Размещено на http://www.allbest.ru/

14. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

14.1 Расчет надежности системы

Основные понятия

Для количественной оценки резервируемых систем автоматизации обычно используют надежность и коэффициент готовности, которые подробнее описаны ниже.

Надежность

Надежность - это свойство технического устройства выполнять свои функции в течение срока службы. Обычно это становится невозможным, если какой-либо компонент выходит из строя.

Коэффициент готовности.

Коэффициент готовности - это вероятность того, что система будет работоспособна в заданный момент времени. Он может быть увеличен за счет резервирования элемента. Резервные компоненты размещаются таким образом, что отказ одного компонента не оказывает влияния на работоспособность системы.

Система не работоспособная (без резервирования)

Система работоспособная (с учетом резервирования)



Цели использования резервируемых систем автоматизации

Резервируемые системы автоматизации используются на практике с целью достижения более высокого коэффициента готовности или отказоустойчивости.

Повышение коэффициента готовности систем

Система автоматизации удовлетворяет высоким требованиям к коэффициенту готовности, интеллектуальности, которые предъявляются к современным системам автоматизации. Кроме того, она предоставляет все необходимые функции для сбора и подготовки, данных процесса, а также для управления и контроля агрегатов и систем.

Универсальность в масштабах системы

Полная универсальность в масштабах системы от пункта управления до датчиков и исполнительных устройств гарантирует максимальную производительность системы.

Исследование коэффициента готовности системы

Система соединений элементов надежности для комплекса технических средств системы автоматизации пожаротушения НПС «Рязань» показана на рисунке:

Путем резервирования элементов системы, мы будем увеличивать коэффициент готовности, и исследовать надежность системы.

Исходные данные (интенсивность отказов системы):

Вероятность безотказной работы описывается экспоненциальной моделью:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Интенсивность отказов исходной системы:

(6)

(1/час)

Среднее время безотказной работы исходной системы:

(час) (7)

Вероятность безотказной работы исходной системы за время (t0):

(час)

0.5536 (8)

Время восстановления исходной системы:

Коэффициент готовности исходной системы:

Функция готовности исходной системы:

(9)

Рис. 14.1. Функция готовности исходной системы

Резервирование элементов исходной системы, для повышения коэффициента готовности системы:

1)

Вероятность безотказной работы элемента:

(10)

Среднее время безотказной работы элемента:

(11)

Интенсивность отказов элемента:

(12)

Интенсивность отказов системы:

(13)

Среднее время безотказной работы:

(14)

Вероятность безотказной работы исходной системы за время (t0):

(час)

(15)

Время восстановления системы:

Коэффициент готовности:

Функция готовности:

Рис. 14.2. Функция готовности системы 1.

2)

Вероятность безотказной работы элемента:

(18)

Среднее время безотказной работы элемента:

(19)

Интенсивность отказов элемента:

(20)

Интенсивность отказов системы:

(21)

Среднее время безотказной работы:

(22)

Вероятность безотказной работы исходной системы за время (t0):

(час)

(23)

Время восстановления системы:

Коэффициент готовности:

Функция готовности:

Рис. 14.3. Функция готовности системы 2.

3)

Вероятность безотказной работы элемента:

(26)

Среднее время безотказной работы элемента:

(27)

Интенсивность отказов элемента:

(28)

Интенсивность отказов системы:

(29)

Среднее время безотказной работы:

(30)

Вероятность безотказной работы исходной системы за время (t0):

(час)

(31)

Время восстановления системы:

Коэффициент готовности:

Функция готовности:

График поведения коэффициента надежности с учетом систем резервирования:

Рис. 14.4. Функция готовности системы 3.



Анализ результатов

Расчетные зависимости показывают, что надежность системы зависит от ее структуры и надежности элементов. Поэтому в общем случае возможны два пути повышения надежности комплекса:

1) Повышение надежности отдельных элементов.

2) Изменение структурной схемы соединения элементов.

Наиболее простым является метод повышения надежности составных элементов, однако его практическая реализация может оказаться невозможной. В связи с этим на практике для повышения надежности всей схемы, как правило, вводят дополнительные элементы, включающиеся в работу при отказе основных, то есть обеспечивают резервирование основного оборудования.

