Сравнительный анализ надежности систем при различных видах структурного резервирования. Документ Microsoft Word. Отчет по практике (вид практики) (место практики наименование предприятия)
 Скачать 30.08 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Рудненский индустриальный институт Кафедра автоматизации, информационных систем и безопасности ОТЧЕТ по ______________________________ практике (вид практики) (место практики – наименование предприятия) Оценка__________________ Руководитель практики от института: Члены комиссии: __________________________ (ученая степень, ученое звание) _________________________ __________________________ (личная подпись, И.О.Ф.) (личная подпись, И.О.Ф.) «____»_______________20__ Студент: _________________________ __________________________ (личная подпись, И.О.Ф.) (личная подпись, И.О.Ф.) «____»_______________20__ Группа____________________ _________________________ (личная подпись, И.О.Ф.) № зачетной книжки__________ «____»_______________20__ «____»_____________20__г. Рудный 2020 Введение Надежностью называют свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. Расширение условий эксплуатации, повышение ответственности выполняемых техническими системами (ТС) функций, их усложнение приводит к повышению требований к надежности изделий. Надежность является сложным свойством, и формируется такими составляющими, как безотказность, долговечность, восстанавливаемость и сохраняемость. Основным здесь является свойство безотказности - способность изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение времени. Потому наиболее важным в обеспечении надежности ТС является повышение их безотказности. Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми этапами “жизненного цикла” ТС от зарождения идеи создания до списания: при расчете и проектировании изделия его надежность закладывается в проект, при изготовлении надежность обеспечивается, при эксплуатации - реализуется. Поэтому проблема надежности - комплексная проблема и решать ее необходимо на всех этапах и разными средствами. На этапе проектирования изделия определяется его структура, производится выбор или разработка элементной базы, поэтому здесь имеются наибольшие возможности обеспечения требуемого уровня надежности ТС. Основным методом решения этой задачи являются расчеты надежности (в первую очередь - безотказности), в зависимости от структуры объекта и характеристик его составляющих частей, с последующей необходимой коррекцией проекта. 1. Понятие технической системы В связи с развитием технического прогресса все более актуальными становятся вопросы повышения надежности разнообразных технических устройств и систем — механизмов, машин, станков, аппаратов, приборов, систем автоматики, электронного оборудования и т.д. Надежность является важнейшим технико-экономическим показателем качества любого технического устройства или системы. В связи с этим при широком применении машин и исполнительных механизмов в системах автоматического управления производственными процессами технический уровень производства в большей степени определяется надежностью этих машин и систем. Отказы машин и систем в процессе эксплуатации наносят значительный материальный ущерб народному хозяйству[1]. Современные машины используются в разнообразных климатических условиях. К этим условиям относятся: изменение температуры и давления окружающего воздуха, высокая влажность, различные агрессивные среды, удары и вибрации, высокие механические перегрузки и т.д. Все эти факторы оказывают неблагоприятное влияние на надежность машин и систем. К машинам, работающим в указанных условиях, можно отнести, например, системы летательных аппаратов, используемых в условиях широкого диапазона изменения температуры и давления окружающего воздуха [1]. Под надежностью машины или системы понимается ее способность безотказно работать с неизменными техническими характеристиками в течение заданного промежутка времени и при определенных условиях применения. Следовательно, надежность машинной системы характеризуется вероятностью безотказной работы в течение заданного промежутка времени [1]. Теория надежности машин и систем развивается относительно недавно и поэтому не может еще претендовать на законченность. Некоторые вопросы этой теории еще недостаточно разработаны и нуждаются в уточнении. Имеющиеся опубликованные неполные статистические данные об уровне надежности различных типов эксплуатируемых машин и систем в настоящее время в связи с интенсивным развитием новых методов проектирования и производства уже недостаточно полно отражают фактическое состояние проблемы надежности, в особенности на фоне совершенствования конструкций, появления новых материалов для них и т.