Разработка системы оперативного управления установки подготовки нефти

, (4.7)

Расчет суммы расходов по использованию вычислительной техники (компьютера) ведется исходя из количества часов работы компьютера Тэвм и стоимости одного машино-часа его эксплуатации Цмч=50 руб/час (по данным кафедры АПХП за 2009 год):

, (4.8)

Накладные расходы, включающие затраты на содержание учебно-вспомогательного и административно-управленческого персонала, а также на отопление, освещение, на содержание в чистоте и ремонт зданий, командировочные, канцелярские и прочие хозяйственные расходы, принимаются в размере 30% [50] от суммы прямых затрат.

Таблица 4.2 - Общая смета затрат на проведение НИР

Наименование статей затрат	Сумма, руб.	Удельный вес отдельных статей в общей сумме затрат, %
1 Энергетические затраты:
а) электроэнергия	75,91	0,002
2 Основная заработная плата:
а) исполнителя исследования	16500	0,422
б) руководителя и консультантов	1350	0,035
3 Дополнительная заработная плата	3570	0,091
4 Отчисления во внебюджетные фонды	5569,2	0,142
5 Использование вычислительной техники	3000	0,077
ИТОГО ПРЯМЫЕ РАСХОДЫ:	30065,11	0,769
6 Накладные расходы	9019,53	0,231
ВСЕГО ЗАТРАТ	39084,64	100

4.3 Расчет договорной цены на НИР

Договорная цена на научно-исследовательскую работу определяется следующим образом [51]:

, (4.9)

где З - затраты, необходимые для выполнения работы, руб.;

Р - уровень рентабельности исследования, %;

К - коэффициент, устанавливающий надбавку за качество разработки.

Поощрительная надбавка определяется в зависимости от достигнутой величины научно-технического эффекта - Эн.т. и определяется по формуле (4.10):

, (4.10)

где 0,5; 0,25; 0,5; - весовые коэффициенты соответственно 1-го, 2-го и 3-го частного показателя;

Y1, Y2, Y3 - показатели, характеризующие в баллах, соответственно, степень новизны разработки, её научно-технический уровень и глубину воздействия в процессе использования.

Степень новизны данной дипломной работы характеризуется как "известные в принципе положения распространены на новые объекты, в результате чего найдено эффективное решение". Такой новизне соответствует Y1 = 30 баллов.

Научно-технический уровень характеризуется как "установление некоторых общих закономерностей и методов". Такому уровню соответствует Y2 = 70 баллов.

Глубина воздействия характеризуется как "улучшает основные параметры изделия или процесса". Такой глубине воздействия соответствует Y3 = 60 баллов.

Таким образом, величина научно-технического эффекта составит:

Данной величине соответствует коэффициент, устанавливающий надбавку, K = 1,3.

Подставив значения в формулу (4.9) для расчёта договорной цены дипломной работы, получим:

,

где 39085 - затраты на выполнение исследования, руб.;

20 - рекомендуемый норматив рентабельности для инициативных работ, % [51].

4.4 Оценка эффективности использования НИР

Эффективность внедрения системы диагностики клапанов для диагностики нарушений заключается в следующем:

а) увеличение времени надежности клапанов;

б) значительно снижен выход брака продукции, вследствие обнаружения нарушений клапанов на зарождающейся стадии;

в) снижение затрат на обслуживание.

В результате проведения экономических расчетов была определена договорная цена на научно-исследовательскую работу, которая составила 60973 рубля (при нормативе рентабельности Р=20 и коэффициенте, устанавливающем надбавку, K=1,3).

Разработку данного исследования можно оценить по нескольким технологическим и экономическим параметрам. К технологическим можно отнести точность определения причины нарушения и его уровень, и как следствие - время на локализацию нарушения и приведение процесса в стационарное состояние. К экономическим параметрам относятся величина капитальных вложений и значение приведённых затрат на внедрение этой идеи в производство.

Потенциальным потребителем результатов исследований, рассмотренных в данной дипломной работе, может быть любое предприятие, специализирующее на производстве химической продукции. Спрос на данную идею существует, поскольку для науки она является мало изученной, а для промышленного производства интересна с точки зрения технологичности и экономичности.

Данная научно-исследовательская разработка является конкурентоспособной на внутреннем рынке аналогичных разработок и может быть в дальнейшем использована к применению в системах управления других производств.

5. Охрана труда и окружающей среды

Данная дипломная работа посвящена оперативному управлению в нештатных ситуациях процесса подготовки нефти. В дипломной работе произведена разработка алгоритмического обеспечения, которая осуществлялась на ПЭВМ.

При выполнении работы крайне важно следовать определенным правилам, соблюдение которых гарантирует безопасность труда и окружающей среды.