Принцип резервирования подобен параллельному соединению элементов, где за счет избыточности возможно обеспечение для системы в целом более высокого уровня надежности, чем у ее элементов.

Настоящий расчет выполнен с целью исследования коэффициента готовности системы. Расчеты показывают, что коэффициент готовности системы становится более высоким, путем резервирования элементов системы. Соответственно наша система будет удовлетворять самым высоким требованиям безопасности.

14.2 Расчет годового экономического эффекта от предотвращения возникновения пожара в резервуарном парке

Использование информационно-измерительных систем должно помогать отраслям и предприятиям с наименьшими затратами труда и средств выполнять производственные планы, совершенствовать технологию и организацию производства, улучшать условия труда.

Создание и применение всех видов новой техники целесообразно только в том случае, если она дает должный экономический эффект. Особенно это относится, к АСУ ТП, поскольку стоимость их весьма значительна. На современном этапе развития промышленного производства особое значение приобретает не только получение некоторого экономического эффекта в результате создания АСУ ТП, но и наилучшее использование системы, полная реализация ее экономического потенциала.

В процессе экономической оценки эффективности системы подлежат учету следующие затраты:

Единовременные предпроизводственные затраты

Единовременные затраты, связанные с приобретением и установкой технических средств системы

Текущие затраты, имеющие место при функционировании и эксплуатации системы.

Экономический эффект рассматривается для резервуарного парка.

Для определения экономической эффективности от внедрения предлагаемой АСУ пожаротушением необходимо учитывать основные потери, которые могут быть вызваны возникновением пожара:

· Потери связанные с выходом из строя оборудования. Оборудование после пожара не подлежит ремонту.

· Потери в результате сгорания нефти, находящейся в резервуарном парке.

· Возможные человеческие жертвы или получение травм.

В данном проекте разрабатывается система автоматизации.

При определении экономической эффективности устанавливают:

во-первых: насколько прогрессивно предполагаемое мероприятие и должно ли оно быть принято к внедрению;

во-вторых: какова величина экономического эффекта, который получит отрасль от его внедрения в конкретных условиях.

Затраты, связанные с автоматизацией управления, и их определение

В процессе экономической оценки эффективности АСУ пожаротушением подлежат учету следующих затрат:

1. предпроизводственные затраты.

2. единовременные затраты, связанные с приобретением (изготовлением) и установкой технических средств системы (создание технической базы).

3. текущие затраты, имеющие место при функционировании и эксплуатации системы.

Предпроизводственные затраты включают в себя стоимость различных работ, связанных с подготовкой АСУ пожаротушением и промышленной эксплуатацией. Они обычно распределены во времени и могут выполняться несколькими организациями. Необходимо учитывать все затраты, независимо от времени их возникновения и организации, где эти затраты имеют место.

Следует учитывать, что в определенных случаях в стоимость проектных работ могут включаться капиталовложения, необходимые для приобретения специальных технических средств, потребных для экспериментальных работ.

1. Расчет предпроизводственных затрат

Заработная плата на разработку.

Заработная плата инженера - 25 000 руб. в месяц

Заработная плата экономического консультанта - 35 000 руб. в месяц

Заработная плата дипломного руководителя - 70 000 руб. в месяц

Рассчитаем заработную плату экономического консультанта и дипломного руководителя с учетом времени их работы. Для этого вычислим их ставку за час работы.

Ставка экономического консультанта = 35 000руб./144ч = 243 руб/час

Ставка дипломного руководителя = 70 000руб./144ч = 486 руб/час

Время, которое инженер работал над созданием системы, составляет 4 месяца, экономический консультант - 4 часа, а время работы дипломного руководителя составляет 20 часов, следовательно, заработная плата за все время разработки системы составляет:

Заработная плата экономического консультанта - 972 руб

Заработная плата дипломного руководителя - 9 720 руб

Итого:

У 1 по зар/плате = 25 000 *4 + 972 + 9 720 = 110 692 руб.

Единый социальный налог составляет 30% и равняется 33 208 руб.

У 1 с учетом ЕСН = 104 008 + 31 202 = 143 900 руб.

