Разработка автоматизированной системы управления технологическими процессами. Технологические требования при разработке систем автоматического управления

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение ВПО

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт

Кафедра систем автоматизации производства

Дипломный проект

на тему: Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата

Пояснительная записка

ОГУ 220301.65.1409.5ПЗ

Зав. кафедрой САП Н.З. Султанов

«Допустить к защите»

«____»__________________2009 г.

РуководительЮ.Р. Владов

Дипломник П.Ю. Кадыков

Консультанты по разделам:

Экономическая часть О.Г. Гореликова-Китаева

Безопасность труда Л.Г. Проскурина

Нормоконтролер Н.И. Жежера

РецензентВ.В. Турков

Оренбург 2009

Кафедра____САП_____________________

Утверждаю: Зав. кафедрой_____________

«______»_____________________200____г.

ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

СТУДЕНТ Кадыков Павел Юрьевич

1. Тема проекта (утверждена приказом по университету от «26» мая 2009 г. № 855-С) Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата

3. Исходные данные к проекту

Технические характеристики компрессорной установки 4ГЦ2-130/6-65; описание режимов работы компрессора 4ГЦ2-130/6-65; правила разборки и сборки компрессорной установки 4ГЦ2-130/6-65; руководство по эксплуатации комплекса средств контроля и управления МСКУ-8000.

1 анализ режимов работы газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2

2 описание действующей системы автоматики

3 сравнительный анализ существующих программно-технических комплексов автоматизации газоперекачивающих агрегатов

4 обзор и описание технологии ОРС

5 выбор значимых технологических параметров ГПА, для которых рекомендуется использование системы автоматического контроля по отклонению в сторону граничных значений

6 описание разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

7 разработка и описание схемы лабораторного стенда для испытаний разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

Редуктор и приводная часть компрессора, ФСА (А1)

Сравнительные характеристики существующих САУ ГПА, таблица (А1)

Система автоматического контроля технологических параметров, схема функциональная (А1)

Изменение технологического параметра во времени и принцип обработки текущих данных, теоретическая диаграмма (А2)

Аппроксимация и вычисление прогнозируемого времени, формулы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, схема программы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, листинг программы (А2)

Система автоматического контроля технологических параметров и панель управления оператора, экранные формы (А1)

Нормальный останов ГПА, схема программы (А2)

Аварийный останов ГПА, схема программы (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема электрическая принципиальная (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема структурная (А2)

6. Консультанты по проекту (с указанием относящимся к ним разделом проекта)

О.Г. Гореликова-Китаева, экономическая часть

Л.Г. Проскурина, безопасность труда

Руководитель ____________________________________ (подпись)

_____________________________ (подпись студента)

Примечания: 1. Это задание прилагается к законченному проекту и вместе с проектом предоставляется в ГЭК.

2. Кроме задания, студент должен получить от руководителя календарный график работы над проектом на весь период проектирования (с указанием сроков выполнения и трудоемкости отдельных этапов).

Введение

2.1 Общие характеристики

2.2 Система смазки

2.3 Панель управления СГУ

2.4 Патрон СГУ

2.5 Система буферного газа

2.6 Азотная установка

5.1 Обзор технологии OPC

6 Сравнение существующих готовых решений САУ ГПА

6.1 Программно-технический комплекс АСКУД-01 НПК «РИТМ»

6.2 Программно-технический комплекс САУ ГПА СНПО «Импульс»

7 Выбор значимых технологических параметров

8 Описание разработанной системы автоматического контроля технологических параметров

8.1 Функциональное назначение программы

8.1.1 Область применения

8.1.2 Ограничения применения

8.1.3 Используемые технические средства

8.2 Специальные условия применения

8.3 Руководство пользователя

9 Лабораторный стенд

9.1 Описание лабораторного стенда

9.2 Структура лабораторного стенда

9.3 Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда

10 Обоснование экономического эффекта от применения САК

10.1 Расчет затрат на создание САК

10.2 Расчет экономического эффекта от применения САК

11 Безопасность труда

Заключение

Введение

Проблему контроля технологических параметров газоперекачивающих агрегатов (ГПА) существующие системы автоматизации решают только частично, сводя ее к комплексу условий в виде граничных значений для каждого параметра, при достижении которых происходит строгая последовательность действий АСУ. Чаще всего при достижении каким-либо параметром одного из своих граничных значений, происходит лишь автоматическая остановка самого агрегата. Каждая такая остановка вызывает существенные потери материальных и экологических ресурсов, а также повышенный износ оборудования. Такую проблему можно решить введением системы автоматического контроля технологических параметров, которая могла бы динамически отслеживать изменение технологических параметров ГПА, и заблаговременно выдавать сообщение оператору о стремлении какого-либо из параметров к его граничному значению.

