ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время автоматизация процессов и производств является одним из ключевых факторов развития промышленности. С каждым годом все больше компаний внедряют системы автоматизации, чтобы повысить эффективность работы и сократить затраты.

Внедрение автоматизации – это достаточно трудоемкий процесс, который требует длительного времени и больших финансовых затрат, поэтому предприятия, которые не обладают достаточными финансовыми возможностями, могут автоматизировать свое предприятие частично.

В этой связи, работа посвящена исследованию расчёта надёжности и разработке методов и технологий автоматизации процессов и производств [1-3].

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Насыщенный кислыми газами раствор 45% МДЭА поступает в сборник насыщенного раствора МДЭА 321-V101. В сборнике происходит выделение газов и отделение жидких углеводородов из насыщенного 45% МДЭА. Газы направляются в емкость-сепаратор факельных сбросов 321-V101, а затем на факел. На время пуска блока в сборник насыщенного раствора предусматривается подача топливного газа для создания давления 5,0 кгс/см2 и дальнейшего приема насыщенного раствора МДЭА [4].

Экспанзерный газ направляется в десорбер 321-Т101. Жидкие углеводороды, содержащиеся в насыщенном растворе 45%-го МДЭА, через специальную перегородку переливаются в отсек для сбора жидких углеводородов.

Насыщенный раствор 45% МДЭА направляется на регенерацию в десорбер 321-Т101, предварительно пройдя рекуперативные теплообменники «раствор-раствор» 321-Е101А/В. В теплообменниках 321-Е101А/В насыщенный раствор нагревается до 65°С за счет тепла регенерированного раствора, который охлаждается при этом до 58°С.

Регенерированный раствор, вытекающий из нижней части десорбера 321-Т101 направляется в сборник регенерированного раствора 321-V102 или в сливной сборник 321-V104.

Из сборника 321-V102 регенерированный раствор МДЭА, насосами 321-Р101А/Р подается на охлаждение в аппараты воздушного охлаждения 321-А101А/В/С/D. При неработающем сборнике регенерированного раствора из сливного сборника 321-V104.

Из аппарата воздушного охлаждения 321-А101А/В/С/D раствор, пройдя пластинчатый теплообменник 321-Е103, разделяется на 2 потока. Первый поток выводится с блока, другой отправляется на секцию в БОТК. В период пуска секции при наладке холодной циркуляции и в период нормальной или кратковременной остановки на ремонт, с целью рециркуляции раствора для поддержания секции в работе горячей циркуляции, предусмотрена подача регенерированного раствора в сборник насыщенного раствора 321-V101.

После патронного фильтра 321-F101А/В регенерированный раствор поступает на угольный фильтр 321-F102 и патронный фильтр 321-F103. Отфильтрованный раствор возвращается в 321-V102. Работа регулирующего клапана (поз. FV1106) будет реализована только при работе всех трех фильтров. Регулирующий клапан (поз. FV1105) будет находиться в работе при любых режимах работы узла фильтрации. При работе только первой ступени фильтрации – на 321-F101А/В, регулирующий клапан (поз. FV-1106) будет иметь «0» уставку. Отфильтрованный раствор будет возвращаться в систему по байпасу (поз. FV1106) через регулирующий клапан (поз. FV-1105).

2 РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ

Для процесса насыщения кислыми газами МДЭА выберем контур регулирования уровня регенерированного раствора в сборнике 321-V102 (поз. LE1104) и рассчитаем его надёжность (См. Рисунок 1).

Рисунок 1 – Контур регулирования уровня регенерированного раствора в сборнике

Для этого составим логическую схему системы, представленную на Рисунке 2.

Рисунок 2 – Логическая схема системы автоматического регулирования

В схеме: А – первичный преобразователь уровня; В – линия связи 1; С – контроллер системы автоматического регулирования; D – линия связи 2; E – блок преобразователя привода регулятора; F – механизм регулятора; G – линия связи 4; H – отсечная задвижка.

2.1 Расчёт показателей надёжности

В Таблице 1 приведены показатели интенсивности отказов элементов, входящих в состав системы [5-7].

Таблица 1 – Интенсивность отказов элементов

Примем следующие допущения при построении математической модели надежности системы:

1. Элементы прошли период приработки;

2. Справедлив экспоненциальный закон распределения;

3. Отказы элементов независимы.

Согласно составленной схеме, вероятность безотказной работы системы будет выражаться формулой:

Интенсивность отказов данной системы находится по формуле:

Для вычислений воспользуемся программой «Matlab». На Рисунке 3 представлен код для вычисления интенсивности отказов и построения её графика.

Рисунок 3 – Код вычислений в программе Matlab

На Рисунке 4 представлен график интенсивности отказов системы во времени.

Рисунок 4 – График интенсивности отказов системы во времени

2.2 Повышение надежности системы

К способам повышения надежности систем относят:

1. Увеличение надежности отдельных элементов (замена приборов, линий связи, а также использование устройств с более высокими характеристиками надежности);

2. Упрощение системы при проектировании;

3. Резервирование элементов системы;

4. Систематический контроль и обслуживание системы.

Для рассматриваемой системы введем резервирование каждого элемента системы. Схема системы с резервированием приведена на Рисунке 3 [8-9].

Рисунок 3 – Логическая схема системы с резервированием

Вероятность безотказной работы на каждом из участков будет равна:

где i – соответствующий участок.

Тогда вероятность безотказной работы зарезервированной системы будет находиться по формуле:

Интенсивность отказов данной системы находится по формуле:

Код вычисления интенсивности отказов и построения её графика для системы с резервированием в программе Matlab представлен на Рисунке 6.

Рисунок 6 – Код вычисления интенсивности отказов системы с резервированием

Графики интенсивности отказов системы с резервированием и без резервирования представлены на Рисунке 7.

Рисунок 7 – Графики интенсивностей отказов системы с резервированием и без резервирования

Рассчитаем отношение интенсивности отказов системы до резервирования к интенсивности отказов системы после резервирования, результат представим в Таблице 2:

Таблица 2 – Отношение интенсивностей

Таким образом, из данных Таблицы 2 видно, что резервирование системы позволяет снизить интенсивность отказов в начале эксплуатации в 2 раза, сохраняя срок службы системы до конца срока эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы был проведён проектный расчёт надёжности системы автоматического регулирования уровня регенерированного раствора процесса насыщения кислыми газами МДЭА. Были определены показатели надёжности, такие как вероятность безотказной работы, интенсивность отказов.

В целом, результаты исследования имеют практическую значимость для обеспечения бесперебойной и безопасной работы промышленных установок. Они могут быть использованы инженерами и техническими специалистами при проектировании, эксплуатации и обслуживании систем автоматического регулирования.

Результаты расчёта позволили выявить наиболее уязвимые элементы системы и разработать рекомендации по повышению её надёжности. Это включает в себя использование более надёжных компонентов, резервирование критически важных элементов и проведение регулярного технического обслуживания.

Дальнейшие исследования в этой области могут быть направлены на разработку более точных методов расчёта надёжности систем автоматического регулирования с учётом специфики конкретных технологических процессов. Также перспективным направлением является изучение влияния различных факторов на надёжность работы таких систем.