Опыт применения систем автоматизации на производствах химической промышленности. Введение Эксплуатация средств автоматизации в химической промышленности

Эксплуатация и ремонт средств автоматизации.

Эксплуатация средств автоматизации в сельскохозяйственном производстве имеет свои особенности, заключающиеся в том, что часть этих средств, таких, как датчики, исполнительные устройства, устанавливают непосредственно в производственных помещениях. Окружающая среда таких помещений агрессивна по отношению к элементам автоматики. В связи с этим все средства автоматизации, применяемые в сельскохозяйственном производстве, должны иметь соответствующую защиту от воздействия вредных факторов окружаю­щей среды производственных помещений.

Другой серьезный фактор, отрицательно влияющий на работу средств автоматизации в сельскохозяйственном производстве, - уро­вень напряжения, который в условиях сельской местности подвержен значительным колебаниям. Из-за этого стабильность работы автома­тических устройств существенно снижается.

Профилактические работы. В процессе эксплуатации средств авто­матизации особое внимание обращают на профилактические работы, предупреждающие выход из строя элементов автоматики и в значи­тельной степени исключающие аварии.

Цель этих работ заключается в следующем:

а) добиться гарантийных уровней сопротивления изоля­ции всех частей установок;

б) поддерживать в исправном состоянии кабельное хозяйство, провода, электромагнитные и моторные меха­низмы, реле, контакты и другую аппаратуру;

в) достигнуть соответст­вия параметров защит заданным уставкам;

г) поддерживать в исправ­ном состоянии и 100-%ной готовности к включению устройства ре­зервного питания; д) обеспечить соответствующую надежность действий блокировок и сблокированных частей схем, сигнализации и т. п.

Перед вводом средств автоматизации установок в эксплуатацию проводят технический (внешний) осмотр, в результате которого выяв­ляют ошибки монтажа и наладки. Техническому осмотру предшеству­ет предварительное изучение документации на автоматизацию, актов на скрытые работы, актов и протоколов ревизий и паспортов оборудо­вания и т. д.

Техническое обслуживание. Комплекс мероприятий по техническо­му обслуживанию средств автоматизации включает следующее рабо­ты:

1) профилактические, направленные на предотвращение отказов (замена элементов, смазочные и крепежные работы и т. д.);

2) связан­ные с контролем технического состояния, цель которых - проверить соответствие параметров, характеризующих работоспособное со­стояние устройств автоматики, требованиям нормативно-техниче­ской документации (формуляр, паспорт и др.);

3) регулировочные и настроечные, предназначенные для доведения параметров средств автоматизации (блоков, датчиков, узлов) до значений, установленных нормативно-технической документацией.

Текущий ремонт направлен на восстановление рабо­тоспособности или исправности устройств автоматики путем устранения отказов и повреждений.

В зависимости от условий эксплуатации, конструк­тивных особенностей аппаратуры и характера отказов при организации ТО могут быть использованы три принципа: календарный, наработки и смешанный.

Календарный принцип состоит в том, что ТО назна­чается и проводится по истечении определенного ка­лендарного срока (день, неделя, месяц, квартал и т.д.), независимо от интенсивности использования устройств автоматики. Объем каждого ТО определяется эксплуа­тационной документацией (инструкцией по ТО, инструк­цией по эксплуатации и т. д.).

Принцип наработки предполагает назначение сро­ков ТО по достижении аппаратурой определенной на­работки. При этом наработка может исчисляться в часах работы, числе включений. Этот принцип может быть использован для организации ТО в тех случаях, когда отказы обусловлены процессами износа, аппара­тура работает в тяжелых условиях, значительно отли­чающихся от нормальных, или длительное время.

Смешанный принцип организации ТО применяется для устройств автоматики, у которых отказы обуслов­лены как процессами износа, так и процессами старе­ния.

Монтаж систем автоматизации должен производится в соответствии с рабочей документацией с учетом требований предприятий - изготовителей приборов, средств автоматизации, агрегатных и вычислительных комплексов, предусмотренных техническими условиями или инструкциями по эксплуатации этого оборудования.

Работы по монтажу следует выполнять индустриальным методом с использованием средств малой механизации, механизированного и электрифицированного инструмента и приспособлений, сокращающих применение ручного труда.

Работы по монтажу систем автоматизации должны осуществляться в две стадии (этапа):

На первой стадии следует выполнять: заготовку монтажных конструкций, узлов и блоков, элементов электропроводок и их укрупнительную сборку вне зоны монтажа; проверку наличия закладных конструкций, проемов, отверстий в строительных конструкциях и элементах зданий, закладных конструкций и отборных устройств на технологическом оборудовании и трубопроводах, наличия заземляющей сети; закладку в сооружаемые фундаменты, стены, полы и перекрытия труб и глухих коробов для скрытых проводок; разметку трасс и установку опорных и несущих конструкций для электрических и трубных проводок, исполнительных механизмов, приборов.

На второй стадии необходимо выполнять: прокладку трубных и электрических проводок по установленным конструкциям, установку щитов, стативов, пультов, приборов и средств автоматизации, подключение к ним трубных и электрических проводок, индивидуальные испытания.

Смонтированные приборы и средства автоматизации электрической ветви Государственной системы приборов (ГСП), щиты и пульты, конструкции, электрические и трубные проводки, подлежащие заземлению согласно рабочей документации, должны быть присоединены к контуру заземления. При наличии требований предприятий - изготовителей средства агрегатных и вычислительных комплексов должны быть присоединены к контуру заземления. При наличии требований предприятий - изготовителей средства агрегатных и вычислительных комплексов должны быть присоединены к контуру специального заземления.

Приборы и средства автоматизации

В монтаж должны приниматься приборы и средства автоматизации, проверенные с оформлением соответствующих протоколов.

В целях обеспечения сохранности приборов и оборудования от поломки, разукомплектования и хищения монтаж их должен выполняться после письменного разрешения генподрядчика (заказчика).

Проверка приборов и средств автоматизации производится заказчиком или привлекаемыми им специализированными организациями, выполняющими работы по наладке приборов и средств автоматизации методами, принятыми в этих организациях, с учетом требований инструкций Госстандарта и предприятий - изготовителей.

Приборы и средства автоматизации, принимаемые в монтаж после проверки, должны быть подготовлены для доставки к месту монтажа. Подвижные системы должны быть арретированы, присоединительные устройства защищены от попадания в них влаги, грязи и пыли.

Вместе с приборами и средствами автоматизации должны быть переданы монтажной организации специальные инструменты, принадлежности и крепежные детали, входящие в их комплект, необходимые при монтаже.

Размещение приборов и средств автоматизации и их взаимное расположение должны производится по рабочей документации. Их монтаж должен обеспечить точность измерений, свободный доступ к приборам и их запорным и настроечным устройствам (кранам, вентилям, переключателям, рукояткам настройки и т.п.).

В местах установки приборов и средств автоматизации, малодоступных для монтажа и эксплуатационного обслуживания, должно быть до начала монтажа закончено сооружение лестниц колодцев и площадок в соответствии с рабочей документацией.

Приборы и средства автоматизации должны устанавливаться при температуре окружающего воздуха и относительной влажности, оговоренных в монтажно-эксплуатационных инструкциях предприятий-изготовителей.

Присоединение к приборам внешних трубных проводок должно осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ 25164 - 82 и ГОСТ 10434 - 82, ГОСТ 25154 - 82, ГОСТ 25705 - 83, ГОСТ 19104 - 79 и ГОСТ 23517 - 79.

Крепление приборов и средств автоматизации к металлическим конструкциям (щитам, стативам, стендам и т.п.) должно осуществляться способами, предусмотренными конструкцией приборов и средств автоматизации и деталями, входящими в их комплект. Если в комплект отдельных приборов и средств автоматизации крепежные детали не входят, то они должны быть закреплены нормализованными крепежными изделиями.

При наличии вибраций в местах установки приборов резьбовые крепежные детали должны иметь приспособления, исключающие самопроизвольное их отвинчивание (пружинные шайбы, контргайки, шплинты и т.п.).

Отверстия приборов и средств автоматизации, предназначенные для присоединения трубных и электрических проводок, должны оставаться заглушенными до момента подключения проводок.

Корпуса приборов и средств автоматизации должны быть заземлены в соответствии с требованиями инструкций предприятий-изготовителей и СНиП 3.05.06-85.

Чувствительные элементы жидкостных термометров, термосигнализаторов, манометрических термометров, преобразователей термоэлектрических (термопар), термопреобразователей сопротивления должны, как правило, располагаться в центре потока измеряемой среды. При давлении свыше 6 МПа (60 кгс/см 2) и скорости потока пара 40 м/с и воды 5 м/с глубина погружения чувствительных элементов в измеряемую среду (от внутренней стенки трубопровода) должна быть не более 135мм.

Рабочие части поверхностных преобразователей термоэлектрических (термопар) и термопреобразователей сопротивления должны плотно прилегать к контролируемой поверхности.

Перед установкой этих приборов место соприкосновения их с трубопроводами и оборудованием должно быть очищено от окалины и зачищено до металлического блеска.

Преобразователи термоэлектрические (термопары) в фарфоровой арматуре допускается погружать в зону высоких температур на длину фарфоровой защитной трубки.

Термометры, у которых защитные чехлы изготовлены из разных металлов, должны погружаться в измеряемую среду на глубину не более указанной в паспорте предприятия - изготовителя.

Не допускается прокладка капилляров манометрических термометров по поверхностям, температура которых выше или ниже температуры окружающего воздуха.

При необходимости прокладки капилляров в местах с горячими или холодными поверхностями между последними и капилляром должны быть воздушные зазоры, предохраняющие капилляр от нагревания или охлаждения, или должна быть проложена соответствующая теплоизоляция.

По всей длине прокладки капилляры манометрических термометров должны быть защищены от механических повреждений.

При лишней длине капилляр должен быть свернут в бухту диаметром не менее 300мм; бухта должна быть перевязана в трех местах неметаллическими перевязками и надежно закреплена у прибора.

Приборы для измерения давления пара или жидкости по возможности должны быть установлены на одном уровне с местом отбора давления; если это требование невыполнимо, рабочей документацией должна быть определена постоянная поправка к показаниям прибора.

Жидкостные U - образные манометры устанавливаются строго вертикально. Жидкость, заполняющая манометр, должна быть не загрязнена и не должна содержать воздушных пузырьков.

Пружинные манометры (вакуумметры) должны устанавливаться в вертикальном положении.

Разделительные сосуды устанавливаются согласно нормалям или рабочим чертежам проекта, как правило, вблизи мест отбора импульсов. Разделительные сосуды должны устанавливаться так, чтобы контрольные отверстия сосудов располагались на одном уровне и могли легко обслуживаться эксплуатационным персоналом.

При пьезометрическом измерении уровня открытый конец измерительной трубки должен быть установлен ниже минимального измеряемого уровня. Давление газа или воздуха в измерительной трубке должно обеспечить проход газа (воздуха) через трубку при максимальном уровне жидкости. Расход газа или воздуха в пьезометрических уровнемерах должен быть отрегулирован на величину, обеспечивающую покрытие всех потерь, утечек и требуемое быстродействие системы измерения.

Монтаж приборов для физико-химического анализа и их отборных устройств должен производиться в строгом соответствии с требованиями инструкций предприятий - изготовителей приборов.

