📄Работа №213651
Тема: Разработка мехатронной системы стенда испытаний труб на долговечность ПАО «Роснефть»
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Техническая механика
Объем:
80 листов
Год:
2022
Просмотров:
20
5800
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОПИСАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ И ВЫБРАННОГО ОБЪЕКТА 7
1.1 Описание мехатронной системы, технологического оборудования 7
1.2 Основные технологические характеристики стенда 9
1.3 Общие сведения о конструкции стенда 12
1.4 Конструкция портала 14
1.5 Конструкция подвижной опоры трубы 19
1.6 Натурный образец трубы 22
1.7 Цель и задачи проектирования 25
1.8 Принцип работы системы 25
2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СТЕНДА .. 26
2.1 Назначение, состав и расположение 26
2.2 Центральный контроллер 28
2.3 Устройства связи с объектами 29
2.4 Сетевое оборудование 32
2.5 Оборудование верхнего уровня 32
2.6 Сервер точного времени 34
2.7 Система видеонаблюдения 35
2.8 Информационно-измерительная система тензометрии 35
2.9 Система высокоскоростной дефектоскопии 36
2.10 Требования 36
3. РАСЧЁТЫ 38
3.1 Алгоритм формирования сигналов 38
3.2 Расчетные формулы для предварительного определения параметров гидросистемы стенда при проведении испытаний с нагружением трубы изгибающим моментом 44
3.3 Элементы проектировочного и проверочного расчетов
электрогидравлических следящих приводов с дроссельным управлением для испытательных стендов 49
4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 75
4.1 Математическое описание мехатронной системы 75
5. РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СТЕНДА ИСПЫТАНИЯ ТРУБ 83
5.1 Описание приложения и функционала 83
5.2 Нейронная сеть 85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОПИСАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ И ВЫБРАННОГО ОБЪЕКТА 7
1.1 Описание мехатронной системы, технологического оборудования 7
1.2 Основные технологические характеристики стенда 9
1.3 Общие сведения о конструкции стенда 12
1.4 Конструкция портала 14
1.5 Конструкция подвижной опоры трубы 19
1.6 Натурный образец трубы 22
1.7 Цель и задачи проектирования 25
1.8 Принцип работы системы 25
2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СТЕНДА .. 26
2.1 Назначение, состав и расположение 26
2.2 Центральный контроллер 28
2.3 Устройства связи с объектами 29
2.4 Сетевое оборудование 32
2.5 Оборудование верхнего уровня 32
2.6 Сервер точного времени 34
2.7 Система видеонаблюдения 35
2.8 Информационно-измерительная система тензометрии 35
2.9 Система высокоскоростной дефектоскопии 36
2.10 Требования 36
3. РАСЧЁТЫ 38
3.1 Алгоритм формирования сигналов 38
3.2 Расчетные формулы для предварительного определения параметров гидросистемы стенда при проведении испытаний с нагружением трубы изгибающим моментом 44
3.3 Элементы проектировочного и проверочного расчетов
электрогидравлических следящих приводов с дроссельным управлением для испытательных стендов 49
4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 75
4.1 Математическое описание мехатронной системы 75
5. РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СТЕНДА ИСПЫТАНИЯ ТРУБ 83
5.1 Описание приложения и функционала 83
5.2 Нейронная сеть 85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95
📖 Аннотация
В данной магистерской диссертации разработана мехатронная система испытательного стенда для комплексной оценки долговечности труб, применяемых в трубопроводных системах ПАО «Транснефть». Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения надежности и безопасности магистральных трубопроводов, требующей совершенствования методов ресурсных испытаний, имитирующих комбинированное воздействие циклического внутреннего давления и изгибающих моментов в различных эксплуатационных режимах. Основным результатом работы является создание программно-аппаратного комплекса, включающего упрощенную математическую модель гидропривода, проект шкафа автоматики и, что наиболее значимо, алгоритм прогнозирования разрушения трубы на основе данных предыдущих испытаний. Данное решение позволяет в реальном времени или автономно анализировать данные и предотвращать аварийные ситуации, минимизируя простои и ущерб от разрушения образцов. Научная значимость заключается в развитии методов моделирования и прогнозирования усталостной долговечности при сложном нагружении, а практическая — во внедрении адаптируемой системы, способной интегрироваться в существующую экосистему стенда через протокол TCP/IP без замены основного оборудования, что повышает эффективность испытаний. Теоретической основой послужили работы А.В. Андрейчикова по системному анализу и синтезу инновационных решений, Е.Б. Алексеева по проектированию цифровых телекоммуникационных систем, а также исследования в области механики деформирования и усталости трубных сталей.
