CC BY
59
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
В таблице 1 приведены значения частоты основных колебательных мод обоих типов резонаторов.
Значения частоты основных колебательных мод резонаторов Таблица 1
№пп Тип возбуждения резонатора Частота 1-й моды, кГц Частота 1-й моды, кГц
1 Электромагнитный 148 (рабочая) 528
2 Электростатический 134 146 (рабочая)
В промышленных условиях резонансный метод является единственной альтернативой емкостному и пьезорезистивному методам измерения давления благодаря таким функциональным особенностям, как отсутствие промежуточного преобразования сигнала, высокая стабильность нуля и линейность выходного сигнала. Наиболее перспективным является изготовление резонатора из кремния с применением МЭМС-технологий, так как это позволяет улучшить метрологические и эксплуатационные характеристики при одновременном уменьшении
массы и габаритов резонаторов. МЭМС находят самое широкое применение как в средствах массового спроса, таких как электронные системы автомобилей и потребительская техника (сотовые телефоны, ноутбуки, нетбуки и др.), так и в сложных приборах специального назначения, производимых небольшими партиями: медицинском оборудовании, военной и аэрокосмической технике, промышленных АСУ, аппаратуре мониторинга метеоусловий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Волков В.С., Баринов И.Н., Дарвин В.Ю. Температурная компенсация чувствительности высокотемпературного полупроводникового датчика давления // Надежность и качество - 2012: труды международного симпозиума: в 2 т. / под .ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд - во ПГУ, 2012, - 2 т. - с. 13 - 15.
2. Волков В.С., Баринов И.Н., Дарвин В.Ю. Использование микропленочных геттеров в технологии вакуумирования чувствительных элементов датчиков абсолютного давления // Надежность и качество -2012: труды международного симпозиума: в 2 т. / под .ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд - во ПГУ, 2012, - 2 т. - с. 162 - 164.
3. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
4. Баринов И.Н., Цыпин Б.В. Состояние разработок и тенденции развития высокотемпературных тен-зорезистивных датчиков давлений на основе карбида кремния // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.-2010.- №11.-С. 50-60.
5. Волков В.С., Баринов И.Н. Автоматизация разработки диагностического обеспечения интеллектуальных полупроводниковых датчиков давления // Приборы.-2009.-№12.-С. 20-25.
6. Баринов И.Н., Цыпин Б.В. Состояние разработок и тенденции развития высокотемпературных тен-зорезистивных датчиков давлений на основе карбида кремния // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.-2010.- №11.-С. 50-60.
7. Фандеев В.П., Волков В.С. Модели, методы и алгоритмы оптимизации диагностирования приборов.: Учебное пособие - Пенза: Изд-во ПГУ, 2007. - 76 с.
8. Волков В.С., Баринов И.Н. Автоматизация разработки диагностического обеспечения интеллектуальных полупроводниковых датчиков давления // Приборы.-2009.-№12.-С. 20-25.
9. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
10. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
11. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
12. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
13. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
УДК 621.81.001.24
1 12 Мартынов А.Б., Литвинов А.Н., Кузина Е.А.
пензенский государственный университет, Пенза, Россия
2МГУ Приборостроения и информатики, Москва, Россия
КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Толстостенные сосуды широко применяются в качестве аппаратов и трубопроводов, работающих при высоких внутренних давлениях, в химическом машиностроении, автомобиле- и самолетостроении, а также в конструкциях атомных реакторов в качестве трубопроводов в гидро- и охлаждающих системах[1]. Существенной особенностью таких цилиндров является то, что наиболее нагруженными являются внутренние точки стенки сосуда или трубопровода, которые определяют его прочность и соответственно предельно допустимое внутреннее рабочее давление. При этом увеличение толщины стенки цилиндра не приводит к существенному повышению внутреннего рабочего давления и не является эффективным [2], т. к. увеличивает металлоемкость конструкции. Таким образом, весьма актуальными являются конструкторско-технологические способы повышения несущей способности цилиндра при сохранении его веса, т.е. металлоемкости конструкции.
1. Анализ НДС при действии рабочего давления
Рассмотрим толстостенный цилиндрический сосуд, работающий под действием внутреннего давления р. Цилиндр изготовлен из материала с модулем упругости Е и коэффициентом Пуассона ц.