При установках показывающих и регистрирующих приборов на стене или на стойках, крепящихся к полу, шкала, диаграмма, запорная арматура, органы настройки и контроля пневматических и других датчиков должны находится на высоте 1-1.7м, а органы управления запорной арматурой - в одной плоскости со шкалой прибора.

Монтаж агрегатных и вычислительных комплексов АСУ ТП должен осуществляться по технической документации предприятий-изготовителей.

Все приборы и средства автоматизации, устанавливаемые или встраиваемые в технологические аппараты и трубопроводы (сужающие и отборные устройства, счетчики, ротаметры, поплавки уровнемеров, регуляторы прямого действия и т.п.), должны быть установлены в соответствии с рабочей документацией и с требованиями, указанными в обязательном приложении 5.

Эксплуатация приборов и средств автоматизации

В процессе эксплуатации приборов происходит частичная потеря работоспособности средств измерений и автоматизации, вызванная как длительностью их эксплуатации, так и воздействием окружающих и измеряемых сред. Для обеспечения безотказной работы средств измерений (далее по тексту - СИ) и автоматизации, восстановления их ресурса требуется проведение технического обслуживания.

Техническое обслуживание - это комплекс операций по поддержанию работоспособности и исправности СИ, автоматизации и средств автоматизации и схем СБ и ПАЗ. Осуществляется прибористами КИП и А на технологических установках ОАО «НОРСИ».

Руководящими материалами для проведения технической эксплуатации приборов являются:

Приказ № 325 от 1.11.99. «Об изменении продолжительности межремонтных циклов средствам КИП и А технологических установок»;

Инструкции заводов-изготовителей;

Правила эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП);

Правила устройства электроустановок (ПУЭ);

Настоящая инструкция.

Глава 7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

7.1. ЗАДАЧИ И СТРУКТУРА СЛУЖБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ НА ПРЕДПРИЯТИИ

Основной задачей при эксплуатации приборов и средств автомати­зации является обеспечение надежной и правильной работы отдель­ных звеньев и всего комплекса этих устройств. Задача решается путем непрерывного наблюдения, создания нормальных эксплуатационных условий и своевременного устранения всех возникающих дефектов, для чего на предприятии организуется служба эксплуатации систем автоматизации.

Пуск, нормальная работа, останов и ремонт - таковы основные этапы эксплуатационного цикла как технологического оборудования, так и приборов и средств автоматизации, обслуживающих это обору­дование. На каждом из перечисленных этапов служба эксплуатации выполняет работы, обеспечивающие надежное и правильное функци­онирование системы автоматизации.

В 70-х годах действовало Положение о службе КИПиА на пред­приятиях пищевой промышленности, разработанное НПО "Пищепром-автоматика". В связи с внедрением в нашей стране метрологической службы СССР, которая состоит из государственной и ведомственной метрологических служб, на каждом предприятии организуется ве­домственная метрологическая служба. Поэтому указанное положение было заменено новым Типовым положением о метрологической службе предприятия пищевой промышленности, в соответствии с которым на каждом пищевом предприятии организуется метрологи­ческая служба.

Структура метрологической службы (МС) пищевого предприятия определяет звенья, входящие в ее состав, распределение функций между звеньями, их подчиненность и взаимосвязь. Структуру МС разрабатывают с учетом структуры и особенностей функционирования предприятия (его подчиненность, категория, число и взаимосвязи производств, сезонность их работы, число смен в цехах), оснащенности и особенностей функционирования службы (объем работ, количест­венный и качественный состав средств измерения и автоматизации, наличие материально-технической базы, состояние и расположение помещений службы, наличие и квалификация персонала, возможность кооперации по ремонту и др.), а также перспективы развития службы

На ближайшие 3-5 лет.

На предприятиях 1-3-й категорий МС организуется в виде лабора­тории, на предприятиях 4-6-й категорий,- в виде лаборатории или группы. Категория предприятия зависит от объема производства и сложности получения продукции. Метрологическую службу возглав­ляет главный метролог предприятия, который подчиняется главному

Инженеру предприятия.

В основе построения МС лежит следующая структурная цепочка:

Звено (группа) - бригада. В состав лаборатории на предприятиях 1-3-й категорий входят шесть звеньев: метрологическое обеспечение произ­водства; техническое обслуживание систем автоматизации, средств измерения и автоматизации (СИА); ремонт СИА; развитие и внедрение систем автоматизации производства; поверка средств измерения; учет, хранение и выдача СИА. Первые три звена входят и в состав лаборато­рии (группы), которая организуется на предприятиях 3- 6-й категорий.

Звенья обслуживания и ремонта СИА обычно состоят из бригад специального и общего назначения. Уровень специализации персонала в группе или бригаде обслуживания должен обеспечить возможность взаимозаменяемости в пределах двух-трех зон обслуживания. В зависимости от номенклатуры, количества и сложности СИА звено ремонта организуется из бригад с закреплением за ними ремонта одного или нескольких типов СИА: пирометрических и теплотехничес­ких; давления, разрежения и расхода; электронных и пневматических;

Массы и точной механики; количества и состава веществ, содержащих ртуть; радиоактивных и Ионизирующих излучений; электроизмери­тельных и электромеханических; исполнительных механизмов и

Механических устройств.

На головном (базовом) предприятии комбината, промышленного или агропромышленного объединения может организовываться цент­ральная МС (лаборатория), которая наряду с шестью звеньями метроло­гической службы предприятия 1-3-й категорий может содержать Также звенья координации и планирования, монтажа и наладки, снабжения и комплектации и др. В этом случае на остальных предприятиях (произ­водствах) объединения создаются звенья технического обслуживания. Метрологи, возглавляющие МС этих предприятий, подчиняются главному метрологу объединения (комбината, базового предприятия).

При небольшом числе СИА на предприятии по согласованию с базовой организацией на предприятиях 4-6-й категорий допускается организация группы метрологического обеспечения и технического обслуживания в составе службы главного механика или энергетика, который в этом случае выполняет обязанности главного метролога предприятия. Группу МС возглавляет начальник группы - старший инженер. Руководство группой, выполняющей обслуживание и ре­монт, допускается старшим мастером или мастером. Специалисты, работающие на этих должностях, осуществляют административно-тех­ническое управление бригадами. Заместителем главного метролога обычно является руководитель одного из важнейших звеньев.

Численность и состав МС определяется расчетным путем с учетом количества и номенклатуры СИЛ, видов и объемов выполняемых работ, категории предприятия, условий эксплуатации системы автома­тизации и СИЛ, условий работы производства (сменности и сезоннос­ти), уровня организации труда и установленной структуры МС. Явоч­ная численность персонала службы

Где Т I , - затраты времени на выполнение конкретного і-го вида работ; А I , - среднее число смен в календарном году для персонала службы, выполняющего 1-й вид работ (при односменном выполнении таких работ, как ремонт, поверка и т. п., А I , = 1); k I , - коэф­фициент, учитывающий условия эксплуатации СИА и периодичность работ; (Сд - коэф­фициент, учитывающий разные дополнения и ограничения; Ф Н - номинальный фонд ра­бочего времени в течение года (Ф Н = 2050...2100 ч); fee - коэффициент списочного шта­та персонала службы (k C = 0,8...0,9).

При определении численности по разрядам работ расчеты произво­дятся отдельно по каждому разряду.

Группа и бригада обычно организуются в составе не менее пяти человек и включают рабочих следующих профессий: слесарь-ремонт­ник; слесарь-механик; дежурный слесарь; наладчик систем автомати­зации и СИЛ; монтажник электромеханических, радиотехнических систем и СИА; лаборант измерительной лаборатории; лаборант электро­механических испытаний и измерений; испытатель средств измерений;

Испытатель электрических машин и аппаратов и др. При наличии на предприятии АСУ метрологическая служба входит в виде самостоя­тельных звеньев в эту службу. Такое подразделение предприятия возглавляется обычно заместителем главного инженера предприятия или начальником службы, выполняющим одновременно обязанность главного метролога.

Структурно служба АСУ состоит из тех звеньев, которые входят в метрологическую службу предприятия, и лаборатории АСУ. Основ­ные функции последней связаны с эксплуатацией вычислительного центра (ВЦ) и его внешних устройств (подробно структура службы АСУ рассмотрена в п. 3.1).

7.2. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Метрологическое обеспечение представляет собой комплекс научно-технических основ и организационных мероприятий, обеспе­чивающих единство и требуемую точность измерений. Научно-техни­ческие основы МО включают метрологию как науку об измерениях, методах и средствах обеспечения единства измерений и необходимой точности и стандарты Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) как комплекс установленных стандартами взаимо­увязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению

Точности измерений.

ГСИ включает два вида нормативных документов: базовые стан­дарты, в том числе ГОСТ "Единицы физических величин", и стандарты четырех других групп - государственных эталонов, методов и средств поверки мер и измерительных приборов, норм точности измерений и методик выполнения измерений (МВИ). К ним относятся также типо­вые программы испытаний.

Организационной основой МО является метрологическая служба СССР, которая в соответствии с ГОСТ 1.25-76 состоит из государствен­ной и ведомственной метрологических служб. В государственную метрологическую службу (ГМС), возглавляемую Госстандартом СССР, входят следующие подразделения:

Главный центр ГМС (Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологической службы - ВНИИМС), осуществляющий научно-методическое руководство метрологической службой страны и государственной службой стандартных данных;

Главные центры и центры государственных эталонов (научно-ис­следовательские институты в Москве, Харькове, Свердловске и т. д. и их филиалы), которые проводят научно-исследовательские и другие работы по совершенствованию метрологического обеспечения в

Стране;территориальные органы Госстандарта в союзных республиках,

Возглавляемые республиканскими управлениями Госстандарта СССР и включающие республиканские центры метрологии и стандартизации;

Республиканские, межобластные, областные и межрайонные лаборато­рии государственного надзора (ЛГН) за стандартами и измерительной

Техникой, а также их отделения.

Наряду с перечисленными в состав ГМС входят также государст­венная служба стандартных образцов во главе с главным центром стандартных образцов, государственная служба стандартных справоч­ных данных во главе с главным центром стандартных справочных данных, государственная служба времени и частоты СССР, Всесоюзное объединение "Эталон", объединяющее заводы, которые изготовляют и

Ремонтируют образцовые СИ.

Основными направлениями деятельности ГМС являются создание и непрерывное совершенствование государственной системы эталонов единиц; обеспечение непрерывного совершенствования парка СИ, применяемых в стране; передача размеров единиц физических вели­чин всем средствам измерений, применяемым в народном хозяйстве;

Государственный надзор за состоянием и правильностью применения СИ на предприятиях и в организациях; стандартизация методик выполнения измерений.

Ведомственная метрологическая служба, возглавляемая главным метрологом министерства или ведомства, состоит из подразделения министерства или ведомства, которое руководит службой; головной организации службы, которая методически, научно, технически и организованно руководит работой базовых организаций метрологи­ческой службы (МС) и МС предприятий; базовых организаций ведомст­венной МС, которые осуществляют научно-техническое и организа­ционно-методическое руководство по метрологическому обеспечению (МО) производства закрепленных за ними групп продукции или видов деятельности, а также по МО прикрепленных предприятий или органи­заций; метрологических служб предприятий или организаций.