Поэтому актуальной и значимой задачей является разработка инструментальных средств, способных оперативно отслеживать изменения технологических параметров и заблаговременно сообщать на автоматизированное рабочее место оператора информацию о положительной динамике какого-либо параметра в отношении его граничного значения. Такие инструментальные средства могут помочь предотвратить часть остановок ГПА.

Цель дипломной работы: повышение эффективности функционирования газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2.

Основные задачи:

Разработка программной системы автоматического контроля технологических параметров;

Разработка фрагмента ФСА газоперекачивающего агрегата с указанием значимых технологических параметров, подлежащих автоматическому контролю.

1 Общая характеристика производства

Оренбургский газоперерабатывающий завод (ОГПЗ) является одним из самых крупных заводов в России по переработке углеводородного сырья. В 1974 году Государственная приемочная комиссия СССР приняла в эксплуатацию пусковой комплекс первой очереди ОГПЗ с выработкой готовой товарной продукции. Далее последовали введение в работу второй и третьей очередей ОГПЗ.

Основными товарными продуктами при переработке сырого газа на газоперерабатывающем заводе являются:

стабильный газовый конденсат и фракция углеводородная многокомпонентная, которая транспортируется на дальнейшую переработку на Салаватский и Уфимский нефтеперерабатывающие заводы Республики Башкортостан;

сжиженные углеводородные газы (смесь пропан-бутана технического), которые используются в качестве топлива для коммунально-бытовых нужд и в автомобильном транспорте, а также для дальнейшей переработки в химических производствах; направляются потребителю в железнодорожных цистернах;

сера жидкая и комковая – поставляется на предприятия химической промышленности для производства минеральных удобрений, фармацевтической промышленности, сельского хозяйства; отправляется потребителям железнодорожным транспортом в вагонах-цистернах (жидкая) и в полувагонах (комковая);

одорант (смесь природных меркаптанов) применяется для одорирования природного газа, поступающего в коммунально-бытовую сеть.

Вся товарная продукция добровольно сертифицирована, соответствует требованиям действующих государственных, отраслевых стандартов, технических условий и контрактов, конкурентно способна на внутреннем и внешнем рынках. Все виды осуществляемой на заводе деятельности лицензированы.

Организационная структура Газоперерабатывающего завода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Организационная структура Оренбургского газоперерабатывающего завода

В состав ОГПЗ входят основные технологические цеха № 1, № 2, № 3, которые занимаются очисткой и осушкой газа от сернистых соединений, а также получением одоранта, стабилизацией конденсата, регенерацией аминов и гликолей. Также в каждом цеху есть установки получения серы и очистки отходящих газов.

У такого крупного предприятия имеется большое количество вспомогательных цехов к ним относятся: ремонтно-механический (РМЦ), электроцех, цех по ремонту и обслуживанию контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), а также водоцех, обеспечивающий все производство паром и водой.

Немаловажное значение на таком производстве отводится и автотранспортному цеху (АТЦ), так как все грузоперевозки внутри завода и за его пределами осуществляется своим автотранспортом.

2 Характеристики центробежного компрессора 4ГЦ2-130/6-65

2.1 Общие характеристики

Центробежный компрессор 4ГЦ2-130/6-65 331АК01-1(331АК01-2) предназначен для компремирования высокосернистых газов расширений (выветривания) и стабилизации, вырабатываемых в процессе переработки нестабильного конденсата I, II, III очередей завода, экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания с установок 1,2,3У-70; У-02,03; 1,2,3У-370; У-32; У-09.

Компрессорная установка (рисунок 2) установлена в помещении цеха, подключена к существующим цеховым системам газо-, водо-, воздухоснабжения, электрической сети, САУ цеха (таблица 1.1). Состав установки согласно таблице 1.2.

Рисунок 2 – Компрессорная установка с масляной системой концевых уплотнений

Сжатие газа осуществляется центробежным компрессором 4ГЦ2-130/6-65 (1.495.004 ТУ, ОКП 3643515066, далее по тексту «Компрессор»).