Толщина цилиндра h = r2-rt , где rt и г2 - внутренний и наружный радиусы цилиндра. Радиальные (оу.), окружные (Og) и осевые (az) напряжения являются главными и определяются формулами Ламэ [1]. Напряженно-деформированное состояние (НДС) любой точки стенки цилиндра определяется напряжениями:
°^(р)= ¿2-7 (1 +g) ; ъ(р) = ^ (1)
Здесь ß = r2/r1 - безразмерный параметр, характеризующий относительную толщину стенки цилиндра; р = г/г-l - безразмерный текущий радиус цилиндра (1 <p<ß); r - текущий радиус (rt<r<r2). Для внутренней наиболее нагруженной точки стенки цилиндра А(р = 1), для наружной точки В(р = ß). Знак «-» в (1) соответствует радиальным, а знак «+» - окружным напряжениям. При отсутствии днищ, например в трубопроводе или гидроцилиндрах, az(p) = 0 . Для анализа НДС стенок цилиндра используем критерий прочности Мизеса [3], в соответствии с которым эквивалентные напряжения определяются формулой
aSKB(p) = V0.5[K - ъ)2 + (ü2 - ъ)2 + К - ст3)2] (2)
где а^, о2 и а3- главные напряжение.
В соответствии с соотношениями (1) и (2) получим:
для внутренних точек
А: <в(р) = ^Р
- для наружных точек В: о'экв(р) = Р ± • (3)
Так как р > 1, то а£кв(р) > сЦкв(р), т.е. наиболее нагруженными являются внутренние точки.
Для повышения несущей способности конструк-торско-технологическими методами при сохранении металлоемкости конструкции используем составной цилиндр, технологическую операцию автофреттиро-вания или тепловое воздействие на цилиндр. Суть этих методов основана на оптимальном перераспределении напряжений по толщине стенки за счет разгрузки внутренних и догружения наружных областей стенки цилиндра.
Результирующей напряжения в любой точке цилиндра определяется соотношениями
°экв = °экв(р) + °1кв , (4)
где &1кв- дополнительные эквивалентные напряжения, созданные за счет конструкторско-технологического способа.
2. Применение составного цилиндра На рис.1 показан двухслойный цилиндр, находящийся под действием внутреннего давления р• Цилиндры посажены друг на друга с натягом А по радиусу Я (г1 < К < г2). После сборки между цилиндрами возникает контактное давление рк, которое является внешним для внутреннего (3=1) и внутренним для внешнего (3=2) цилиндров. Связь между возникающим контактным давлением и натягом устанавливается из решения задачи теории упругости соотношением
р2-1
Рк = 0.5.АЕ^-1^ -ц + е-1 + р2 )]"
(5)
Здесь рк = И/г1 - безразмерный радиус контактной поверхности; е = Е2/Е1 - относительная жесткость внешнего цилиндра; ^^ - модуль упругости и коэффициент Пуассона материала 3~ГО цилиндра.
-Б-----
Рисунок 1 - Составной цилиндр
Радиальные и окружные напряжения для внутреннего и внешнего цилиндров при действии контактного давления определяют по формулам Ламэ [1]. Результирующие напряжения определяются по формуле (4), где а^в = &экв(Рк) •
С точки зрения прочности наиболее рациональным является составной цилиндр, для которого внешний и внутренний цилиндры оказываются равнопрочными, т.е. выполняется условие равенства напряжений в точках А и С (рис. 1):
°экв = °экв (6)
Если оба цилиндра изготовлены из одного материала, то полагая в (5) Е1 = Е2 = Е и /л1 = ц2 = ^ и удовлетворяя условию равнопрочности (6), приходим к соотношениям Гадолина, которым должен удовлетворять составной цилиндр:
И
(7)
требуемый натяг А= 2 — Я, где [о]- допускаемые напряжения для материала цилиндров.
3. Автофреттирование цилиндра
Технологическая операция автофретирования выполняется следующим образом. Изготовленный цилиндрический сосуд на заводе - изготовителе подвергается действию внутреннего избыточного давления ра > р., где р.,- предельно допустимое давление, при котором во внутренних точках цилиндра возникает пластическая деформация. Из (3) получим, что
Р2-1
Р. = °"т
ЛР2
(8)
где от - предел текучести материала цилиндра.