д. Теория надежности машин и систем охватывает широкий круг вопросов, отражающих общую теорию надежности, вопросы проектирования, технологии производства и эксплуатации этих систем, В связи с этим ознакомление с этой проблемой требует знаний в области конкретных изделий и математической подготовки [1]. 1.1 Основные термины и определения Надежность (общая) — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций в заданных условиях эксплуатации [1]. Первостепенное значение надежности в технике связано с тем, что уровень надежности в значительной степени определяет развитие техники по основным направлениям: автоматизации производства, интенсификации рабочих процессов и транспорта, экономии материалов и энергии [1]. Современные технические средства состоят из множества взаимодействующих механизмов, аппаратов и приборов. Например, в современных автоматизированных прокатных комплексах насчитывается более миллиона деталей, современные системы радио-управления ракетами имеют десятки миллионов элементов, тогда как первые простейшие машины и радиоприемники состояли только из десятков или сотен деталей. Отказ в работе хотя бы одного ответственного элемента сложной системы без резервирования может привести к нарушению работы всей системы [1]. Недостаточная надежность оборудования приводит к огромным затратам на ремонт, простою оборудования, прекращению снабжения населения электроэнергией, водой, газом, транспортными средствами, иногда к авариям, связанным с большими экономическими потерями, разрушением крупных объектов и человеческими жертвами [1]. При недостаточной долговечности машины изготовляют в большем, чем нужно, количестве, что ведет к перерасходу металла, излишкам производственных мощностей, завышению расходов на ремонт и эксплуатацию. Физический срок службы машин в среднем существенно меньше срока морального износа [1]. Надежность в общем случае - комплексное свойство, включающее такие понятия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Для конкретных объектов и условий их эксплуатации эти свойства могут иметь различную относительную значимость [2]. Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени [2]. Ремонтопригодность - свойство объекта быть приспособленным к предупреждению и обнаружению отказов и повреждений, к восстановлению работоспособности и исправности в процессе технического обслуживания и ремонта [2]. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимым прерыванием для технического обслуживания и ремонтов [2]. Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение (и после) хранения и (или) транспортировки [2]. Под технической системой (объектом) понимается упорядоченная совокупность отдельных элементов, связанных между собой функционально и взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение некоторых заданных функций (достижение цели) при различных состояниях работоспособности. Объектами могут быть различные системы и их элементы, в частности: сооружения, установки, технические изделия, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали [2]. 1.2. Оценка параметров надежности Существенное рассеяние основных параметров надежности предопределяет необходимость рассматривать ее в вероятностном аспекте. Как было показано ранее на примере характеристик распределений, параметры надежности используются в статистической трактовке для оценки состояния и в вероятностной трактовке — для прогнозирования. Первые выражаются в дискретных числах, их в теории вероятностей и математической теории надежности называют оценками. При достаточно большом количестве испытаний они принимаются за истинные характеристики надежности. 1.3. Надежность как комплексное свойство технических систем Термины «надежность», «безопасность», «опасность» и «риск» часто смешивают, при этом их значения перекрываются, например, термины «анализ безопасности» или «анализ опасности» используются как равнозначные понятия [10]. Принятая в Российской Федерации терминология по ГОСТ 27.002-89 определяет надежность следующим образом: «Надежность ‒ это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств» [10]. Недостаточная надежность технических систем приводит к повышенным затратам на их ремонт, чем меньше надежность технических систем, тем большие партии их приходится изготовлять, что приводит к перерасходу металла, росту производственных мощностей, завышению расходов на ремонт и эксплуатацию [10]. Надежность объекта ‒ комплексное свойство, ее оценивают по четырем показателям ‒ безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости ‒ или по сочетанию этих свойств [10]. Безотказность ‒ свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно в течение некоторого времени или некоторой наработки. Это свойство особенно важно для машин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей. Безотказность свойственна объекту в любом из возможных режимов его существования, в том числе при хранении и транспортировке [10]. Долговечность ‒ свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта [10]. В отличие от безотказности долговечность характеризуется продолжительностью работы объекта по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления его работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и при техническом обслуживании [10]. Ремонтопригодность ‒ свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта [10]. Сохраняемость ‒ свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования. Практическая роль этого свойства велика для деталей, узлов и механизмов, находящихся на хранении в комплекте запасных принадлежностей [10]. Объекты подразделяют на невосстанавливаемые, которые не могут быть восстановлены потребителем и подлежат замене (напри- мер, электрические лампочки, подшипники, резисторы и т. д.), и восстанавливаемые, которые могут быть восстановлены потребителем (например, телевизор, автомобиль, трактор, станок и т. д.) [10]. Надежность объекта характеризуется следующими состояниями: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное и пре- дельное [10]. Исправное состояние ‒ такое состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Исправное изделие обязательно работоспособно [10]. Неисправное состояние ‒ такое состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно- технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности, приводящие к отказам. Например, повреждение окраски автомобиля означает его неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен [10]. Работоспособным состоянием называют такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, соответствующие требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации [10]. Неработоспособное состояние – такое состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической документации и (или) конструкторской (проектной) документации [10]. 2. Анализ концентрирования и сжижения этилена Проведение анализа надежности системы осуществляется на основе методов надежности и соответствующих данных эффективности. При анализе определяются элементы (сборочные единицы, детали), приводящие к отказам изделия, и взаимосвязь отказывающих элементов. Выявляются факторы, приводящие к разрушению элементов изделия, соответствующий им характер проявления разрушения (постепенный или внезапный) и возможность наблюдения за разрушением (или его проявлением). Наличие последнего обстоятельства дает возможность предупреждать отказы путем своевременного проведения ремонта (технического обслуживания) и является основой при определении системы планово-предупредительных ремонтов и технического обслуживания. В теории надежности различают качественный и количественный анализ надежности системы [3]. Качественный анализ включает: 1) анализ функциональной структуры системы: анализ надежности человеческого фактора, анализ дерева событий, анализ дерева неисправностей, видов и последствий отказов, исследование опасности и удобства использования элементов системы; марковский анализ, составление таблицы истинности, прогнозирование интенсивности отказов, анализ статистических методов надежности (результатом анализа может быть построение «дерева отказов», таблица истинности, численные данные интенсивности отказов элементов, построение графов); 2) определение режимов неисправностей системы и компонентов, механизмов отказов, причин и последствий отказов (оформляются в виде таблицы); 3) определение механизма деградации, который может привести к от- казу; 4) анализ путей отказа/неисправности; 5) анализ ремонтопригодности с учетом времени, метода изоляции и метода восстановления; 6) определение адекватности методов диагностики неисправностей; 7) анализ возможностей предотвращения неисправностей; 8) определение стратегий технического обслуживания и ремонта [3]. Количественный анализ делится на следующие компоненты: 1) разработка моделей надежности и/или эксплуатационной готовности (изображение структуры технического объекта в виде цепей элементов); 2) определение необходимых числовых данных (интенсивностей отказов элементов из справочников, нормативных данных предприятия, технической документации); назначение гамма-процентного ресурса технического объекта в