Компрессор спроектирован ЗАО «НИИТурбокомпрессор» им.В.Б.Шнеппа в 1987 г., изготовлен и поставлен в 1989-1991 г., в эксплуатации с 2003 г. (№1 с 22.03.2003, №2 с 5.05.2003 г.). Наработка на начало реконструкции: №1 – 12 678 часов, №2 – 7 791 час (20.06.2006). Гарантийный срок завода-изготовителя истек.

Таблица 1 – Расшифровка маркировки компрессора:

Приводом компрессора служит синхронный электродвигатель СТДП-6300-2Б УХЛ4 6000 мощностью 6.3 МВт и скоростью вращения ротора 3000 об/мин.

Повышение скорости вращения обеспечивается горизонтальным одноступенчатым мультипликатором с эвольвентным зацеплением (0.002.768 ТО).

Соединение валов компрессора и электродвигателя с валами мультипликатора обеспечивается зубчатыми муфтами со шпоночным способом посадки на вал (0.002.615 ТО).

Подшипники компрессора масляного типа. Подача масла в подшипники обеспечивается маслосистемой в составе компрессорной установки.

Система подогрева и охлаждения масла водяная.

Товарный газ на входе в компрессор проходит сепарацию и очистку. После первой и второй секций товарный газ охлаждается в АВО газа (охлаждение воздушное), проходит сепарацию и очистку.

В систему СГУ через панель управления СГУ подается буферный газ и технический азот, вырабатываемый азотной установкой из воздуха КИП. Буферный газ и воздух КИП подаются из цеховых магистралей. Состав и свойства товарного газа и буферного газа согласно таблицам 1.5 и 1.6, параметры воздуха КИП согласно таблице 1.1.

Система автоматического управления компрессорной установки выполнена на базе на МСКУ-СС-4510-55-06 (СС.421045.030-06 РЭ) и подключена к САУ цеха.

Рисунок 3 – Компрессорная установка с системой СГУ

Таблица 2 - Условия, обеспечиваемые цеховыми системами

Наименование условия	Значение
1	2
Помещение закрытое, отапливаемое с температурой окружающего воздуха, °С	От плюс 5 до плюс 45
Максимальное содержание сероводорода (H2S) в окружающем воздухе, мг/м3:	10
Постоянно	10
В аварийных ситуациях (в течение 2-3 часов)	100
	В – Iа
Высотная отметка от пола, м	3.7
Напряжение питающей сети, В	380, 6000, 10 000
Частота питающей сети, Гц	50
Система КИП и А	МСКУ-СС 4510-55-06
Регулируемый (поддерживаемый) параметр в КИПиА	Потребляемая мощность (³5.8 МВт), давление (£6.48 МПа) и температура газа (£188°С) на выходе из компрессора
Воздух КИП	По ГОСТ 24484‑80
Давление абсолютное, МПа	Не менее 0.6
Температура, °С	плюс 40
	1 990
Класс загрязненности по ГОСТ 17433-83	Класс «I», Н2S до 10 мг/нм3
Буферный газ	Таблицы 4-5
Давление абсолютное, МПа	от 1.5 до 1.7
Температура, °С	от минус 30 до плюс 30
Производительность объемная при стандартных условиях (20°С, 0.1013 МПа), нм3/час	1 038
Примеси	Не более 3 мкм
Тип масла для смазки подшипников корпуса сжатия компрессора и муфт	ТП-22С ТУ38.101821-83

В состав компрессорного агрегата входят:

Блок корпуса сжатия;

Электродвигатель;

Агрегат смазки;

Блок маслоохладителей;

Промежуточный и концевой охладители газа;

Входной промежуточный и концевой сепараторы;

Система смазки, включая межблочные трубопроводы;

Трубные сборки газовых коммуникаций;

Система КИП и А.

Таблица 3 - Основные характеристики компрессорного агрегата 4ГЦ2

2.2 Система смазки

Система смазки предназначена для подачи смазки в подшипники корпусов сжатия компрессора, электродвигателя, мультипликатора и зубчатых муфт. На время аварийной остановки компрессора при неработающих электрических масляных насосах подача масла к подшипникам осуществляется из аварийного бака, расположенного над компрессором.

Таблица 3 - Условия нормальной работы агрегата смазки

Агрегат смазки (АС-1000) состоит из двух блоков фильтров, двух электронасосных агрегатов, бака масляного, агрегата тонкой очистки, двух маслоохладителей.

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей.

Агрегат тонкой очистки масла предназначен для сепарации масла от воды и механических примесей и состоит из центробежного сепаратора УОР-401У и электродвигателя, смонтированных на общей раме.

