521

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Автоматизация технологических процессов и производств»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

Методические указания к лабораторным работам

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2013

elib.pstu.ru

УДК 658.012:004.42 О-61

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор А.Г. Шумихин (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);

канд. техн. наук В.Г. Плехов (ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»)

Определение показателей качества функционирова- О-61 ния технологических процессов нефтеперерабатывающих производств : метод. указания к лаборат. работам / сост. С.Н. Кондрашов. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. по-

литехн. ун-та, 2013. – 68 с.

Изложены методы определения системных показателей качества продукции и показателей качества функционирования технологических процессов нефтеперерабатывающих производств. Приведены примеры расчета оценок точности, устойчивости, управляемости и надежности технологических процессов.

Предназначены для студентов специальностей «Автоматизация технологических процессов и производств», «Компьютерные системы качества» очной и заочной форм обучения.

УДК 658.012:004.42

© ПНИПУ, 2013

2

elib.pstu.ru

3

elib.pstu.ru

ВВЕДЕНИЕ

Повышение эффективности любого предприятия тесно связано с созданием передовых систем управления на базе современного оборудования. Один из путей достижения этой цели – построение, внедрение и использование эффективных систем промышленной автоматизации. Автоматизация позволяет наиболее эффективно использовать все ресурсы нефтеперерабатывающей промышленности, улучшить качество выпускаемых продуктов, сократить расходы материалов и энергии, значительно повысить надежность работы оборудования и производительность труда.

Технологические потоки производств нельзя рассматривать как сумму отдельных процессов. Каждая единица оборудования в составе технологической линии влияет как непосредственно, так и косвенно на работу других аппаратов и машин. Вследствие этого для совершенствования систем управления технологическим потоком (процессом) необходима оценка наиболее существенных свойств его функционирования.

Цель выполняемых лабораторных работ заключается в существенном повышении эффективности управления технологическими линиями.

Для достижения цели должны быть решены следующие основные задачи:

1.Изучение и определение показателей качества продукции нефтеперерабатывающих производств.

2.Оценка точности функционирования технологического процесса.

3.Оценка устойчивости функционирования технологического процесса.

4.Оценка управляемости технологического процесса.

5.Оценка надежности функционирования технологического процесса.

4

elib.pstu.ru

1. ИЗУЧЕНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

Цель работы – изучить различные показатели качества моторных топлив. Научиться определять комплексные показатели качества товарной продукции, а также оценивать качество технологических потоков.

1.1. Краткие теоретические сведения

Проблема качества является важнейшим фактором повышения уровня жизни, экономической, социальной и экологической безопасности. Качество – комплексное понятие, характеризующее эффективность всех сторон деятельности: разработка стратегии, организация производства, маркетинг и др. Важнейшей составляющей всей системы качества является качество продукции. В современной литературе и практике существуют различные трактовки понятия «качество». Международная организация по стандартизации определяет качество (стандарт ИСО 8402) как совокупность свойств и характеристик продукции или услуг, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности.

Отдельное свойство качества продукции характеризуется абсолютной величиной и составляет единичный показатель качества продукции. Под абсолютным показателем качества понимается количественная характеристика свойства, полученная в результате измерения. Абсолютное значение i-го единичного показателя качества продукции Рi изменяется в некотором интервале от минимального Рimin до максимального Рimax значения. Этот интервал ограничен величиной допустимого колеба-

ния единичного показателя [ Pi допmin , Pi допmax ], поэтому в общем случае при Рimin < Piдопmin и Рimax > Pi допmax продукция относится

5

elib.pstu.ru

к бракованной. Величина допустимого интервала влияет на строгость оценки качества: чем важнее данный единичный показатель, тем меньший интервал его изменения берется.

Оценка качества продукции основана на сравнении величины единичного показателя качества Рi с соответствующим базо-

вым значением Рiбаз. Базовый показатель – показатель продук-

ции, принятой за исходную при сравнительных оценках качества. Выбор базового значения показателя зависит от цели оценивания качества продукции.

Однако абсолютные показатели качества ничего не говорят о свойстве с точки зрения шкал «много – мало», «достаточно – недостаточно» и т.д. Абсолютные показатели сами по себе еще не дают возможности оценить свойство продукции, определить его уровень. Уровень дает наиболее законченную и важную информацию о свойстве вообще и качестве в частности. В расчетах чаще определяется не абсолютный показатель Рi, а относитель-

ный показатель качества продукции Рi . Относительный пока-

затель качества – это количественная характеристика одного или нескольких свойств, входящих в состав качества продукции, физический смысл которого заключается в том, что он устанавливает степень приближения значения данного единичного показателя качества продукции к его базовому значению. Зависимость

между относительным показателем качества продукции Рi и его абсолютным значением Рi представляют в виде уравнения

где Рi изменяется в пределах от 0 до 1.

В общем виде это выражение описывается нелинейной зависимостью, но часто функцию f принимают линейной в виде постояннойвеличиныСi:

6

elib.pstu.ru

где Сi зависит от диапазона измерения, базового значения единичного показателя качества продукции и определяется по формуле

Pбаз

Ci = Pi max i− Pi min .