Затраты, связанные с созданием технической базы АСУ пожаротушением. При создании АСУ пожаротушением необходимы значительные средства для приобретения и изготовления оригинальных технических средств. Они включают в себя: затраты на изготовление всех специальных технических средств и затраты на приобретение универсальных технических средств. Техническая база строится на основе центрального оборудования (установленном на вычислительном центре) и периферийного оборудования (установленного в соответствующих службах).

2. Расчет затрат на создание разрабатываемой системы

Таблица 14.1. Стоимость оборудования АСУ пожаротушением.

Наименование	Количество	Цена (руб)	Сумма всего(руб)
ИП212-5СВ“ДИП-3СВ”	6	350	2100
ИПЭС	4	48 048	192 192
Радуга 2А	2	9 338	18 676
Задвижка с эл. Приводом AUMATIC	5	413 000	2 065 000
Речевое оповещение inter m	1	214 000	214 000
Громкоговоритель взрывозащищенный ГРВ-2	4	29 480	117 920
Ether Device Switch	1	14 850	14 850
Модуль питания (140 CPS 114 20)	3	12 400	37 200
Модуль центрального процессора (140 CPU 434)	2	173 816	347 632
Коммуникационный модуль (140 CHS 110 00)	2	40 128	80 256
140 NOE 771 00	2	61 280	122 560
140 CRP 932 00	2	44 321	88 642
IPC 7188 EX	1	6 610	6 610
140 CRA 932 00	1	13 150	13 150
АРМ	2	60 000	120 000
Прочие:			90 000
Итого:			3 530 788

Функционирование АСУ пожаротушением невозможно без установленного на нём программного обеспечения, поэтому в затраты на приобретение комплекса необходимо включить и стоимость программного обеспечения (ПО).

Таблица 14.2. Стоимость программного обеспечения

Программное обеспечение	Количество копий	Стоимость одной копии, руб
Программное обеспечение Concept	1	302 564
Программное обеспечение IFix	1	453 978
Итого	756 542

Таким образом затраты на создание технической базы АСУ пожаротушением представляют собой сумму затрат на оборудование АСУ и затрат на программное обеспечение:

З_{тех.базы} = З_об + З_по ,где

З_об - затраты на оборудование, руб.

З_по - затраты на программное обеспечение, руб.

Зтех.базы = 3 530 788 руб + 756 542 = 4 287 330 руб.

Капитальные затраты на создание АСУ пожаротушением есть ничто иное, как сумма З_{тех.базы} и З/п на разработку:

К = З_{тех.базы} + У₁ с учетом ЕСН

К = 4 287 330+ 143 900 = 4 431 230 руб.

Таким образом общие затраты на создание АСУ пожаротушением равны:

К_общ= 4 431 230 руб.

Затраты, обеспечивающие функционирование системы. Это затраты, которые включают в себя затраты на оплату труда персонала, амортизационные отчисления от стоимости оборудования, от стоимости здания, занимаемого вычислительным центром, и стоимости площади, где установлено периферийное оборудование, стоимости электроэнергии, расходуемой техническими средствами системы, затраты на ремонт.

3.Расчет затрат, обеспечивающих функционирование системы.

Таблица 14.3. Заработная плата персонала.

Должность	Колличество	Заработная плата, руб
Слесарь КИПиА	1	25 000
Оператор	1	30 000
Начальник смены	1	40 000
Инженер АСУТП	1	50 000

Итого :

У 2 по зар/плате = 25 000+30 000+40 000+50 000 = 145 000 руб.

У 2 с учетом ЕСН = 145 000*1.3 = 188 500 руб.

Суммарная зар/плата за год равняется:

З_з/п = У1 с учетом ЕСН + У2 с учетом ЕСН *12 = 2 405 900 руб.



3.2. Затраты на электроэнергию.

Потребляемая мощность контроллеров- 250 Вт/час

Потребляемая мощность АРМа - 300 Вт/час

Прочие - 600 Вт/час

Суммарная потребляемая мощность системой составляет:

У = 2*250 + 2*300 + 600 = 1700 Вт/час

Цена за кВт x час = 2,12 руб.

Зэ = У * ЦкВт * 24*365 = 31 571 руб.