Бак масляный – это резервуар в котором собирается, хранится и отстаивается от посторонних примесей (воды, воздуха, шламов), масла, сливающиеся из узлов трения. Бак представляет собой сварную прямоугольную ёмкость, разделённую перегородками на 2 отсека:

Сливной для приёма и предварительного отстоя масла;

Заборный.

Для охлаждения масла имеется маслоохладитель, который представляет собой кожухотрубный аппарат горизонтального исполнения с неподвижными трубными досками. Масло охлаждается подачей воды из оборотного водоснабжения в змеевик маслоохладителя.

Сухие газодинамические уплотнения предназначены для гидрозатвора концевых уплотнений корпусов сжатия для центробежных компрессоров типа 4ГЦ2-130/6-65 331АК01-1(2).

В состав сухих газодинамических уплотнений входят:

Панель управления СГУ;

Патроны СГУ;

Установка газоразделительная мембранная МВа-0.025/95, далее по тексту;

- «Азотная установка».

Агрегат смазки (АС-1000) состоит из 2-х блоков фильтров, 2-х электронасосных агрегатов, бака масляного, агрегата тонкой очистки, 2-х маслоохладителей.

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей. Агрегат тонкой очистки масла предназначен для сепарации масла от воды и механических примесей и состоит из центробежного сепаратора УОР-401У и электродвигателя, смонтированных на общей раме.

Электронасосные агрегаты предназначены для подачи масла в узлы трения при пуске, работе, остановке компрессора и состоят из насоса и электродвигателя. Один из насосов является основным, другой – резервным.

Слив масла из системы осуществляется через пеногаситель. В верхней части бака расположен люк для очистки закрытый крышкой. На линии соединения бака с атмосферой установлен огневой преградитель, для предотвращения попадания огня в маслобак. Для подогрева масла, маслобак снабжён змеевиковым подогревателем. Для предотвращения попадания пара (парового конденсата) в маслобак в случае разгерметизации змеевика имеется защитный кожух, заполненный маслом. Для охлаждения масла имеется маслоохладитель, который представляет собой кожухотрубный аппарат горизонтального исполнения с неподвижными трубными досками. Масло охлаждается подачей воды из оборотного водоснабжения в змеевик маслоохладителя.

2.3 Панель управления СГУ

Панель управления СГУ предназначена для управления и контроля работы патронов СГУ и представляет собой трубную конструкцию из нержавеющей стали, с расположенной на ней контрольно-измерительными приборами и регулирующей арматурой, установленная на собственной раме.

Панель управления СГУ включает в себя:

Систему буферного газа, обеспечивающую подачу на узлы СГУ очищенного газа;

Систему контроля утечек газа;

Систему разделительного газа.

Таблица 4 - Основные параметры панели СГУ:

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип панели управления СГУ	2 TFLB PN 70
Конфигурация	Трубная конструкция
Класс взрывозащиты	EExi IIC T4
Система подачи буферного газа
Давление абсолютное, МПа	1.67	1.08
Температура, °С	от -с 20 до + 30)	+ 15
Расход, нм3/час	66.2	33.1
Максимальный размер твердых частиц, мкм	2
Максимальный перепад давления на фильтре, кПа	60
Система подачи разделительного газа	На входе в панель СГУ (один вход)	На выходе из панели СГУ (на два патрона)
Давление абсолютное, МПа	0.51	0.134
Температура, °С	Плюс 40	Плюс 33

2.4 Патрон СГУ

Патрон СГУ разделяет перекачиваемый, товарный (уплотняемый) газ и атмосферный воздух и предотвращает попадание утечек газа в полость подшипниковых камер и попадания масла в проточную часть компрессора.

Патрон СГУ состоит из двух механических уплотнений, расположенных друг за другом (тандем). Тип патрона по направлению вращения - реверсивный.

Уплотнительная ступень патрона СГУ представляет собой два кольца: неподвижное (статорная часть или торец) и вращающееся на валу ротора (роторная часть или седло). Через зазор между ними газ перетекает из области высокого давления в область низкого давления.

Торец уплотняется О-образным кольцом в качестве вторичного уплотнения.

На внутренней поверхности втулки уплотнения устанавливаются кольца допуска (вставляются в специально выточенные канавки и приклеиваются по месту).

Наличие канавок на роторной части уплотнительной пары при вращении вала приводит к возникновению подъёмной силы, которая препятствует исчезновению зазора. Постоянное наличие зазора между кольцами обеспечивает отсутствие сухого трения между поверхностями колец.