Метрологическое обеспечение производства направлено на полу­чение качественной и достоверной информации путем измерения. Недостатки в МО производства приводят к ошибочным выводам и значительно увеличивают брак; повышение же уровня МО производст­ва позволяет улучшить качественные и экономические показатели выпускаемой продукции.

Основными задачами звена МО метрологической службы пищево­го предприятия являются: координация и осуществление методичес­кого руководства работами, направленного на обеспечение единства и требуемой точности измерений во всех подразделениях предприятия;

Систематический анализ состояния измерений, разработка и осущест­вление мероприятий по совершенствованию МО предприятия, вклю­чая предложения по назначению СИА и методики выполнения измере­ний для управления технологическими процессами, контроля сырья и испытания продукции; внедрение нормативно-технической докумен­тации (НТД), регламентирующей нормы точности измерений, метроло­гические характеристики СИА, методики выполнения измерений, методы и средства поверки и другие требования по метрологическому обеспечению подготовки производства; разработка ТЗ на проектиро­вание и изготовление нестандартных СИА, вспомогательного оборудо­вания, стендов, приспособлений для осуществления необходимых измерений, испытаний и контроля; организация и участие в проведе­нии метрологической экспертизы нормативно-технической, конструк­торской, проектной и технологической документации, в том числе разрабатываемой на предприятии; участие в анализе причин наруше­ния технологических режимов, брака продукции, непроизводитель­ного расхода сырья, материалов и других потерь, связанных с состоя­нием СИА; повышение квалификации работников МС предприятия и подготовка кадров для МО предприятия.

Звено МО осуществляет также связь с органами Госстандарта СССР при осуществлении ими госнадзора за МО подготовки производства и испытаний продукции, состоянием, применением, ремонтом и повер­кой СИА на предприятии, другой деятельностью МС предприятия. В территориальные органы Госнадзора СССР и базовую организацию метрологической службы (БОМС) отрасли звено МО представляет сведения о состоянии планов внедрения новых" методов и СИА, кото­рые после разработки и согласования с базовой организацией утвер­ждаются руководством предприятия. С БОМС согласовываются также стандарты и другие НТД предприятия по МО. Звено метрологического обеспечения участвует также в разработке и выполнении заданий, предусмотренных комплексными программами МО отрасли, разраба­тывает предложения к проектам годовых и перспективных планов МО отрасли.

Планирование деятельности МС, осуществляемое звеном МО, регламентируется методическими указаниями ВНИИМС и осущест­вляется с учетом производственной мощности предприятия, номен­клатуры выпускаемой продукции и технических возможностей. В этих планах предусматривают работы, направленные на обеспечение пла­нов государственной и отраслевой стандартизации и метрологического обеспечения деятельности подразделений предприятия; разработку или пересмотр стандартов предприятия (СТП), поверочных схем, методик выполнения измерений, а также задания по внедрению СТО, ГОСТов и ОСТов.

Метрологическая экспертиза является, как следует из приведен­ного выше перечня задач звена МО, частью общего комплекса работ по метрологическому обеспечению производства. Метрологическая экспертиза (МЭ) включает анализ и оценку технических решений по выбору параметров, подлежащих измерению, установлению норм точности и обеспечению методами и средствами измерений.

Метрологической экспертизе подвергаются разделы документов, отражающие требования к установленным нормам точности или содержащие сведения о средствах и методах измерений. При метро­логической экспертизе технической документации, в которой решает­ся задача выбора измерительных средств - технологических регла­ментов, карт технологических процессов с операциями контроля, функциональных и принципиальных схем устройств с измерительны­ми средствами, оценивается правильность выбора измерительного прибора или устройства.

При метрологической экспертизе технической документации, которая определяет параметры, свойства или характеристики машин, материалов или процессов, вначале выявляют, какие элементы, параметры или свойства подлежат контролю при их изготовлении или функционировании, а затем путем перебора вариантов стандартных методик определяют контролепригодность объекта. Если при этом окажется, что из-за необоснованно узких полей допуска контролируемых параметров невозможно обеспечить контроль, применяя стан­дартные приборы, необходимо прежде всего проанализировать воз­можность расширения полей допусков.

Особую важность имеет МЭ производственного процесса, во время которой устанавливается соответствие технологического процесса требованиям конструкторской, технологической и другой НТД по метрологическому обеспечению. Одним из основных документов, который должен проходить МЭ на предприятии, является технологи­ческий регламент производства продукции.

7.3. ПОВЕРОЧНЫЕ РАБОТЫ

Поверка средств измерений, как и другие мероприятия по метро­логическому контролю, является задачей звена поверки МС пищевого предприятия. Поверка призвана обеспечить единство и достоверность измерений в стране и способствует постоянному совершенствованию средств измерений.

Измерительные приборы, как и любые другие средства автомати­зации, подвержены со временем износу и старению даже в случае строгого соблюдения всех требований их эксплуатации и хранения. Износ и старение являются основными причинами постепенного изменения метрологических характеристик средств измерений, поэтому необходимо систематически проверять их, чтобы отклонения показаний не выходили за допускаемые пределы.

Поверка средств измерений (СИ) - это определение метрологичес­ким органом погрешностей и установление его пригодности к приме­нению. В процессе поверки происходит передача размера единиц физических величин от эталона к рабочим СИ. В общем случае переда­ча размера единиц - это нахождение метрологических характеристик поверяемого или аттестуемого СИ при помощи более точного СИ. Схемы такой передачи включают эталоны, образцовые и рабочие СИ (рис. 7.1).

Первичный эталон - это эталон наивысшей, достижимой в данный момент точности, официально утвержденный в качестве государствен­ного первичного эталона. В одной стране он может быть только один. Рабочие эталоны (их число не ограничено) предназначены для переда­чи размеров физических величин образцовым СИ первого разряда и самым точным рабочим СИ. Чтобы разгрузить первичный эталон от работ по передаче размеров единиц физических величин и снизить его износ, создают эталон-копию, который является вторичным эталоном и предназначен для передачи размеров физических величин рабочему эталону. Образцовые СИ также предназначаются для передачи размеров физических величин и делятся на разряды (максимально их может быть пять), причем номер разряда означает число ступеней передачи размера единицы данному образцовому СИ. Уменьшение числа разря­дов снижает погрешность передачи размера единиц, однако умень­шает и производительность поверки. Рабочие СИ используются только

Рис. 7.1. Схема передачи размеров единиц от эталона " к рабочим средствам измерения

Для измерений, не связанных с передачей размеров единиц физичес­ких величин, и, как видно из рис. 7.1, также разделяются на пять классов.

Для определения достоверной погрешности рабочего СИ достаточ­но того, чтобы погрешность образцового средства была в 10 раз меньше погрешности рабочего СИ. Из-за трудностей в реализации такого соотношения обычно используют соотношения 1:3, 1:4, 1:5, в виде исключения допускается соотношение 1:2.

Основным исходным документом для организации поверки конкретных рабочих СИ является поверочная схема. Поверочные схемы могут быть общесоюзными и локальными. Общесоюзные пове­рочные схемы разрабатываются метрологическими институтами и ут­верждаются Госстандартом СССР. Они являются основанием для разработки локальных поверочных схем, государственных стандартов и методик на методы и средства поверки образцовых и рабочих СИ. Локальные поверочные схемы разрабатывает при необходимости и внедряет звено поверки МС. Они согласовываются с территориальны­ми органами Госстандарта, которые выполняют поверку исходных образцовых средств измерений, включенных в локальную поверочную схему. Последняя охватывает образцовые и все рабочие средства измерений данной физической величины, которые находятся в экс­плуатации на предприятии или выпускаются в обращение промыш­ленностью, а также методы их поверки. На чертеже поверочной схемы, выполняемом в соответствии с ГОСТ 8.061-73, указывают наименова­ние СИ, диапазоны значений физических величин, обозначения и оценки погрешностей, наименование метода поверки.

Из методов поверки наиболее распространены следующие:

Непосредственное сличение, заключающееся в сопоставлении показаний поверяемого и образцового СИ;

Компарирование - в сличении СИ с образцовым при помощи измерительного прибора сравнения (компаратора);

По образцовым мерам - в измерении значения физической величи­ны, которая воспроизводится образцовой мерой или одновременно сопоставляется со значением образцовой меры.

По времени проведения различают первичную, периодическую, внеочередную и инспекционную поверки. Первичную поверку осу­ществляют при выпуске средств измерения из производства или ремонта, периодическую - в процессе эксплуатации через установлен­ные межповерочные интервалы. Внеочередную поверку проводят независимо от сроков периодической поверки в случаях, когда необ­ходимо удостовериться в исправности средств измерений или перед вводом в эксплуатацию импортных средств измерений. Необходи­мость внеочередных поверок возникает также при контроле результа­тов периодической поверки или проведении работ по корректирова­нию межповерочных интервалов, при повреждении поверительного клейма, пломбы и утрате документов, подтверждающих проведение поверки.

Внеочередную поверку производят и при вводе в эксплуатацию средств измерений после хранения, в течение которого не было пери­одической поверки, или при установке их в качестве комплектующих изделий после истечения половины гарантийного срока на них, ука­занного поставщиком в сопроводительной документации. Инспек­ционная поверка сопутствует метрологической ревизии средств измерений предприятий, которые осуществляют ремонт, эксплуата­цию, хранение и продажу этих средств.

В зависимости от назначения поверяемых средств измерений поверка может быть государственной или ведомственной. Из приме­няемых на предприятиях пищевой промышленности обязательной государственной поверке подлежат следующие средства измерений:

Используемые в качестве исходных образцовых средств измерений (СИ) в органах ведомственных метрологических служб; принадлежашиє предприятиям и используемые в качестве образцовых СИ орга­нами государственной метрологической службы; выпускаемые при-бороремонтными предприятиями после ремонта, выполненного для других предприятий; предназначенные для применения в качестве рабочих средств для измерений, связанных с учетом материальных ценностей, взаимными расчетами и торговлей, охраной здоровья трудящихся, обеспечением безопасности и безвредности труда в соответствии с перечнем, утвержденным Госстандартом СССР. Осталь­ные рабочие средства измерений, применяемые на предприятиях пищевой промышленности, подлежат ведомственной поверке.

В соответствии с номенклатурным перечнем, утвержденным Госстандартом СССР, обязательной госповерке, в частности, подлежат расходомеры для жидкостей, пара и газа с вторичными приборами, промышленные газо-, водо- и теплосчетчики, счетчики нефти, нефте­продуктов, спирта и других промышленных жидкостей и пищевых продуктов, дозаторы жидких пищевых продуктов, массоизмеритель-ные приборы и устройства, штриховые меры длины, промышленные счетчики электрической энергии трехфазного тока, рефрактометры, сахариметры, фотоэлектроколориметры и плотномеры, применяемые для расчетов с потребителями.

Государственную поверку приборов выполняют метрологи-пове-рители органов государственной метрологической службы. При нали­чии необходимых помещений, всех нормативных документов, образ­цовых средств измерения, прошедших государственную поверку, а также метрологов-поверителей органы Госстандарта СССР выдают органам ведомственных метрологических служб регистрационные удостоверения на право проведения поверки, которые могут быть совмещены с удостоверениями на право изготовления и ремонта средств измерений. Метрологи-поверители проходят специальное обучение и сдают экзамены в органах государственной метрологичес­кой службы.