📖 Введение
Рассматриваемая мехатронная система предназначена для испытания труб на долговечность внутренним давлением и поперечными силами, создающими изгибающий момент, и доведения трубы до потери устойчивости. Труба изгибается на специальном стенде за счёт изменения внутреннего давления в трубе и изгибающего момента трубы. Требуемые параметры достигаются за счёт насосной станции, которая расположена в отдельном помещении. Вся система управляется с помощью шкафов автоматики. В данной работе будет рассмотрена упрощенная математическая модель гидропривода. Так же будет спроектирован шкаф автоматики.
Стенд предназначен для проведения исследований и испытаний прочности, ресурса, стойкости к внешним механическим нагрузкам и сейсмическим воздействиям труб, применяемых в ПАО «Транснефть», включая дефектные, а также отремонтированные по разным технологиям трубы, с режимами испытаний имитирующими:
1) Циклическое воздействие внутреннего давления и изгибающего момента при эксплуатации трубопровода;
2) Работу участков трубопроводов, имеющих изгиб с радиусом Rизг, превышающим 1000·Dн (Dн ― наружный диаметр трубы), подверженных циклическому нагружению внутренним давлением и изгибающим моментом;
3) Работу участков трубопроводов с Dн = 1220 мм и толщиной стенки δст до 16 мм, предварительно изогнутых до уровня Rизг <1000·Dн, в том числе до потери устойчивости (образования гофров), подверженных циклическому нагружению внутренним давлением.
Нагружение испытываемых труб как внутренним давлением, так и изгибающим моментом может производиться по синусоидальному и трапециидальному законам.
Требуется выполнить ряд следующих задач, а именно разобраться в принципе работы стенда, изучить оборудование, на основании расчётов спроектировать математическую модель гидропривода.
Цель работы разработать программное обеспечение для стенда испытания труб на долговечность, на основании всех данных полученных ранее.
Стенд предназначен для проведения исследований и испытаний прочности, ресурса, стойкости к внешним механическим нагрузкам и сейсмическим воздействиям труб, применяемых в ПАО «Транснефть», включая дефектные, а также отремонтированные по разным технологиям трубы, с режимами испытаний имитирующими:
1) Циклическое воздействие внутреннего давления и изгибающего момента при эксплуатации трубопровода;
2) Работу участков трубопроводов, имеющих изгиб с радиусом Rизг, превышающим 1000·Dн (Dн ― наружный диаметр трубы), подверженных циклическому нагружению внутренним давлением и изгибающим моментом;
3) Работу участков трубопроводов с Dн = 1220 мм и толщиной стенки δст до 16 мм, предварительно изогнутых до уровня Rизг <1000·Dн, в том числе до потери устойчивости (образования гофров), подверженных циклическому нагружению внутренним давлением.
Нагружение испытываемых труб как внутренним давлением, так и изгибающим моментом может производиться по синусоидальному и трапециидальному законам.
Требуется выполнить ряд следующих задач, а именно разобраться в принципе работы стенда, изучить оборудование, на основании расчётов спроектировать математическую модель гидропривода.
