Розрахунок техніко-економічних показників системи автоматичного регулювання тиску

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Розрахунок техніко-економічних показників системи автоматичного регулювання тиску

ВИХІДНІ ДАНІ

1) найменування контрольованого устаткування - система автоматичного регулювання тиску;

2) параметр потоку відмов об'єкта контролю w = 0,002 міс^-1;

3) період контролю Т = 2 роки;

4) термін служби виробу Т_тс = 10 років;

5) вартість одного виробу С_ов = 10 000 $;

6) вартість НАЗК С_назк = 10С_ов;

7) параметр потоку відмов НАЗК w = 0,15 міс^-1;

8) вартість одного відновлення НАЗК С_{в назк} = 0,01 С_назк;

9) вартість помилкового відновлення НАЗК С_{пв назк} = 0,001С_назк;

10) вартість відновлення ОК С_{в ов} = 0,01С_ов;

11) вартість помилкового відновлення ОК С_{пв ов} = 0,001С_ов;

12) апріорна ймовірність працездатного стану Р = 0,95;

13) ризик виробника при контролі ОК А = відсоток на допуск /100

А = 0,06;

14) ризик замовника при контролі ОК В = відсоток на допуск /200

В = 0,03;

ВСТУП

Відповідно до ГОСТ 16504 система контролю - це сукупність засобів контролю (ЗК), об'єкта контролю (ОК) і оператора, взаємодіючих за правилами, установленими нормативно-технічною документацією (НТД).

Одержувана за допомогою ЗК інформація про справність ОК дозволяє установити прямі і зворотні зв'язки керування якістю і надійністю об'єкта. Таким чином ЗК служать датчиками інформації, що використовуються для керування виробництвом і експлуатацією об'єкта. Звідси випливає, що відмовитися від контролю не можна, тому що це буде означати втрату інформації і, отже, втрату керування.

Основні задачі систем контролю:

1) визначення виду технічного стану системи ;

2) ухвалення рішення про придатність систем для виконання своїх функцій;

3) визначення місця і причин несправності ;

4) усунення несправностей ;

5) одержання вихідних даних для прогнозування технічного стану виробу.

Бортові авіаційні системи є складними механічними комплексами, для підтримки працездатності яких необхідне залучення різних ЗК. Як правило, бортові системи мають вбудовані ЗК. На етапах оперативної підготовки літального апарата (ЛА) до застосування використовують бортові та вбудовані ЗК. Наземні ЗК використовуються при проведенні регламентних робіт, а також для оцінки технічного стану і пошуку несправностей демонтованого з борту ЛА устаткування. Вбудовані системи контролю забезпечують повноту контролю не більш 0.8-0.85, НАЗК забезпечують повноту контролю більш 0,95.

Застосування НАЗК дозволяє істотно скоротити витрати на технічне обслуговування бортового устаткування, скоротити час простоїв повітряних суден і забезпечити високі економічні показники.

ОПИС ОБ'ЄКТА КОНТРОЛЮ

Система регулювання тиску повітря забезпечує витік повітря в атмосферу одночасно з постійною подачею його в гермокабіни. Основними елементами системи є регулятори тиску, випускні клапани, запобіжна апаратура, управління, контроль і сигналізація. Система підтримує заданий перепад надлишкового тиску Ри між тиском в герметичній кабіні Рк і тиском в навколишній атмосфері Рн. Залежно від призначення дня кожного типу літака встановлюється своя програма зміни тиску, що визначається регулятором тиску.

В даний час на літаках цивільної авіації застосовуються електропневматичні та пневматичні принципи регулювання тиску.

Електропневматичний принцип регулювання тиску заснований на формуванні керуючого сигналу в електронному блоці від сигналів, що надходять з датчиків і задатчиків. Керуючий сигнал через підсилювач потужності надходить в електропневмоперетворювач, який виробляє пропорційний йому пневматичний сигнал. Цей сигнал надходить в керуючу порожнину випускного клапана. Такі регулятори мають велику точність в регулюванні тиску, більший ступінь автоматизації та швидкодії.

Тиск в кабіні при електропневматичному принципі залежить від барометричного і описується рівнянням Рк = аРн + В,

де а - константа для даного типу літака; В - задане значення барометричного тиску.

