Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

ВВЕДЕНИЕ

Сырье для производства смазочных масел подвергается экстрагированию растворителем с целью избирательного удаления компонентов, обладающих плохими смазочными свойствами и низкой устойчивостью к окислению, что позволяет повысить коэффициент вязкости и качество базовых компонентов смазочных масел. Как правило, удалению подлежат те химические соединения, в структуре которых присутствуют ароматические кольца. У соединений с двумя и более конденсированными ароматическими кольцами ухудшается устойчивость к окислению, уменьшается прочность пленки, а также появляются прочие нежелательные свойства.

Процесс селективной очистки масляных фракций основан на различной плотности нефтяного сырья и растворителя, а также и на различной растворимости углеводородных соединений сырья в растворителе, благодаря чему их можно отделить друг от друга.

Для обеспечения надёжной работы систем автоматического регулирования необходимо провести проектный расчёт надёжности системы. Это позволит определить показатели надёжности, такие как вероятность безотказной работы, интенсивность отказов и среднее время до отказа, а также выявить наиболее уязвимые элементы системы [1, 2].

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Из сырьевого парка сырье поступает на насосы Р-101АR/ВR и прокачивается через фильтры G-101А/В. Отфильтрованное сырье направляется в корпуса кожухотрубчатых теплообменников Е-102R/1,2, где нагревается до температуры 99÷104 0С сырьем, выходящим из деаэратора V-101. Далее сырье направляется в корпус подогревателя Е-103, где нагревается до температуры 116 0С в результате теплообмена с экстрактом, откачиваемым из отпарной колонны V-107. Нагретое сырье поступает на верхнюю тарелку деаэратора V-101.

Деаэратор предназначен для удаления из сырья воздуха, так как при контакте растворителя с воздухом происходит окисление N-метилпирролидона, ухудшение его свойств и образование коррозионно-агрессивных побочных продуктов

Пары с верха деаэратора V-101, в основном состоящие из водяного пара и воздуха, с температурой 116 0С поступают в конденсатор Е-101. Далее конденсат с допустимым содержанием растворителя (не более 0,0005 % масс.) направляется в промканализацию, а воздух сбрасывается в атмосферу.

Деаэрированное сырье с низа деаэратора V-101 забирается насосом Р-102АR/ВR, прокачивается через трубные пространства теплообменников Е-102R/1,2, где отдает тепло сырью, которое направлено в деаэратор, и с температурой 104÷108 0С поступает в струйный смеситель С-1. В С-1 происходит смешение сырья с растворителем, охлажденным до 52÷75 0С в холодильнике Е-104А.

В экстракционную колонну сырье вводится через маточники. Более тяжелое сырье подается через нижний ввод. Оба ввода одновременно не применяются.

Ввиду своей исключительной растворяющей способности N-метилпирролидон удаляет не только ароматические углеводороды с низким индексом вязкости, но и некоторые ценные компоненты масляных фракций.

Экстрактный раствор поступает в отстойник V-118, где имеется возможность отделения более легкого продукта, называемого псевдорафинатом, который может направляться обратно в колонну V-102 под третий насадочный слой. Таким образом, в экстракционной колонне создается внутреннее орошение, которое способствует улучшению работы экстракционной колонны и увеличению выхода рафината на 2-5%.

2 РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ

Для расчёта надёжности выберем контур регулирования расхода деаэрированного сырья клапаном поз.FV-557, установленным на линии входа сырья в С-1 (См. Рисунок 1) и рассчитаем его надёжность [3-5].

Рисунок 1 – Контур регулирования расхода деаэрированного сырья

Для этого составим логическую схему системы, представленную на Рисунке 2.

Рисунок 2 – Логическая схема системы автоматического регулирования

В схеме: А – первичный преобразователь расхода; В – линия связи 1; С – контроллер системы автоматического регулирования; D – линия связи 2; E – механизм регулятора, F – линия связи 3; G – контроллер АСУ ТП; H – линия связи 4; I – отсечная задвижка.

2.1 Расчёт показателей надёжности

В Таблице 1 приведены показатели интенсивности отказов элементов, входящих в состав системы.

Таблица 1 – Интенсивность отказов элементов

Примем следующие допущения при построении математической модели надежности системы:

1. Элементы прошли период приработки;

2. Справедлив экспоненциальный закон распределения;

3. Отказы элементов независимы.

Согласно составленной схеме, вероятность безотказной работы системы будет выражаться формулой:

Интенсивность отказов данной системы находится по формуле:

Для вычислений воспользуемся программой «Matlab». На Рисунке 3 представлен код для вычисления интенсивности отказов и построения её графика.

Рисунок 3 – Код вычислений в программе Matlab

На Рисунке 4 представлен график интенсивности отказов системы во времени.

Рисунок 4 – График интенсивности отказов системы во времени

2.2 Повышение надежности системы

К способам повышения надежности систем относят:

1. Увеличение надежности отдельных элементов (замена приборов, линий связи, а также использование устройств с более высокими характеристиками надежности);

2. Упрощение системы при проектировании;

3. Резервирование элементов системы;

4. Систематический контроль и обслуживание системы.

Для рассматриваемой системы введем резервирование каждого элемента системы. Схема системы с резервированием приведена на Рисунке 3.

Рисунок 3 – Логическая схема системы с резервированием

Вероятность безотказной работы на каждом из участков будет равна:

где i – соответствующий участок.

Тогда вероятность безотказной работы зарезервированной системы будет находиться по формуле:

Интенсивность отказов данной системы находится по формуле:

Код вычисления интенсивности отказов и построения её графика для системы с резервированием в программе Matlab представлен на Рисунке 5 [6-8].

Рисунок 5 – Код вычисления интенсивности отказов системы с резервированием

Графики интенсивности отказов системы с резервированием и без резервирования представлены на Рисунке 4.

Рисунок 4 – Графики интенсивностей отказов системы с резервированием и без резервирования

Результат повышения надежности рассматриваемой системы определим как отношение интенсивности отказов системы до резервирования к интенсивности отказов системы после резервирования, результат представим в Таблице 2:

Таблица 2 – Отношение интенсивностей

t, 104	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
10-4	0,009	0,009	0,0088	0,0086	0,0085	0,0085	0,0085	0,0085	0,0085	0,0085
10-4	0,0043	0,0065	0,0071	0,0074	0,0076	0,0077	0,0078	0,0079	0,008	0,0081
	2,09	1,38	1,24	1,16	1,12	1,10	1,09	1,08	1,06	1,05

 

Таким образом, из данных Таблицы 2 видно, что резервирование системы позволяет снизить интенсивность отказов в начале эксплуатации в 2 раза, сохраняя срок службы системы до конца срока эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы был проведён проектный расчёт надёжности системы автоматического регулирования расхода деаэрированного сырья установки СОМ. Были определены показатели надёжности, такие как вероятность безотказной работы, интенсивность отказов для нерезервированной и резервированной системы.

Результаты расчёта позволили выявить наиболее уязвимые элементы системы и разработать рекомендации по повышению её надёжности. Это включает в себя использование более надёжных компонентов, резервирование критически важных элементов и проведение регулярного технического обслуживания.

Таким образом, проектный расчёт надёжности является важным инструментом для обеспечения стабильной и эффективной работы системы автоматического регулирования расхода деаэрированного сырья. Внедрение предложенных мер позволит повысить надёжность системы и снизить риск возникновения аварийных ситуаций.