В этом случае в цилиндре (рис.2) возникают две зоны:
1-зона пластической деформации (г1<г<Яа); 22- зона упругих деформаций (Яа<г<г2).
Здесь Яа- радиус упругой зоны.
После разгрузки в цилиндре возникают остаточные напряжения (остог, осто0, остог), распределение которых показано на рис.2.
Рисунок 2 - Распределение остаточных напряжений при автофреттировании
Расчет режима автофреттирования и величины остаточных напряжений основывается на схематизации диаграммы растяжения для материала цилиндра и теории пластичности [3]. При расчете остаточных напряжений используем схематизацию диаграммы с линейным упрочнением, показанную на рис.3. Здесь тонкими линиями показана истинная диаграмма, толстыми линиями - схематизированная диаграмма, где Е =tgу - модуль упругости материала; Е1 = tgу1 - модуль упрочнения; жение; Е- относительная деформация.
От
о - напря-
0 6
Рисунок 3 - Схематизация диаграммы материала с упрочнением
В расчете за пределами упругости дополнительно вводим следующие безразмерные параметры: Я = 1 — Е1/Е2 - параметр упрочнения материала; Ра = Ка/Г\. - относительный радиус пластичной зоны.
Между величиной давления при автофреттиров-наии ра и радиусом существует соотношение
[2]:
ра = [(1 -Л--1)р2а +Я + 2Я 1п ра] (9)
Технологический процесс автофреттирования выполняется при условиях:
р, < ра < р,, , (10)
где
Р- = I(1 = &[(1 -Я)(^2- 1) + 2Л 1пР]. (11)
Давление р,- соответствует началу образования пластичной зоны; р,,- соответствует нагруже-нию, при котором пластическая зона охватывает всю стенку (Яа = г2).
При автофреттировании возникают напряжения: -в упругой области при ра<р<р:
ав^ЛРа) = -Ра + ^ [р2а-^- А № - 1) + 2Я 1пра];
авт^в (Ра) = -Ра + + ^ - № - 1) + 2Я 1п Ра ] ; (12) ав,^г(ра) = -ра + ^ [£2-А ($1 - 1) + 2Я 1п ра];
-в пластичной области при 1< р < ра: авт(Ра) = -Ра +1 [(1 - Х)(Р2 - £)) + 2Я 1п р]; авт^е (Ра) = -Ра + [2Я + (1 - Х)№ )) + 2Я 1пр]; (13) ав,^г(ра) = -ра + ^ [Я + (1 - + 2Я 1пр].
При отсутствии днищ следует положить Ъ&а) = 0.
После выдержки цилиндра под давлением ра выполняется разгрузка цилиндра. Напряжения разгрузки (разг0"г; разго"0; разго"2) определяются методами теории упругости по соотношениям Ламэ (1), полагая р = -ра. Величина остаточных напряжений в стенках цилиндра определяется по принципу суперпозиций:
ост^г авт^г (Ра) ~разг аг ; остОе =авт^в (Ра) +разгОе ;
остО, =авт0г(ря) +разг. (14)
Качественный характер остаточных напряжений показан на рис.2.
Если свойство материала схематизировать уп-ругопластической диаграммой без упрочнения, то в расчетных формулах (11) - (13) следует положить Я = 1.
4. Тепловое воздействие
Рассмотрим НДС цилиндрического сосуда при воздействии на него градиента температур
АТ = Т1-Т2, (15)
где Т±, Т2 - температура внутренней и внешней поверхностей цилиндра соответственно.
Распределение температуры по толщине стенки цилиндра является неравномерным и подчиняется логарифмическому закону
Т(г) = Р2 1п(р) + Т11п (£)]/1п р (16) В стенке возникает термомеханические напряжения, распределение которых определяется следующими выражениями [1]:
аг(Т) = аь|1п (^)-р21п (?) + £ 1п р]; *е(Т) = °о[Р2 (1 - 1п (^) - (1 - 1п (^)) - £1пР]; (17) аг(Т) = [Р2(1 - 21п (^)-(1 - 21п (!))].
аЕАТ
Здесь введено обозначение а0 =--- ,
д д 0 2(1-ц)(Р2-1) Ы/1 ,
характеризующее постоянную составляющую термомеханических напряжений; - коэффициент линейного температурного расширения для материала стенки.