Н-д, для ТУ 204 Рк = 0,38 Рн + 66 580 Па; для Іл 86 а = 0,74; В = 61500 Па.

Пневматичний принцип регулювання тиску заснований на використанні

енергії перепаду тиску між гермокабіни і атмосферою.

Пневматичний принцип забезпечує до розрахункової висоти тиск у кабіні, рівне тиску на аеродромі зльоту, а далі надлишковий тиск Ри зберігається незмінним.

Ділянки програми зміни тиску можна виразити рівняннями:

Рк = Ри + Рн = соnst (1)

Ри = Рк - Рн = соnst (2)

Рівняння (1) показує, що при заданому надмірному тиску Ри можна визначити висоту польоту, до якої тиск в герметичній кабіні буде таке ж, як на аеродромі зльоту.

Рівняння (2) визначає висоту польоту літака, при якій в герметичній кабіні досягається висота 2,4 км.

Пневматичний принцип регулювання тиску має більше інерційну систему в порівнянні з електропневматичним. Якщо на літаку застосовується пневматична система регулювання тиску, то основна і дублююча системи виконані за пневматичним принципом. Якщо в основній системі застосовується електропневматичний принцип, то в дублюючій системі використовують пневматичний принцип, що забезпечує зміну тиску по програмі.

Виконавчим органом будь-якого регулятора тиску є випускний клапан, що скидає повітря з гермокабіни в атмосферу. Випускний клапан має пневматичний мембранний привід, тому працює як від основної, так і від дублюючої систем.

Дублююча система працює при відмові основної системи і підключається до випускних клапанів за допомогою електроклапанів перемикання.

Параметри тиску в герметичній кабіні контролюються по варіометру і вказівником висоти і перепаду тиску в герметичній кабіні. Сигналізація небезпечних режимів тиску в герметичній кабіні здійснюється за допомогою табло і мовної інформації при спрацьовуванні відповідних сигналізаторів тиску.

Функціональна схема системи автоматичного регулювання тиску представлена на рис. 1.

На всіх літаках останнього випуску при польоті тиск у кабіні відповідає висоті, що не перевершує 2,4 км, яка встановлена в якості граничної для пасажирських літаків.

Тиск повітря в кабінах літаків протягом польоту регулюється за певною програмою. Процес регулювання тиску здійснюється в умовах безперервної подачі в кабіну повітря, що відбирається від компресора двигуна, і випуску цього повітря в атмосферу. Автоматичний регулятор тиску відповідно до заданої програми регулює кількість виробленого з гермокабіни повітря зміною положення регулюючого органу (випускного клапана). Герметична кабіна і автоматичний регулятор тиску утворюють замкнену систему автоматичного регулювання.

При деякій конструктивній відміні, обумовленої типом і призначенням літака системи регулювання тиску повітря в ГК виконують одні й ті ж функція і включають типові елементи - командні прилади, виконавчі механізми (випускні клапани), запобіжні клапани та інші допоміжні агрегати.

Найбільшого поширення на пасажирських літаках отримали пневматичні регулятори тиску непрямої дії. Останнім часом поряд з ними застосовуються електропневматичні та електронні регулятори тиску.

Для підвищення надійності процесу регулювання тиску в системах дуже часто здійснюється дублювання установкою резервного командного приладу і додаткових вузлів регулювання абсолютного та надлишкового тиску, з'єднаних з виконавчими органами. Крім того, в системі завжди передбачається спеціальна додаткова апаратура для запобігання кабіни від перенаддуву і зворотного перепаду тисків на випадок відмови основної та дублюючої систем, а також клапани для примусового вирівнювання тиску повітря в кабіні і в навколишньому середовищі.

У комплекс системи регулювання тиску входить також контрольно-вимірювальна та попереджаюча апаратура, в яку, як правило, включаються висотний сигналізатор, що спрацьовує при досягненні в кабіні мінімально допустимої величини абсолютного тиску і сигналізатор перенаддуву, який вказує на досягнення максимально допустимої величини надлишкового тиску.

