Повышение надежности средств и систем автоматизации в процессе монтажа, наладки и эксплуатации.

    Научно-технический прогресс создает предпосылки для повышения качества управления за счет использования вычислительной техники, математических методов, теории управления, автоматизации управления. Все это нашло конкретную реализацию в автоматизированных системах управления.

    Управление производством – информационный процесс, обеспечивающий выполнение материального или информационного процесса и достижение им определенных целей. Производством управляют люди и воздействуют они на людей.

    Управление технологическими процессами – информационный процесс,  обеспечивающий выполнение материального процесса и достижение им определенных целей. ТП управляют люди, но они воздействуют на технические средства.

    Для машиностроения управление ТП – это комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности производства в соответствии с выбранным критерием оптимальности при заданных технологических, экономических и других производственных ограничениях.

    Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих определенным режимам, условиям пользования, технического обслуживания.

    Надежность является комплексным свойством объекта, включающим следующие составляющие:

1. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени;

2. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в обнаружении причин возникновения отказов, устранению их последствий путем проведения ремонта и технического обслуживания;

3. Сохраняемость – свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение транспортировки и после хранения;

4. Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания.

    Каждая из составляющих надежности связана с некоторой случайной величиной, имеющей размерность времени (время безотказной работы, время восстановления работоспособности после отказа, время сохранения технических характеристик в условиях хранения).

    АСУ ТП как объект исследования надежности имеет следующие особенности:

- сложность (большое число различных технических средств и персонала);

- многофункциональность;

- многонаправленность использования элементов в системе (один и тот же элемент

участвует в выполнении нескольких функций);

- множественность видов отказов (причины возникновения, последствия);

- взаимосвязь надежности и экономической эффективности (повышение надежности требует дополнительных затрат, снижающих экономический эффект);

- зависимость надежности от технической эксплуатации;

- зависимость надежности от КТС и структуры алгоритмов;

- влияние персонала на надежность.

    Уровень эксплуатационной надежности АСУ ТП определяется следующими факторами:

- составом и структурой используемых технических средств;

- режимами, параметрами обслуживания и восстановления;

- условиями эксплуатации системы и ее отдельных компонент;

- содержанием, организацией, структурой реализуемых алгоритмов управления;

- содержанием задач и организацией деятельности операторов.

    Применительно к АСУ ТП основные составляющие надежности – безотказность и ремонтопригодность, которые обязательно вносятся в техническую документацию.

    Сохраняемость и долговечность не являются существенными показателями и определяются факторами морального старения. Рассмотрение вопросов надежности АСУ ТП базируется на функциональном подходе, в соответствии с которым надежность АСУ ТП представляет собой совокупность характеристик и показателей по всем функциям системы. Перечень этих функций устанавливается ТЗ на АСУ ТП и по каждой функции различают два возможных состояния: работоспособность и неработоспособность.

    По результатам анализа технической документации и визуального обследования составляют заключение о возможности проведения наладочных работ. При необходимости намечают и выполняют мероприятия по доработке схемы автоматизации.

    Стендовая проверка проводится для оценки работоспособности средств автоматизации и соответствия их характеристик и параметров паспортным и проектным данным. Если при проверке выявлены существенные недостатки в работе регулятора, то приборы бракуют и заменяют новыми. Для проведения стендовой проверки электронных и гидравлических регуляторов подразделения КИП и автоматики теплоэнергетических предприятий должны быть оснащены специальными стендами. Проверка осуществляется в соответствии с методиками, приведенными в заводских инструкциях по эксплуатации и наладке. Когда указанные стенды отсутствуют, авторы рекомендуют проводить проверку по сокращенной программе, при которой лишь оценивается общая работоспособность регуляторов без уточнения их характеристик. Последние оценивают при наладке регуляторов на объекте и в процессе их эксплуатации. Проверка по сокращенной программе требует меньших затрат времени и ресурсов и представляется целесообразной при массовой автоматизации тепловых пунктов.

    Наладка регуляторов состоит в их статической и динамической настройке. 

    Статическая настройка заключается в задании регулятору настроечных параметров для поддержания требуемых для данного потребителя отопительного графика (регулятору системы отопления), температуры горячей воды (регулятору системы горячего водоснабжения), давлений, перепада давлений, расхода (регуляторам гидравлических режимов).

    Динамическая настройка заключается в задании регулятору параметров настройки для обеспечения оптимального переходного процесса в реальных условиях эксплуатации. Задание параметров статической и динамической настройки производится путем установки настроечных органов на панелях управления регуляторов в определенное положение по шкалам этих органов.

    Порядок проведения наладки и эксплуатации для электронных автоматических регуляторов:

• перечень органов настройки и управления на панелях управления регулятора и общие виды панелей; принятые заводом-изготовителем обозначения указанных органов, диапазоны изменения значений параметров настройки в пределах шкалы настроечного органа;
• порядок проведения стендовой проверки регуляторов по сокращенной программе путем задания регулятору специального проверочного графика. Преимущество такой проверки — в отсутствии необходимости имитации датчиков магазинами сопротивления, что существенно упрощает задачу стендовой проверки;
• порядок наладки регулятора на объекте и его эксплуатации.

    Для функций АСУ ТП можно выделить следующие основные виды отказов:

- устойчивые отказы и сбои;

- внезапные и постепенные отказы;

- отказы, приводящие к остановке и аварии.

    Методы повышения надежности технических систем:

- применение более надежных компонентов одного назначения;

- введение избыточности (структурной, информационной);

- интенсификация технического обслуживания;

- улучшение условий эксплуатации.

    Методы повышения ремонтопригодности:

- применение компонентов с высоким уровнем ремонтопригодности;

- увеличение состава и повышение квалификации ремонтных бригад;

- рационализация размещения технических средств;

- применение специального диагностического оборудования.

Меры по борьбе со сбоями технических средств:

- применение компонентов с высоким уровнем помехоустойчивости;

- улучшение помеховой обстановки;

- введение информационной и алгоритмической избыточности.

    На различных этапах создания АСУ ТП возникают две основные задачи, требующие совместного рассмотрения вопросов надежности и экономической эффективности:

1. Прогноз уровня экономической эффективности с учетом надежности;

2. Оптимизация требований надежности АСУ ТП по критерию максимума ее

экономической эффективности.

    Теоретической предпосылкой возможности оптимизации уровня надежности АСУ ТП по экономическим критериям является следующие  обстоятельства:

1. Повышение надежности связано с определенными затратами;

2. Повышение надежности снижает потери от отказов.