Симметричная форма канавок в реверсивном уплотнении относительно радиальной линии обеспечивает работу патрона СГУ при вращении в любом направлении.

Закрутка потока в зазоре позволяет отбросить твердые частицы к выходу из зазора. Величина твёрдых частиц, попадающих в зазор не должна превышать по величине минимальной рабочей величины зазора (от 3 до 5 мкм),

Величина зазора в уплотнительной ступени патрона СГУ зависит от параметров газа перед уплотнением (давления, температуры, состава газа), скорости вращения ротора, конструктивной формы элементов уплотнения.

При увеличении давления перед уплотнением величина зазора уменьшается, осевая жёсткость газового слоя возрастает. С увеличением скорости вращения ротора увеличивается зазор, и возрастают утечки газа через ступень уплотнения.

Патрон отделен от проточной части концевым лабиринтным уплотнением, от подшипниковых камер – барьерным уплотнением (графитовое уплотнение типа Т82).

Давление перед концевыми лабиринтами первой и второй секции соответствует давлению во всасывающей камере первой секции.

Для предотвращения попадания газа компремирования из проточной части в патрон СГУ на первую ступень патрона СГУ (со стороны проточной части) подается буферный (очищенный товарный) газ.

Большая часть (более 96 %) буферного газа поступает через лабиринтное уплотнение в проточную часть компрессора, а меньшая просачивается в полость между уплотнительными ступенями патрона, откуда обеспечивается контролируемый сброс утечек на свечу (первичная утечка менее 3 %).

В качестве разделительного газа в линию барьерного уплотнения подводится технический азот, который производит из воздуха КИП азотная установка.

Азот подается в канал барьерного графитового уплотнения со стороны подшипниковых камер и предотвращает попадание масла и его паров на вторую ступень патрона, а также газа в подшипниковую камеру.

Азот не образует взрывоопасной смеси с газом в полости вторичной утечки и «выдувает» её на свечу. Величина вторичной утечки не контролируется.

Патрон СГУ обеспечивает уплотнение и безопасную работу компрессора в диапазоне его рабочих режимов и при остановке компрессора под давлением в контуре.

Таблица 5 - Основные параметры патрона СГУ

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип патрона СГУ	Т28АТ
Конфигурация	Тандем двухстороннего действия
Тип барьерного уплотнения	Малорасходное графитовое уплотнение типа Т82
Направление вращения патрона СГУ	Реверсивного типа
Скорость вращения ротора, об/мин	8796
Уплотняемая среда	Товарный газ (таблица 1.5)
Максимальное уплотняемое давление абсолютное, МПа	1,08
Температура уплотняемого газа, °С	От плюс 25 до плюс 188
Разделительный газ	технический азот по ГОСТ 9293-74
Параметры первичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5)
Давление (абсолютное), МПа	0,118
Температура, °С	Плюс 15
Расход, нм3/час	0,96
Параметры вторичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5) и разделительный газ
Давление абсолютное, МПа	0.098
Температура, °С	Плюс 30
Расход, нм3/час	2,10
Буферный газ, нм3/час	0,24
Разделительный газ, нм3/час	1,86

Длина, мм	131,0
Диаметр по валу, мм	120,5
Максимальный наружный диаметр, мм	208,0
Масса, кг	16,1
Масса роторной части, кг	8,22

2.5 Система буферного газа

Буферный газ из заводской магистрали проходит тонкую очистку в моноблоке фильтров John Crane (двойной фильтр - один фильтр рабочий, один резервный) и далее дросселируется до параметров, необходимых на входе в патроны СГУ.

Моноблок фильтров производства коМПании Джон Крейн – это дублированная система фильтров. Во время работы действует только один фильтр. Не останавливая компрессор, можно переключиться с одного фильтра на другой.

Моноблок фильтров имеет клапан переключения и байпасный клапан. Байпасный клапан создаёт давление в полостях клапана переключения с обеих сторон, чтобы избежать сбоя при односторонней загрузке в течение длительного времени. Кроме того, этот байпасный клапан наполняет газом корпус второго фильтра. При переключении на второй фильтр, поток не прерывается. В нормальных условиях эксплуатации байпасный клапан должен быть открыт. Он должен быть закрыт только в случае замены фильтра. Диаметр отверстия перепускного клапана минимизирован до 2 мм. Это гарантирует выброс очень небольшого количества газа в атмосферу в случае, если байпасный клапан будет случайно оставлен открытым во время замены фильтроэлементов.

