Автоматизация оборудования на ГЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Автоматизация оборудования на ГЭС



Содержание курсовой работы

1.Введение

2.Описание технологического процесса ГЭС

3.Характеристика объекта автоматизации МНУ

4.Выбор контролируемых и регулируемых параметров технологического процесса МНУ

5.Выбор технических средств автоматизации

6.Расчет надежности

7.Заключение

8.Список литературы

автоматическое регулирование маслонапорная установка гидроэлектростанция



Список используемых сокращений

· МНУ - маслонапорная установка;

· ГА - гидроаккумулятор;

· САУ - система автоматического управления;

· ГЭС - гидроэлектростанция;

· КТС - комплекс технических средства;

· ЭВМ - электронная вычислительная машина;



1 Введение

В современном обществе все больше возрастает потребность в энергоресурсах. В то же время запасы ископаемого топлива, такого как уголь, природный газ нефть, стремительно уменьшаются. По самым оптимистическим прогнозам, запасов ископаемого топлива хватит не более чем на сто лет использования, при сохранении существующих темпов добычи. Кроме того, сжигание углеродного топлива крайне негативно отражается на экологической обстановке. Загрязнение атмосферы продуктами сгорания, почв и водоемов при транспортировке нефтепродуктов и т.д.

Одним из традиционных альтернативных источников энергии являются гидроэнергетические ресурсы. Человечество многие века использовало энергию течения рек для приведения в движение машин и механизмов, например всевозможных мельниц. Современно общество привыкло для удовлетворения своих потребностей использовать электрическую энергию. Этот вид энергии удобно передавать на расстояние и преобразовать в любой другой вид энергии - тепловую, механическую, энергию химического взаимодействия и другие.

Для преобразования энергии водного потока в электрическую используются гидроэлектростанции (ГЭС). Россия - занимает лидирующее место по суммарной мощности гидроэнергоресурсов в мире. В нашей стране созданы крупнейшие каскады ГЭС на реках Волге, Енисее и других. В данный момент почти все возможные места установки крупных ГЭС использованы. Дальнейшее увеличение мощностей крупных ГЭС сложно и дорого. В то же время, в России еще множество малых и средних рек, особенно в горной местности, которые обладают значительным энергетическим потенциалом. Горная местность удобна для строительства плотин. Так же в горной местности не происходит отчуждения больших площадей ценных земель, как в случае с равнинными реками. Кроме того большой перепад высот, а следовательно, и напор, позволяет и при малом расходе воды, получать большую выходную мощность.

Рынок малых и средних ГЭС в России является еще сравнительно мало освоенным и очень перспективным. В то же время существующие электростанции нуждаются в реконструкции и модернизации. В первую очередь это относится к электрооборудованию и системам автоматики.

Современная малая ГЭС для повышения рентабельности и других эксплуатационных качеств должна иметь надежную, точную и оптимальную систему управления. Глубокая автоматизация с использованием современных микропроцессорных и сетевых технологий в системах управления ГЭС позволяет создать станцию управляемую одним оператором. Кроме явных расходов на заработную плату персоналу, существует еще и проблема доставки людей в труднодоступную местность. Кроме того качественная система управления предостережет оператора от ошибки и увеличит до максимума выработку электроэнергии. В будущем перед разработчиками ставится цель создание полностью автоматизированной системы управления, не требующей постоянного присутствия человека на станции. Или же возможность управления в телеоператорном режиме несколькими станциями с центрального контрольного пункта удаленного в любое удобное оператору место.

В данной работе рассматривается вопрос создания автоматизированной системы управления маслонапорной установкой ГЭС с использованием современных подходов, в области разработки распределенных систем управления на основе микроконтроллеров. Система управления представляет собой полностью независимую систему управления отдельной установкой (маслонапорной станцией) с системой управления ГЭС и оператором взаимодействует по средствам сетевого интерфейса. Такая схема позволяет использовать ее с различными маслонапорными установками и управляющими системами ГЭС поддерживающими интерфейс сети PROFIBUS. Ряд примененных приемов проектирования и подход к проблеме в целом позволяют говорить о разработке универсальной системой управления маслонапорной установкой гидроэлектростанции.