5.1 Опасные и вредные производственные факторы, имеющие место при выполнении работы

При работе с компьютером присутствуют следующие физически опасные и вредные производственные факторы согласно ГОСТ 12.0.003-74:

а) напряжение в электрической цепи;

б) повышенный уровень ионизирующих излучений;

в) электромагнитное излучение, возникающее при работе электрон-

нолучевой трубки монитора ПЭВМ;

г) повышенный уровень шума;

д) тепловыделения аппаратуры.

Химический фактор в работе отсутствует, так как работа проводилась только на компьютере и не включала в себя работу с вредными химическими веществами.

Крайне важно строгое соблюдение организационных, технических, санитарно-гигиенических норм для предотвращения воздействия опасных и вредных факторов.

Разработка системы диагностики осуществлялась для процесса подготовки нефти. Характеристика физико-химических, пожаровзрывоопасных и токсичных свойств сырья, готового продукта и отходов производства приведена в таблице 5.1 согласно ГОСТ 12.1.005-88.

5.2 Категория помещения по взрывопожароопасности. Класс пожароопасной зоны

Зоны, расположенные в помещении, в котором производилась разработка ОСУ на базе ПЭВМ, относятся к классу пожароопасной зоны П-IIа, согласно ПУЭ.

Так как в помещении имеются горючие материалы, например, дерево и бумага, способные гореть при взаимодействии с воздухом, то отнесем данное помещение согласно НБП 105-03 к одной из четырех пожароопасных категорий В 1 - В 4. Для того чтобы определить, к какой именно категории относится помещение, рассчитаем пожарную нагрузку Q, МДж, по формуле:

, (5.1)

где Gi - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;

- низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг.

Таблица 5.1 - Характеристика физико-химических, пожаровзрывоопасных и токсичных свойств сырья, готового продукта и отходов производства

Вещества	Физико-химические свойства	Пожаро- и взрывоопасные свойства Справочник. Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Под ред.А.Н. Баранова, А.Я. Корольченко	Токсичные свойства
	Агрегатное состояние	Температура кипения, єС	Температура плавления, єС	Плотность, кг/ мі	Температура, єС	Пределы распространения пламени	Характер действия на организм человека	Класс опасности ГОСТ 12.1.007-76	ПДК р.з., мг/ мі
					вспышки	cамовоспламенения	Температурные, єС	Концентрационные, об.%
							нижний	верхний	нижний	верхний
Нефтяная эмульсия	ж			818-840	30ч50	415ч530			-	-	Головная боль, тошнота, слабость, действует на ЦНС человека	4	300
Попутный газ	г			0,95-2,27	-	-			3,0	15,0		4	300
Деэмульга-тор	ж			950	18	-			6,0	34,7	Обладают раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки глаз и верхние дыхательные пути	3	5
Депрессант	ж			870	6	>200			0,8	5,6		3	5
Пластовая вода	ж				-	-			-	-	-	4	-

Основные материалы, находящиеся в помещении, в котором производилась разработка ОСУ на базе ПЭВМ, их примерная масса и соответствующие им значения низшей теплоты сгорания приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Данные для расчета величины пожарной нагрузки

Материал	Масса материала, кг	Низшая теплота сгорания материала, МДж/кг
ДСП (столы, шкафы, покрытие пола)	300	13,8
Резина (провода, шнуры)	4	33.52
Пластмасса (компьютеры)	35	41,87
Бумага (книги, документация)	50	13,4

В соответствии с таблицей 5.1 и формулой (5.1) получим:

МДж

Удельная пожарная нагрузка g, МДж/мІ, определяется из соотношения:

, (5.2)

где S - площадь размещения пожарной нагрузки, м 2 (S=30м 2).

Получим:

МДж/мІ

Значение удельной пожарной нагрузки лежит в пределах 180 МДж/мІ < g < 1400 МДж/мІ, что соответствует пожароопасной категории помещений В 3.

Помещение обеспечено первичными средствами пожаротушения. В помещениях с электроустановками, находящимися под напряжением, для тушения возгораний в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 применяются ручные углекислотные огнетушители ОУ-5, ОУ-10 (при обозначении марки огнетушителя принято: О - огнетушитель; У - углекислотами; 5, 10 - емкость баллона в литрах).

Для тушения пожаров ручными огнетушителями открывают вентиль, направляя раструб огнетушителя на горящий объект. С целью своевременного предупреждения о возникновении пожара, а также вызова пожарных команд, действует система пожарной связи и оповещения.

5.3 Вентиляция

ПЭВМ являются источниками выделения тепла и при неправильном тепловом режиме помещения могут вести к повышению температуры и уменьшению влажности воздуха, что может вызвать дискомфорт, снижение работоспособности, повышение утомляемости и раздражение кожных покровов.

Наряду с регулируемой отопительной системой оптимальная температура в помещении поддерживается при помощи естественной и искусственной вентиляции (кондиционирование). Общие требования к системам вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления общественных зданий и сооружений определены в ГОСТ 12.4.021-75.

