Side 1 av 4 Fakultet for informasjonsteknologi matematikk og elektronikk Institutt for teknisk kybernetikk Faglig kontakt under eksamen Navn: Tor Onshus Tlf.: (735) 94388 EKSAMEN I TTK4175 INSTRUMENTERINGSSYSTEMER Mandag 7. juni 2010 Tid: 09.00 – 13.00 Sensurfrist i henhold til gjeldende regelverk Totalt 4 timer Antall sider: 4 (inkludert forsiden) Bokmål Hjelpemidler: D - Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. - Bestemt enkel kalkulator tillatt (HP30S/Citizen SR-270X) Tallene i parentes angir den relative vekt oppgaven tillegges ved bedømmelse. Deloppgaver som krever mer omfattende besvarelse veier tyngre ved sensur. Dersom du mener at det er nødvendig med fler opplysninger i en oppgaveformulering, gjør kort rede for de antagelser og forutsetninger som du finner nødvendig. Generelt: Det presiseres at alle besvarelser bør være korte og konsise. Side 2 av 4 Oppgave 1. Diverse (30%) a) Varme overflater, flamme og gnister skaper stor fare i Ex områder. Nevn så mange prinsipielt forskjellige eksempler som mulig på hvordan en gnist kan oppstå i en installasjon. b) Skisser en zenerbarriere og forklar virkemåten. Hva er alternativet til en zenerbarriere? c) Forklar begrepene BD(Blow Down) og NAS/ESD. d) Formelen for midlere nedetid ved 2oo2 votering er gitt. Forklar hva de forskjellige leddene står for. λ τ+λλ Tτλ F F e) Hva står OPC for, og hvorfor er bruken av OPC så utbredt? f) Forklar oppbygningen og virkemåten til Profibus. Oppgave 2. Instrumentering, votering, sikring (35%) Du jobber i bedriften «Olje&CO» og skal nå instrumentere, regulere og sikre en utendørs råoljetank på land. Fra nordsjøen kommer en ledning med råolje som lagres midlertidig i en 10.000m^3 tank. Forbruket ut av tanken er noenlunde konstant, men mengde og trykk på innløpet varierer mye. En reguleringsventil på innløpet sørger for at tanken under normal drift er fylt til et gitt settpunkt, men hvis en feil inntreffer og nivået i tanken passerer 98% må innløpet stenges av med et eget system. Det skal være full uavhengighet mellom sikkerhet og regulering. a) Tegn en systemskisse (ikke P&ID) som viser elektriske og pneumatiske koblinger mellom instrumenteringen, I/O, logikk, energikilder, solenoider og ventiler. Sensorer skal ha 2oo3 votering, logikk 2oo2, og pådrag 1oo2. Systemet skal være failsafe. b) Tegn opp en full P&ID for løsningen. Du må ta med alle sensorer og ventiler med full tag. Ta med enkle kommentarer der det passer seg. Side 3 av 4 c) Siden systemet håndterer brannfarlig væske og gass er det følgelig flere Ex-soner rundt om i systemet. Tegn opp og skriv på hvilke Ex-soner som i prinsippet befinner seg hvor. Du får senere i oppgave å installere et gass og brannvarslingssystem i området rundt tanken. d) Hvilken type gassdetektor ville du valgt? Optisk/katalytisk/lyd? Begrunn kort. e) Beskriv hvordan en optisk røykdetektor basert på spredning fungerer, og hvilken type branndetektor som passer best på dette prosjektet. f) Gass fra råolje har en LEL grense på 1% og en UEL grense på 10%. Tegn en graf som viser forholdet mellom påkrevd tennenergi og blandingsprosenten av gass i luft. Forklar kort hva grafen viser og skraver området som ikke innebærer noen risiko. Oppgave 3. Drift, vedlikehold og informasjonspresentasjon (20%) Du er ferdig med første del av prosjektet og tanken er på plass. a) En hvilken som helst komponent pleier som oftest å følge en forutsigbar total feilrate over tid. Skisser denne typiske grafen med tid langs X-aksen og feilraten langs Y-aksen. Hvilken vedlikeholdstype vil du anbefale kunden å følge de kommende 30 årene systemet er planlagt i drift? b) En egen operatør skal sitte på kontrollrommet som er noen kilometer fra anlegget, og holde øye med nettopp den delen av anlegget du har hatt ansvar for. Operatøren skal ha oversikt over prosessverdier, B&G system og kameraer. Hvordan vil du presentere denne informasjonen til operatøren på en god og oversiktlig måte? I tillegg til systemets nå-tilstand, hvilken annen informasjon bør presenteres? c) Ergonomi er viktig for at operatøren holder fokus og får utført en best mulig jobb. Nevn punktvis og begrunn hvilke elementer i kontrollrommet som spiller inn på et individs ytelse. Side 4 av 4 d) I store og komplekse leveranser har man ikke alltid full forståelse av det totale systemet i sammenheng. For å komme frem til en god modell av systemet kan man bruke en analytisk, eller en black-box metode. Hva innebærer de to metodene og hva er fordeler og ulemper med de? Oppgave 4. Prosjektstruktur, dokumentasjon (15%) a) Hva heter hoveddokumentet som beskriver til leverandør hva kunden ønsker og hva inneholder dette dokumentet? b) En kunde som ser frem i tid vektlegger ikke kun hva kjøp av et system vil koste, men livs-syklus kostnadene (LCC). Hvilke kostnadselementer inngår i LCC og hva kan gjøres for å holde disse så lave som mulig? c) List opp de dokumentene som er mest sentrale under bygging og ved drift av et prosessanlegg. Begrunn kort hvert dokument.