Распределение термомеханических напряжений по толщине стенки показано на рис.4 для случая внешнего нагрева (Т2 > 71) и внешнего охлаждения (Т2 < 71). Особенностями распределения термомеханических напряжений является то, что на внутренних (г = г±) и наружных (г = г2) поверхностях радиальные напряжения равны нулю. Знак напряжений ов (Т) и (Гц (Т) зависит от знака градиента температуры А . Максимум радиальных напряжений достигается в точках с безразмерной координатой р = р^1пр • (Р2- 1)-1.
т > Т2 т < Т2
Се В А А В
«е
\ Гу^
Рисунок 4 - Распределение термомеханических напряжений
Анализ формул (17) показывает, что при тепловом воздействии наиболее нагруженными могут оказаться как внутренние (г = г±), так и внеш-ние(г = г2) поверхности стенки. Для определения наиболее нагруженной точки вводится понятие предельного градиента температуры [1]:
АТ = ^133^-1)+1-1 м
(18)
Если АТ<АТ,, то наиболее нагруженной является внутренняя поверхность. При АТ > АТ,- наиболее нагруженной является внешняя поверхность цилиндра.
Если цилиндр работает под внутренним давлением р, то для разгрузки на внутренних поверхностях необходимо создать термомеханические напряжения ств(Т) < 0 для повышения несущей способности цилиндра. Для этого необходимо обеспечить охлаждение (Т2 < Т1) внешней поверхности цилиндра (Рис. 4). Допустимая температура охлаждения Т2 выбирается из одновременного выполнения условий прочности для внутренних и наружных
поверхностей (при г = г1 и г = г2)
,< И
Эквивалентные напряжения определяются по критерию Мизеса (2), через главные напряжения, которыми являются радиальные, окружные и осевые (если есть днища) напряжения:
эквО-г,0,г = огвх(р) + arlв¿(т), (19)
где а-гв2(р) - напряжения от рабочего давления; &г,в,г(Т) - термомеханические напряжения (17) при внешнем охлаждении стенки. Суммирование напряжений в (19) выполняется в алгебраическом смысле.
5. Результаты численных исследований
Ниже приведены численные результаты исследования НДС цилиндрического сосуда без днищ (а2 = 0), находящегося под действием внутреннего эксплуатационного давления р = 200 МПа. Материал цилиндра имеет предел текучести а"т = 600 МПа, коэффициент запаса прочности пт = 2. Внутренний радиус г1 = 100 мм.
Для составного цилиндра в соответствии с соотношениями Гадолина (7) получим: г2 = 300 мм; К = 173 мм; А= 0.346 мм; рк = 50 Жа .
При автофреттировании геометрические размеры цилиндра приняты прежними, т.е. его металлоемкость не изменяется. В соответствии с рассмотренной методикой для автофреттированного цилиндра принято: ра = 1.3; Я =1 - материал упругопла-стический; ра = 462 МПа.
Для численной оценки степени повышения несущей способности цилиндра конструкторско-технологическими методами введем параметр упрочнения
к =
Уэк.(Р)
(20)
где сэкв(р) - максимальные эквивалентные напряжения в эксплуатационном режиме для однослойного цилиндра (базовый образец); оэкв- максимальные эквивалентные напряжения в стенке цилиндра с учетом проведенных конструкторско-
технологических мероприятий (применение составного или автофреттированного цилиндров).
По результатам численных исследований получены следующие значения параметра упрочнения:
для составного цилиндра к =1.5; для автофретти-рованного цилиндра к =1.31.
Возможно совместное применение конструктор-ско-технологических способов для повышения несущей способности цилиндрических сосудов, работающих под высоким внутренним давлением (проектирование составных или автофреттированных цилиндров с дополнительным тепловым воздействием и т.п.). Очевидно, что аналогичные конструктор-ско-технологические способы можно применять к толстостенным сосудам иной геометрии: сферическим, коническим и т.п.
Эффект от применения таких способов существенно снижается при их примени к тонкостенным сосудам. Толстостенными следует считать сосуды, для которых выполняется условие к/г1> 0.15.
