بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از علم آمار ، یکی از روشهایی است که جهت بهبود کیفیت و عملکرد فرآیندهای مختلف می تواند مورد استفاده قرار گیرد و روش کنترل فرآیند آماری به عنوان یک روش مبتنی بر نتایج حاصل از خروجی فرآیند، می تواند نقش مهمی در تشخیص و عیب یابی عملکرد یک فرآیند ایفا کند . سیستم های کنترلی بایستی به گونه ای تنظیم شوند که محصول با کیفیت مناسب در اختیار خطوط تولید قرار گیرد .
یکی از بخشهای مهم جانبی در صنایع مختلف ، بخش های مربوط به تهیه و توزیع سیالات است که از جمله آنها ، فرآیند تولید بخار می باشد . در تحقیق حاضر، این روش کنترلی در یک فرآیند تولید بخار ، بر روی متغیرهای مهم فرآیند نظیر فشار ، دبی و سطح و... سیالات مورد بررسی قرار گرفته و از روش مذکور برای عیب یابی و بهبود عملکرد حلقهای کنترلی فرآیند بویلر، استفاده می شود. نتایج حاصله ، محاسن بکارگیری روش کنترل فرآیند آماری در این فرآیند را به خوبی نشان می دهد.
-2 مطالعه موردی : بویلر
همانطور که اشاره شد ، تولید بخار مطابق مشخصات و نیاز واحدها ، برای بخشهای مختلف واحدهای صنعتی ، از اهمیت به سزایی برخوردار است . فرآیند مورد ارزیابی ، وظیفه تولید بخار مورد نیاز برای واحدهای مختلف کارخانه نورد ورقهای فولادی، با دما، فشار و دبی مشخص را بر عهده دارد.. ورودیهای این فرآیند عبارتند از:
- 1 گاز طبیعی و هوا که به عنوان یک سوخت ترکیب شده به اتاقک احتراق برای جوشاندن آب و تولید بخار آب استفاده می شود..
- 2 آب که پس از عبور از بخش دی اریتور - هواگیر - وارد اتاقک احتراق میشود. خروجی این فرآیند ، بخار آب - از نوع اشباع - مورد نیاز برای واحدهای مصرف کننده که عمدتاً خطوط مختلف نورد سرد هستند ، می باشد، فشار بخار آب در حدود 20 bar و دبی آن به حدود42 تن بر ساعت میرسد. آب ورودی به واحد بویلر ابتدا به دی اریتور - هواگیر - وارد میشود تا گازهای نامحلولی مانند اکسیژن و دی اکسید کربن که سبب ایجاد خورندگی در لولههای بویلر میگردد، از آب بویلر حذف گردند .
پس از این مرحله ، آب به مخزن بخار ، وارد شده و پس از عبور از طریق لولههای پایینرونده و بالارونده - که بخش های مختلف کوره شامل دیوارهها، کف و سقف را میسازند - ، گرمای زیادی را دریافت نموده و بخشی از آن تبدیل به بخار میگردد. بخار خروجی از مخزن بخار ، بصورت بخار اشباع میباشد. شکل - 1 - ، شماتیک کلی فرآیند مورد ارزیابی را نشان می دهد.
پارامترهای مهمی که در این فرآیند بر کیفیت بخار آب خروجی بویلر، تأثیر مستقیم دارند ، عبارتند از : ارتفاع مایع در مخزن بخار - L4PF - ، فشار بخار - - L1PF ، دبی بخار خروجی - - L5XF ، دبی هوا - L2PF - ، دبی آب ورودی - - L5YF و دبی گاز طبیعی ورودی به بویلر - - L3XF - عنوان های لاتینی ، بر اساس عنوان های بکار گرفته شده در فرآیند واقعی مورد بررسی می باشند -
-3کنترل فرآیند آماری
در کنترل فرآیند آماری ، انواع نمودارهای کنترلی - بسته به ماهیت و روش اندازه گیری و نمونه برداری - برای بررسی عملکرد متغیرهای فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد. میانگین هر نمونه متغیر با نمودار - برای نشان دادن پایدار فرآیند نسبت به سطح آن - و تغییر پذیری آن در طول زمان با نمودار S - نمودار انحراف استاندارد - یا نمودار R - نمودار رنج - نمایش داده می شود.
شیفت های مشخص در میانگین و تغییرپذیری بزرگ غیرعادی نشاندهنده علل خاص هستند بنابراین هر دو نمودار بایستی به طور همزمان نشان داده شوند. محدوده کنترلی نیز 3 برابر انحراف معیار دورتر از خط مرکزی در نظر گرفته میشود. برای وضعیت های که نرخ تولید بسیار کند است و امکان جمع آوری بیش از یک نمونه واحد قبل از تحلیل وجود ندارد از استفاده می شود.
فاز 1
در این فاز ، اطلاعات مورد نیاز در مورد پراکندگی دادهها و برآورد پارامترهای مدل فرآیند - که در واقع ، دربردارنده اطلاعات گذشته واقعی فرآیند هستند - بایستی استخراج شده تا در فاز 2 مورد استفاده قرار گیرند .در اینجا به روش الکترونیکی - با استفاده از نرم افزار مانیتورینگ - WinCC ، از 6 متغیر مهم فرآیند با دوره زمانی 4 ثانیه نمونه برداری گردیده و نمودارهای کنترلی مناسب برای هرکدام از متغیرها که شامل اطلاعات مربوط به مقادیر میانگین و محدوده های کنترلی بالا و پایین UCL - و LCL - بر اساس توزیع آماری نرمال - - می باشند ، ترسیم و وضعیت تحت کنترل بودن هریک از متغیرها در هر نقطه بررسی میشود.
در صورتیکه همه نقاط تحت کنترل باشند ، از این مجموعه داده ها به عنوان یک معیاری برای بررسی وضعیت کنترلی همان متغیر در فاز 2 استفاده می شود . در غیر این صورت ، نقاط خارج از کنترل از مجموعه حذف و محاسبات و ترسیم نمودار تا رسیدن به یک مجموعه تحت کنترل و یکنواخت ادامه می یابد . 6]، [7 در جدول - 1 - ، مقادیر میانگین و محدوده کنترلی داده های اولیه جمع آوری شده 300 - نمونه - درج شده اند .
در شکل - 2 - ، نمودار I-MR مربوط به داده های اولیه متغیر L5YF - دبی آب ورودی - ترسیم شده است . مشاهده می شود که تعدادی از نقاط - در هر دو نمودار - خارج از محدوده کنترلی هستند . این نقاط بایستی از مجموعه حذف و محاسبات و ترسیم ها تا زمان حصول به یک مجموعه تحت کنترل ادامه یابد . اطلاعات مربوط به این مجموعه در جدول - 2 - آمده اند. در شکل - 3 - ، نمودار I مربوط به مجموعه یکنواخت مذکور، برای متغیر L5YF - دبی آب ورودی - ترسیم شده است.