Взаємодія всіх елементів комплексу регулювання тиску звичайно здійснюється приблизно за такою схемою.

У нормальних умовах працює основний командний прилад і регулювання здійснюється за заданою програмою. При відмові в польоті основного командного приладу пневмореле включає резервний командний прилад, при цьому тиск в кабіні підтримується в відповідностей із заданою програмою регулювання (коли обидва прилади налаштовані однаково) або близько до заданого.

У разі відмови основного і резервного командних приладів можливе збільшення надлишкового тиску повітря в кабіні вище заданої величини. Тоді в роботу включають резервні вузли регулювання надлишкового тиску.

Якщо ж надлишковий тиск повітря в кабіні перевищить максимально допустиме значення, то включаються звукова і світлова сигналізації «Перенаддув». У цьому випадку екіпаж повинен включенням аварійного скидання повітря зменшити тиск у кабіні або, повністю виключивши наддув, знизитися до безпечної висоти.

Якщо в результаті відмови системи регулювання тиску або порушення герметичності кабіни абсолютний тиск в ній впаде нижче допустимої величини, що відповідає висоті більше 2400 м, то включається сигналізація «Розгерметизація кабіни». У цьому випадку екіпаж повинен вжити заходів до швидкого зниження літака до безпечної висоти.

Таким чином функціонує комплекс регулювання тиску повітря в герметичних кабінах літальних апаратів. При всій складності і різноманітті назв агрегатів, його основу складає замкнута система регулювання тиску, що складається з основного регулятора тиску та об'єкта регулювання. Задана якість процесу регулювання забезпечується належним проектуванням регулятора і всіх його елементів з урахуванням властивостей конкретного об'єкта регулювання і умов функціонування системи.

ОБ'ЄКТ КОНТРОЛЮ. АНАЛІЗ КОНТРОЛЮЮЧИХ І СТИМУЛЮЮЧИХ КАНАЛІВ

Рис. 1. Функціональна схема системи автоматичного регулювання тиску (САРД).

Розробка засобу контролю

Враховуючи особливості об'єкта контролю, а також його функціональну схему визначаємо перелік контролюючих параметрів (табл. 1).

Для кожного з контролюючих параметрів об'єкта контролю шляхом детального розгляду їх фізичної природи підбираємо необхідні контрольовані і стимулюючі сигнали. Перелік контрольованих і стимулюючих сигналів подано відповідно в табл. 2 і табл. 3.

Аналізуючи контрольовані і стимулюючі сигнали, складаємо канали контролю (табл. 5.) і канали стимуляції (табл. 6.)

Об'єднуючи функціональні модулі всіх контролюючих параметрів, визначаємо перелік використовуваних в HAЗK модулів. Підбір функціональних модулів здійснюється виходячи з умови компромісу між необхідною точністю та економічною доцільністю.

Алгоритми проведення перевірок кожного контрольованого параметра

Таблиця 1. Перелік контрольованих параметрів наведено у табл. 1.

Контрольований параметр	Зміст перевірки
П001	Перевірка індикаторів панелі уравління
П002	Перевірка роботи органів управління ПУ
П003	Перевірка напруги силового живлення U = +27 ± 2.5 В
П004	Перевірка струму споживання по ланцюзі + 27 В, I = 2 ± 0.2 А
П005	Перевірка напруги силового живлення U = +15 ± 1 В
П006	Перевірка струму споживання по ланцюзі + 15 В, I = 1.2 ± 0.1 А
П007	Перевірка опору Дк1 RД = 1000 ± 50 Ом
П008	Перевірка опору Дк2 (Rд =1000 ± 50 Ом)
П009	Перевірка опору Дh1 (Rд =1000 ± 50 Ом)
П010	Перевірка опору Дh2 (Rд =1000 ± 50 Ом)
П011	Перевірка автоматичного регулятора тиску в режимі вирішення тестової задачі (Лог " 1")
П012	Перевірка нуля електричного приводу U = 0 ± 0.1В
П013	Перевірка нуля механічного приводу д ='0 ± 0,3 град
П014	Перевірка відкриття клапана на кут д = 3° U = 0.4 ± 0.01 В
П015	Перевірка часу повного відкриття клапана t = 1.5 ± 0.1 с
П016	Перевірка спрацювання запобігливого клапана U = 5.2± 0.2В
П017	Перевірка функціонування задатчика висоти аеродрому зльоту/посадки U = 3.5± 0.1В

Алгоритм проведення контролю електроприводу ЛА наведено у табл. 2.

