4.3.2 Прямые оценки качества сау. Передаточная функция всей системы имеет вид:

(39)

проведем обратное преобразование Лапласа от передаточной функции САУ.

(40)

График переходного процесса приведен на рисунке 5.

Рисунок 5 – График переходного процесса САУ

По полученному переходному процессу определим прямые показатели качества САУ:

Установившееся значение

Тогда 5% интервал отклонения от установившегося значения будет соответствовать следующей величине.

(42)

Переуправление

(43)

Время переходного процесса tп=13 с.

Время нарастания регулируемой величины (время достижения максимума) tн=13 c.

Время первого согласования (время, когда регулируемая величина в первый раз достигает своего установившегося значения) t₁=13 c.

Период колебаний Т=∞.

Частота колебаний .

Колебательность (число колебаний за время колебательного процесса) n=0.

Декремент затухания .

3.3.3 Косвенные оценки качества. Для этого построим амплитудно частотную характеристику (см. рисунок 6) выполненную в программе MathCAD.

Рисунок 6 – Амплитудно-частотная характеристика САУ

Резонансная частота (частота при которой АЧХ достигает своего максимального значения) ω_Р=0

Показатель колебательности . (44)

4.1 Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ САУ

Критерия по Михайлову – Найквесту

6 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ

6.1 Прогнозирование живучести плотномера .

При сложном режиме знакопеременной нагрузки плотномера, в материале возбуждается несколько механизмов повреждаемости. За возникновение внезапного отказа плотномер из-за нарушения усталостной прочности во многом ответственен реальный режим нагрузки и сопутсвущий ему процесс усталостного повреждения.

Опыт наиболее развитых химических отраслей производства показывает, что основная причина несогласованности результатов применения технологических методов с данными эксплуатации заключается прежде всего в пренебрежении реальными особенностями нагрузки на плотномер при оценке сопротивления материалов усталости. Способность плотномера с усталостной трещиной работать в течении определенного времени в условиях нагрузки оцениваются живучестью конструкции. Для определения живучести плотномера необходимо располагать совокупностью методов расчета критических трещин с учетом режимов эксплуатации, нагрузки и концентрации напряжений. Для электрогидравлического преобразователя как реальной конструкции, рассчитанных на длительную эксплуатацию, без большой погрешности можно принять, что практически напряжение любого уровня вызывают усталостное повреждения конструкции. Таким образом, задача оценки прогнозирования живучести электропневматического реле можно рассчитать по критерии вероятности безотказной работы.

7.2 Прогнозирование живучести электрогидравлического преобразователя по критерию «Вероятность безотказной работы».

Механические свойства конструкционных сталей имеют случайную природу, поэтому прогнозирование живучести плотномера должно носить вероятный характер. Так как разрушение должно трактоваться как редкое событие, и следовательно, теоретические выводы должны относиться к событиям малой вероятности, оценку и прогнозирование живучести плотномера целесообразно давать в вероятностном аспекте разрушения по критерию «вероятность безотказной работы»(ВБР).Для определения последнего в качестве примера воспользуемся выборкой наработки до отказа с мест эксплуатации

Данные приведены в таблице №

№ рплотномера	Наработка до отказа	Место эксплуатации плотномара	Последствия от усталостного разрушения плотномера
1	2	3	4
12	1400	г.Балаково «Химволокно»
58	950	г.Балаково «Балаковорезинотехника»
64	940	г.Балаково «АЭС»
85	700	г.Балаково «ГЭС»
90	875	г.Балаково «ТЭЦ»
92	1100	г.Саратов «ТЭЦ»
95	589	г.Чебоксары «Севанский завод»
106	782	г.Рига «Рига химмаш»
1	2	3	4
108	660	г.Рига «Кролецпроарматура»
109	1400	г.Гусь Хрустальный завод «Красный Профинерт»
110	850
111	930

Для расчета живучести электрогидравлического преобразователя по критерию «вероятности безотказной работы» воспользуемся методом теории вероятности и математической статистики, применив в качестве указанного показателя математическое ожидание наработки до первого отказа (среднюю наработку реле до первого отказа.