Если звено поверки МС пищевого предприятия не имеет право на проведение ведомственной поверки определенных средств измерения, то последние проходят поверку в базовых органах ведомственной МС отрасли или органах государственной метрологической службы. Повер­ку средств измерений предприятий органы Госстандарта СССР прово­дят в стационарных или передвижных лабораториях, а также непос­редственно на предприятиях командированными госповерителями.

Средства измерений и автоматизации, подлежащие поверке, поверяют согласно графикам государственной или ведомственной поверки, составленным звеном поверки МС предприятия, согласован­ным с местным органом госнадзора и утвержденным главным инжене­ром предприятия. Обычно графики поверок составляют на приборы и средства автоматизации по видам измерения.

Периодичность поверки СИ устанавливают в соответствии с мето­дическими указаниями Госстандарта СССР по определению межпове­рочного интервала рабочих СИ с учетом фактической стабильности показаний, условий эксплуатации и степени загруженности средств измерений. Периодичность поверки средств измерений, принадлежа­щих предприятию и подлежащих ведомственной поверке, должна быть согласована с базовой организацией. Средства измерений на предприя­тиях пищевой промышленности проходят ведомственную поверку, как правило, один раз в год. Исключение составляют потенциометры и мосты, амперметры и вольтметры, миллиамперметры, милливольт­метры, ваттметры и фазометры, которые поверяют через каждые 6 мес.

Для средств измерений, находящихся на хранении, межповероч­ные интервалы определяют равными удвоенным межповерочным интервалам аналогичных средств измерений, находящихся в эксплуа­тации. Исключение составляют средства измерения, поступившие на хранение после их выпуска, для которых межповерочный интервал не должен превышать гарантийного срока завода-изготовителя, и средст­ва измерений, которые хранятся в условиях, обеспечивающих их исправность, и которые поверяют только перед началом эксплуата­ции.

Средства измерений поверяют в соответствии с государственными стандартами на методы и средства поверки или по инструкциям Госстандарта СССР и методическим указаниям его метрологических институтов. При отсутствии указанных нормативных документов разработчики соответствующих средств измерений должны составлять методические указания или инструкции по их поверке, которые утверждаются руководителем ведомственной метрологической службы предприятия, применяющего эти средства измерения, или руководителем вышестоящей ведомственной метрологической орга­низации.

В продессе поверки ведут протокол, куда заносят ее результаты и вывод о пригодности средств измерений к применению. Пригодный прибор пломбируют или ставят на него поверительное клеймо. Пригод­ность прибора к эксплуатации в течение межповерочного интервала может также удостоверяться аттестатом или другим техническим документом. Отметку о поверке приборов с указанием даты и ее результатов делают в паспорте прибора или другом документе, заме­няющем паспорт. Паспорта на средства измерений оформляются группой учета МС предприятия по заявкам звена технического-обслу-живания предприятия. В паспорте приводятся подробная техническая характеристика прибора, сведения о поверке, эксплуатации и ремонте.

На некоторых предприятиях пищевой промышленности приме­няются средства измерений несерийного выпуска, импортных поста­вок или серийно выпускаемые СИ с внесенными изменениями, вслед­ствие чего они по метрологическим характеристикам не соответствуют требованиям нормативно-технической документации. Для таких средств измерения группа поверки МС предприятия осуществляет метрологическую аттестацию, во время которой устанавливают номен­клатуру метрологических характеристик, подлежащих определению;

Численные значения метрологических характеристик; порядок метрологического обслуживания приборов при их эксплуатации (аттестация или поверка). По результатам метрологической аттестации составляют протокол в двух экземплярах, которые подписывают руководитель группы и исполнители. При положительном исходе метрологической аттестации на каждое средство измерений выдается свидетельство (удостоверение).

Группа поверки МС пищевого предприятия наряду с перечислен­ными функциями выполняет и ряд других:

обеспечивает хранение и сличение в установленном порядке рабочих эталонов и стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; поддерживает в надлежащем состоянии образцовые средства измерения и обеспечивает их эксплуатацию;

контролирует состояние и применение СИА, средств испытаний продукции, наличие и правильность применения методик выполнения измерений и соблюдение метрологических правил во всех подразде­лениях предприятия;

выполняет приемку и аттестацию поступающих на предприятие нестандартизированных СИА;

осуществляет контроль за метрологическим обеспечением всей производственной деятельности подразделений предприятия, внедре­нием планов организационно-технических мероприятий по метрологи­ческому обеспечению их деятельности, внедрением в производство новых СИА.

7.4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Основными задачами технического обслуживания являются непрерывное наблюдение за работой приборов и средств автоматиза­ции и создание условий, обеспечивающих их исправность, работоспо­собность и необходимый ресурс в процессе эксплуатации. Для выпол­нения этих задач в составе метрологической службы создается звено (группа) технического обслуживания систем автоматизации и СИА, состоящее из сменных бригад.

В состав сменной бригады МС пищевого предприятия входят дежурные слесари и бригадир (мастер или высококвалифицированный рабочий V-VI разрядов). Сменный персонал МС входит в состав смены технологического цеха и поэтому имеет двойную подчиненность. Административно и технически он подчинен главному метрологу, а оперативно - начальнику смены (дежурному инженеру) технологи­ческого цеха. Оперативное подчинение заключается в том, что смен­ный персонал выполняет работы по указанию или с ведома начальника Смены.

Работы по техническому обслуживанию систем автоматизации включают в себя составление графиков технического обслуживания и их выполнение, а также внеплановое техническое обслуживание,связанное прежде всего с оперативным ремонтом или заменой отка­завших СИЛ; осуществление оперативного контроля за состоянием и функционированием систем автоматизации и СИА, обеспечение их надлежащего технического состояния, включая текущий ремонт СИА и трубных трасс, снятие и установку СИА для ремонта и поверки; конт­роль за правильной эксплуатацией и рациональным использованием систем автоматизации и соблюдением действующих правил эксплуата­ции.

Оперативный контроль за состоянием и функционированием систем автоматизации заключается в систематическом ежесменном или ежесуточном наблюдении за работой СИА, установленных как на пунктах управления, так и в производственных помещениях, в целях выявления возникающих неисправностей и предупреждения их развития. Эти работы выполняются путем визуального наблюдения за состоянием СИА. Во время таких осмотров выявляют и устраняют нарушения уплотнений соединительных трубных линий и арматуры, осматривают и очищают приборы, проверяют правильность установки диаграммы записывающего прибора по времени и значению контро­лируемой величины, а также наличие на диаграмме необходимых записей (позиций прибора и дат записи), заменяют диаграмму, заправ­ляют чернилами перья самописцев, проверяют работу переключателей, наличие питания и смазки, контролируют работу автоматических регуляторов.

При смене диаграмм и рулонов регистраторов у приборов, имею­щих интегратор, на диаграмме или рулоне проставляют время их замены и показания интегратора, причем в первую очередь осущест­вляют смену диаграмм и рулонов у приборов, по показаниям которых ведут расчеты за использованное сырье или энергию. Контроль за работой автоматических регуляторов осуществляют путем сопостав­ления характера изменения регулируемой величины с показаниями и записями приборов, контролирующих величины, связанные с регули­руемой.

Техническое обслуживание (ТО) систем автоматизации и СИА, осуществленное в соответствии с графиком ТО, который утверждается главным инженером предприятия, включает следующие операции:

Внешний осмотр, очистка от пыли и остатков технологических продуктов, проверка исправности линий связи и сохранности пломб;

Проверка работоспособности по контрольным точкам, выявление и устранение мелких дефектов, возникших в процессе эксплуатации;

Замена диаграмм, чистка самопишущих устройств и заправка их чернилами, смазка механизмов движения, доливка или смена специ­альных жидкостей, устранение их утечки;

Проверка работы системы автоматизации в случае обнаружения несоответствия в ходе процесса и показаниях средств измерений;

Промывка измерительных камер, заправка ртутью дифманомет-ров, исправление уплотнений и крепежа, проверка отборных уст­ройств давления, расхода и др.;

Сушка элементов СИА и зачистка контактов;

проверка холодильников, фильтров, водоструйных насосов, источников питания, показывающих и регистрирующих узлов средств измерений состава и свойств веществ;

чистка, смазка и проверка реле, датчиков и исполнительных механизмов регуляторов;

проверка на плотность импульсных и соединительных линий, замена неисправных отдельных элементов и узлов;

проверка наличия питания в схемах управления и сигнализации, опробование звуковой и световой сигнализации;

проверка срабатывания схем и правильности заданий на их сраба­тывание;

осмотр щитов автоматизации, блокировочных устройств, средств сигнализации и защиты.

Периодичность техобслуживания составляет в среднем один раз в

I-2 мес. Для счетчиков количества жидкости и газа, трубного дифмано­метра, гидравлических регуляторов разрежения, давления и расхода с мембранным измерительным устройством, гидравлических исполни­тельных механизмов, задатчика к электронным регулирующим прибо­рам, электроизмерительных приборов и релейной аппаратуры перио­дичность техобслуживания может быть увеличена до 6 мес, а для редукторов воздуха, пневматических панелей дистанционного упра­вления, регулирующих клапанов с пневматическим мембранным или электрическим моторным приводом, электрических исполнительных механизмов, регуляторов давления газа или мазута прямого дейст­вия, регулирующих пневматических блоков, индукционных расходо­меров, термопар и термометров сопротивления - до 3 мес. Преобразо­ватели рН-метров и массоизмерительные устройства подлежат тех- обслуживанию один раз в 10 сут. В помещениях, где температура продолжительное время превышает 30 °С, периодичность плановых работ сокращается в 2 раза, в пыльных помещениях (технологическая пыль проникает внутрь аппаратуры) - в 3 раза, в помещениях с хими­чески активной (относительно изоляции и других частей аппаратуры) средой - в 4 раза.

В соответствии с графиками планово-предупредительных ремон­тов (ППР) сменный персонал производит также замену приборов, отправляемых в ремонт. Порядок проведения плановых работ во время смены регламентируется должностными инструкциями смен­ного персонала МС.

Звено технического обслуживания наряду с техническим обслу­живанием и оперативным контролем участвует в рассмотрении причин аварий из-за отказов систем автоматизации и СИА и разработке меро­приятий по их устранению; организует и обучает производственный персонал правилам технической эксплуатации систем автоматизации и СИА; контролирует качество монтажных и наладочных работ и их соответствие технической документации при выполнении этих работ специализированными организациями; участвует в испытаниях и приемке в эксплуатацию вновь смонтированных и налаженных систем автоматизации от монтажных и наладочных организаций; проводит наладочные работы перед пуском сезонных производств и при внедре­нии новых и усовершенствовании существующих систем автоматиза­ции и СИЛ; совершенствует организацию технического обслуживания систем автоматизации.

Во время смены ведется оперативный журнал дежурного пер­сонала, в котором фиксируются все случаи отказов приборов и средств автоматизации независимо от причин их возникновения, принятые меры по ликвидации отказов, оперативные переключения, замены приборов и средств автоматизации, технические осмотры и другие работы, выполненные дежурными. Сдача и прием смен оформляются подписями старших дежурных в оперативном журнале. Сдающий смену должен обратить внимание принимающего на "узкие места" системы автоматизации.

Сменный персонал должен обладать определенными производ­ственными навыками и знаниями. Поэтому дежурные предварительно проходят инструктаж по технике безопасности и проверку знаний по системе автоматизации того технологического объекта, который им предстоит обслуживать. Дежурные должны хорошо знать технологи­ческую схему обслуживаемого производственного комплекса, процесс управления им, план расположения технологического оборудования и трубопроводов, назначение каждого элемента системы автоматизации, месторасположение первичных воспринимающих элементов и регули­рующих органов^приборов по месту, их взаимосвязь, расположение и направление трасс.