В соответствии с ГОСТ 12.4.021-75 в помещении предусмотрена естественная вентиляция. При естественной вентиляции воздух перемещается под влиянием естественных факторов: теплового напора или действия ветра.

Несомненную проблему для помещений с ПЭВМ составляет борьба с запыленностью. Кроме того, наэлектризованный экран монитора притягивает частицы имеющейся в воздухе пыли, формируя в пространстве у поверхности локальную зону ее повышенной концентрации. Этим воздухом человек дышит, а это может стать причиной кожных заболеваний лица.

В помещениях с ПЭВМ содержание пыли не должно превышать 0,75 мг/м при размерах частиц не более 3 мкм согласно ГОСТ 12.4.005-88.

5.4 Освещение помещения. Разряд зрительных работ

Одним из важнейших условий обеспечения благоприятных условий труда являются рациональное освещение рабочих мест и помещений.

Все исследования в помещении проводились при естественном и искусственном освещении. Естественное и искусственное освещение обеспечивает выполнение оперативной работы по контролю, обслуживанию и управлению. Зрительные работы имеют IVа разряд, норма освещенности для работы с ПЭВМ, согласно требованиям СНиП 23-05-95, определена в 300 лк. Используется система общего освещения. Оно более предпочтительно, так как не дает большого перепада яркостей на рабочем месте и вне его.

Для обеспечения четкой видимости существенное значение имеют яркостные характеристики монитора:

а) габаритная яркость изображения 60 - 80 кд/м 2;

б) максимальная яркость изображения 400 - 500 кд/м 2;

в) яркость контуров знаков при негативном контрасте 50 - 60 кд/м 2.

Контрастность изображения для знаковой информации допустима в пределах от 3 до 20.

Естественное освещение осуществляется через светопроемы, ориентированные преимущественно на север, что обеспечивает коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1,2%.

5.5 Аптечка и ее содержание

Для оказания первой медицинской помощи при незначительных травмах (порезы, ожоги и т.п.) в помещениях с ПЭВМ имеется аптечка, в состав которой входит следующий набор медикаментов и приспособлений:

а) Анальгин, табл. 0,5 - 1 уп.;

б) Ацетилсалициловая кислота, табл. 0,5 - 1 уп.;

в) Бинт стерильный 5 м х 10 см - 1 шт.;

г) Бинт нестерильный 5 м х 10 см - 1 шт.;

д) Бриллиантового зеленого раствор 1%, 10 мл - 1 фл.;

е) Валидол, табл. 0,06 - 1 уп.;

ж) Аммиака раствор 10%, 10 мл - 1 фл.;

з) Уголь активированный, табл. 0,25 - 1 уп.;

и) Лейкопластырь бактерицидный - 3 уп.;

к) Борная кислота для промывки глаз и кожи - 1 пакет (25 г);

л) Сода пищевая для растворов для промывки глаз и кожи - 1 пакет;

м) Раствор перекиси водорода 3 % - 1 фл.

5.6 Безопасность выполняемых работ

Питание электропотребителей, размещенных в исследовательском помещении, осуществляется напряжением трехфазного тока 380/220 В, 50 Гц. Для защиты от поражения электрическим током все электрооборудование имеет электроприводы в защищенном исполнении. Запрещается эксплуатировать вычислительную технику при снятом корпусе.

Выбор электрооборудования общего назначения (без средств взрывозащиты) с определенной степенью защиты от воздействий окружающей среды произведен в соответствии с ГОСТ 14254-80:

IР 54 - степень защиты электрооборудования в помещении с ПЭВМ; где: 5 - защита от возможного проникновения пыли, которое не предотвращено полностью (степень защиты оболочки от проникновения твердых тел); 4 - защита от брызг любого направления (степень защиты оболочки от возможного проникновения воды).

Согласно ГОСТ 12.4.005-88, диапазон температур в помещении в теплый период времени года равен +(21-23)0С, в холодный период +(18-20)0С, относительная влажность воздуха 40-60 %. Наряду с регулируемой формой отопительной системы, оптимальная температура в помещении поддерживается с помощью естественной вентиляции. В гигиенических целях необходимо уменьшить тепловыделение от самого источника - прибора визуального отображения информации. Предпочтение отдается оборудованию с малой электрической мощностью. Следует избегать напольных отопительных систем. Основные, вспомогательные и производственные помещения должны быть рационально размещены.

При работе с ПЭВМ возникает повышенное зрительное напряжение, связанное с постоянным слежением за информацией на дисплее, а также рядом других неблагоприятных влияющих факторов, таких как:

а) постоянное мелькание монитора;

б) неустойчивость и нечеткость изображения;

в) слабая контрастность изображения;

г) появление ярких пятен за счет отражения светового потока на клавиатуре и экране;

д) различие в освещенности экрана дисплея и общей освещенности помещения.