Живучесть определяется по формуле:

где t_ср- период до первого отказа

N₀- количество деталей, находящихся под наблюдением

t_i - значение середины интервала

n_{i –} число отказов в интервале

Результаты расчетов приведены в таблице №

Определяемый Параметр и формулы его расчета	Номера интервала наработки
	1	2	3	4	5	6	7
1	2	3	4	5	6	7	8
1	2	3	4	5	6	7	8
Граница интервала наработки , ч	0-270	270-540	540-810	810-1080	1080-1350	1350-1620	1620-1890
Значение середины интервала , ti,ч	135	405	675	945	1215	1485	1705
Число отказов в интервале, ni	1	5	7	4	2	0	3
Накопленное число отказов,	0	1	4	3	2	1	8
Число рабо-тоспособных реле к моменту ti,Ni	12	12	10	5	3	1	4
Частность	0,083	0,411	0,588	0,333	0,166	0	0,25
Оценка вероятности наступления отказа реле	0	0,083	0,333	0,25	0,166	0,083	0,666
Оценка вероятности безотказной работы	1	1	0,833	0,416	0,25	0,083	0,333
1	2	3	4	5	6	7	8
Оценка плотности вероятности	0,00008	0,00044	0,00062	0,00035	0,00017	0	0,00026
Оценка интенсивного отказа	0	0,0010	0,0035	0,0013	0,00053	0,00008	0,0028

С учетом данных таблицы № построим график

Рисунок №6 Вероятность между вероятностью безотказной работы P_(ti), отказом F_(ti) и оценкой интенсивного отказа

Исходя из данных в таблице t_ср=2237 ч., что является приемлемым для данной детали.

7 ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ОПИСАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

7.1 Характеристика потребителя

Инженеры создают проекты которые потом реализуют в готовых для продажи изделиях. Созданные на заводе по инженерным проектам устройства или продуктам, должны поступить на рынок продаж для покупателя.

Потребитель разрабатывает систему контроля, которым являются крупные нефтеперерабатывающие заводы и предприятия. Осуществляющие приемку хранения жидких нефтепродуктов, контролирующие плотность измерения при перегонки нефти.

7.1.2 М е т о д и к а о п и с а н и я п о л н о г л у б и н н а я. Элементы плотномера- микроконтроллер, усилительное устройство, устройство очистки бензина, датчик плотности.

Рассмотрим датчик плотности, гидроэлектро преобразователь плотности.

В ГЭПП используется магнитная жидкость марки Т – 40

7.2 Назначение

ГЭПП предназначен для измерения плотности жидких топлив

7.2.1 Т е х н и ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и. Измерительный стакан, магнитно-жидкостный сенсор, капилляр,трубопровод.

7.2.3 М а с с а, г а б а р и т ы. Измерительный стакан имеет размеры: высота 45 мм, диаметр 35 мм, толщина стенок 1 мм. Размеры магнитно-жидкостного сенсора: длина 17,35 мм; толщина оболочки 0,05 мм. Капилляр имеет размеры: длина 45 мм, диаметр 5 мм. Длина трубопровода 76 мм, диаметр трубопровода 8 мм. Капилляр 2 представляет собой трубку из оргстекла.

7.2.4 С о с т а в у с т р о й с т в а и к о м п л е к т п о с т а в к и.

1- трубопровод, 2 – капилляр, 3 – проточная часть ГЭПП, 4 – катушки

индуктивного датчика, 5 – магнитожидкостный сенсор.

7.3 Устройство и принцип работы

ГЭПП представляет собой полый стакан 3, соединенный через капилляр 2 с трубопроводом 1, по которому проходит исследуемая жидкость. Стакан расположен внутри катушек индуктивного датчика 4, сердечником которого является МЖ сенсор 5, жестко закрепленный по верхнему краю стакана.

Принцип действия ГЭПП: при изменении плотности рабочей жидкости происходит деформация чувствительного элемента ГЭПП. Это приводит к изменению взаимоиндуктивности измерительных катушек дифференциально-индуктивного датчика и, следовательно, к изменению значений тока.

7.4 Меры безопасности при работе с изделием

Правилам устройства электроустановок все металлические части установок, которые могут оказаться под напряжением, вследствие нарушения изоляции, должны быть заземлены.

7.4.1 М е т о д и к а о п и с а н и я р ы н о ч н а я. Нам надо заинтересовать покупателя в условиях, когда аналогичный или даже лучше по качеству товар предлагают фирмы- конкуренты. Для принятия решения о покупке той или иной вещи есть реклама. Плотномер не имеет аналогов в мире.В гидроэлектро преобразователе используется магнитная жидкость марки Т-40.

Достаточно маленький и компактный для своего вида.

7.4.2 П р е и м у щ е с т в а п л о т н о м е р а. При измерении плотности на магнитно-жидкостный сенсор воздействует поток жидкости. От характера воздействия, то есть распределения сил по поверхности магнитно-жидкостного сенсора, зависят многие факторы, влияющие на качество работы: долговечность оболочки МЖ сенсора; чувствительность МЖ сенсора к изменению скорости потока.

8 Технико-экономическое описание

8.1 Теоретические аспекты необходимости исследования

Переход народного хозяйства на рыночные отношения предполагает создание экономических предпосылок для эффективно действующего производства с точки зрения рационального использования ресурсов, неуклонного ускорения технического прогресса и полного удовлетворения потребностей производителей. Основным результатом поставленных задач должно стать повышение качества продукции и обеспечение ее конкурентоспособности на внешнем рынке. Новая техника должна быть не только технически совершенной, но и экономически выгодной.

