (95). Если при этом не представляется возможным определить значе­

ние коэффициента К 1/ , то его принимают равным единице. При расчете показателя П '/ принимают

хИ— J 1

j — х пров 1

где т ^ ов — среднее время между двумя соседними проверками правильности функционирования управляемого объекта. Критерием неправильного функционирования управляемого объекта служит

91


критерий отказа последнего, внесенный в техническую докумен­ тацию управляемого объекта.

Величина показателя П l/(t) = П 1/ mff приводится в графе 7

табл. 15. Суммируя I7r/(t) по всем I каналам управляющего устройства, подучают значение показателя потерь И рода, кото­ рое необходимо внести в последнюю строку графы 7 табл. 15.

Величина показателя П[и рассчитывается по выражению (99).

При расчете показателя П{и принимают Z -—^пров*

Величину показателя П{и (1) рассчитывают по выражению (99).

Суммируя П{и (t) по всем и каналам управляющего устройства, получают значение потерь III рода, которое необходимо внести в последнюю строку графы 10.

Потери от отказов управляющего устройства за период t 17(t) рассчитывают по выражению (90) путем подстановки ве­ личин, приведенных в последней строке граф 4, 7 и 10 табл. 15.

Рассмотрим пример расчета экономических последствий отказов устрой­ ства автоматического регулирования температуры и процесса горения в хле­

бопекарных печах (например, типа ПХС-25м

или ПХС-40м)

при сжигании

газа низкого давления. Пример

носит чисто

методический

характер, т. е.

иллюстрирует не сами величины,

а метод их вычисления.

 

Согласно техническому заданию на разработку данное управляющее устройство предназначено для автоматической стабилизации заданных зна­ чений температуры среды пекарной камеры в 1-й и 2-й зонах выпечки; ав­

томатической

стабилизации

заданных значений разрежения в муфелях печи

и автоматической защиты

безопасности

сжигания

газа.

Структурная схема

управляющего

устройства

содержит два

канала

(№ 1

и 2) регулирования,

осуществляющих регулирование температуры среды пекарной камеры и регу­

лирование разрежения в муфелях

печи, и

канал

автоматической защиты,

безопасности сжигания газа

(№ 3).

 

надежности и нормативы пока­

В табл.

16 приведены виды показателей

зателей надежности каждого из перечисленных

каналов управляющего

устройства.

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

16

 

 

 

 

 

 

Номер канала управ­

Вид показателя

надежности

Норматив общего показателя

ляющего устройства

 

канала

 

 

надежности

1

 

Общие

показатели

на-

Т = 1740 ч

2дежности, специальные Г=2020 ч показатели безотказности САР

3Общие показатели на­ (О1о=100-10—6 ч - 1 дежности

Анализ режимов и условий функционирования управляющего устройства дает основания предполагать, что отказы элементов 1-го и 2-го каналов, как правило, не приводят к отказам управляемого объекта, а отказ элемен­ тов канала № 3 может привести к отказу печи.

В табл. 15 приведен расчет показателя потерь Л(1).

92


Величина Я ,1 рассчитывается по формуле (92).

Согласно предварительному расчету экономической эффективности внед­ рения управляющего устройства величина условно-годовой экономии Эуг от

автоматизации одной печи составляет

5000 -н 7291

руб. за

период t = 317 сут,

что при круглосуточной работе печи

составит 317 • 24 = 7608 ч за год.

Условно-годовая экономия за 1

ч работы

печи в

автоматическом ре­

жиме составит

 

 

 

тЭут 5000-е- 7291

•Э- = - |Г = ----- удод-----

= 0,656-^0,958 руб./ч.

При расчете экономической эффективности внедрения автоматизации принято, что нормальное функционирование канала № 1 обеспечивает полу­ чение до 80% всей условно-годовой экономии. Следовательно, величина Эi1, т. е. удельная (за 1 ч нормального функционирования печи и управляющего устройства) условно-годовая экономия при нормальном функционировании канала № 1 составляет

Э\ = 0 , = 0,8 (0,656 = 0,958) = 0,525-^0,766 руб./ч.

Поскольку не представляется возможным оценить действительное значе­ ние коэффициента потерь величины Эi1 от отказов элемента канала № 1, то принимаем Ki1 = 1.

При определении величины т,1 исходим из того, что проверка правиль­ ности ведения процесса выпечки хлебобулочных изделий производится лабо­ раторным путем после каждой выпечки, т. е. через 18—45 мин. Иными сло­ вами, принимаем -Ti1 = 18-4-45 мин или 0,3-р0,75 ч.

Подставив значения Эi1, Ki1 и

Ti1 в формулу

(92),

получим значение

Я,С

 

 

 

 

П\ = (0,525 -г-0,766) 1 (0,3 н - 0,75) = 0,158-^0,575

руб.

При заполнении графы 3 табл.

15 необходимо

учесть,

что

помимо отка­

зов, критерий которых задан в виде общих показателей надежности, могут иметь место также отказы, критерий которых задан в виде специальных

показателей безотказности

САР.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество отказов тj1 элементов канала № 1 за период t определяем,

пользуясь функцией т = q>{t/T)

(см. рис.

9 и табл.

17).

 

 

 

 

Т а б л и ц а

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цт

т

ЦТ

т

ЦТ

т

tIT

|

т

//г

т

tjT

т

ЦТ

т

16

22

75

89

135

154

195

218

255

281

315

344

375

406

20

27

80

94

140

159

200

223

260

286

320

349

380

412

25

33

85

100

145

164

205

228

265

291

325

354

385

417

30

39

90

105

150

170

210

233

270

297

330

359

390

422

35

44

95

111

155

175

215

239

275

302

335

365

395

427

40

50

100

116

160

180

220

244

280

307

340

370

400

432

45

56

105

121

165

186

225

249

285

312

345

375

 

 

50

61

110

127

170

191

230

255

290

318

350

380

 

 

55

67

115

132

175

196

235

260

295

323

355

386

 

 

60

72

120

138

180

202

240

265

300

328

360

391

 

 

65

78

125

143

185

207

245

270

305

333

365

396

 

 

70

83

130

148

190

212

250

276

310

339

370

401

 

 

93