Маслонапорная установка является неотъемлемой составной частью большинства современных ГЭС. Без этой установки невозможно производить регулирование турбины. Следовательно отказ МНУ приводит к простою всей электростанции, а это колоссальные убытки. Снижение расходов на обслуживание и продление межремонтного срока, а также упрощение диагностики неполадок в совокупности с повышением надежности, позволяет говорить о значительной выгоде связанной с применением новой системы управления вместо традиционной при модернизации существующих станций. Это представляется очень важной областью применения разработки в связи с тем фактом, что в данный момент износ управляющего оборудования составляет более 80% на 90% всех российских ГЭС.

Кроме того, к вновь строящимся ГЭС предъявляются новые требования, такие как снижение числа обслуживающего персонала, а также повышение надежности всей станции в целом, при повышение качества вырабатываемой электроэнергии и ее общегодового выпуска.

Система реализована на современной базе элементов. При подборе компонентной базы внимание уделялось надежности, ремонтопригодности и экономической выгоды при применении каждого конкретного элемента. Но предпочтение отдавалось в первую очередь компонентам отечественного производства. Однако и требования надежности и качества изделий тоже существенны. По этому управляющий микроконтроллера и ряд датчиков и коммутационное оборудование использовано производства немецкой фирмы Siemens.

Так как основной целью работы было создание автоматической системы роль человека в ее управление сведена до минимума. Даже сигнал на запуск, остановку и задание параметров работы производится управляющим контроллером уровня ГЭС, который взаимодействует с оператором через специальную ЭВМ реализующую управляющие контрольные функции в масштабах всей электростанции в целом. Что позволяет нам говорить о создании ГЭС «одного человека». В последствии при развитии системы можно предсказать появление полностью автоматических станций, что позволит размещать их в труднодоступных местах.

Разработанная система отличается возможность применения на различных маслонапорных установках, отличающих производительностью и давлением масла. В то же время большинство установок имеют сходные конструкции. Данная система предполагает полную переносимость на различные МНУ, не связанную с заменой программного обеспечения и основной аппаратной части системы. Изменения касаются лишь силовой автоматики (эта часть в рамках диплома не рассматривается), а она как правило выбирается в зависимости от необходимых характеристик МНУ и связана с конструкцией МНУ, но не с применяемой системой управления.

Технико-экономические показатели эффективности от внедрения новой системы автоматизации

В условиях бурного развития техники важным является вопрос внедрения новых разработок в производство. Поэтому необходим точный расчет затрат на покупку и монтаж предлагаемого на рынке оборудования, что позволит сделать правильный его выбор, но в данном случае мы сделаем примерный расчет выгоды от автоматизации данной установки.

В нашем случае происходит высвобождение 1 оператора и 1 вспомогательного рабочего производящего обслуживание АСУ.

Среднегодовая заработная плата оператора составляет 81600 руб. (6800руб * 12).

Среднегодовая заработная плата вспомогательного рабочего 42000 руб. (3500руб. * 12)

Путем нехитрых математических вычислений и информации от ведущих компаний по автоматизации подобного рода установок, средняя годовая выгода составит около 1100000 Р, а примерный срок окупаемости составит около полугода.



2 Описание технологического процесса ГЭС

На ГЭС, как правило, напор воды создается плотиной. Река преграждается прочной плотиной, в теле плотины оставляется отверстие, называемое водоприемником, вся вода, что есть в водохранилище, протекает через данное отверстие. Перед плотиной река поднимается, а за плотиной остается на прежнем уровне. Водное пространство перед плотиной называется верхним бьефом, а ниже плотины - нижним бьефом. Разность уровней верхнего и нижнего бьефа определяет напор.
После попадания в водоприемник вода под напором проходит по напорному водоводу, попадая в спиральную камеру по окружности в которой находятся направляющие аппараты (пластины)которые направляют поток воды на лопатки турбины под нужным углом. (Рис. 3)

(Рис. 3)

Двигаясь внутри камеры все ближе и ближе к центру, водяная масса закручивается. Однако вода не сразу попадает на колесо, потому как оно обнесено направляющим аппаратом - крепкими стальными лопатками, направляющими воду, при этом каждая лопатка может поворачиваться на своей оси. Поворот данных лопаток влияет на количество воды проходящее к колесу турбины, а, следовательно, на режим нагрузки. Вода, поступая на лопасти, вращает рабочее колесо турбины гидроэлектростанции, с ним вращается и вал, связывающий рабочее колесо с ротором электрической машины - генератора переменного тока. (Рис. 4)

(Рис. 4)

Отдав свою энергию лопастям, вода поступает в водоотвод, который представляет собой гладкую и немного расширяющуюся к нижнему концу трубу. Очень важно, чтобы вода шла по водоотводу спокойно, без вихрей и препятствий, тогда турбина будет хорошо использовать напор. Из открытого конца водоотвода вода вытекает в русло реки и уходит по течению.