Целью дипломного проектирования является иccледование САК, относится к классу контролирующих приборов для преднозначения контроля плотности нефтепродуктов при крекинге нефти непосредственно при технологическом процессе. что позволяет контролировать качество получаемого продукта. Принцип работы САК обеспечивает высокую точность контроля плотности, снижение времени контроля. САК прост в обслуживание и эксплуатации, может использоваться в автоматизированных системах. Сферы применения САК – химическая и нефтяная промышленность, то есть все предприятия, изготавливающие или применяющие при производственном процессе жидкости, для которых одним из главных параметров является плотность.

Целью выполнения экономической части дипломного проекта является проведение расчетов для определения затрат на подготовку и проведение научно – исследовательских разработок (НИР). При этом технико-экономические расчеты должны содержать: определение трудоемкости, длительности выполнения НИР, построение сетевого графика выполнения НИР, определение плановой себестоимости и договорной цены выполнения НИР, оценку эффективности проведения и использования результатов НИР.

4.2 Маркетинговые исследования

Изучение материалов и научно-технической литературы по проектированию САК выявило недостаточный уровень описания плотности так как измерение плотности играет существенную роль при проведении исследовательских работ в различных отраслях науки и техники, а также при осуществления контроля над технологическими процессами и качеством продукции. Результаты проведённой научно-исследовательской будут применятся при проектировании новых конструкций САК, которые основываются на автоматизации.

4.3 Определение трудоемкости выполнения НИР

Для определения трудоемкости выполнения научно – исследовательских работ составляется перечень основных этапов и видов работ, которые должны быть выполнены. При этом особое внимание уделено логическому упорядочиванию последовательности выполнения отдельных видов работ. Важное значение в процессе анализ имеет выявление возможностей параллельного выполнения отдельных видов работ, так как это позволяет существенно сократить общую длительность проведения НИР. По каждому виду работ определяется квалификация уровней исполнителей (должности). Типовой перечень этапов и видов работ, выполняемых при проведении НИР, составляется в соответствии с ГОСТ 15.101 – 80 и приведён в таблице 1.

Таблица 1 – Распределение работ по этапам, видам и должностям

Этап НИР	№ раб	Вид работ	Должность исполнителя
1	2	3	5
Разработка технического задания	1	Составление ТЗ на НИР	C.н.с
	2	Утверждение ТЗ на НИР	C.н.с
	3	Изучение ТЗ на НИР	М.н.с.
	4	Сбор научно – технической литературы, нормативно – технической документации, относящейся к теме	инженер-конструктор
	5	Изучение научно – технической литературы, нормативно – технической документации, относящейся к теме	инженер-конструктор
	6	Составление вопросов по теме	инженер-конструктор
	7	Формулирование возможных направлений решения задач, поставленных в ТЗ НИР	М.н.с
	8	Расчет системы как СРП	М.н.с.
	9	Расчет ВЭА системы	М.н.с
Теоретические исследования	10	Расчет системы на устойчивость	инженер-конструктор
	11	Расчет надежности системы	инженер-конструктор
	12	Основы методики описания САУ	инженер-конструктор
	13	Предзащита ДП	инженер-конструктор

Т

Продолжение таблицы 1

рудоемкость выполнения НИР определяется по сумме трудоемкостей этапов и видов работ, оценивается экспертным путем в человеко-днях и носит вероятностный характер, так как зависит от многих трудно учитываемых факторов. Применяются оценки минимально возможной трудоемкости выполнения отдельных видов работ – а_i, максимально возможной - b_i, наиболее вероятной m_i. По этим величинам оценивается ожидаемое значение трудоемкостей t_i и их дисперсий Д_i по следующим формулам:

t_i = (а_i + 4 m_i + b_i)/6; (36)

Д_i = ((b_i - а_i) ² /6 (37)

Дисперсия характеризует степень неопределенности выполнения работы за ожидаемое время Т_i.

Экспертные оценки и расчетные величины трудоемкости и дисперсии приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Оценка трудоемкости отдельных видов работ

Вид работ	Оценка трудоемкости			Расчетные величины
	аi	mi	bi	ti	Дi
1	2	3	4	5	6
1	1	1	1	1	0.0000
2	1	1	1	1	0.0000
3	1	1	1	1	0.0000
4	4	5	6	5	0.6667
5	10	15	18	15	10.6667
6	1	2	3	2	0.6667
7	2	3	4	3	0.6667
8	2	3	5	3	1.5000
9	2	4	5	4	1.5000
10	5	7	8	7	1.5000
11	3	4	5	4	0.6667
12	3	4	5	4	0.6667
13	3	3	4	3	0.1667

Продолжение таблицы 3