Кроме того, работа за ПЭВМ характеризуется недостаточностью физических нагрузок, монотонностью труда, обездвиженностью. Все эти неблагоприятные факторы отрицательно влияют на здоровье и работоспособность. Для того чтобы этого не происходило, существует ряд требований безопасности, которые учитываются при организации рабочего места, оборудованного компьютером.

Мощность дозы радиационного излучения у поверхности экрана и корпуса не должна превышать 100 мкР/ч. Если данное требование не выполняется, то для уменьшения уровня радиации устанавливают на монитор защитный экран. В связи с высокой наэлектризованностью экрана на нем оседает пыль из воздуха, что снижает четкость изображения на мониторе, а также приводит к наэлектризованности и частичной ионизации окружающего пространства. В связи с этим, необходимо предусмотреть регулярную влажную уборку, а также очистку экранов.

На самочувствие и работоспособность человека влияют экономические характеристики эксплуатируемого оборудования и материалов в рабочей зоне, конструкция мебели и ее размерные параметры. Клавишное устройство целесообразно делать отдельным от экрана и свободно подвижным. Клавиатура должна быть относительно плоской, высота среднего ряда клавиш должна быть 2,5-5 см, угол наклона панели клавиатуры 5-15 градусов к горизонтали, расстояние между средним рядом клавиш и краем стола - не менее 16 см. Рабочий стол должен иметь стабильную конструкцию. Кресло и плоскость стола должны регулироваться по высоте. При этом, высота по горизонтальной линии зрения до рабочей поверхности стола при выпрямленной рабочей позе должна быть 45-50 см. Высоту кресла от пола следует регулировать в пределах 42-55 см в зависимости от роста.

Для борьбы с монотонной нагрузкой рекомендуется перемена деятельности, использование смены темпа работы, музыкальных пауз, интенсивных раздражителей малой продолжительности (повышение освещения на 20-30 % в течение 1-3 минут) согласно СанПиН 2.2.2.542-96.

5.7 Анализ технологических операций

Анализ технологических операций, проводимых в работе, с точки зрения потенциально опасных и вредных факторов, а также меры по безопасному ведению работ приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Анализ технологических операций

Наименование технологических операций	Оборудование для проведения операций	Возможные опасности и вредности при проведении данной технологической операции	Причины появления данной опасности и вредности	Меры по безопасному проведению данной технологической операции
Обработка результатов исследования	ПЭВМ	Поражение электрическим током	Неисправность изоляции оборудования, короткое замыкание, накопление электростатического заряда вместе с осевшей пылью, отсутствие зануления	Визуальный контроль заземления и качества изоляции, уборка пыли с поверхности ПЭВМ, соблюдение правил техники безопасности
		Повышенный уровень шума	Работа системы охлаждения терминала, системного блока, работа печатающих устройств	Применение терминалов, системных блоков ПЭВМ и печатающих устройств с низкой нагрузкой на окружающую среду
		Переутомление зрительного аппарата	Недостаточное естественное и искусственное освещение, частый перевод взгляда с клавиатуры на экран видеотерминала, общее напряжение зрительного аппарата	Правильная организация рабочего места, ограниченная продолжительность работы, использование защитного экрана. Проверка частоты обновления экрана (75Гц), отдых через каждые 45 минут работы.
		Облучение ионизирующим облучением	Особенность устройства и работы дисплеев, отсутствие защитного экрана	Размещение рабочих мест персонала так, чтобы ионизирующее излучение от задних или боковых сторон соседних дисплеев было минимальным, использование защитного экрана

5.8 Методы первой помощи

Электрический ток является одним из наиболее распространённых факторов, приводящих к тяжелым травмам со смертельным исходом.

В результате воздействия электрического тока могут возникнуть местные электротравмы (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, ослепление светом электрической дуги) или произойти электрический удар, который характеризуется общим поражением организма и может сопровождаться судорогами, потерей сознания, остановкой дыхания, клинической смертью.

Первая помощь при несчастных случаях, вызванных поражением электрическим током, состоит из двух этапов: освобождение пострадавшего от действия тока и оказание ему первой доврачебной медицинской помощи Макаров Г.В., Васин А.Я., Маринина Л.К. и др. Охрана труда в химической промышленности. - М.: Химия, 1989. - 496с., ил.. Первая помощь при электротравме заключается в немедленном отключении человека от электросети (выключить рубильник, вывернуть пробку или пересечь провод). Освобождающему пострадавшего от электропроводов необходимо надеть резиновые перчатки или, если их нет, обмотать руки куском шелковой, шерстяной ткани и пользоваться сухой деревянной палкой. На ногах должны быть резиновые сапоги, стоять надо на сухой доске или стекле.

Голыми руками прикасаться к пострадавшему нельзя.

Оказание первой помощи зависит от состояния, в котором находится пострадавший.