соответствии с действующими нормативами или по указанию преподавателя; определение покупных агрегатов, узлов и других сборочных единиц; установление по техническим условиям на эти изделия их гамма-процентных ресурсов (покупные изделия имеют значение безотказности в виде гамма-процентного ресурса, деленного на 100); методические указания к выбору и расчету необходимых числовых данных; 3) определение числовых оценок показателей надежности с учетом структуры и равнонадежности элементов; расчет показателей безотказности и долговечности отдельных деталей узлов технической системы производят в следующем порядке: − определение показателей безотказности – наработка на отказ ; − определение показателей долговечности (ресурс между плановыми ремонтами: текущим, средним, капитальным, срок службы до списания); − определение показателей ремонтопригодности (среднее время восстановления, продолжительность плановых ремонтов); − определение комплексных показателей надёжности и эффективности функционирования (коэффициент готовности, коэффициент технического использования). Данные показатели следует рассчитывать исходя из годового фонда времени (8640 ч). − проведение необходимого анализа критичности и чувствительности: построение графика изменения вероятности безотказной работы исходной системы от времени [3]. 2.1.Концентрирование этилена В настоящее время 75% всего этилена получают фракционированием при низкой температуре и высоком давлении этот процесс очень эффективен, потребует слишком больших затрат и производственных мощностей, чтобы быть экономически выгодным. Поэтому можно считать химические процессы разделения перспективными, если улучшить их экономические показатели, особенно при выделении больших объемов мало концентрированного этилена из газов крекинга, фракционирование которых при низкой температуре требует значительного расхода холода , газообразных олефинов известной реакции [6]. При этом содержание тяжелых углеводородов в дистилляте снизилось с 0,8% до 0,4%, производительность колонны по питанию, без ее захлебывания, увеличилась с 5 до 7 т/ч (производство концентрированного этилена) [8]. Для разделения олефинов была использована в основном четкая ректификация ожиженных газов под давлением с помощью технических приемов, уже известных в промышленности нефтепереработки единственным новшеством было проведение ректификации при низкой температуре, требующейся для концентрирования этилена. Основными из разработанных процессов химической переработки олефинов были сернокислотная гидратация, приводившая к получению спиртов, которые затем дегидрировались в альдегиды и кетоны, и получение из олефинов их окисей с помощью реакции гипохлорирования. Доступность в промышленных масштабах окиси этилена и окиси пропилена привела к тому, что на рынке стали появляться все новые и новые продукты, получаемые на их основе, например гликоли, сложные и простые эфиры гликолей и алканоламины [9]. Разработан также жидкофазный процесс, который требует применения концентрированного этилена. Например, хлористым водородом действуют на этилен в присутствии хлористого алюминия как катализатора в растворителе, которым может служить либо сам хлористый этил, либо 1,1,2-трихлорэтан [28]. Процесс проводят в интервале от —5 до +55° под давлением 1—9 ата. По другому методу этилен и хлористый водород (молярное отношение 1,07 1) реагируют при 55° и 10 ama в среде хлористого этила в присутствии хлорного железа чтобы реакция не затухала, надо периодически добавлять катализатор [9]. Конденсат — этан-этилен с более тяжелыми углеводородами — с нижней части метановой колонны поступает на ректификацию в этановую колонну 4. Давление в этановой колонне выбирается согласно температурному режиму — в пределах 25- 32 ат. Температура верхней части колонны поддерживается от —5 до —10° С, а температура нижней части — от 85 до 95° С. В этановой колонне этан-этиленовая фракция отделяется от углеводородов Сз и выше, проходит конденсатор 5 верха этановой колонны и в жидком состоянии поступает в сборник 6. Часть этой фракции насосом 7 возвращается на орошение этановой колонны, а избыток направляется в этиленовую колонну 8 для получения концентрированного этилена. Этилен III отводится в виде газа с верха колонны. Орошение этиленовой колонны происходит за счет конденсации части этилена в конденсат торе 9. С низа этиленовой колонны уходит этан IV. Углеводороды Сз и более сложные с нижней части этановой колонны 4 поступают в пропановую колонну 10. С верха пропановой ко лонны пропан-пропиленовая фракция У, пройдя конденсатор/Л аккумулятор 12, насосом/<3 частично возвращается на