Проверка и наладка средств измерения и автоматизации.

Проверка и наладка средств измерения и автоматизации

Технологические процессы современных промышленных объектов требуют контроля большого числа параметров. В связи с этим при проектировании и эксплуатации промышленных установок исключительное значение придается вопросам обеспечения надежного контроля за ходом технологического процесса. Надежность и достоверность технологического контроля в значительной мере определяются качеством наладки средств измерения, систем и устройств технологической сигнализации, защиты и блокировки.

Содержание и стадии наладочных работ.

Наладка средств измерений и систем технологического контроля предусматривает комплекс работ по их проверке и настройке, обеспечивающих получение достоверной информации о значениях контролируемых величин и ходе TO или иного технологического процесса.

Этот комплекс работ для строящихся объектов выполняется в три стадии:

· На первой стадии выполняются подготовительные работы, изучение и анализ основных проектных решений и предмонтажная проверка средств измерений. На этой стадии заказчик предоставляет производственное помещение для организации приобъектной лаборатории и проектную документацию по автоматизации с соответствующими инструкциями и технологиическими картами.

· На второй стадии выполняются работы по проверке правильности монтажа средств измерения и систем технологического контроля, автономная наладка и подготовка систем к включению в paбoтy для обеспечения индивидуальных испытаний технологического оборудования. С целью сокращения сроков ввода объекта в эксплуатацию автономная наладка может выполняться одновременно с производством монажных работ по совмещенному монтажно-наладочному графику. Включение в работу отдельных приборов и систем производится в процессе индивидуальных испытаний и комплексного опробования aгрегатов и технологического оборудования на инертных средах и постепенного замещения их рабочими продуктами.

· На третьей стадии выполняются работы по комплексной наладке систем технологического контроля и доведению их параметров до значений, при которых они используются в процессе нормальной эксплуатации.

Сдача налаженных систем автоматизации в эксплуатацию производится как по отдельным узлам, так и комплексно - по установкам, цехам, производствам.

Проверка и наладка средств измерения и автоматизации.

Поверка измерительных приборов - совокупность операций, проводимых с целью установления соответствия метрологических характеристик средств измерения ГОСТам или техническим условиям завода-изготовителя.

Проверка и наладка средств измерения и автоматизации включает следующие виды работ:

· технический осмотр(внешний осмотр, очистка от пыли и остатков технологических продуктов, осмотр, очистка и поджатие клемм, ревизия кинематики и ее смазка, проверка плотности подсоединения трубных линий и исправности устройств дистанционной передачи данных, сохранности импульсных линий);

· проверку работоспособности, проверку по контрольным точкам (установки на "нуль"), выявление и устранение мелких дефектов, возникших в процессе эксплуатации;

· замену диаграмм, очистку самопишущих устройств и заправку их чернилами, смазку механизмов движения, заливку или замену специальных жидкостей, устранение их течи;

· проверку работы средств автоматизации в том случае, если обнаружено несоответствие в ходе технологического режима и показаниях средств измерения;

· промывку измерительных камер, заправку ртутью дифманометров, исправление уплотнений и крепежа, проверку отборных устройств давления, расхода, сушку элементов средств измерения и автоматизации и зачистку контактов;

· снятие средств измерения и автоматизации для ремонта и своевременное представление их на проверку;

· проверку источников питания, показывающих и регистрирующих узлов средств измерения для анализа состава и свойств веществ и материалов;

· чистку, смазку и проверку реле, датчиков, исполнительных механизмов, регуляторов всех систем и назначений, проверку на плотность и герметичность импульсных и соединительных линий, замену неисправных отдельных элементов и узлов, опробование их в работе;

· проверку наличия питания (электрического, пневматического и др.), его качественных параметров в схемах управления, сигнализации, блокировки и защиты, опробование звуковой и световой сигнализации;

· проверку срабатывания схем и правильность заданий установок на их срабатывание и другие проверки, связанные с особенностями конкретных схем;

· осмотр щитов автоматизации, блокировочных устройств, средств сигнализации защиты.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ РЕГУЛИРОВКИ И НАСТРОЙКИ

Методы выполнения РНО. Различают эксплуатационную и заводскую регулировку. При опытном производстве процесс регулировки может сопровождаться частичным изме­нением схемы и конструкции образца. В серийном производстве процесс регулировки разбивают на ряд простых операций с предварительной регулировкой отдельных сборочных единиц, что позволяет сократить трудоемкость работ и оснастить процесс регулировки специальны­ми приборами. При регулировке допускается метод предусмотренного схемой подбора резисторов, конденсаторов и других элементов. Подбор электронных, полупроводниковых, механических приборов для получения оптимальных параметров не допускается. Регулировку проводят на специализированных установках по измерительным приборам или сравнением настраиваемого изделия с эталонным образцом (ме­тод электрического копирования). В серийном и массовом производстве чаще применяют метод элек­трического копирования с использованием более простой измерительной аппаратуры.