Для определения этого состояние необходимо немедленно:

а) уложить пострадавшего на спину на твердую поверхность;

б) выяснить состояния зрачка: узкий или расширенный (расширенный зрачок указывает на резкое ухудшение кровоснабжения мозга);

в) проверить у пострадавшего наличие дыхания, пульса; в случае отсутствия оказать помощь (искусственное дыхание, непрямой массаж сердца, дают вдыхать нашатырный спирт, растирают одеколоном, согревают тело, на место ожога накладывают повязку).

Во всех случаях поражения электрическим током необходимо сразу вызвать врача, независимо от состояния пострадавшего. При этом до прибытия врача обеспечить полный покой, непрерывно наблюдая за дыханием и пульсом.

5.9 Охрана окружающей среды

В помещении, где выполняется работа, основным источником загрязнения окружающей среды являются твердые бумажные отходы. Утилизация данных отходов производится при помощи сборников твердых отходов, в виде мусорной корзины.

В процессе подготовки нефти для исключения загрязнения водных запасов сточными водами, необходима очистка. В цехе предусматривается система оборотного водоснабжения.

Смесь бытовых и производственных сточных вод поступают на заводские очистные сооружения, в состав которых входят отстойники, флотационные установки. Очищенная вода потом полностью используется на технологические и бытовые нужды, тем самым полностью исключаются загрязнение водных запасов.

В таблице 5.4 приведена характеристика сточных вод.

Таблица 5.4 - Характеристика сточных вод

Наименование сточных вод	Количество образования сточных вод, мі/ч	Основной состав загрязнений	Метод обезвреживания	Место сброса выбросов
Хозяйственно-бытовые	4,38	БПК 5 КВЧ pH СВБ	Очистка (флотация)	В производственно-дождевую канализацию
Производственно-дождевые	49,6	Нефтепродукты Мех. примеси pH		Закачка в продуктивный пласт для поддержания пластового давления
Пластовые	34,2

Технологический процесс на ЦПС осуществляется по герметизированной схеме и при нормальной работе оборудования и трубопроводов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу не должно быть. Однако из-за неплотностей фланцевых соединений оборудования и арматуры возможно загрязнение атмосферного воздуха. Количество выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от совокупности технологического оборудования приведено в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Выбросы вредных веществ от источников загрязнения

Наименование сброса	Количество выбросов	Куда сбрасывается
	г/с	т/год
Азота оксиды	1,2032951	31,82664	в атмосферу на рассеивание после вторичного использования в котельной
Бензол	0,0052517	0,1470827
Толуол	0,0021319	6,442390Е-02
Ксилол	0,0015466	0,0462259
Керосин	1,0150000	17,66400
Метан	0,9330000	29,42140	в атмосферу на рассеивание после вторичного использования в котельной
Серы диоксиды	0,4200000	7,36000
Сажа	0,1750000	2,94400
Сероводород	0,0171339	0,5006171
Формальдегид	0,0420000	0,73600
Метанол	3,300000Е-06	0,00011

6. Стандартизация

Структура и основное содержание структурных частей дипломной работы соответствует СТП СПбГТИ 006-05 "Подготовка и оформление авторских текстовых оригиналов для издания".

Дипломная работа оформлена в соответствии с ГОСТ 7.32-91 "СИБД. Отчёт о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления".

Наименования и обозначения физических величин соответствует ГОСТ 8.417-02 "Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин".

Описание источников в "Списке используемых источников" выполнено в соответствии с P 01-07 "Библиографическое описание документа. Примеры оформления".

При написании раздела "Охрана труда и окружающей среды" были использованы следующие нормативные документы:

1) ГОСТ 12.0.003-74. Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.

2) Правила устройства электроустановок. Издание седьмое. - М.: Главгосэнергонадзор, 1985. 640с.

3) ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

4) НПБ 105-03. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

5) ГОСТ 12.1.004-91. Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования.

6) ГОСТ 12.4.021-75. Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляционные. Общие требования.

7) ГОСТ 12.4.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

8) СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. - М.: Минстрой России ГП ЦПП, 1995.-35с.

9) ГОСТ 14254-80. Изделия электротехнические. Оболочки. Степень защиты. Обозначения. Методы испытаний.

10) Гигиенические требования к видео-дисплейным терминалам, ПЭВМ и организации работы. СанПиН. 2.2.2.542-96,- М.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпидемнадзора России, 1996.-65с.

При выполнении графической части дипломной работы были использованы следующие стандарты ЕСКД:

ГОСТ 2.104-68. ЕСКД. Основные надписи.

ГОСТ 2.109-73. ЕСКД. Основные требования к чертежам.

ГОСТ 2.301-68. ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 2.605-68. ЕСКД. Плакаты учебно-технические. Общие требова-ния.

Заключение

Целью работы была разработка системы диагностики и оперативного управления процессом подготовки нефти, позволяющая обнаруживать возникновение нештатных ситуаций на ранних стадиях развития.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи.

