Системы контроля состояния подсистем танкера с использованием современной элементной базы (стр. 14 из 19)

TRACE MODE включает в себя библиотеку из более, чем 150 алгоритмов обработки данных и управления, в том числе такие алгоритмы контроля как фильтрация, проверка на технологические границы и достоверность.

Таким образом, очевидно удобство использования программы TRACE MODE для организации диспетчерского уровня системы контроля состояния подсистем нефтеналивного танкера. С помощью TRACE MODE было разработано визуализированное представление на экране компьютера технологического объекта (рис. 6.1) с выведением текущих значений переменных; создан журнал событий и тревог, в которых регистрируется изменение параметров объекта с возможностью просмотра в графическом виде записанных данных, а также выводятся сообщения, выдаваемые оператору в случае выхода параметров за пределы заданного диапазона.

На основании выбранных модулей ADAM составляем принципиальную схему системы контроля состояния подсистем танкера размещенную в приложении 3.

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

7.1 Обоснование необходимости и актуальности работы

При проектировании системы управления технологическим объектом необходимо рассмотреть все возможные способы ее реализации и выбрать наиболее эффективный. Существуют различные типы управления системой диагностики подсистем танкера. Выбор алгоритма управления в первую очередь зависит от свойств самого объекта, поэтому имеет смысл сосредоточить внимание на известных системах регулирования конкретным объектом, в данном случае – системе диагностики подсистем кондиционирования, пожаротушения и затопления водой танкера "Barstorm".

Осушительно-балластные средства современного судна являются важной частью общесудовых систем и охватываются автоматизированной системой КАС. Комплекс осушительно-балластных средств с автоматикой управления может быть разделен соответственно иерархической структуре на ряд подсистем защиты от затопления (диагностики, сигнализации, откачки воды т. д., как основанные преимущественно на механической и пневмогидравлической технике).

Большое количество нефтеналивных танкеров нуждаются в системе идентификации и диагностики состояния судна. Большая часть аварий на танкерах возникала вследствие пожаров, которые вызывали пробоины судна и как следствие в большинстве случаев его гибель. По статистике за 2003 год на Российских танкерах возникало 568 пожаров. Это связано в первую очередь с несовершенством системы идентификации и диагностики. В связи с несвоевременной реакцией персонала судна на возникновение пожара за 2003 год возникло 267 пожаров. Стоимость таких несовершенных систем составляет в среднем около 100000 рублей (данные усреднены по 16 нефтеналивным танкерам водоизмещением более 85000 тонн). Высокая стоимость существующих систем связана в первую очередь с тем, что системы диагностики состояния построены в основном на аналоговой технике. Для повышения надежности приходится устанавливать большое количество дублирующих блоков и узлов. Среди недостатков особо стоит отметить отсутствие визуализации состояния судна в целом.

В отличие от существующих систем разрабатываемая система будет построена целиком на цифровой технике. Это дает возможность избежать дублирования частей системы, а также позволяет получать своевременную информацию о состоянии всего судна в целом.

7.2 Обоснование выбора аналога для сравнения

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся реализации существующих систем диагностики состояния подсистем танкера.

а) ручное управление (БА-2) с использованием дискретных регуляторов на некоторых участках подсистемы. Такая система используется на танкерах водоизмещением до 4000 тонн и является не автоматической. При таком способе качество управления неудовлетворительно, так как оно не обеспечивает требуемой точности. Главный недостаток такой системы несвоевременная реакция на аварийную ситуацию.

б) система управления с одним регулятором (Кинг), где управляющей переменной является скорость повышения уровня воды, а главной регулируемой переменной расход воды откачиваемой осушительной системой. Введение обратной связи лишь по регулируемой переменной не в состоянии обеспечить нужное качество управления. Такая система используется на танкерах от 4000 до 20000 тонн и не обеспечивает требуемой скорости откачки воды.

в) система управления с регулятором состояния и наблюдателем (КАСО2-56) дает лучшее качество с точки зрения демпфирования и числа колебаний. Управляющей и регулируемыми переменными являются те же, что и в предыдущей системе. Такая система используется на танкерах от 20000 до 40000 тонн и не обеспечивает требуемой скорости откачки воды и своевременной реакции на аварийную ситуацию.