Для проведения всего комплекса профилактических работ участ­ки эксплуатации оснащают переносными лабораторными приборами (потенциометрами, мостами, магазинами сопротивлений, контроль­ными манометрами, вольтамперметрами, ртутными термометрами, мегомметрами, индикаторами напряжения), инструментами (набором слесарного инструмента, электродрелью, паяльниками, переносной лампой) и материалами (чернилами и диаграммной бумагой, провода­ми и изоляционной лентой, крепежными изделиями, сухими гальва­ническими элементами, обтирочным материалом, смазочными масла­ми, бензином, керосином, спиртом).

Для проведения технического обслуживания дежурные слесари дополнительно получают специальные приспособления и приборы для проверки отдельных узлов и деталей устройств автоматического контроля и регулирования. Кроме того, участок эксплуатации должен иметь резервные приборы и средства автоматизации взамен направ­ляемых в ремонт в соответствии с графиками ППР и вышедших из строя в результате внеплановых отказов. С этим подразделением МС тесно взаимодействует группа учета, хранения и выдачи СИА, которая создает обменный и прокатный фонд СИА, ведет их технический учет и т. п.

СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Техническое обслуживание ЭВМ включает комплекс организа­ционно-технических мероприятий, проводимых в целях обеспечения требуемых параметров надежности. Оно может быть индивидуальным и централизованным. В первом случае состав смены, обслуживающей ЭВМ, комплектуется с учетом соображений, приведенных в п. 7.1. При централизованном обслуживании техническое обслуживание осущест­вляется силами специальных центров по договорам, заключаемым с предприятиями.

При обслуживании систем и средств вычислительной техники также различают плановые и внеплановые работы. Плановые работы проводят в соответствии с графиком планово-профилактических работ (ППР), которые определяют периодичность, регламент и вид работ. Например, для машины ЕС-1030 рекомендуются следующие регламент и периодичность ППР (в ч): ежедневная проверка 1, двухнедельная 4, ежемесячная 8 и полугодовая 72.

Ежедневная профилактика обычно включает осмотр устройств, прогон теста быстрой проверки их работоспособности, а также чистку, смазку, регулировку и другие работы, предусмотренные инструкцией по эксплуатации внешних устройств. Каждые две недели проводятся прогон диагностических тестов, а также все виды двухнедельных профилактических работ, предусмотренные инструкцией по внешним устройствам. Ежемесячно проверяется функционирование техничес­ких средств машины, входящих в состав ее программного обеспечения при номинальных значениях напряжений и профилактических изме­нениях их на ± 5 %. Негодные типовые элементы заменяются исправ­ными. Такие же работы проводятся и при полугодовой профилактике. Во время ежемесячной и полугодовой профилактики выполняются также соответствующие профилактические работы, предусмотренные инструкциями по эксплуатации внешних устройств.

К работам по техническому обслуживанию ЭВМ допускаются специалисты, сдавшие экзамены по устройствам ЭВМ, схемной доку­ментации и техническому описанию, изучившие инструкции по экс­плуатации и получившие удостоверение на право их эксплуатации. Для проведения всего комплекса профилактических работ обслужи­вающий персонал обеспечивается средствами диагностики неисправ­ности, запасными инструментом, приборами, деталями и т. п. (ЗИП), сервисной аппаратурой для проверки внешних устройств, сменных функциональных узлов и блоков питания. В состав сервисной аппара­туры входят стенды для проверки блоков питания, логических и специальных типовых элементов, ячеек внешних устройств.

Основными эксплуатационными документами ЭВМ являются формуляр» инструкция по эксплуатации ЭВМ и устройств, руководства по эксплуатации диагностических и функциональных тестов, диаг­ностические справочники и журнал эксплуатации ЭВМ.

7.5. РЕМОНТНЫЕ РАБОТЫ

ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Ремонтные работы проводятся в целях устранения дефектов, вызвавших изменение технических характеристик приборов и средств автоматизации. Для средств измерений - это прежде всего метрологи­ческие характеристики, а также внешний вид прибора (состояние отсчетного устройства, корпуса и его элементов, присоединительных и вспомогательных устройств). Требования, предъявляемые к техни­ческим характеристикам приборов и средств автоматизации, регла­ментируются нормативно-технической документацией.

Ремонт приборов и средств автоматизации на пищевом предприя­тии осуществляет группа ремонта метрологической службы. При отсутствии в этой группе подразделений, выполняющих ремонт неко­торых средств измерений, ремонт последних осуществляется в спе­циальных прибороремонтных организациях, имеющих регистрацион­ное удостоверение органов Госстандарта СССР на право ремонта средств измерений.

Существуют плановый ремонт, который проводится по графикам ППР, и внеплановый. Необходимость проведения первого обусловлена постоянным изменением характеристик приборов и средств автомати­зации в результате износа и старения. Износ связан прежде всего с из­менением состояния трущихся поверхностей и размеров изделий, за­грязнением узлов кинематики в местах сочленения, возникающими под действием электрического тока электрохимическими процессами, и т. п. Однако даже в нерабочем состоянии приборы и средства автомати­зации подвержены старению, связанному с необратимыми физико-хи­мическими изменениями.

Скорость протекания процессов износа и старения зависит прежде всего от условий эксплуатации приборов и средств автоматизации: тем­пературы и влажности окружающей среды, запыленности, присутствия агрессивных паров и газов, действия магнитных и электрических полей, вибрации и различных излучений. В неизменных эксплуата­ционных условиях влияние всех перечисленных факторов может быть оценено с точки зрения определения плановых межремонтных интер­валов, обеспечивающих эксплуатацию приборов и средств автомати­зации при условии нормального выполнения заданных функций.

Преждевременный выход из строя приборов и средств автоматиза­ции возникает в результате перегрузки устройства из-за его непра­вильного включения или небрежного обращения. Такие виды отказов выявляются либо непосредственно в результате работы, либо при проведении периодической поверки средств измерений. В этом случае необходим внеплановый ремонт.

Плановый ремонт приборов и средств автоматизации чаще всего проводят в период ремонта технологического оборудования после окончания сезона переработки пищевого сырья. Внеплановый ремонт желательно выполнять с заменой ремонтируемых приборов- и средств автоматизации резервными устройствами.

К приборам и средствам автоматизации, направляемым в ремонт, должны быть приложены паспорта, аттестаты или другие технические документы о проведении поверки (если они имеются) и дефектные ярлыки с указанием вида ремонта (плановый или внеплановый). При внеплановом ремонте в ярлыке указывают характер неисправности, вызвавшей ремонт.

В зависимости от характера неисправности прибора и объема повреждений различают текущий и капитальный ремонты. Первый обычно производится на месте установки прибора силами ремонтного персонала, однако может проводиться и в ремонтной мастерской. Текущий ремонт - это минимальный по объему выполняемых работ вид ремонта, при котором обеспечивается нормальная эксплуатация средств измерения и автоматизации (СИА). Наряду с работами по техническому обслуживанию СИА текущий ремонт включает следую­щие работы:

Частичная разборка и сборка измерительных систем с заменой отдельных негодных деталей (колец, винтов, стрелок);

Частичная разборка и регулировка подвижных систем, исправле­ние или замена поврежденных деталей (пружин, трубок, винтов, крепежных деталей), чистка и смазка узлов;

Замена элементов СИА, отработавших ресурс, устранение мел­ких поломок;

Проверка качества изоляции и состояния цепей измерения и питания СИА;

Исправление уплотнений, устранение люфтов в отдельных механиз­мах, набивка сальников, замена стекол и шкал;

Устранение неисправностей в сочленениях подвижных деталей.

На пищевых предприятиях большинство СИА подлежат текущему ремонту один раз в 6 мес, а приборы для измерения температуры и газоанализаторы - раз в 4 мес. Поверка завершает текущий ремонт.

Капитальный ремонт СИА проводится в ремонтной мастерской МС или в специализированной организации. Ему подвергаются приборы, имеющие значительный износ деталей, а также повреждения и поэто­му требующие восстановления полного или близкого к полному ресурса с заменой или ремонтом любых деталей или узлов.

При капитальном ремонте наряду с выполнением части работ, входящих в текущий ремонт, могут осуществляться также следующие работы:

Установка и регулировка новых шкал или циферблатов;

Ремонт корпуса с рихтовкой установочных поверхностей;

Полная разборка и сборка измерительной части и отдельных узлов, промывка, ремонт или замена деталей (подпятников, пружин, подве­сок, грузов и пр.), ремонт узлов или их полная замена;

Разборка и сборка механизмов записи СИ, их ревизия, чистка и замена;

Проверка измерительной схемы средства измерения (СИ), регули­ровка и подгонка показаний по контрольным точкам, подготовка СИ для сдачи поверителю.

Капитальный ремонт СИ на пищевом предприятии обычно прово­дится раз в 12 мес. Группа ремонта МС выдает также заявки подразде­лениям предприятия на изготовление и приобретение деталей, мате­риалов и запчастей для ремонта СИА.

ПРОВОДКИ И ОБОРУДОВАНИЕ

Ремонт проводок и оборудования включает демонтаж, ремонт и монтаж отборных устройств и узлов установки первичных восприни­мающих элементов, встроенных в технологическое оборудование, трубных проводок и кабельных линий, щитов, пультов и т. п. На пищевом предприятии эти работы выполняет группа технического обслуживания, а в центральной МС - группа монтажа и наладки в период остановки и ремонта технологического оборудования.

Остановка технологического оборудования бывает аварийной и плановой. Первая, как правило, кратковременная. Поэтому в этот период выполняют первоочередные неотложные работы, которые нельзя выполнить в процессе нормальной эксплуатации установки. Осмотру и проверке при этом подлежат те узлы систем автоматизации, исправность которых вызывала сомнения при текущем обслуживании приборов и средств автоматизации. Результаты аварийных монтажно-ремонтных работ фиксируют в оперативном журнале дежурного персонала.

При плановой остановке технологической установки в соответст­вии с действующими инструкциями и указаниями начальник смены последовательно отключает приборы и средства автоматизации, о чем делаются отметки в оперативном журнале. К монтажно-ремонтным работам приступают только после полной остановки технологической установки и отключения приборов и средств автоматизации. Вначале демонтируют те приборы и средства автоматизации, кабельные и трубные проводки, которые из-за своего расположения вблизи техно­логического оборудования и трубопроводов могут быть повреждены во время ремонта.

Монтажно-ремонтные работы ведут на основании дефектной ведомости, в которой указываются очередность и сроки выполнения работ, и общего графика проведения ремонтных работ. При составле­нии дефектной ведомости учитывают замечания эксплуатационного персонала.

При плановой остановке монтажно-ремонтные работы ведут в такой последовательности. В первую очередь выполняют работы, которые не могут быть произведены на работающем технологическом оборудовании, что связано с нарушением герметичности технологи­ческого оборудования и трубопроводов. К ним относится ремонт отборных устройств, регулирующих органов, сужающих устройств, трубных проводок, подключенных к отборным устройствам без запор­ной арматуры, и т. п. Во вторую очередь проводят работы, выполнение которых на действующем оборудовании связано со значительными трудностями или опасностью, как, например, ремонт соединительных трасс, проложенных в труднодоступных местах с высокой температу­рой окружающей среды. В третью очередь осуществляют ремонтные работы систем автоматизации, на которые отсутствует эксплуатацион­ный резерв, а затем все остальные монтажно-ремонтные работы. Результаты плановых монтажно-ремонтных работ фиксируются в дефектной ведомости или специальных журналах.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К главе1

1. Назовите виды технической документации.