Все шаровые краны А2 - А9, входящие в моноблок фильтров, закрыты в вертикальном положении и открыты в горизонтальном положении рычага.

На каждой стороне моноблока для каждого фильтра имеется выпускное отверстие и канал продувки. На нижней стороне каждого из корпусов расположены дренажные отверстия, закрытые заглушками.

Фильтр должен проверяться не реже чем раз в 6 месяцев на предмет образования конденсата и/или засорения. На начальном этапе эксплуатации рекомендуется проводить еженедельные визуальные проверки фильтрующих элементов.

Каждый патрон СГУ снабжен системой контроля утечек газа и отвода первичной утечки газа на свечу и вторичной утечек газа в атмосферу.

Разделительный газ подается в панель СГУ и дросселируется до давления необходимого на входе в патроны СГУ. Система предназначена для предотвращения утечек газа в подшипниковый узел, исключения взрывоопасной концентрации перекачиваемого газа в полостях компрессора, а также защиты СГУ от попадания масла из полостей подшипников. Система оснащена байпасным каналом, включающим предохранительный клапан, который направляет избыточное давление прямо на свечу.

2.6 Азотная установка

Азотная установка включает в себя блок подготовки воздуха, блок разделения газов и систему управления и контроля. Основными элементами установки являются два мембранных газоразделительных модуля на основе полых волокон. Модули работают по методу мембранного разделеня. Суть этого метода заключается в различной скорости проницания газов через полимерную мембрану за счёт перепада парциальных давлений. Модули предназначены для разделения газовых смесей.

Кроме модулей в установку входят:

Адсорбер АД1 для очистки воздуха;

Электронагреватель Н1 для подогрева воздуха;

Фильтры Ф1, Ф2, Ф3 и Ф4 для окончательной очистки воздуха;

Шкаф контроля и управления.

Модуль состоит из корпуса и размещённым в нём пучком полых волокон. Воздух подаётся внутрь полых волокон и кислород, проникая через стенки волокон, заполняет межволоконное пространство внутри корпуса и выходит через патрубок «Выход пермеата» наружу, а оставшийся внутри волокон газ (азот) подаётся через патрубок «Выход азота» на стойку управления СГУ.

Фильтры Ф1-Ф4 предназначены для очистки воздуха от капельного масла и пыли.

Адсорбер АД1 предназначен для очистки воздуха от паров масла. В металический корпус, между решётками, засыпается активированный уголь. На нижнюю решётку к сетке прикреплено фильтровальное полотно. Активный уголь СКТ-4 и фильтровальное полотно «Фильтра-550» подлежит замене через 6000 часов работы адсорбера.

Электронагреватель предназначен для подогрева поступающего в модуль воздуха. Электронагреватель представляет собой сосуд с теплоизолированным от внешней среды корпусом и размещённым в нём трубчатым нагревателем (ТЕН).

Штуцеры шт.1, шт.2 и наконечники нк-1, нк-2 предназначены для отбора анализа от модулей ММ1 и ММ2 при настройке установки. Для отбора анализа следует надеть резиновый шланг на соответствующий наконечник, соединить его с газоанализатором и ключом отвернуть на 1/3 оборота против часовой стрелки.

Поверхность волокна имеет пористую структуру с нанесённым на его газоразделительным слоем. Принцип действия мембранной системы основан на различной скорости проникновения компонентов газа через вещество мембраны, из-за разницы парциальных давлений на различных сторонах мембраны.

Азотная установка работает полностью в автоматическом режиме. Система контроля и управления обеспечивает контроль параметров установки и защиту от аварийных ситуаций, отключение в случае неисправности автоматически.

Таблица 6 - Основные параметры азотной установки

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип установки	МВа-0.025/95
Конструктивное исполнение	Модульное
Класс взрывозащиты	ЕEх T6
Категория помещения по ПУЭ-76	В – Iа
Вид климатического исполнения по ГОСТ 150150-69	УХЛ 4
Параметры воздуха на входе
	30±5
Температура, °С	(от плюс 10 до плюс 40)±2
Давление абсолютное, МПа	0,6±0,01
Содержание механических частиц, мг/м3	0,1
Содержание паров масла, мг/м3	0,1
Относительная влажность, %	100
Параметры технического азота на выходе
Объёмный расход при стандартных условиях (20°С, 0.1013 МПа), нм3/час	15±1
Температура, °С	Не более 40
Давление абсолютное, МПа	0,55±0,01
Объемная доля кислорода не более, %	5
Точка росы не выше, °С	Минус 45
Содержание механических частиц и масла, мг/м3	Не более 0,01
Относительная влажность, %	0
Объёмный расход пермиата (обогащённого кислородом воздуха) на выходе, нм3/час	от 13 до 20
Электропитание	Однофазный, напряжение 220 В, 50 Гц
Потребляемая мощность, кВт	2,0±0,2
Время выхода на режим, мин	Не более 10
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм	2400
Ширина, мм	550
Высота, мм	1600
Масса установки, кг	Не более 200