Помимо плотины (или нескольких) ГЭС состоит из здания гидроэлектростанции и распределительного устройства. В здании ГЭС располагается все основное оборудование станции - турбины и генераторы. Также ГЭС могут включать в себя дополнительные сооружения, например, водосбросные устройства, шлюзы, судоподъемники или рыбоходы, данные сооружения обобщенно называют словом - гидроузел. (Рис 5)



(Рис 5)

Напорный водовод прикрывается решетками, улавливающими камни, поленья, ветки. Также в напорном водоводе имеется система затворов, перекрывающих при необходимости путь воде, данная мера необходима при остановках турбины. Все механически силовые части приводятся в движение посредством пневматики или гидравлики, зависит это от габаритов тела.

Учитывая второй класс опасности гидротехнических сооружений всеми чрезвычайно важными гидроагрегатами управляет система маслонапорной установки (МНУ) которая накапливает достаточное давление рабочего тела для аварийной остановки гидроагрегата и открытия шлюзов аварийного водосброса воды при паводках и т.п.

Также в теле плотины на заранее рассчитанной высоте монтируют окна для пропуска воды во время паводка, их функция состоит в предотвращении прорыва плотины, а в остальное время окна закрываются стальными щитами.

3 Характеристика объекта автоматизации (МНУ)

Задачей маслонапорной установки является систематическое восстановление и поддержание запаса энергии в аккумуляторах (котлах) путем периодической подачи в него масла насосами МНУ.

Электрогидравлический регулятор обеспечивает устойчивое регулирование агрегата при его работе в режиме индивидуального и группового регулирования. Он обеспечивает выполнение следующих автоматических операций: пуск гидроагрегата, его остановку, перевод в режим синхронного компенсатора и обратно, оптимальный процесс закрытия направляющего аппарата при сбросках нагрузки, возможность ручного управления агрегатом, перевод из режима индивидуального в режим группового регулирования и обратно.

(Рис. 6) - Система регулирования гидроагрегата СШГЭС: 1 - воздушный котел МНУ; 2 - масловоздушный котел МНУ; 3 - промежуточный сервомотор; 4 - электрогидравлический регулятор турбины; 5 - коллектор верхний сливной; 6 - напорный коллектор побудительных золотников; 7 - коллектор нижний постоянного давления; 8 -золотник; 9 - индивидуальный сервомотор; 10 - лопатка направляющего аппарата

При необходимости открытия или закрытия направляющего аппарата главный золотник электрогидравлического регулятора соединяет рабочую полость промежуточного сервомотора со сливом или с маслом под давлением, в результате чего происходит движение поршня промежуточного сервомотора. Изменение положения поршня промежуточного сервомотора с помощью множества рычагов приводит к перемещению маслом под давлением побудительного и главного золотника. Двигаясь, главный золотник воздействует на индивидуальный сервомотор каждой лопатки направляющего аппарата, закрывая или открывая ее.

Без сомнений, такая сложная в строении и важная в системе ГЭС установка требует к себе высокоточную и надежную систему автоматизации, об этом вы узнаете в разделе 6.

4 Выбор контролируемых и регулируемых параметров технологического процесса МНУ

Так как технологическая схема управления целой ГЭС сложная и состоит из множества блоков управления, которые относятся к разным установкам, и находятся под управлением главного компьютера с оператором, то будет весьма сложно переходить с одной установки на другую так-как один параметр надо будет собирать по всей станции. В связи с этим я решил описать процесс автоматизации Маслонапорной установки в которой будут контролироваться такие параметры как: уровень, давление, температура…

Требования к системе управления

К системе автоматического управления маслонапорной установкой ГЭС предъявляется ряд требований относительно выполняемых ее функций. Разрабатываемая система должна выполнять следующие задачи:

? управление исполнительными механизмами МНУ (маслонасосами, терморегулятором, перепускными клапанами и воздушным клапаном) в автоматическом режиме;

? разгрузку электродвигателей маслонасосов при пусках и остановках;

? автоматическое поддержание заданного давления и уровня масла в гидроаккумуляторе МНУ;

? автоматическое поддержание заданной температуры в сливном баке МНУ;

? прием и обработку информации о текущих значениях параметров работы МНУ;

? Передачу текущих параметров МНУ управляющему контроллеру ГЭС, для их дальнейшей обработки и отображения на инжиниринговой машине, для информирования оператора;

? формирование и выдачу сигналов на органы управления МНУ;

? формирование и выдачу сигнала «Отказ МНУ» при аварийно-низком давлении или уровне масла в гидроаккумуляторе МНУ;

? остановку маслонасосов при аварийно-низком уровне масла в сливном баке;

? распознавание предаварийных состояний системы, своевременное оповещение главного контроллера ГЭС о предаварийном состоянии процесса.

? управление работой системы в предаварийном состоянии, с целью снижения вероятности полного отказа МНУ, а как следствие, аварийной остановки ГЭС;

? обеспечение максимальной возможной работоспособности при отказе отдельных элементов установки, то есть поддержание рабочего процесса вплоть до достижения контролируемых параметров уровня, при котором дальнейшая работа установки невозможна.

? учет наработки основного насоса и производить переключение между основным и резервным насосами при достижении основным насосом наработки в 100 часов. После чего отсчет должен начинаться снова.

? питание датчиков МНУ.

Электропитание САУ МНУ должно обеспечиваться от:

? основного источника переменного тока номинальным напряжением 220 В (10%)и частотой 50 Гц;

? резервного источника постоянного тока номинальным напряжением 220 (+11/-33) В.

САУ МНУ должна обеспечивать контроль за текущим состоянием МНУ, при отсутствии напряжения переменного тока в сети, но при сохранении питания от резервного источника питания.

По внешним воздействующим факторам оборудование САУ МНУ должно соответствовать требованиям ГОСТ 15150 группы О4:

рабочая температура, єС-5…+45

предельная рабочая повышенная температура, єС+55

предельная рабочая пониженная температура, єС-5

относительная влажность (при 35 С), %98% без конденсата

атмосферное давление, кПа84…106

Система управления должна обеспечить прием и обработку до 14 входных дискретных сигналов со следующими характеристиками:

напряжение входной логической единицы от +10 до +30 В;

напряжение входного логического нуля от 0 до +5 В.

САУ МНУ должна обеспечить прием и обработку до 3 входных унифицированных аналоговых сигналов - постоянный ток 4..20 мА (входное сопротивление модуля 250 Ом);

САУ МНУ должна обеспечить формирование и выдачу до 10 дискретных сигналов управления нагрузкой напряжением питания 24 В постоянного тока и током до 0,5 А для управления электромагнитными реле, пускателями и устройствами плавного пуска электродвигателей.

САУ МНУ должна обеспечить формирование и передачу по сети «PROFIBUS» информацию о параметрах МНУ (давление в гидроаккумуляторе МНУ, уровень масла в гидроаккумуляторе, уровень масла в сливном баке, температура масла в сливном баке.)



5 Выбор технических средств автоматизации МНУ

Подбор аппаратной части, то есть аппаратная реализации описанной выше системы управления должен проводиться в точном с соответствии с описанными в разделе 2,1 требованиями к системе управления МНУ. Это очень важная часть проектирования АСУ так как непосредственно управление процессом и реализация алгоритма управления будет производится именно выбранными нами узлами и элементами автоматики.

Будем подбирать компоненты системы исходя из соображения, что питание всей системы будет осуществляться от единого блока питания системы управления напряжением 24 вольта.

(Рис 7)

Систему управления будем строить на базе управляющего контроллера фирмы SiemensS7-300 simatic(Рис 7). Данная линия продукции этой фирмы включает значительное количество различным по характеристикам управляющих процессоров центральных модулей, модулей ввода вывода данных, измерительных преобразователей и др.

Использование продукции именно этой фирмы обусловлено наличием достаточного количества разновидностей устанавливаемых модулей, позволяющих создавать на их базе практически любые сложные системы управления. S7-300 построен по модульному типу. Из обширного спектра модулей можно составить контроллер для каждой конкретной задачи управления индивидуально.