- Анализ проблематики технологии производства и сбор экспертной информации.

- Выбор структуры диагностической модели процесса первичной обработки нефти.

- Выбор метода диагностики клапанов.

- Разработка алгоритма работы системы диагностики. Реализация алгоритма в среде MATLAB.

- Поэтапное тестирование предложенного метода.

Методы исследования

При выполнении работы были использованы следующие методы и технологии:

- технологии экспертных систем для локализации нарушений и идентификации причин их возникновения;

- аппарат нечетких множеств для построения нечетких моделей;

- метод кластеризации данных;

- информационные технологии: ОС Windows, среда МАТLАВ с пакетом моделирования динамических систем - Simulink для моделирования и тестирования системы диагностики.

Практическая значимость. Применение разработанной системы диагностики позволяет повысить надежность и безопасность процесса первичной обработки нефти за счет увеличения продолжительности безаварийной работы и своевременной локализации места возникновения нарешения.

Список использованных источников

1. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. - М.: ООО ТИД "Альянс", 2005. - 319 с.

2. Технологический регламент ЦПС "Северная Кожва". TP-2491, 2005 г.

3. Диагностика и мониторинг процессов химических технологий / Л.А. Русинов, В.В. Куркина, М.В. Севергин и др. // Экологическая химия. - 1996, - Т.5, №3. - С.210-216.

4. Venkatasubramanian V., Rengaswamy R., Yin K.,. Kavuri S.N. A review of process fault detection and diagnosis. Part I: Quantitative model-based methods // Computers and Chemical Engineering, 2003. V. 27. PP. 293-311.

5. Basseville, M., Nikiforov, I. V. Detection of abrupt changes theory and application (Information and System Sciences Series).- N.Y.: Prentice Hall,. 1993. - 275 p.

6. Yang Q., Model-based and data driven fault diagnosis methods with applications to process monitoring. Thesis for the degree of Doctor of Philosophy, Case Western Reserve University, 2004. - 203 p.

7. Chang C. T., Hwang J. I.. Simplification techniques for EKF computations in fault diagnosis - suboptimal gains.// Chemical Engineering Science, 1998. V.53 №22, РР.3853-3862.

8. Venkatasubramanian V., Rengaswamy R., Yin K.,. Kavuri S.N. A review of process fault detection and diagnosis Part II: Quantitative model-based methods // Computers and Chemical Engineering, 2003. V. 27. PP. 313-326.

9. Venkatasubramanian V., Rengaswamy R., Yin K.,. Kavuri S. N. A review of process fault detection and diagnosis Part III: Quantitative model-based methods // Computers and Chemical Engineering, 2003. V. 27. PP. 327-346.

10. Isermann R. Supervision, fault-detection and fault-diagnosis methods - an introduction// Control Eng. Practice, 1997. V. 5. N 5. PP. 639-652.

11. Calado J.M.F., Saґ da Costa J.M.G., Bartys M., Korbicz J. FDI approach to the DAMADICS benchmark problem based on qualitative reasoning coupled with fuzzy neural networks, 2005

12. L.F. Mendonc_a, J.M.C. Sousa, J.M.G. Sa. da Costa. An architecture for fault detection and isolation based on fuzzy methods

13. Химмельблау Д.М. Обнаружение и диагностика неполадок в химических и нефтехимических процессах. - Л.: Химия, 1983. - 352 с.

14. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. - М.: Советское радио, 1975. - 392 с.

15. Sergio Valle, Weihua Li, and S. Joe Qin. Selection of the Number of Principal Components: The Variance of the Reconstruction Error Criterion with a Comparison to Other Methods

16. Venkatasubramanian V. Inexact reasoning in expert systems: a stochastic parallel network approach.// In Proceedings of the second conference on artificial intelligence applications. Miami, FL,1985. P. 191 -/195.

17. Incipient fault diagnosis of chemical processes via artificial neural networks./ K. Watanabe, I. Matsura, M. Abe, M. Kubota, D.M. Himmelblau // J. of American Institute of Chemical Engineers, 1989. V.35. №11. Р.1803-1812.

18. Venkatasubramanian V., Chan K. A neural network methodology for process fault diagnosis.// J. of American Institute of Chemical Engineers, 1989. V.35. №12. Р.1993-/2002.

19. Ungar L. H., Powell B. A., Kamens S. N. Adaptive networks for fault diagnosis and process control.// Computers and Chemical Engineering, 1990. V.14 №4-5. P.561-/572.

20. Hoskins J. C., Kaliyur K. M., Himmelblau D. M. Fault diagnosis in complex chemical plants using artificial neural networks. // J. of American Institute of Chemical Engineers, 1991. V.37. №1. Р.137-141.

21. Venkatasubramanian V., McAvoy T.J. Special issue on neural network applications in chemical engineering. // Computers and Chemical Engineering, 1992. V.16. №4. P. R5-R6.