Цель работы разработать программное обеспечение для стенда испытания труб на долговечность, на основании всех данных полученных ранее.
✅ Заключение
В данной дипломной работе был рассмотрен стенд испытания труб на долговечность. С данным стендом я был ознакомлен ещё в бакалавриате и тогда мне задали вопрос, возможно ли предсказывать поломку трубы. Данная работа наглядно показывает, что это возможно и практично, симуляция не занимает много времени и не обременяет операторов стенда рутинной роботой.
Моё решение позволяет на основе предыдущих испытаний предсказывать пройдёт труба испытания или нет, либо в режиме реального времени или в автономном режиме.
Это приложение, создано для того что бы избавить цех, от аварийных простоев, снизить количество лопнувших труб. Так как если при испытаниях труба лопнет, транспортировка может занять значительный промежуток времени, а если подвал будет залит, то потребуется уборка для избегания порчи помещения и оборудования из-за влаги.
Я уверен, что данное решение может быть с легкость внедрено в экосистемы стенда, так как она может выступать в роли второстепенного сервера, который только в аварийной ситуации будет останавливать испытания. Данная программа может быть установлена на отдельный компьютер, отдельно от основного программного обеспечения, которое предоставляет «Уральский Инжиниринговый Центр» и общаться с контроллерами по протоколу TCP-IP. Самое прекрасное в том, что программа может быть адаптирована под все возможные контроллеры, и даже если сейчас будет замена оборудования, всё что будет требоваться это сетевой порт и подключение контроллера к локальной сети. Из собственного опыта работы, могу с уверенностью сказать, что общение любого контроллера и персонального компьютера можно настроить так как это требуется в соответствии с техническим заданием.
Изучив данный стенд было выявлено, что он гибок в плане замены тех или иных компонентов разных уровней и данное программное обеспечение не повлечёт лишние затраты в плане оборудования, а при изменении оборудования в экосистеме самого стенда не повлияет на работу программы и не вызовет каких-либо проблем со стороны данного решения, могу только повлиять контроллеры, которые будут много медленнее передавать данные программе, что может затруднить работу приложения в реальном времени.
В целом можно сказать, что цель диплома была достигнута, а задачи выполнены.
Моё решение позволяет на основе предыдущих испытаний предсказывать пройдёт труба испытания или нет, либо в режиме реального времени или в автономном режиме.
Это приложение, создано для того что бы избавить цех, от аварийных простоев, снизить количество лопнувших труб. Так как если при испытаниях труба лопнет, транспортировка может занять значительный промежуток времени, а если подвал будет залит, то потребуется уборка для избегания порчи помещения и оборудования из-за влаги.
Я уверен, что данное решение может быть с легкость внедрено в экосистемы стенда, так как она может выступать в роли второстепенного сервера, который только в аварийной ситуации будет останавливать испытания. Данная программа может быть установлена на отдельный компьютер, отдельно от основного программного обеспечения, которое предоставляет «Уральский Инжиниринговый Центр» и общаться с контроллерами по протоколу TCP-IP. Самое прекрасное в том, что программа может быть адаптирована под все возможные контроллеры, и даже если сейчас будет замена оборудования, всё что будет требоваться это сетевой порт и подключение контроллера к локальной сети. Из собственного опыта работы, могу с уверенностью сказать, что общение любого контроллера и персонального компьютера можно настроить так как это требуется в соответствии с техническим заданием.
Изучив данный стенд было выявлено, что он гибок в плане замены тех или иных компонентов разных уровней и данное программное обеспечение не повлечёт лишние затраты в плане оборудования, а при изменении оборудования в экосистеме самого стенда не повлияет на работу программы и не вызовет каких-либо проблем со стороны данного решения, могу только повлиять контроллеры, которые будут много медленнее передавать данные программе, что может затруднить работу приложения в реальном времени.
В целом можно сказать, что цель диплома была достигнута, а задачи выполнены.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.