Спектр модулей включает в себя:

? центральный процессор управления для различных диапазонов производительности;

? сигнальные модули для цифрового и аналогового ввода/вывода;

? функциональные модули для технологических функций;

? сопроцессор для коммуникационных задач;

? блоки питания для подключения S7-300 к напряжению питания AC 120/230V;

? модули подключения для соединения носителей модулей в структуре из нескольких носителей модулей;

Все модули S7-300 защищены кожухом по классу защиты IP 20, т. е. они герметизированы и работают без применения вентилятора. Такое исполнение позволяет использовать контроллер в условиях агрегатного участка ГЭС во всем диапазоне влажности воздуха которая бывает в данном помещение.

Структура S7-300

S7-300 состоит из следующих модулей:

? блок питания (PS);

? центральный процессор управления;

? сигнальные модули (SM);

? функциональные модули (FM)

? коммуникационный процессор

В распоряжении программируемых контроллеров S7-300 имеется ряд цифровых модулей для подключения датчиков, преобразователей, нагрузок и приводов. Нам необходимо подключить 13 дискретных входов и три аналоговых входа с током 2-20 мА для приема сигналов от установленных на маслонапорной установке датчиков. Для управления исполнительными устройствами необходимо обеспечить девять дискретных выходов с напряжением 24 вольта и максимальным током нагрузки до 0,5 ампера.

Аналоговый модуль ввода SM 331; AI 8 x 12Bit

В маслонапорной установке используется три аналоговых датчика. Это датчик уровня в баке, датчик температуры и датчик давления. Все они имеют выходной сигнал в виде то в 4 - 20 мА. И питаются напряжением 24 в. Все датчики являются изолированными. Для подключения таких датчиков используем модуль аналогового вводаSM 331; AI 8 x 12Bit

Аналоговый модуль ввода SM 331; AI 8 x 12 Bit имеет следующие характерные особенности:

? 8 входов в 4 группах каналов

? Разрешение измеряемого значения; устанавливается на 9 битов + знак

12 битов + знак

14 битов + знак

? Подключение датчиков для измерения тока

как 2-проводных преобразователей - Возможно

как 4-проводных преобразователей - Возможно

Цифровой модуль ввода SM 321; DI 16 24 VDC

Для подключения дискретных датчиков уровня, датчиков засорения фильтров и датчиков положения перепускного клапана используем плату ввода SM 321; DI 16 24 VDC с прерываниями от процесса и диагностическими прерываниями имеющую следующие характеристики:

? 16 входов, изолированных группой из 16;

? номинальное входное напряжение 24 В постоянного тока пригоден для переключателей и 2/3/4-проводных BERO (датчиков близости);

? 2 устойчивых к короткому замыканию источника питания датчиков на 8 каналов каждый;

? для датчиков возможен дополнительный внешний источник питания;

? светодиоды состояния ”Питание датчиков в норме”;

? светодиод групповой неисправности;

? конфигурируемая диагностика;

? конфигурируемое диагностическое прерывание;

? конфигурируемое прерывание от процесса;

? настраиваемые задержки ввода.

Наличие единого блока питания позволяет упростить систему резервного питания САУ МНУ. В качестве источника питания будем использовать PS 307; 10 A из комплекта S7-300 с номинальным током нагрузки 10 А.

Выбор датчиков

Для контроля уровней а ГА и сливном баке будем использовать наиболее надежные и дешевые емкостные сигнализаторы уровня . Для сокращения числа разновидностей датчиков все шесть установленных на МНУ датчиков будут Pointek CLS фирмы Siemens. При достижение уровнем масла в ГА или сливном баке места установки какого либо датчика происходит изменение уровня вырабатываемого им сигнала с уровня «логического нуля» на уровень соответствующей «логической единице». Для всех используемых в установке дискретных датчиков уровни «логического нуля» и «единицы» составляют соответственно от - 3 до 5 В и от 13 до 30 В.