2. Какие основные разделы проекта Вы знаете?

3. В каких режимах может функционировать АСУ ТП?

4. Как осуществляется проектирование локальных систем автоматизации?

5. Как осуществляется проектирование автоматизированных систем управления?

К главе 2

1. Что такое структурные схемы?

2. Какие задачи решаются при проектировании структурных схем управления и контроля?

3. Что такое схема автоматизации?

4. Назовите задачи проектирования схем автоматизации.

5. Как осуществляется выбор измерительных приборов?

6. Как проводится выбор регулирующих приборов?

7. Каков порядок выполнения схем автоматизации?

8. Что такое принципиальная схема?

9. Назовите требования, предъявляемые к принципиальным схемам?

10. Какое управление называют централизованным?

11. Что такое алгоритм работы схемы?

12. Назовите методы разработки структурной схемы.

13. Какие требования необходимо учитывать при переходе к принципиальной схеме?

14. Как должны изображаться элементы на принципиальных электрических схемах?

15. Назовите особенности разработки принципиальных пневматических схем.

16. Назовите задачи проектирования систем электропитания.

17. Как осуществляется выполнение принципиальных электрических схем питания?

18. Как осуществляется выбор типа и конструкции щитов и пультов?

19. Назовите методы выполнения схем соединений внутрищитовых проводок.

20. Какие задачи стоят при проектировании электропроводок? трубных проводок?

К главе 3

1. Назовите виды обеспечении АСУ.

2. Какие структуры АСУ ТП Вы знаете?

3. Назовите функции оперативного персонала АСУ ТП.

4. Что входит в проектную документацию по организационному обеспечению?

5. Какие подсистемы входят в техническое обеспечение?

6. Какие документы входят в проектную документацию по техническому обеспечению АСУТП?

7. Какова структура программного обеспечения?

8. Назовите операционные системы.

9. Что относится к информационному обеспечению?

10. Что представляет собой метрологическое обеспечение?

11. Какими признаками характеризуются технологические комплексы?

К главе 4

1. Какие виды обеспечении характерны для систем автоматизированного проектирования?

2. Чем вызвана необходимость создания САПР?

3. Назовите уровни САПР.

4. Назовите задачи методологического обеспечения САПР.

5. Какие основные типы вычислительной техники Вы знаете?

6. Что такое автоматизированное рабочее место?

7. Назовите специфические операторы языка Бейсик,

8. Как осуществляется модификация информации?

9. Назовите принципы сохранения математического и программного обеспечении.

10. Как реализуются графические операции на микроЭВМ?

11. Изложите методику использования примитивов при вводе графической информации.

12. В чем состоит компоновка аппаратуры по щитам и пультам?

13. В чем заключаются задачи размещения?

К главе 5

1. Как организуются монтажные и наладочные работы?

2. Как монтируются отборные устройства и первичные измерительные преобразователи?

3. Как осуществляется монтаж приборов, регуляторов и исполнительных устройств?

4. Назовите этапы наладки локальных систем автоматизации.

К главе 6

1. В чем состоит организация работ при монтаже и внедрении АСУ?

2. Назовите стадии работ при монтаже АСУ.

3. Что входит в проект производства монтажных работ?

4. Назовите этапы наладки технических средств.

5. Назовите типы отладок.

6. Какие Вы знаете методы обнаружения и локализации ошибок в комплексах программ?

7. В чем состоит тестирование и что это? виды его?

8. В чем состоят комплексная наладка и отладка системы?

К главе7

1. Назовите задачи эксплуатации приборов и средств автоматизации.

2. Что включает метрологическое обеспечение службы эксплуатации систем автоматиза­ции?

3. Что такое поверка средств измерений?

4. В чем состоит назначение первичного эталона?

5. В чем состоят задачи технического обслуживания службы эксплуатации систем автома­тизации?

6. Назовите цель и средства ремонтных работ.

Аннотация

Целью выполнения данного курсового проекта является приобретение практических навыков анализа технологического процесса, выбор средств автоматического контроля, расчета измерительных схем приборов и средств контроля, а также обучение студента самостоятельности при решении инженерно-технических задач построения схем автоматического контроля различных технологических параметров.

Введение

Автоматизация – это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

1) обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,

2) приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,

3) увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,

4) повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,

5) увеличивает экономичность работы парогенератора.

Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.

Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)

Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а так же переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.

Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.

Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенераторной установки, а так же в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.), предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.

Эксплуатация котлов должна обеспечивать надежную и эффективную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатация должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов» Госгортехнадзора, «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей», «Правилами технической эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей» .

1. Описание технологического процесса

Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пар из воды, служит топливо.

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

1) процесс горения топлива,

2) процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой,

3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.

Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя.

В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.

Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования и передачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.

Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом.проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.

Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в м3, необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.

Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом, в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.

Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.

Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации, называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар при температуре Т=540 С и давлении Р=100 атм. идет на технологические нужды.

2. Технология производства тепловой энергии в котельных

Котельные установки в промышленности предназначаются для получения пара, применяемого в паровых двигателях и при различных технологических процессах, а также для отопления, вентиляции и бытовых нужд.

1.Задача автоматизации объектов химической промышленности.

Автоматизация – применение комплекса средств, позволяющих осуществить производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем.Автоматизация производственных процессов создает определенные технико-экономические преимущества во всех отраслях современного народного хозяйства страны.

В первую очередь изменяются характер и условия труда на производстве. Сокращаются до минимума трудовые затраты человека, снижается психологическая нагрузка, на его долю остаются лишь функции по перенастройке автоматических систем на новые режимы и участие в ремонтно-наладочных работах. Уменьшается число обслуживающего персонала и затраты на его содержание. С внедрением средств автоматизации неизбежно повышается производительность труда. Внедрение автоматизации в различных отраслях промышленности дает повышение производительности труда в среднем в 2...2,5 раза. В результате автоматизации снижается себестоимость изделий, увеличивается выпуск продукции, повышается ее качество, уменьшаются брак и отходы производства, сокращаются расходы на заработную плату, сырье, материалы и т. п. При этом решающим фактором является снижение расхода топлива, тепловой и электрической энергии. Использование средств автоматизации увеличивает надежность оборудования, точность производства, безопасность труда. Появляется возможность использовать высокоэффективные технологические процессы и устройства, характер применения которых исключает участие человека (ядерная энергетика, химическое производство и т. п.). Но, пожалуй, главным является то, что автоматизация повышает эффективность и упорядоченность производства. Процесс управления противостоит неупорядоченности, и в этом отношении использование автоматики решающим образом стабилизирует производство. Внедрение автоматизации приносит и косвенный эффект, так как увеличение производительности оборудования, экономия ресурсов эквивалентны строительству добавочных производственных мощностей. Экономия рабочей силы позволяет более рационально использовать трудовые ресурсы, а улучшение качества продукции способствует экономии топлива, энергии, материалов и т. д.Важнейший вопрос автоматизации - установление ее рационального уровня и объема, которые должны быть тщательно экономически обоснованы, и определение методов и средств автоматизации.

Автоматика - отрасль теоретических и прикладных знаний об устройствах и системах, действующих без прямого участия человека.Автомат (от греч. automates – самодействующий) - самостоятельно действующее устройство (или совокупность устройств), выполняющее по заданной программе без непосредственного участия человека различные процессы.Автоматизированная система - совокупность управляемого объекта и автоматизированных управляющих устройств. При этом часть функций управления выполняет человек. Автоматизированная система получает информацию от объекта управления, передаёт, преобразует и обрабатывает её, формирует управляющие команды и выполняет их на управляемом объекте. Человек определяет цели и критерии управления, корректирует их, если изменяются условия.Автоматическая система - совокупность управляемого объекта и автоматических измерительных и управляющих устройств. В отличие от автоматизированной системы осуществляется без участия человека (кроме этапов запуска и наладки системы).

^ 2. Объем и степень автоматизации

Успех автоматизации в значительной степени определяется правильным выбором степени и объема автоматизации. По степени автоматизации различают объекты с частичной, комплексной и полной автоматизацией. Частичная автоматизация - первый этап автоматизации, при котором на дистанционное или автоматическое управление переводят отдельные машины, механизмы и установки, не имеющие внешние связи с другими производственными процессами. Частичная автоматизация не позволяет использовать все преимущества автоматизации, так как в технологической цепи остаются неавтоматизированные процессы. Комплексная автоматизация - второй этап автоматизации, при котором весь комплекс производственных операций, а также вспомогательные операции осуществляются по заранее разработанным программам и режимам с помощью различных автоматических устройств, объединяемых общей системой управления. При этом функции человека сводятся к наблюдению за ходом процесса, анализу его показателей и выбору режимов работы оборудования. Полная автоматизация - завершающий этап автоматизации производства, при котором система автоматических машин выполняет без непосредственного участия человека весь комплекс операций производственного процесса, включая выбор и установление режимов работы, обеспечивающих наилучшие показатели в данных условиях. Объем автоматизации определяется числом операций, процессов и устройств, управление которыми осуществляется с помощью средств автоматики. Под уровнем автоматизации понимают степень совершенства технических средств, с помощью которых осуществляется автоматизация. Степень автоматизации, ее объем и уровень выбирают для каждого объекта с обоснованием технико-экономической эффективности и возможности устранения тяжелых и вредных условий труда обслуживающего персонала.