Измерение и оценку уровня качества продукции по отдельным единичным показателям применяют в дифференцированном методе. Используя его, можно обеспечивать заданный уровень качества путем включения в стандарты или технические условия определенной номенклатуры показателей, сравнивать качество однотипных изделий между собой и с эталонными образцами, планировать повышение тех или иных показателей качества и т.д. В любом случае точность, однозначность и сопоставимость показателей измерения и оценки уровня качества продукции целиком зависят от степени измеряемости каждого отдельно взятого свойства вне зависимости от его физико-хими- ческой природы.

Однако этот метод дает возможность количественно оценивать только характеристики или показатели отдельных свойств, но не само качество. В то время как существует потребность измерять качество продукции единым комплексным показателем, однозначно отражающим всю совокупность ее свойств. Это обеспечивается комплексным методом оценки качества.

При применении этого метода для обеспечения сопоставимости отдельных свойств используют относительные показате-

ли качества продукции Рi и соответствующие коэффициенты

весомости Mi, так как отдельные свойства неравнозначны по своей важности. Коэффициент весомости находится как неко-

7

elib.pstu.ru

торая функция от вероятности достижения каждым i-м единичным показателем качества продукции его базового значения. Коэффициенты весомости всех свойств, находящихся на одном уровне, связаны друг с другом так, что сумма коэффициентов весомостей всегда остается равной единице. Увеличение весомости одного свойства происходит лишь за счет уменьшения весомости других свойств этого же уровня рассмотрения. Коэффициенты весомости всех свойств подчиняются зависимости

in=1 Mi = 1,

где Мi – коэффициент весомости i-го относительного показателя качества продукции;

n – число свойств качества на i-м уровне.

В общем виде комплексный показатель качества

P = f( Рi , Mi).

Для получения комплексного показателя качества продукции рассчитывают взвешенные среднеарифметические Рса, среднегеометрические Рсг и иногда среднегармоническое Рсгар значения по всей совокупности относительных показателей. Среднеарифметическое значение

является объективной величиной, поскольку ее результат в равной мере зависит от всех единичных показателей качества. Среднегеометрическое значение

более трудоемко при вычислении, но оно обращается в нуль, когда один из множителей равен нулю, т.е. если значение хотя бы одного из относительных показателей качества продукции

8

elib.pstu.ru

ниже допустимого уровня, то среднегеометрическая комплексная оценка независимо от значений других показателей также превращается в нуль. На практике наиболее часто применяется средняя арифметическая величина показателей.

Иногда вместо Рсг используют среднегармоническую оценку Рсгар, учитывающую разброс показателей вокруг среднего:

= n M

Pсгар 1 Mi .

1n Pi i

Для количественного определения качества моторных топлив возможно использование обобщенного показателя Рoб. Он учитывает две группы характеризующих свойств: эксплуатационные и экологические:

Pоб = Ka 1i=1 Mai Pai + Kb ip=1+1 Mbi Pbi ,

где Ka, Kb – коэффициенты обобщенного показателя качества моторных топлив по каждой из двух групп свойств (а – группа эксплуатационных свойств; b – группа экологических свойств), причем Kа + Kb = l.

Маi, Мbi – коэффициенты весомости каждого i-го относительного показателя качества в каждой группе свойств, причем

in=1 Mai = 1, ip=1+1 Mbi = 1;

Pai , Pbi – относительные показатели в каждой группе

свойств, определяемые по выражению (1.1).

В приведенных соотношениях показатели качества вычисляют при условиях 0 ≤ Mi ≤ 1 и in=1 Mi = 1. Тогда приведенные соотношения приобретают удобный для вычислений вид:

9

elib.pstu.ru

Качество моторных топлив (автомобильных бензинов) оценивается комплексом свойств, включающих эксплуатационные (октановое число, плотность, фракционный состав, давление насыщенных паров, вязкость) и экологические (содержание серы, объемная доля олефиновых и ароматических углеводородов, объемная доля бензола) свойства, определяемые на основе объективных методов измерения.

В настоящее время качество становится объектом управления, поскольку речь идет о создании системы оптимизации качества, его управлении и регулировании непосредственно в процессе производства данной продукции.

Важнейшее значение имеет оценка качества продукции с учетом динамики производства, выявление зависимости качества готовой продукции от режима и особенностей эксплуатации технологической системы. По сути, процесс формирования качества продукции зависит как от качества исходного сырья, так и от качества функционирования технологического потока.

1.2. Порядок выполнения лабораторной работы

Работа проводится индивидуально. Каждый студент в соответствии с вариантом получает исходные значения показателей качества товарного автомобильного бензина «Регуляр Евро-92» или «Премиум Евро-95» ГОСТ Р 51866.

Для оценки качества бензина необходимо определить следующие относительные показатели качества: октановое число по исследовательскому методу, объемная доля ароматических углеводородов, объемная доля бензола, объемная доля испарившегося бензина при 70 °С и давление насыщенных паров. Требования к перечисленным показателям, а также их коэффициенты весомости приведены в табл. 1.1.

10

elib.pstu.ru