г) система управления с алгоритмом управления второго порядка с прямой связью (Ostin) использует информацию о скорости повышения уровня воды в затопляемых помещениях, и управляет числом подключаемых каскадов системы. Такая система используется на танкерах от 40000 до 85000 тонн и по сути своей является интеллектуальной. В зависимости от степени тяжести аварии последовательно подключаются части системы для борьбы с ней.

В силу того что, применение цифрового регулятора повышает качество управления, систему управления с алгоритмом управления второго порядка с прямой связью (Ostin) будем рассматривать как аналог разработанной системы оптимального управления, так как они имеют одни и те же регулируемые переменные и сопоставимые качественные характеристики.

7.3 Обоснование критериев сравнения разрабатываемого устройства с аналогом

Представим сравнительный анализ разработанной системы управления с аналогичной в виде таблицы 7.1. Выбор номенклатуры критериев качества будем производить в соответствии со стандартами Морского Регистра России от 18.06.2005 г раз. 18, ст. 9.

Расчет интегрального показателя качества разработки будем вести по формуле:

где qi – весовой коэффициент i-го параметра;

Kxi – значение i-го параметра в относительных единицах;

n - количество критериев;

IT – интегральный показатель качества разработки.

Таблица 7.1 Интегральный показатель качества разработки

№	Критерии качества	Вес	Новая разработка			Аналог
Значение	Кх	q*Kx	Значение	Кх	q*Kx
1	Точность	0,4	99%	9	3,6	98%	8	3,2
2	Экономичность	0,2	5 т/ч	8	1,6	5 т/ч	8	1,6
3	Функциональность	0,1	+	6	0,6	+	6	0,6
4	Безопасность	0,05	+	7	0,35	±	6	0,3
5	Надежность	0,05	12тыс.ч	8	0,4	8тыс.ч	5	0,25
6	Габариты, вес	0,04	средние	8	0,32	большие	6	0,24
7	Быстродействие	0,15	150 мин	7	1,05	180 мин	6	0,9
8	Эргономичность	0,01	+	9	0,09	±	8	0,08
1=1	1	Абс.пок.кач.		8,01	Абс.пок.кач.		7,17

На основании полученных данных (табл. 7.1) видно, что абсолютный показатель качества разработки составляет IT=8,01. Относительный показатель качества разработки равен: IT0=ITр/ITа=8,01/7,17=1,12>1, следовательно, разработанная система имеет преимущество перед аналогом и делает процесс диагностики подсистем более эффективным.

7.4 Расчет затрат на этапе проектирования

Для расчета затрат на этапе проектирования определим продолжительность каждой работы (начиная с составления технического задания (ТЗ) и до оформления документации включительно. Продолжительность работ рассчитаем по экспертным оценкам по формуле:

to = (3tmin +2tmax)/5,(7.1)

где to - ожидаемая длительность работы:

tmin и tmax - соответственно наименьшая и наибольшая, по мнению эксперта длительность работы.

Все расчеты сведем в таблицу (табл. 7.2).

Таблица 7.2 Ожидаемые длительности работ на этапе проектирования

Наименование работы	Длительность работы, дн.
	миним.	макс.	ожидаемая
1. Разработка ТЗ	2	4	3
2. Анализ ТЗ и работа с источниками	6	12	9
3. Разработка программного обеспечения	11	18	14
4. Выбор исполнительных органов и механизмов	2	4	3
5. Выбор датчиков	2	4	3
6. Оформление плакатов	2	4	3
7. Оформление пояснительной записки	17	20	19

Для определения продолжительности этапа проектирования Тп по данным таблицы 7.2 построим график организации работ во времени (рис. 7.2). При построении графика расположим работы с некоторой параллельностью.

Рис. 7.1. График организации работ на этапе проектирования

Капитальные затраты на этапе проектирования Кп рассчитаем по формуле:

Кп = Zп + Мп + Нп,(7.2)

где Zп -заработная плата проектировщика задачи на всем этапе проектирования Тп ;

Мп - затраты за использование ЭВМ на этапе проектирования;

Нп - накладные расходы на этапе проектирования.

Одним из основных видов затрат на этапе проектирования является заработная плата проектировщика, которую рассчитаем по формуле:

Zп = zд Тп (1 + ас /100) (1 + ап /100),(7.3)