22. Leonard J.A., Kramer M.A. Radial basis function networks for classifying process faults // IEEE Control Syst, 1991. V.11. P.31-38.

23. Kavuri S. N., Venkatasubramanian V. Representing bounded fault classes using neural networks with ellipsoidal functions.// Computers and Chemical Eng, 1993. V.17 №2. Р.139-163.

24. Bakshi B.R., Stephanopoulos G.. Wave-net: a multiresolution, hierarchical neural network with localized learning. // J. of American Institute of Chemical Engineers, 1993. V.39. №1. Р.57-81.

25. Diagnosis of multiple simultaneous fault via hierarchical artificial neural networks./ K. Watanabe, S. Hirota, L. Iloa, D.M. Himmelblau // J. of American Institute of Chemical Engineers, 1994. V. 40. №5. Р. 839-848.

26. Bartys M., Patton R., Syfert M., Heras S., Quevedo J. Introduction to the DAMADICS actuator FDI benchmark study // Control Engineering Practice 2006. V.14 P. 577-596

27. кластеризация

28. Palit A.K, Popovic D. Computational Intelligence in Time Series Forecasting: Theory and Engineering Applications - London: Springer-Verlag, 2005. - 381 p.

29. M. Sugeno, T. Yasukawa, A fuzzy-logic-based approach to qualitative modeling, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 1993. P. 7-31.

30. Bartyњ M, Syfert М. Using Damadics Actuator Benchmark Library (DABLib), 2002

31. Дьяконов В.П. Simulink4. Специальный справочник. - СПб: ПИТЕР, 2002. - 528с.

32. Кувшинов В.В. Экономическая оценка результатов дипломной научно-исследовательской работы. Бизнес-план инновационного проекта: методические указания / Кувшинов В.В., Михайлова Н.В., Сарычева О.В., Нужная. К.Г. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2003. - 84 с.

33. Кочеров Н.П. Технико-экономическое обоснование научно-исследовательских работ при дипломном проектировании: методические указания / Кочеров Н.П., Иванова С.Н. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1980. - 46 с.

Приложение

Описание программы

% Параметры: 1 - CV(i), 2 - CV(i-1), 3 - X, 4 - ДP, 5 - F, CV_X_F - матрица с исходными данными

h=CV_X_F(:,1:5);

% Нахождение длины матрицы

N=length(h(:,1));

% Число входов

x=4

% Количество кластеров

kl=4;

% Кластеризация

[center,U,obj_fcn] = fcm(h,kl);

% UCV1= функции принадлежности для первого входа + последняя строка (значения CV(i)), UCV2-CV(i-1), UCV3-X, UCV4-ДP

UCV1(1:kl,:)=U;

UCV2(1:kl,:)=U;

UCV3(1:kl,:)=U;

UCV4(1:kl,:)=U;

UCV1(kl+1,:)=(h(:,1))';

UCV2(kl+1,:)=(h(:,2))';

UCV3(kl+1,:)=(h(:,3))';

UCV4(kl+1,:)=(h(:,4))';

% Сортировка по значениям входных переменных

for j=1:N

for i=1:N-1

if UCV1(kl+1,i)>UCV1(kl+1,i+1)

UCVa(:,1)=UCV1(:,i);

UCV1(:,i)=UCV1(:,i+1);

UCV1(:,i+1)=UCVa(:,1);

end

end

end

for j=1:N

for i=1:N-1

if UCV2(kl+1,i)>UCV2(kl+1,i+1)

UCVa(:,1)=UCV2(:,i);

UCV2(:,i)=UCV2(:,i+1);

UCV2(:,i+1)=UCVa(:,1);

end

end

end

for j=1:N

for i=1:N-1

if UCV3(kl+1,i)>UCV3(kl+1,i+1)

UCVa(:,1)=UCV3(:,i);

UCV3(:,i)=UCV3(:,i+1);

UCV3(:,i+1)=UCVa(:,1);

end

end

end

for j=1:N

for i=1:N-1

if UCV4(kl+1,i)>UCV4(kl+1,i+1)

UCVa(:,1)=UCV4(:,i);

UCV4(:,i)=UCV4(:,i+1);

UCV4(:,i+1)=UCVa(:,1);

end

end

end

% Одномерная медианная фильтрация

for j = 1:kl

UCV1(j,:) = medfilt1(UCV1(j,:),11);

UCV2(j,:) = medfilt1(UCV2(j,:),11);

UCV3(j,:) = medfilt1(UCV3(j,:),11);

UCV4(j,:) = medfilt1(UCV4(j,:),11);

end

% Аппроксимация

NULL=[];

UCV11=[];

UCV21=[];