^ 3. Классификация подсистем автоматизации

В ходе управления сложными и простыми объектами приходится осуществлять много функционально различных операций, которые выполняют разные подсистемы, входящие в общую схему автоматизации объекта. Информационные включают подсистемы технологического контроля и телеизмерения, технологической и телесигнализации. Результат действий этих подсистем адресуется оператору, а его задачей является принятие того или иного решения. Защитные подсистемы включают средства технологической и аварийной защиты, технологической и аварийной блокировки, предохраняющие технологическое оборудование от последствий неправильной эксплуатации. К управляющим относятся подсистемы телеуправления, включая дистанционное управление, телемеханические подсистемы, диспетчеризации, автоматического управления и регулирования. Основные функции подсистемы технологического контроля: а) получение количественных и качественных показателей технологического процесса - всех видов измерений с помощью контрольно-измерительных приборов (КИП); б) наблюдение за ходом технологического процесса. Разница в функциях заключается в том, что во втором случае фиксируется характер изменения величин. Для реализации функций технологического контроля применяют приборы местного и дистанционного действия, а также приборы с регистрацией. Сходные функции у подсистемы технологической сигнализации. Для нее используются те же приборы и технические средства, отличается лишь форма подачи информации в виде соответствующего сигнала. Это световая, звуковая, цветовая (изменяется цвет краски), одоризационная (появляется запах) сигнализация. Форма подачи сигналов - непрерывная и дискретная (проблесковая). Очень важно, чтобы сигнал не был пугающим и монотонным (привычным). Звуковые сигналы подаются звонками, сиренами, ревунами, зуммерами, иногда выстрелами, световые - лампами, табло, мнемосхемами. Информация должна передаваться без задержек и искажений, причем, желательно, в альтернативном виде (да - нет). Основное требование, предъявляемое к сигналам,- достаточная информативность.По функциональным признакам подсистемы сигнализации разделяют на командную, контрольную, предупредительную, аварийную и положения (для оповещения о достижении устройствами крайних или промежуточных положений).Очень важную роль играют подсистемы технологической защиты и блокировки, назначение которых состоит в защите технологического оборудования от аварийных ситуаций и нарушения режима вследствие неправильной эксплуатации совместно работающих объектов. Главными причинами нарушения режима являются: прекращение подачи сырья или энергии, а также несоблюдение синхронности работы установок.Эти подсистемы, естественно, являются автоматическими и осуществляют оперативное вмешательство для прекращения функционирования объекта в целом или его части путем останова либо переводом на холостой ход. Таким образом осуществляется блокирующее воздействие. Деблокирующее воздействие - повторный пуск после устранения причины нарушения режима. Различают объектные блокировки (автоматическая защита) и межобъектные (синхронизирующая защита). К первым можно отнести действие различного рода предохранительных устройств - клапанов, плавких предохранителей и т. д. Примером межобъектной блокировки может служить известная последовательность операций при пуске радиальных насосов: закрытие запорного органа, пуск насоса, затем открытие магистрали. Особый вид блокировки - аварийная защита, когда автоматически прекращается доступ энергии, сырья, продукта к объекту, чтобы исключить его неминуемый выход из строя. Сюда часто относят подсистемы автоматического пожаротушения и дымоудаления. Уровень оснащения объекта автоматизации различными подсистемами зависит от конкретных условий эксплуатации и нормативных документов, определяющих минимально необходимый уровень автоматизации.

^ 4.Основные понятия управления

Промышленное производство обычно подразделяется на ряд технологических процессов. Под технологическим процессом понимают совокупность механических, физико-химических и других процессов целенаправленной переработки сырья с целью получения готовой продукции. Каждый технологический процесс характеризуется определенными технологическими параметрами, которые могут меняться во времени. В химической технологии такими параметрами являются расход материальных и энергетических потоков, химический состав, температура, давление, уровень вещества в технологических аппаратах. Совокупность технологических параметров, полностью характеризующих данный технологический процесс, называется технологическим режимом. Любой технологический процесс подвержен действию различных факторов, случайных по своей природе, которые нельзя заранее предусмотреть. Такие факторы называются возмущениями. К ним относятся, например, случайные изменения состава сырья, температуры теплоносителя, характеристик технологического оборудования. Возмущающие воздействия на технологический процесс вызывают изменения технологического режима, что, в свою очередь, приводит к изменению таких технико-экономических показателей процесса, как производительность, качество продукции, расход сырья и энергии. Поэтому для обеспечения заданных (требуемых) технико-экономических показателей необходимо компенсировать колебания технологического режима, вызванные действием возмущений. Такое целенаправленное воздействие на технологический процесс представляет собой процесс управления. Совокупность требований, осуществляемых в процессе управления, называется целью управления. Сам управляемый технологический процесс вместе с технологическим оборудованием, в котором он протекает, является объектом управления. Объект управления и устройства, необходимые для осуществления процесса управления, называются системой управления.

^ 5. Иерархия управления промышленным предприятием

Современные процессы химической технологии весьма сложны и характеризуются большим числом технологических параметров, прямо или косвенно влияющих на их технико-экономические показатели. Поэтому управление химико-технологическими процессами организуют по так называемому иерархическому принципу. Иерархический принцип управления заключается в многоступенчатой организации процесса управления, где каждая ступень управления имеет свои объекты и цели управления.Структура управления современным промышленным предприятием характеризуется тремя уровнями иерархии управления (рис.1.). Нижний уровень (I) представляет собой локальные системы регулирования, функции которых сводятся к стабилизации отдельных технологических параметров. Такие простые задачи решаются автоматическими устройствами без участия человека, и поэтому системы регулирования нижнего иерархического уровня называются автоматическими системами регулирования (АСР). Объекты регулирования на этом уровне - элементарные процессы с соответствующими технологическими аппаратами.

Рис 1. Иерархия управления предприятием

Следующий иерархический уровень (II) образуют системы управления технологическими процессами. Объектами управления на этом уровне являются уже целые технологические процессы вместе с технологическим оборудованием и локальными АСР. Здесь решаются задачи оптимизации технологических режимов процессов. Кроме того, в функции управления на этом уровне входит выявление и устранение ненормальных (аварийных) режимов, переключение оборудования в технологических схемах, вычисление технико-экономических показателей процессов и т. п. Указанные функции управления относительно сложны и не могут быть целиком возложены на автоматические устройства. Поэтому в системах управления технологическими процессами применяют управляющие вычислительные комплексы (УВК). Такие системы управления получили название автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). АСУТП предназначены для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности) и с помощью современных средств сбора и переработки информации (в первую очередь средств вычислительной техники). На верхнем иерархическим уровне (III) осуществляется управление всем предприятием. Объектом управления здесь является все производство и оборудование, а также АСУТП предыдущего иерархического уровня. Здесь решаются задачи управления всем производством в целом с применением ЭВМ и участием операторов. При этом решаются задачи не только технологического управления отдельными производствами, но и планово-экономические задачи, обеспечивается эффективность работы всего предприятия. Система управления этого уровня получила название автоматизированной системы управления предприятием (АСУП).Из сказанного видна роль локальных АСР нижнего иерархического уровня в общем процессе управления промышленным предприятием: они являются периферийными органами управления, через которые реализуются решения, принимаемые в процессе управления на более высоких иерархических уровнях.

^ 6. Основные принципы управления

Теория автоматического управления изучает принципы построения систем автоматического управления (САУ) и методы исследования процессов в этих системах; решает задачи синтеза, анализа, коррекции, экспериментального исследования и наладки САУ.Автоматическая система, которая в течение длительного времени требуемым образом изменяет или поддерживает неизменными какие-либо физические величины (координаты движущегося объекта, скорость движения, электрическое напряжение, частоту, температуру, давление и пр.) в управляемом процессе или системе, называется системой автоматического управления. САУ осуществляет управление без участия человека и формирует воздействия, обеспечивающие требуемый режим работы объекта управления – изменение выходных величин, характеризующих состояние объекта управления, в соответствии с заданным законом или обеспечение постоянства какой–либо выходной величины. САУ состоит из управляющих устройств (УУ) и объекта управления (ОУ). Величины, характеризующие состояние ОУ, называются выходными или управляемыми. Воздействия, поступающие на вход УУ, называются задающими. Воздействия, вырабатываемые УУ и непосредственно изменяющие состояние ОУ, называются управляющими. Воздействия, вызывающее несанкционированное отклонение управляемой величины от заданного значения, называются возмущающими воздействиями. Задающие и возмущающие воздействия объединяют в группу входных воздействий. Задача управления, по существу, заключается в формировании такого закона изменения управляющего воздействия, при котором обеспечивается заданный алгоритм при наличии возмущающих воздействий. Для решения этой задачи используются три фундаментальных принципа управления: разомкнутое управление, управление по возмущению (принцип компенсации) и замкнутое управление (принцип обратной связи или управление по отклонению).Сущность принципа разомкнутого управления состоит в том, что управление строится только на основе заданного алгоритма функционирования и не контролируется по фактическому значению управляемой величины, то есть текущее состояние ОУ не учитывается при выработке управляющих воздействий. Процесс работы системы не зависит непосредственно от результата ее воздействия на объект управления. Задатчик алгоритма функционирования ЗАФ подает задающее воздействие x(t), которое преобразуется управляющими устройствами в управляющее воздействие z(t). Под воздействием управления состояние объекта управления ОУ, характеризуемое управляемой величиной y(t), изменяется так, чтобы значение y(t) было равно требуемому значению, величина которого определяется задающим воздействием x(t). Наличие возмущающего воздействия f(t) приводит к тому, что действительное значение управляемой величины y(t) отличается от заданного, то есть появляется ошибка управления. Если действие возмущений является постоянным или периодическим, ошибка управления накапливается, и, в пределе, может произойти отказ системы. Таким образом, принцип разомкнутого управления неприменим в условиях значительных помех и возмущений. В отсутствии возмущений воспроизведение заданной величины обеспечивается жесткостью характеристик устройств, входящих в состав схемы. Разомкнутое управление в чистом виде применяется редко и только в простых схемахПри реализации управления по отклонению управляющее воздействие на ОУ вырабатывается как функция отклонения управляемой величины от заданного значения. Схема управления содержит обратную связь, то есть управляемая величина с выхода системы подается на ее вход (рис.3.). Система управления по отклонению является, таким образом, замкнутой.На входе системы элементом сравнения ЭС производится вычитание x(t)-y(t)=e(t). Величина e(t) называется рассогласованием. Управляющие устройства УУ работают таким образом, чтобы все время сводить рассогласование к нулю. Обратная связь такого типа называется отрицательной. Универсальность и эффективность принципа управления по отклонению состоит в том, что он позволяет осуществить заданный закон изменения управляемой величины y(t) независимо от того, изменение какого из входных воздействий – задающего x(t) или возмущающего f(t) – вызвало возникновение рассогласования. САУ по отклонению реагирует на интегрированное внешнее воздействие, проявляющееся в изменении контролируемой (измеряемой) управляемой величины. К достоинствам САУ по отклонению относятся простота технической реализации и высокая точность управления.К недостаткам систем с обратной связью следует отнести недостаточную оперативность, обусловленную тем, что действие системы направлено на ликвидацию рассогласования. То есть САУ сначала допускает изменение управляемой величины под воздействием внешних или внутренних возмущений, а потом его ликвидирует. При управлении по отклонению влияние возмущающих воздействий на выходную величину в значительной мере ослабляется, но не устраняется.В случае, когда изменение состояния ОУ под действием одного или нескольких определенных возмущений недопустимо, используют принцип управления по возмущению. Сущность принципа состоит в том, что измеренное датчиком возмущение преобразуется в воздействие, подаваемое на УУ, которое формирует управляющее воздействие z(t) с учетом возмущающего воздействия. z(t) подается на вход ОУ с целью компенсации (предотвращения) влияния данного возмущения на управляемую величину y(t)..Принцип управления по возмущению ориентирован не на следствие, как принцип обратной связи, а на причину, нарушающее равновесие объекта управления, т.е. основное возмущающее воздействие, и преобразование его в управляющее воздействие. К достоинствам САУ, реализованных по принципу возмущения, относится бόльшая оперативность по сравнению с системами ОС.Недостатком систем управления по возмущению является то, что они компенсируют влияние одного или нескольких заранее определенных возмущений и не могут предотвратить влияние на управляемую величину других возмущающих воздействий. При этом ошибка управления имеет место даже при учете всех возмущений, так как система не может противостоять изменению внутренних свойств УУ и ОУ. Улучшение качества управления в условиях действия возмущений может быть достигнуто с использованием комбинированного управления. В системах комбинированного управления на вход управляющих устройств, помимо рассогласования, вычисляемого по задающему воздействию и сигналу обратной связи, поступает сигнал, получаемый путем измерения возмущающих воздействий. Обычно в комбинированных схемах измеряется только основное возмущение, влияние остальных возмущений учитывается по цепи обратной связи.Класс автоматических систем, построенных на основе принципа замкнутого управления, получил название систем автоматического регулирования (САР).