Для контроля уровней а ГА и сливном баке будем использовать наиболее надежные и дешевые емкостные сигнализаторы уровня . Для сокращения числа разновидностей датчиков все шесть установленных на МНУ датчиков будут Pointek CLS фирмы Siemens. При достижение уровнем масла в ГА или сливном баке места установки какого либо датчика происходит изменение уровня вырабатываемого им сигнала с уровня «логического нуля» на уровень соответствующей «логической единице». Для всех используемых в установке дискретных датчиков уровни «логического нуля» и «единицы» составляют соответственно от - 3 до 5 В и от 13 до 30 В.

Для определения момента засорения масляного фильтра применяются индукционные датчики положения. Конструкция фильтров такова, что при засорении фильтрующего элемента давление на входе в фильтр возрастает. Когда оно достигает определенного уровня, происходит открытие перепускного канала, по которому масло движется в обход фильтрующего элемента исключая тем самым прекращение подачи масла через фильтр при его засорении.

В качестве датчика наличия конденсата применяется дискретный емкостной датчик уровня. Датчик РОС-168 производства фирмы ТЕКО г. Челябинск аналогичный по конструктивному исполнению и большинству свойств описанным выше датчикам уровня фирмы Siemens, но он настроен на работу с диэлектрической проницаемостью воды.

Для контроля положения перепускных клапанов насосов устанавливаются индукционные датчики положения ВК 1-31-N-5-400-ИНД-3В. Такие же датчики используемым в фильтрах очистки масла. Уровень сигнала равный логической единице вы при открытии перепускного клапана.

Аналоговые датчикикак уже упоминалось ранее, все используемые аналоговые датчики являются датчиками тока с диапазоном 4-20 мА. Они подключаются к блоку аналогового ввода контроллера витой парой. Все датчики являются изолированными, то есть сигнальные провода не соединятся в датчике с землей.

В качестве датчика давления масла используем SITRANS Z фирмы Siemens. Датчики этой серии относительно недорогие, очень надежные и обладают достаточной точностью. Датчик состоит из тонкоплёночной измерительной ячейки с керамической мембраной и электронной схемы, которые встроены в корпус из нержавеющей стали.

Технические характеристики

? Диапазон измерения: от 0 до 40 МПа

? Выходной сигнал: 4-20 мА

? Напряжение питания: от 10 до 36 В пост. тока

? Максимальная погрешность измерения: не более 0,25% от полной шкалы

? Диапазон рабочих температур: -25…+85°С

? Температура хранения: -50…+100°С

? Температура контролируемой среды: -30…+120°С

? Материал измерительного элемента: Al2O3_96%

? Материал измерительной камеры: нержавеющая сталь

? Масса: около 0,25 кг

? Степень защиты корпуса IP65

Датчик температуры в сливном баке. Для измерения температуры масла используем преобразователь термоэлектрический ПТЭ-408 ТермПром. Назначение: преобразователь термоэлектрический ПТЭ-408 ТермПромпредназначен для измерения температур жидких и газообразных химических неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры.

? Диапазон измеряемых температур:-40…200C;

? Рабочий спай:изолированный;

? Средний срок службыне менее 8-ми лет;

? тип сигнала ток 4-40 мА;

Данный датчик дешев не требует обслуживания во всего периода эксплуатации.

6 Расчет надежности

Система управления МНУ должна иметь следующие показатели надежности:

? полный средний срок службы не менее 30 лет;

? срок службы до первого капитального ремонта не менее 6 лет;

? средний ресурс до первого капитального ремонта не менее 30000 часов;

? коэффициент надежности не менее 0,92;

В качестве расчетного выберем несколько приборов данного контура системы автоматизации. Данные приборы является весьма сложным и ответственными участками всего контура. Это, с одной стороны, доказывает актуальность рассмотрения его надежности, а с другой гарантирует то, что в случае его надежности другие, менее сложные контуры будут тем более надежны.

По надежности данного контура регулирования можно судить, хотя бы приблизительно, о надежности всей проектируемой системы автоматизации.

Д - Датчик уровня Pointek CLS фирмы Siemens;

ЭЛС - электрическая линия связи; К - контроллер;

КЭФ - Контактор электроклапанов фирмы SiemensSIRIUS 3RH11;

ЭП - Электропневмопреобразователь (ЭП 3324);

УПП - исполнительное устройство.

Исходные данные для расчета.

1) Датчик уровня Pointek CLS фирмы Siemens. Средняя наработка до отказа Т_ду=120000 часов.