Применение рассмотренных способов к толстостенным сосудам является целесообразным, т.к они позволяют на этапе проектирования принять конструкторско-технологические решения, позволяющие существенно повысить несущую способность сосудов и трубопроводов в процессе эксплуатации без увеличения их металлоемкости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Конторович, З.Б. Основы расчета химических машин и аппаратов./З.Б. Конторович, - М.: Маш-гиз, 1975 - 412с.
2. Кочегаров И.И. Программно-аппаратный комплекс разработки РЭС на основе ПЛИС и исследования их механических параметров / Кочегаров И.И., Таньков Г.В., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 421-424.
3. Самуль, В.И. Основы теории упругости и пластичности./ В.И. Самуль. -М.: Высшая школа., 1982 - 264с.
4. Стюхин В.В. САПР в расчёте и оценке показателей надёжности радиотехнических систем / Стюхин В.В., Кочегаров И.И., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 1. С. 287-289.
5. Джонсон, У. Теория пластичности для инженеров. Пер. с англ./ У. Джонсон, П.Б. Меллор. - М.: Машиностроение, 1979 - 568с.
6. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
7. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
8. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
9. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
10. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
УДК 621.91
Карчин Ф. А., Лапин А.С.
ФГБОУ ВПО «Московский Государственный университет леса», Мытищи, Россия
КОНЦЕПЦИЯ НАДЁЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЦЕХА
Изменения, происходящие в экономике нашей страны в настоящее время, требуют от бизнеса и производства своевременной и адекватной реакции. Для того чтобы уцелеть в обострившейся конкурентной борьбе предприятия деревообрабатывающего и лесного комплекса вынуждены искать новые пути сокращения затрат.[1]
Особенно актуальным это становится в условиях жёсткой экономии в совокупности с требованиями, предъявляемыми производствам с позиции курса на импортозамещение и энергоэффективность. Задача сокращения затрат на производстве является комплексной и предполагает широкий спектр мероприятий, направленных на достижение поставленной цели без ущерба для экономической безопасности производства, с сохранением высокого уровня качества выпускаемой продукции.[2]
Одним из факторов, способных обеспечить снижение затрат является устранение потерь непосредственно связанных с производством. Достигнуть этого становится возможным за счёт экономии топлива, электроэнергии, тепловой энергии, сырья, материалов, а также оптимизации использования технологического оборудования, принимая во внимание его конструкционные и эксплуатационные особенности. В общем виде такой подход получил название: технологии «бережливого про-изводства».[3]
Одним из существенных факторов, который непосредственно влияет на надёжность технологического оборудования, задействованного в производственном процессе, является соблюдение режимов его работы, заявленных техническим регламентом.
Так, отклонение температуры и влажности внутри цеха от требуемых значений, может отразиться не только на размерно-качественных показателях при работе технологического оборудования, но и привести к преждевременному износу отдельных его узлов и компонентов, вплоть до возникновения внезапных отказов.
Качественные показатели потребляемой технологическим оборудованием электроэнергии также имеют существенное значение. Так, функционирование технологического оборудования в условиях недостаточного контроля качественных параметров электроэнергии может привести к выходу из строя дорогостоящего технологического оборудования, или к аварийной остановке производственного процесса.
Необходимо отметить, что современное технологическое оборудование, задействованное в технологических процессах, само по себе имеет сложную структуру, состоящую из нескольких уровней подсистем, объединённых между собой.
Слаженная работа каждого из компонентов такой распределённой системы осуществляется, в том числе, при предъявлении повышенных требований к качеству проведения процедур пуска и останова данного технологического оборудования. Так, частое нерегламентированное включение и отключение технологического оборудования «на лету» может привести к преждевременному износу и выходу из строя его узлов, а также нарушению целостности данных и возникновению сбоев в функционировании программного обеспечения, управляющего работой комплекса.
Таким образом, для решения задач контроля и управления инженерными технологическими параметрами в рамках промышленного предприятия, возникает необходимость в применении дополнительного уровня специальной автоматизированной системы управления и контроля (рис. 1.).
Системы такого класса формируют единую систему инженерного обеспечения предприятия и решают вопросы, связанные с взаимной интеграцией подсистем вентиляции, водоснабжения, теплоснабжения, электроснабжения, управления технологическим оборудованием, управления производственными ресурсами, пожаротушения и сигнализации.