3 Описание технологического процесса и технологической схемы объекта

При работающем блоке очистки и стабилизации конденсата (У-331) газ стабилизации из 331В04 направляется в сепаратор 331АС104, где отбивается от жидкости и через отсекатель 331ААУ1-1 поступает на узел редуцирования с клапанами PCV501-1 и PCV501-2, регулирующими давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7-7,5 кгс/см2.

Уровень жидкости в сепараторе 331С104 измеряется прибором LT104 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331АС104 до 50 % (700 мм) включается сигнализация 331LAH104 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа стабилизации измеряется прибором FT510, температура - прибором ТЕ510, давление - прибором РТ510 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в трубопроводе газа стабилизации от 331В04 до клапанов 331PCV501-1 и 331PCV501-2 контролируется прибором РТ401 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 6 кгс/см2 автоматически открывается клапан 331PCV501А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа стабилизации. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором 331РТ501, регулируется клапанами 331PCV501-1 и PCV501-2, которые установлены на трубопроводе подачи газа стабилизации во входной коллектор. При понижении давления ниже 6 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL501 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения и выветривания из 331В05А направляются в сепаратор 331АС105, где отбиваются от жидкости и через отсекатель 331ААУ1-2 поступают на узел редуцирования с клапаном 331PCV502, регулирующим давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7-7,5 кгс/см2.

Уровень жидкости в сепараторе 33А1С105 измеряется прибором LT105 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331С105 до 50 % (700 мм) включается сигнализация 331LAH105 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа расширения и выветривания измеряется прибором FT511, температура - прибором позиции ТЕ511, давление - прибором РТ511 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Давление в трубопроводе газа расширения и выветривания от 331В05А до клапана PCV502 контролируется прибором РТ402 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 10 кгс/см2 автоматически открывается клапан PCV502А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа выветривания. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором РТ502 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном PCV502, который установлен на трубопроводе подачи газа выветривания во входной коллектор. При понижении давления ниже 10 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL502 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения, выветривания и стабилизации после узлов редуцирования объединяются в общий коллектор (количество до 40000 м3/час) и с температурой от 25 до 50 оС подаются во входные сепараторы 331С101-1 или 331С101-2, расположенные на всасе 1-ой ступени центробежных компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2). Возможна подача экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания во входной коллектор из коллектора низконапорных газов, поступающих с установок 1,2,3У70, У02,03, 1,2,3У370, У32, У09.

Расход низконапорных газов измеряется прибором FT512, температура - прибором ТЕ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в коллекторе низконапорных газов измеряется прибором РТ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Давление газа стабилизации во входном коллекторе измеряется по месту техническим манометром и приборами РТ503 и PIS503 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления менее 5,7 кгс/см2 включается сигнализация PAL503 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении давления более 6,5 кгс/см2 включается сигнализация РАН503 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. От превышения давления во входном коллекторе предусмотрена защита. При повышении давлении во входном коллекторе более 7,5 кгс/см2 автоматически открывается клапан PCV503.

Газы стабилизации проходят через сепаратор 331С101-1 (331С101-2), отбиваются от жидкости и поступают на всас 1-ой ступени компрессора.

Давление газа на всасе 1-ой ступени измеряется приборами РТ109-1 (РТ109-2), РТ110-1(РТ110-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на всасе компрессора измеряется приборами ТЕ102-1(ТЕ102-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С101-1 (331С101-2) измеряется приборами LT825-1 (LT825-2), LT826-1 (LT826-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 7 % (112 мм) включается сигнализация 331LAH825-1 (331LAH825-2), 331LAH826-1 (331LAH826-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах 331С101-1, 331С101-2 до 81 % (1296 мм) включается блокировка 331LAHH825-1(2), 331LAHH826-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2. При этом автоматически отключаются электродвигатели вентиляторов АТ101-1,2,3,4 (АТ102-1,2,3,4), закрывается на нагнетании основной кран КШ114-1 (КШ114-2) и кран-дублёр КШ116-1 (КШ116-2), открывается антипомпажный клапан КД101-1 (КД101-2), открываются краны:

КШ121-1 (КШ121-2) - сброс на факел с трубопроводов всаса;

КШ122-1 (122-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 1-ой ступени;

КШ124-1 (124-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени;

КШ115-1 (КШ115-2) - байпас основного крана на нагнетании;

КШ125-1 (125-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени между кранами КШ114-1 (КШ114-2) и КШ116-1 (КШ116-2);

закрывается основной кран на всасе КШ102-1 (КШ102-2) и далее идёт операция «Продувка после остановки».