орошение [9]. Исследования проводились по программе, позволяющей рассчитывать колонны с неограниченно большим числом теоретических тарелок. Оптимальное место подачи питающей смеси определялось из условия получения минимального числа тарелок при данном орошении. В качестве примера рассмотрим процесс ректификации насыщенного абсорбента для выделения из него концентрированного этилена (второй класс фракционирования) [9]. Выделение концентрированного этилена из этан-этиленовой фракции сопряжено с трудностями, обусловленными близкими температурами кипения этилена и этана (минус 103,9 и минус 88,6 °С при атмосферном давлении). В связи с этим для разделения этан-этиленовой фракции при высоком давлении требуется много тарелок (около 75) и высокое флегмовое число (4,5-5). Поэтому в процессе выделения этилена расходуется значительное количество энергии, в частности холода, необходимого для конденсации орошения. Для снижения расхода энергии используют внешние и внутренние холодильные циклы с максимальным использованием холода и тепла отходящих потоков. Эти циклы, как правило, основаны на принципе теплового насоса. Принцип теплового насоса заключается в том, что для подвода тепла используют энергию сжатия газа, а для отвода тепла – дроссельный эффект в сочетании с испарением [7]. Различают схемы внешнего теплового насоса и внутреннего. Более выгодна схема внутреннего теплового насоса. При ее применении снижаются энергетические затраты и исключается часть поверхности нагрева. По одному варианту пары из верхней части колонны засасываются компрессором, сжимаются и поступают в кипятильник, где за счет выделившегося при компримировании тепла последнее подводится в низ колонны. При этом пары конденсируются и поступают в верхнюю часть колонны, где образуют флегму. По другому варианту часть остатка, вытекающего из нижней части колонны, дросселируется и используется как хладагент в дефлегматоре. Затем пары сжимаются компрессором и подаются в нижнюю часть колонны для использования их тепла. Схема внутреннего теплового насоса применяется при малых разностях температур между верхом и низом колонны; термодинамическая эффективность этой схемы примерно на 40 % выше, чем схемы с внешним тепловым насосом [7]. Список использованных источников 1. Шишмарев, В.Ю. Надежность технических систем: учебник для студ. вузов / В.Ю. Шишмарев. - М.: ИЦ "Академия", 2010. - 304 с. - (Высшее профессиональное образование) - ISBN 978-5-7695-6251-8. Экземпляры всего: 25 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА 2. Надежность технических систем и техногенный риск под редакцией Акимова В.А., Лапина В.Л., Попова В.М., Пучкова В.А., Томакова В.И., Фалеева М.И. Режим доступа: https://topuch.ru/uchebnoe-posobie-nadejnoste-tehnicheskih-sistem-i-tehnogennij/index.html 3. Надежность технических систем и техногенный риск: Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы/ М.В. Кравцова. -Тольятти ТГУ, 2011. 4. Анализ и оценка риска производственной деятельности: учеб. пособие / П. П. Кукин [и др.]. - М. : Высшая школа, 2007. - 328 с. - Гриф: допущено Мвом образования и науки РФ в качестве учеб. пособия для студ. вузов, обуч. по напр. подг. и спец. высш. проф. образования в области техники и технологии. Экземпляры всего: 10 5. Александровская Л.Н. Безопасность и надежность технических систем [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Александровская Л.Н., Аронов И.З., Круглов В.И. - Электрон. текстовые данные. - М.: Логос, 2008. - 376 c. – ISBN: 978-5-98704-115-5. Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/9055 8. 6. Технология нефтехимических производств Редактор И.А. Нечаев Технический редактор З.И. Яковлева М., Издательство «Химия», 1968 г. -352 с. Режим доступа: https://www.chem21.info/page/143111162240137001239171050051032191145172053052/ 7.https://yandexwebcache.net/yandbtm?lang=ru&fmode=inject&tm=1591612709&tld=kz&la=1591088512&text=Концентрирование%20этилена&url=https%3A%2F%2Flektsii.org%2F2-31133.html&l10n=ru&mime=html&sign=9b04f357d9c2bfa2186d0825b8b35f56&keyno=0 8. Основы конструирования и проектирования промышленных аппаратов Ю.А. Комиссаров, Л.С. Гордеев, Д.П. Вент. – Москва «Химия» 1997. Режим доступа: https://www.chem21.info/page/176036103016117091050072230011045144203223142077/ 9. Справочник химика. Режим доступа: https://www.chem21.info/info/872775/ 10. Надежность технических систем и техногенный риск : учеб. пособие / Е. А. Киндеев ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. И Н. Г. Столетовых. – Владимир : Изд-во ВлГУ, 2016 ‒ 154 с. Режим доступа: https://b-ok.asia/book/3414478/c8e24a?regionChanged |