2) Электрическая линия связи (кабельSiemens 6FX50.2-5CA05). Средняя интенсивность отказов 10^-5 1/час.

3) Контроллер SIEMENSSimaticS7-300 (блок AI - SM 331). Т_к=175000 часов.

4) Контактор электроклапанов фирмы SiemensSIRIUS 3RH11. Вероятность безотказной работы за 2000 часов Р_кэф(2000)=0,91.

5) Цифровой модуль ввода SM 321; DI 16 24 VDC. Т_цмв=172000 часов.

6) Устройство плавного пуска двигателей. Р_иу(2000) = 0,925.

Расчет вероятностей безотказной работы для всех элементов схемы.

Вероятность безотказной работы 1-го элемента схемы надежности при экспоненциальном законе распределения времени до отказа определяется:



, (7.2)

где л_i - интенсивность отказов 1-го элемента, 1/ч.;

t - рассматриваемое время, (для расчета принимаем t=2000 часов).

Интенсивность отказов i-гo элемента определяется:

, (7.3)

Интенсивность отказов датчика:

.

Вероятность безотказной работы датчика за 2000 часов:

,

2). Вероятность безотказной работы электрической линии связи за 2000 часов:

.

3) Интенсивность отказов контроллера:

.



Вероятность безотказной работы контроллера за 2000 часов:

.

4) Вероятность безотказной работы КЭФ, Р_кэф (2000) - 0,91.

5) Интенсивность отказов цифрового модуля ввода:

.

Вероятность безотказной работы ПЛС за 2000 часов:

.

6) Вероятность безотказной работы УПП, P_упп(2000) = 0,925.

Расчет показателей надежности контура в целом.

В случае параллельного соединения элементов вероятность безотказной работы определяется по средней арифметической:

= 0,984+0,98+0,99+0,91+0,97+0,925=5,759/6=0,96

Вывод по расчету.

Вероятность безотказной работы технических средств за 2000 часов составляет 0,96. Этот показатель весьма высок, что объясняет использование продукции немецкой компании Siemens. Надежность других контуров будет не ниже рассчитанной.

Необходимо отметить, что надежность можно повысить и с помощью организационных мероприятий, например, путем повышения внимательности операторского и ремонтно-обслуживающего состава при наблюдении за работой слабых звеньев системы, повышения качества обслуживания системы управления и своевременным и качественным проведением ППР.



7 Заключение

В результате работы над проектом был проведен анализ маслонапорной установки, как объекта автоматизации. Создана общая концепция разработки системы автоматизации, был подведен подбор необходимых датчиков, блоков питания и управления.

На основании анализа системы и выполненных моделей была разработана система управления МНУ, которая с может применяться практически на любой маслонапорной установке. Проведен подбор необходимых для реализации системы аппаратных средств и разработан алгоритм управляющей программы.

Выполнен экономический анализ эффективности внедрения системы в ходе которого выяснилось, что внедрение системы выгодно и обосновано. Данная САУ обладает хорошей окупаемостью и экономичностью.

Поставленные при разработке САУ задачи считаю реализованными.



8 Список литературы

1.Клюев А.С. Автоматическое регулирование. М.: Высшая школа, 1986;

2.Абдурахманов Л.Ф., Ананьин Б.Н. и др. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование ГЭС. М.: Энергоиздат., 1988;

3.Колпаков Н.П., Семенов Р.Л. Проектирование систем управления гидроэнергетическими станциями. М.: Энергоиздат., 1981;

4.Официальный сайт фирмы Прософт: http://www.prosoft.ru;

5.Официальный сайт фирмы Siemenshttp://www.siemens.ru;

6.Беклешов В.К. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Учеб. пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1991.

7.Вальков В.М., Вершин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Политехника, 1991.

8.Васильев Г.А. Технико-экономические расчёты новой техники. М., «Машиностроение», 1977.

9.Волков О.И. Экономика предприятия: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2000.

10.Геворкян А.М., Карасёва А.А. Экономика и организация производства в дипломных работах по технологическим специальностям: Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 1982.

11.Жиделева В.В., Каптейн Н.Н., Экономика предприятия: Учеб. пособие. - 2-изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2005.

12.Ок Google, принцип работы и оборудования ГЭС

Размещено на Allbest.ru

...