Технологический процесс регулировки РЭА разбивают на ряд этапов. На первом этапе изделие подвергают тряске на вибрационном стенде для удаления посторонних предметов и выявления имеющихся неплотных соединений. На втором этапе проверяют правильность монтажа. Для этого предва­рительно составляют карты или таблицы, охватывающие все цепи прове­ряемого устройства. На третьем этапе проверяют режимы работы микросхем (МС), полу­проводниковых приборов. Проверку ре­жимов начинают с источников питания. На четвертом этапе проверяют функционирование устройства в целом и регулировку для получения заданных характеристик по ТУ.

Виды и перечень документации, необходимой для проведения регули­ровочных работ, определяются программой выпуска и сложностью изделия. В единичном производстве регулировку можно проводить по электрической схеме с учетом требований ТУ. Для регулировки сложных изделий и в мас­совом производстве создают документацию, исключающую ошибки и со­кращающую трудоемкость выполняемых работ.

При регулировке простых устройств и в массовом производстве ис­пользуются технологические карты, в которых указаны методика и порядок регулировки, измерительная аппаратура, инструмент и т. д. Наиболее часто для регулировочных работ используют технологиче­скую инструкцию, которая содержит перечень измерительной и регулировочной аппаратуры, приспособлений и инстру­мента, методику процесса регулировки и его последовательность, характер­ные неисправности и способы их обнаружения и устранения, порядок сдачи отрегулированного узла и указания по технике безопасности. Порядок оформления технологических карт и технологических инст­рукций определяет стандарт ЕСТД (Правила оформления документов общего назначения).

Сущность регулировочных работ = f(x, y, z,...). Каждый из выходных параметров изделия представляет собой функцию многих переменных, т. е.eсводится к следующему. Имеется заданная функция, как правило, функция многих переменных

e₁ = f(x, y, z,...);

e₂ = f(x, y, z,...);

………………..

e_n = f(x, y, z,...);

где x, y, z - параметры входящих в схему деталей, элементов, узлов.

eЦель регулировки - соблюдение условия по всем параметрам |_oi e- _iD| ≤ _допe, где _oi e- номинальное значение выходного параметра по ТУ, _i D- фактическое значение i-го параметра, полученное в результате регулировки, _доп - допустимое значение погрешности i-го параметра.

rРассматривая в качестве объекта регулировки изделие в целом, можно РНО представить как процесс оптимизации, осуществляющий поиск экстремума некоторой обобщенной функции качества Q изделия j, определяемой или совокупностью значений варьируемых параметров _j{x_j, y_j, z_j,...}, или совокупностью частных функций качества q. К совокупности q можно отнести такие показатели, как статистическую погреш­ность системы, среднеквадратическую погрешность в определенном режиме работы, время переходного процесса и т.д. Если Q = q_ir, то частные функции качества желательно выбирать так, чтобы они определялись одним-двумя варьируемыми параметрами _j: Q = rq(_j extr.®)

Все РНО можно классифицировать по тем признакам, которые приме­няют в качестве критериев выполнения задач.

По виду оптимизируемой функции качества процессы регулировки подразделяются на процессы, оптимизирующие обобщенные, частные или комбинированные функции качества системы. Частные функции являются логической или анали­тической зависимостью между фазовыми координатами настраиваемой сис­темы в определенном типовом режиме работы и информационными сигналами. Обобщенные функции качества составляют логическую или аналити­ческую зависимость между регулируемыми координатами системы для различных режимов ра­боты и информационными сигналами. Комбинированные функции качества являются сочетаниями обоб­щенных и частных функций качества.

В зависимости от метода поиска экстремума функции качества РНО раз­деляются на процессы, использующие принципы поисковой настройки, анали­тической настройки или сочетания принципов поисковой и аналитической.

При поисковой настройке изменение варьируемых па­раметров настраиваемой системы проводится в результате поиска условий экстремума оптимизируемой функции качества. Для пробных изменений параметров системы и последующего анализа результатов этих изменений необходимо вводить пробные (тестовые) сигналы. Поисковые системы ре­гулировки по способу поиска экстремума можно разделить на системы с независимым поиском, когда абсолютные значения скоростей изменения варьируемых параметров не зависят от отклонения текущего значения функции качества от экстремального значения, и системы с зависимым поиском, когда скорости изменения варьируемых параметров являются функциями отклонения текущего значения оптимизи­руемой функции качества от экстремального значения.