3.3.Затраты на амортизационные отчисления.

З_а = К / T где,

К - затраты на создание технической базы АСУ ТП,

Т - период времени, на которое рассчитано АСУ ТП

З_а = 4 431 230 / 10 = 443 123 руб.

3.4.Затраты на ремонт.

З_р = 100 000 руб.

Таким образом эксплуатационные затраты составляют :

С = З_а + З_р + З_э + З_з/п

С = 443 123 + 100 000 + 31 571 + 2 405 900 = 2 980 594 руб.

4.Расчет эффекта у потребителя

Таблица 14.4. Стоимость основного оборудования РП.

Наименование	Количество	Цена (руб)	Сумма всего(руб)
Резерваур 10000м3	3	14 600 000	43 800 000
Резерваур 20000м3	1	22 300 000	22 300 000
Резерваур 5000м3	1	10 300 000	10 300 000
Электродвигатель ВАОВ2-560 M4	4	2 000 000	8 000 000
Насос НПВ-600-60	4	1 500 000	6 000 000
Автоматизация пожаротушения	1	3 530 788	3 530 788
Прочие	1	20 000 000	20 000 000
Итого:			113 930 788

Таблица 14.5. Стоимость нефти в резервуарах.

Наименование	Количество	Цена (руб)	Сумма всего(руб)
Нефть	55 000 м3	6 500	357 500 000

Выплаты в случае гибели человека составляют 1 000 000 руб.

Расчет годового экономического эффекта

Годовые затраты З_год рассчитывается по формулы:

Е_н - коэффициент эффективности капитальных вложений

Е_н = 1/Т

З_год = К* Е_н + С

З_год = 4 431 230 * 1/10 +2 980 594 = 3 423 717 руб.

Посчитаем выгоду от разработанной АСУ пожаротушением:

Э_г =P - З_год

P - потери в случае полного уничтожения НПС

Э_г = 113 930 788 + 357 500 000 - 3 423 717 = 468 007 071 руб.



ВЫВОД

Разрабатываемая в данном дипломном проекте АСУ пожаротушения повышает безопасность людей и материальных ценностей. Если возникнет пожароопасная ситуация, то последствия могут быть очень плачевными. Благодаря АСУ пожаротушением практически исключается вероятность пожара. В случае возникновения пожара он тушится локально, что не дает ему распространиться на большую площадь. Экономические затраты на внедрение АСУ пожаротушением многократно меньше затрат, которые могут возникнуть в результате возгорания. Я считаю, что целесообразно использовать АСУ пожаротушением на НПС.

Расчет годового экономического эффекта

Показатели	Сумма в руб.
1. Капитальные затраты (К) Всего:	4 431 230
-Предпроизводственные затраты	143 900
-Затраты на создание технической базы АСУ ТП	4 287 330
2. Эксплуатационные затраты (С) Всего:	2 980 594
- Затраты на заработную плату	2 405 900
- Затраты на амортизационные отчисления	443 123
- Затраты на электроэнергию	31 571
- Затраты на ремонт	100 000
3. Годовые суммарные затраты (З)	3 423 717
4. Результат у потребителя (Р) за счет предотвращенного возможного ущерба всего: -по оборудованию: -по нефти:	471 430 788 113 930 788 357 500 000
Годовой экономический эффект Эг = Р - З = 471 430 788 - 3 423 717 =	468 007 071



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.А. Шевцов, «Надежность систем Автоматизации. Конспект лекций», М.:РГУНГ, 2002.

2. Е.Б. Андреев, В.Е. Попадько, «Технические средства систем управления технологическимипроцессами нефтяной и газовой промышленности», М.:2004

3. Экономика предприятий, под ред. Волкова О.Н., М.:ИНФРА, 1988

4. Техническая документация НПС «Рязань».

5. С.С. Брудник, И.А. Кочергова, «Определение экономической эффективности АСУ», М.:МИНГ, 1978.

6. Официальный сайт «schneider electric» http://www.schneider-electric.com/

7. Руководство программиста верхнего уровня НПС «Рязань».

8. Руководство программиста среднего уровня НПС «Рязань».

9. Сайт компании «Транснефть» http://www.transneft.ru

Размещено на Allbest.ru