^ 7. Общие понятия о системах САР. Функциональная схема замкнутой автоматической системы регулирования (САР). Автоматическим регулированием называется поддержание постоянной некоторой заданной величины, характеризующей процесс, или изменение ее по заданному закону, осуществляемое с помощью измерения состояния объекта при действующих на него возмущениях. Системой автоматического регулирования (САР) называется замкнутая динамическая система , в которой поддерживается постоянное значение одной или нескольких величин, характеризующих проте кание какого-либо процесса в течение длительного времени при произвольно меняющихся внешних возмущающих факторах. Каждый автоматический регулятор , работая на конкретном объекте, образует с ним систему (контур) регулирования. Таким образом, система автоматического регулирования состоит из объ екта регулирования и автоматического регулятора. В процессе регулирования регулятор и объект регулирования взаимосвязаны и, следовательно, качество регулирования зависит как от свойств данного объекта, так и от свойств и характеристики применяемого регулятора и регулирующего органа. Регулирующее устройство перерабатывает получаемую через измерительное и преобразующее устройства (датчики и усилители) информацию по определенному заложенному в нем алгоритму (закону) регулирования и через исполнительный механизм (например, электродвигатель) воздействует на объект с помощью регулируемого органа (задвижки, клапана).


системы автоматического регулирования

^ 8. Понятие обратной связи. Классификация (САР). В зависимости от основной цели задачи управления САР классифицируются следующим образом: системы стабилизации, система программного управления, следящие системы. В системах стабилизации рабочий параметр объекта (регулируемая величина) поддерживается постоянным во времени при постоянном .В системах программного управления рабочий параметр объекта изменяется во времени по заранее известному закону, в соответствии с которым изменяется задание.В следящих системах рабочий параметр объекта изменяется во времени по заранее неизвестному закону, который определяется каким-то внешним независимым процессом.В зависимости от характера действия различных элементов, входящих в систему регулирования, различают системы непрерывного и дискретного действия. Непрерывная система автоматического регулирования состоит только из звеньев непрерывного действия, выходная величина которых изменяется при плавном изменении входной величины.Дискретная система содержит хотя бы одно звено дискретного действия, выходная величина которого изменяется скачками (дискретами) при плавном изменении входной величины. Дискретные системы в свою очередь, могут быть релейными, импульсными или цифровыми. Вследствие бурного развития микроэлектроники широкое распространение получили цифровые системы управления, обладающие, прежде всего высокой точностью.Важным свойством также является поведение параметров системы во времени.Если в период эксплуатации параметры являются неизменными, то система считается стационарной , в противном случае - нестационарной. Кроме того, особо выделяются системы с распределенными параметрами, т.е. такие системы, которые содержат распределенные в пространстве элементы, например, длинные электрические линии и т.д.По способу математического описания системы регулирования делятся на линейные и нелинейные .В зависимости от характера внешних воздействий (задающего и возмущающего) различают детерминированные и стохастические системы. В детерминированных САР внешние воздействия имеют вид постоянных функций времени. В стохастических системах внешние воздействия имеют вид случайных функций. В дальнейшем будут рассматриваться только детерминированные системы.По свойствам ошибки (отклонения) в установившемся режиме различают статические и астатические системы . Система, в которой величина установившейся ошибки зависит то величины возмущения при постоянном задании, называется статической по возмущению. Если установившаяся ошибка не зависит от величины возмущения, то система является астатической 1-ого порядка. Если установившаяся ошибка не зависит от первой производной возмущающего воздействия, то система является астатической 2-го порядка.

^ 9. Понятия о многоконтурных САР и экстремальном регулировании.

По числу контуров прохождения сигналов АСР делят на: одноконтурные (если она состоит из одного контура регулирования) и многоконтурные . Многоконтурные АСР могут применяться и для регулирования одной величины с целью повышения качества переходного процесса.По числу регулируемых величин различают одномерные и многомерные системы автоматического регулирования. В свою очередь многомерные САР делятся на системы несвязанного и связанного регулирования. Характерным для первых является то, что регуляторы в них непосредственной связи между собой не имеют и взаимодействуют только через объект регулирования. В системах связанного регулирования регуляторы различных параметров одного и того же объекта имеют непосредственные взаимные связи помимо связей через объект регулирования.Наряду с рассмотренными системами автоматического регулирования применяются также экстремальные системы. Оптимальный режим работы объекта характеризуется экстремальным (максимальным или минимальным) значением показателя эффективности процесса, протекающего в объекте. Вследствие влияния возмущений оптимальный режим работы объектов нарушается. Системы стабилизации не способны скомпенсировать такие отклонения. Для отыскания оптимального режима служат экстремальные системы . Эта задача решается автоматическим поиском таких значений управляющих воздействий, которые соответствуют экстремальному значению показателя эффективности процесса. Системы, осуществляющие автоматический поиск нескольких управляющих величин объекта с целью обеспечения экстремального значения показателя эффективности протекающего в нем процесса, называются оптимальными. На практике же оптимизируемая величина объекта часто зависит не от нескольких, а от одной управляющей величины; такие оптимальные системы называют экстремальными системами.

^ 10. Математическое описание САР и их элементов Целью рассмотрения систем автоматического регулирования может быть решение одной из двух задач - задачи анализа или синтеза системы . В первом случае имеется система, известны ее параметры, требуется определить свойства системы, например качество переходных процессов, устойчивость, точность. Во втором случае, наоборот, задаются свойства системы и необходимо создать систему, удовлетворяющую этим свойствам. Эта задача, как правило, неоднозначна и много сложнее задачи анализа.В самом общем виде порядок исследования системы регулирования включает математическое описание системы, исследование установившихся и переходных режимов.Под математическим описанием понимают дифференциальное уравнение или систему дифференциальных уравнений высокого порядка, описывающую систему регулирования.Для упрощения математического описания систему разбивают на отдельные элементы – звенья, каждые из которых выполняют свои самостоятельные функции. Они описываются либо аналитически в виде дифференциальных уравнений не выше 2-го порядка, либо графически в виде характеристик, связывающих входные и выходные величины звена. Главное требование, которому должны удовлетворять звенья системы регулирования, - это требование направленности действия. Звеном направленного действия называется звено, которое передает воздействие только в одном направлении - со входа на выход, так что при последовательном соединении X звеньев изменение состояния последующего звена не влияет на состояние предшествующего звена.В результате при разбивке системы на звенья направленного действия математическое описание каждого звена может быть составлено без учета его связей с другими звеньями. При этом математическое описание всей системы регулирования может быть получено как совокупность дифференциальных уравнений или характеристик отдельных звеньев, дополненных уравнениями связи между звеньями.

^ 11. Методика получения математических моделей статики и динамики. Понятия о линейных элементах. Свойства систем автоматического регулирования определяются статическими и динамическими характеристиками звеньев, входящих в систему, причем объект управления рассматривается как составное звено системы управления.Статической характеристикой элемента (технического устройства) называется зависимость его выходной величины от входной в равновесных состояниях, то есть:
Статическая характеристика может быть представлена уравнением, графиком или таблицей. При графическом изображении статической характеристики по оси абсцисс откладывают значения входной величины , а по оси ординат – значения выходной величины . Статическая характеристика называется линейной, если зависимость между и линейна (графически она представляет собой прямую линию). Элемент с такой характеристикой также называется линейным .Если характеристика описывается нелинейным уравнением или системой уравнений, а ее график есть кривая или ломаная линия, то такая характеристика называется нелинейной, а элемент – нелинейным. Возможные характеристики линейного и нелинейного элементов показаны на рис.6.

Рис. 6 – Статические характеристики элементов:

А – линейная, б, в, г, д, е – нелинейные.

Уравнение линейной статической характеристики имеет вид:

Где - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом усиления.

Для нелинейных элементов математическая запись статической характеристики может быть различной в зависимости от вида нелинейности.

Большинство элементов, входящих в САР, в большей или меньшей степени нелинейны.

Учитывая, что расчеты САР производятся для сравнительно небольших отклонений переменных величин от их базовых значений (, ), поэтому уравнения записываются не в абсолютных значениях переменных, а в их абсолютных отклонениях:

Нелинейные элементы с плавно изменяющимися характеристиками можно рассматривать как имеющие линейную статическую характеристику. При этом линеаризацию статической характеристики можно производить не на всем диапазоне значений входных и выходных величин, а на небольшом участке в окрестности точки, соответствующей равновесному состоянию.

На рис.6. (в) небольшой участок нелинейной характеристики около точки А (базовых значениях и ) можно считать линейным. Он совпадает с касательной, проведенной к кривой в этой точке. Коэффициент усиления линейного участка характеристики определяется здесь как тангенс угла наклона
касательной к оси абсцисс:

В дальнейшем мы будем рассматривать элементы, характеристики которых линейны или могут быть линеаризованы с допустимой степенью точности.

Системы регулирования, состоящие из таких элементов, называются линейными (или линеаризованными).

^ 12. Динамические характеристики динамических элементов, передаточные функции. Так как САР являются динамическими системами, знания одних только статических свойств элементов САР недостаточно. Необходимо знать динамические свойства элементов САР, оцениваемые динамическими характеристиками.Динамической характеристикой элемента называют зависимость изменения во времени выходной величины от изменения входной в переходном режиме, т.е. при переходе из одного состояния в другое; характер изменения входной величины может быть разным.Динамические свойства элементов (и САР в целом) могут быть представлены дифференциальными уравнениями, с помощью которых описываются переходные процессы в элементах. Поэтому задача определения динамической характеристики того или иного элемента системы сводится к составлению его дифференциального уравнения на основании знания принципа действия и физических законов, положенных в основу работы элемента.Рассмотрим схему звена, изображенного на рис.7. Описанием звена служит дифференциальное уравнение, связывающее выходную величину Y и входную X . Пусть, например, связь между X и Y выражается уравнением 2-го

^ 13. Преходные процессы. Показатели качества переходного процесса.

14. Частотные характеристики систем. Помимо уравнений динамические свойства линейных звеньев могут быть описаны графическими характеристиками двух типов: переходными и частотными.Переходная, или временная характеристика f(t) представляет собой график изменения во времени выходной величины звена, вызванного подачей на его вход единичного ступенчатого воздействия.Если на вход звена подается гармоническое возмущение, то исследование динамики осуществляется частотными методами с использованием частотных характеристик основных типов: амплитудно-частотной (АЧХ), фазочастотной (ФЧХ), амплитудно-фазовой (АФХ), вещественной частотной (ВЧ), и мнимой частотной (МЧ).Частотные характеристики описывают установившиеся вынужденные колебания на выходе звена при подаче на его вход гармонического воздействия:Следует отметить, что для линейных звеньев существует однозначная связь между дифференциальным уравнением, временными и частотными характеристиками звена. Это означает, что, зная дифференциальное уравнение (или передаточную функцию) звена, можно построить переходную или амплитудно-фазовую характеристику звена и наоборот.

^ 15.Типовые звенья САР(усилительное, апериодическое, интегрирующее, запаздывания, колебательное). Динамические характеристики звеньев. Типовым динамическим звеном САР является составная часть системы, которая описывается дифференциальным уравнением не выше второго порядка. Звено, как правило, имеет один вход и один выход. По динамическим свойствам типовые звенья делятся на следующие разновидности:

← Вернуться