По организации движения к экстремуму поисковые системы регули­ровки делят на системы с разнесенными пробными и рабочими шагами и сис­темы с совмещенными пробными и рабочими шагами.

В первом случае при пробном шаге определяются направления изме­нения варьируемых параметров, а при рабочем шаге проводится изменение варьи­руемых параметров. Во втором случае изменяются варьируемые параметры с одновременной оценкой влияния этих изменений на оптимизируемую функцию качества.

В аналитических (беспоисковых) системах регулировки для получе­ния информации о состоянии системы, как правило, исполь­зуются стимулирующие сигналы, имитирующие реальные сигналы, посту­пающие в систему в процессе функционирования, или специальные пробные сигналы. По виду использования дополнительной информации они делятся на системы, использующие ин­формацию о входном воздействии, частотных и временных характеристи­ках, процессах на границах устойчивости и комбинированную с использо­ванием сочетаний указанных выше видов информации.

Критерии оценки качества РНО. Для того чтобы судить о качестве выполнения РНО, необходимо иметь критерий оценки качества. Характеристикой качества РНО могут служить функции распределе­ния погрешностей регулировки изделий или распределения их параметров с учетом установленного поля допуска.

Установлены некоторые закономерности формирования выходных параметров в зависимости от особенностей электрических схем. Только не­большую часть распределений выходных параметров можно считать нор­мальными. Реальные распределения выходных параметров отличаются ме­жду собой и от нормальных главным образом из-за асимметричности и ост­ровершинности. Эти качественные характеристики распределений, оцениваемые коэффициентами асимметрии и эксцесса, использованы в ка­честве критериев при анализе электрических схем и выполнении РНО с уче­том получаемых распределений.

В электрических схемах, где РНО осуществляются элементами на­стройки с плавно изменяющимися параметрами (потенциометры, переменные конденсаторы, подстроечные индуктивности), функции распределения выходных параметров хорошо согласуются с законом нормального распре­деления. Математическое ожидание таких распределений при отсутствии систематических погрешностей аппаратуры близко к номиналь­ному значению параметра. Разброс выходных параметров настроенных из­делий, характеризующийся средним квадратическим отклонением, во мно­гом определяется случайными погрешностями измерений. Значения коэф­фициентов асимметрии и эксцесса близки к нулю.

При РНО электрических схем подбором элементов, имеющих дискретные и плавно изменяющиеся параметры, получаемые распределения характеризуются заметными асимметричностью и эксцессом. Еще большую асимметричность и островершинность могут иметь распределения выходных параметров изделий, в которых РНО осуществля­ются подбором элементов с дискретными параметрами.

Взаимозависимые РНО выполняют посредством подбора параметров двух или более элементов, один из которых может быть общим для не­скольких независимых электрических цепей. Сюда входят многопредельные схемы делителей сигналов с частотной компенсацией, различные схемы генераторов фиксированных частот, имеющие общие эле­менты колебательных контуров, многопредельные задающие временные устройства. В таких схемах перестройка или замена элементов отражается на всех параметрах изделия, зависящих от этих элементов. Эта особенность взаимозависимых регулировочных операций - одна из причин значитель­ного отклонения получаемых распределений от нормальных. Математиче­ское ожидание выходных параметров может сильно отличаться от номи­нального значения. Асимметричность распределений явно выражена и мо­жет быть как право-, так и левосторонней. В большинстве случаев знак асимметрии определяется порядком проведения настройки схемы, который при взаимозависимых РНО строго определен технологическими инструк­циями. Эксцесс, как правило, положителен, что может быть объяснено стремлением регулировщика установить пара­метры схемы как можно ближе к номинальному значению. При взаимозависимых РНО практически исчезает разница между шири­ной поля допуска и фактическим рассеянием параметров после настройки изделий.

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы:

- на формирование распределений выходных параметров изделий существенное влияние оказывают особенности электрических схем и РНО. Выходные параметры могут быть сгруппированы по принципу подобия по­лучаемых распределений с установлением пределов изменения их числен­ных характеристик;

- при двустороннем ограничении параметров допусковыми значениями получаемые распределения в большинстве своем представляют собой одномодальные усеченные распределения, отличающиеся от нормальных асимметричностью и островершинностью;

- обособленные РНО, осуществляемые элементами с плавно изме­няющимися параметрами, характеризуются распределениями, близкими к нормальным, ширина поля рассеяния которых существенно меньше ширины поля установленного допуска.