UCV31=[];

for j=1:N

for i=1:N

if h(j,1)==0 | (i==1)

for k=1:kl

UCV11(k,j)=UCV1(k,1);

end

elseif (h(j,1) >= UCV1(kl+1,i)) & (i==N)

for k=1:kl

UCV11(k,j)=UCV1(k,N);

end

elseif (h(j,1) <= UCV1(kl+1,i)) & (i<N)

for k=1:kl

UCV11(k,j)=UCV1(k,i)+UCV1(k,i-1)/(UCV1(kl+1,i)+UCV1(kl+1,i-1))*h(j,1);

UCV11(k,j)=UCV1(k,i-1)+((UCV1(k,i)-UCV1(k,i-1))*(h(j,1)-UCV1(kl+1,i-1)))/(UCV1(kl+1,i)-UCV1(kl+1,i-1));

% NULL(k,j) = (UCV1(kl+1,i)+UCV1(kl+1,i+1));

end

break;

end

end

for i=1:N

if h(j,2)==0 | (i==1)

for k=1:kl

UCV21(k,j)=UCV2(k,1);

end

elseif (h(j,2) >= UCV2(kl+1,i)) & (i==N)

for k=1:kl

UCV21(k,j)=UCV2(k,N);

end

elseif (h(j,2) <= UCV2(kl+1,i)) & (i<N)

for k=1:kl

UCV21(k,j)=UCV2(k,i)+UCV2(k,i-1)/(UCV2(kl+1,i)+UCV2(kl+1,i-1))*h(j,2);

UCV21(k,j)=UCV2(k,i-1)+((UCV2(k,i)-UCV2(k,i-1))*(h(j,2)-UCV2(kl+1,i-1)))/(UCV2(kl+1,i)-UCV2(kl+1,i-1))

% NULL(k,j) = (UCV2(kl+1,i)+UCV2(kl+1,i+1));

end

break;

end

end

for i=1:N

if h(j,3)==0 | (i==1)

for k=1:kl

UCV31(k,j)=UCV3(k,1);

end

elseif (h(j,3) >= UCV3(kl+1,i)) & (i==N)

for k=1:kl

UCV31(k,j)=UCV3(k,N);

end

elseif (h(j,3) <= UCV3(kl+1,i)) & (i<N)

for k=1:kl

UCV31(k,j)=UCV3(k,i)+UCV3(k,i-1)/(UCV3(kl+1,i)+UCV3(kl+1,i-1))*h(j,3);

UCV31(k,j)=UCV3(k,i-1)+((UCV3(k,i)-UCV3(k,i-1))*(h(j,3)-UCV3(kl+1,i-1)))/(UCV3(kl+1,i)-UCV3(kl+1,i-1))

% NULL(k,j) = (UCV1(kl+1,i)+UCV1(kl+1,i+1));

end

break;

end

end

for i=1:N

if h(j,4)==0 | (i==1)

for k=1:kl

UCV41(k,j)=UCV4(k,1);

end

elseif (h(j,4) >= UCV4(kl+1,i)) & (i==N)

for k=1:kl

UCV41(k,j)=UCV4(k,N);

end

elseif (h(j,4) <= UCV4(kl+1,i)) & (i<N)

for k=1:kl

UCV41(k,j)=UCV4(k,i)+UCV4(k,i-1)/(UCV3(kl+1,i)+UCV3(kl+1,i-1))*h(j,4);

UCV41(k,j)=UCV4(k,i-1)+((UCV4(k,i)-UCV3(k,i-1))*(h(j,4)-UCV4(kl+1,i-1)))/(UCV4(kl+1,i)-UCV4(kl+1,i-1))

% NULL(k,j) = (UCV1(kl+1,i)+UCV1(kl+1,i+1));

end

break;

end

end

end

% Нахождение массива, содержащего новые функции принадлежности для всех данных для каждого кластера

muX=UCV11;

muX(kl+1:2*kl,:)=UCV21(1:kl,:);

muX((2*kl+1):(3*kl),:)=UCV31(1:kl,:);

% нахождение бетта

for k=1:kl

B(k,:)=muX(k,:).*muX((k+kl),:).*muX((k+2*kl),:)

if k==1

B((kl+1),:)=B(k,:)

elseif k>1

B((kl+1),:)=B((kl+1),:)+B(k,:)

end

end

% TT - "тетта"(матрица коэффициентов)

X=[h(:,1:3),ones(N,1)]

for i=1:kl

W=diag(U(i,:));

b1=X'*W*X;

b2=b1^(-1);

TT(:,i)=b2*X'*W*h(:,4)

end

% Нахождение выхода Y по ТТ, В коэффициентам и ВВ(kl+1)-произведение В

for i=1:N

for k=1:kl

yy(k)=sum(X(i,:).*TT(:,k)');

end

Y(i)=sum(yy.*B(1:kl,i)')/B((kl+1),i)

end

% Сравнение

for i=1:N

dd=(Y(i)-h(i,4))^2+d

end

d=(sqrt(d))/N

Размещено на Allbest.ru

...