Таблиця 2

Контрольований сигнал	Характеристика сигналу
КС001	Рівень напруги постійного струму U = 27 ± 1.35 В
КС002	Рівень напруги постійного струму U = 27 ± 1.35 В
КС003	Рівень напруги постійного струму U = 27 ± 1.35 В
КС004	Рівень струму I = 2 ± 0.1А
КС005	Рівень напруги постійного струму U = 15 ± 0.75 В
КС006	Рівень струму I =1.2 ± 0.06А
КС007	Рівень напруги постійного струму U = 10 ± 0.5 В
КС008	Рівень напруги постійного струму U = 10 ± 0.5 В
КС009	Рівень напруги постійного струму U = 10 ± 0.5 В
КС010	Рівень напруги постійного струму U = 10 ± 0.5 В
КС011	Рівень напруги постійного струму U = 10 ± 0.5 В
КС012	Рівень напруги постійного струму U= 0 ± 0.1 В
КС013	Рівень напруги постійного струму U = 0 ± 0.3 В
КС014	Рівень напруги постійного струму U = 4 ± 0.2 В
КС015	Рівень напруги постійного струму U =10 ± 0.5 В
КС016	Час повного відкриття клапана t = 1.5 ± 0.075 с
КС017	Рівень напруги постійного струму U =10 ± 0.5 В

Перелік стимулюючих сигналів наведено у табл. 3.

Таблиця 3

Стимулюючий сигнал	Характеристика сигналу
СС001	Рівень напруги U = 27 В
СС002	Рівень напруги U = 15 В
ССО0З	Рівень струму I = 0.01 A
СС004	Корпус U = 0 В
СС005	Рівень напруги U = 4 В
СС006	Рівень напруги U = 10 В
СС007	Ручна операція встановлення висоти аеродрому зльоту/посадки

ФОРМУВАННЯ КАНАЛУ КОНТРОЛЮ І СТИМУЛЯЦІЇ

Контролюючий сигнал	Функціональні модулі каналу контролю
КС001	КСЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС002	КСЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС003	КСЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС004	КAЦ	KAI	СК	ЦВМ
КС005	КСЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС006	КАЦ	KAI	СК	ЦВМ
КС007	КАЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС008	КАЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС009	КАЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС010	КАЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС011	КАЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС012	КАЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС013	КАЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС014	КAЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС015	КAЦ	KACU	СК	ЦВМ
КС016	КИЦ	KAT	СК	ЦВМ
КС017	КAЦ	KACU	СК	ЦВМ

Таблиця 6

Стимулюючий сигнал	Функціональні модулі каналу стимуляції
СС001			ВИП	КСЦ
СС002			ВИП	КСЦ
СС003	ЦВМ	СК	KAІ	КАЦ
СС004	ЦВМ	СК	KAU	КАЦ
СС005	ЦВМ	CK	KAU	КАЦ
СС006	ЦВМ	СК	KAU	КАЦ
СС007

НОМЕНКЛАТУРА ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОДУЛІВ АСК ДЛЯ ОБ'ЄКТІВ КОНТРОЛЮ

Номенклатура функціональних модулів АСК наведена в табл. 7.

Таблиця 7

Назва модуля	Шифр модуля	Розрядність	Напрацювання на відмову	Вартість
Модулі цифрового обчислювального ядра
Обчислювальна машина	ЦВМ	8	150000	200
Модуль ПЗУ	ПЗУ8К	8	150000	25
Модуль ОЗУ	ОЗУ8К	8	180000	25
Пульт оператора	ПО1		65000	40
Пристрій документування	Принтер «STAR»		350000	150
Системний контролер	СК	16	120000	55
Відеотермінал	ВП1		65000	150
Модулі аналогово-цифрових перетворювачів
Перетворювач U-код	Прецинз. РПРU	15	25000	250
Перетворювач T-код	ВПЦ1	15	25000	90
Перетворювач I-код	Р1Іf	15	25000	70
Модулі цифро-аналогових перетворювачів
Перетворювач код -U	KAU	8	50000	230
Перетворювач код - I	KAI2 g = 0,01A	12	60000	170
Модулі вторинних джерел живлення
Вторинне джерело живлення 15 В	ВИП-1	12	60000	150
Вторинне джерело живлення 27 В	ВИП-2	12	60000	150
Модулі комутаторів
Комутатор аналогових сигналів	КАЦ	32	16000	25
Комутатор силових ланцюгів	КСЦ	32	15000	25
Комутатор імпульсних сигналів	КИЦ	32	16000	25

Структурна схема АСК

СТРУКТУРА ЗАДАНИХ КАНАЛІВ КОНТРОЛЮ

Для 12-го каналу контролю К003

Для 4-го каналу контролю К004

Для 10-го каналу контролю К014

РОЗРАХУНОК ПОКАЗНИКІВ ЕФЕКТИВНОСТІ КОНТРОЛЮ

Ефективність контролю визначається наступними показниками:

1) Технічний показник ефективності контролю

- графік

де Р1 - ймовірність справного стану об'єкта за наявності контролю;

Р2 - ймовірність справного стану об'єкта без контролю.

де Р - апріорна ймовірність справного стану (Р = 0,95);

Т - період контролю (Т = 24 місяці);

w - інтенсивність відмов об'єкта контролю (w = 0,002 міс^-1);

А - ризик виробника при контролі ОК;

В - ризик замовника при контролі ОК.

де t - час експлуатації об'єкта;

Т_сс - термін служби.

Результати розрахунків наведені в таблиці

t	24	48	72	96	120
Р1	0,92	0,92	0,92	0,92	0,92
Р2	0,92	0,88	0,84	0,8	0,76
ДР	0	0,04	0,08	0,12	0,16

2) Економічний показник ефективності контролю

- графік

де С1 - вигода від застосування засобу контролю;

С2 - витрати на виготовлення засобу контролю;

С2 = С_назк + С_{в назк} + С_{пв назк} + С_{в ов} + С_{пв ов}

С2=100000+1000+100+100+10 =101210

де N_К - число контролюючих виробів;

С_В - вартість виробу (об'єкта контролю);

Р1, Р2 - ймовірності справного стану через 48 місяців.

N_Кмін = 53

Результати розрахунків наведені в таблиці

t	24	48	72	96	120
C1	0	107100	211800	318800	438800
С2	101210	101210	101210	101210	101210
ДC	-101210	-5890	110590	217590	337590



3) Розрахунок мінімального парку виробів

Розрахунок мінімального парку виробів, обслуговування якого стає неефективним, проводимо за формулою:

Якщо ДС = 0, тоді С1=С2

РОЗРАХУНОК ДОСТОВІРНОСТІ КОНТРОЛЮ

Відсоток на допуск:

В_ск=7,5%

Достовірність каналу «придатний»:

Достовірність каналу «непридатний»:

ВИСНОВКИ

система автоматична регулювання тиск

В результаті виконання курсової роботи було виконано наступні пункти:

· Описано принцип роботи системи регулювання тиску;

· Складена структурна схема ОК;

· Розроблена та описана структура та функціональні модулі засобу контролю;

· Складені структурні схеми заданих каналів контролю К003, К004, К014;

· Розрахований ризик виробника А = 0,075 і ризик замовника В = 0,0375 при контролі виробів;

· Розрахований технічний показник ефективності контролю. На базі результатів побудована залежність технічного показника контролю від часу експлуатації;

· Визначено мінімальний парк OK N_Кмін = 56;

· Розрахований економічний показник ефективності контролю. Зображено залежність економічного показника контролю від часу експлуатації;

· Розрахована апріорна достовірність контролю Da = 0,8875.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Шестов Ю.М. Булаевский М.М.-Авиационные системы кондиционирования воздуха - М. Машиностроение, 1978г.

2. Боднер В.А. Системы управления летательных аппаратов - М. Машиностроение, 1973г.

3. Конспект лекцій.

Размещено на Allbest.ru