Продувка компрессоров 331АК01-1 или 331АК01-2 производится чистым (товарным) газом. При продувке компрессоров автоматически открывается КШ131-1 (КШ131-2) по подаче товарного газа на продувку компрессоров. Через 7 минут после начала продувки закрываются КШ121-1 (КШ121-2) и КШ122-1 (КШ122-2). В следующие 7 минут при условии, что давление нагнетания 2-ой ступени менее 2 кгс/см2, закрываются КШ131-1 (КШ131-2), КШ124-1 (КШ124-2), КШ125-1 (КЩ125-2) и отключаются маслонасосы уплотнений Н301-1 (Н301-2), Н302-1 (Н302-2), закрывается КШ301-1 (КШ301-2) по подаче буферного газа, отключаются маслонасосы системы смазки Н201-1 (Н201-2), Н202-1 (Н202-2) и вентилятор наддува главного электродвигателя. Аварийный останов завершён.

По окончании продувки газом проводится продувка азотом, которая осуществляется открытием вручную вентиля по подаче азота и дистанционно крана КШ135-1 (КШ135-2).

Давление товарного газа до обратного клапана измеряется прибором РТ506 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления газа до 20 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL506 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Давление товарного газа после обратного клапана, измеряется приборами РТ507, PIS507 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления газа до 30 кгс/см2 включается сигнализация PAL507 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход товарного газа измеряется приборами FE501, FE502 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 1100 м3/час включается сигнализация 331FAL501, 331FAL502 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура товарного газа измеряется приборами ТЕ502, ТЕ503 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа до 30оС включается сигнализация TAL502, TAL503 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления газа в сепараторах 331С101-1 (331С101-2) измеряется приборами позиции 331РdТ824-1 (331PdT824-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления газа более 10 кПа включается сигнализация 331PdAH824-1 (331РdАН824-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 1-ой ступени компрессоров с давлением до 24,7 кгс/см2 и температурой 135оС подается в аппарат воздушного охлаждения АТ101-1 (АТ101-2), где охлаждается до температуры 65оС. Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессоров измеряется приборами ТЕ104-1 (ТЕ104-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа на нагнетании 1-ой ступени компрессора измеряется приборами РТ111-1(2), РТ112-1(2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении давления газа стабилизации с нагнетания 1-ой ступени компрессора до 28 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН111-1 (331РАН111-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессора измеряется прибором ТЕ103-1 (ТЕ103-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на выходе с АТ101-1 (АТ101-2) измеряется приборами ТЕ106-1 (ТЕ106-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ101-1 (АТ101-2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL106-1 (331ТАL106-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Поддержание температуры газа на выходе из АТ101-1 (АТ101-2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды; отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха - в зимнее время. Регулирование температуры газа на выходе из АТ101-1(АТ101-2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ101-1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН(L)106-1 в следующем режиме:

Таблица 7 – Режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ120-1 (ТЕ120-2), ТЕ122-1 (ТЕ122-2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и приточными жалюзи осуществляется сезонно вручную. При понижении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL122-1 (331ТАL122-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАН122-1 (331ТАН122-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры газа на выходе из АТ101-1 (АТ101-2) до 90 оС включается сигнализация 331ТАН106-1 (331TAН106-2), на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении температуры до 95оС включается блокировка 331TAHН106-1 (331ТАНН106-2) на мониторе рабочего места оператора поступает звуковое сообщение и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331К01-1 или 331К01-2 в той же последовательности.

Охлажденный в 331АТ101-1 (331АТ101-2) газ стабилизации проходит через сепараторы 331С102-1 (331С102-2), отбивается от жидкости и поступает на всас 2-ой ступени компрессоров.

Давление газа на всасе 2-ой ступени компрессоров измеряется приборам РТ123-1 (РТ123-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления газа на сопле сужающего устройства СУ102-1 (СУ102-2), установленного между сепараторами 331С102-1 (331С102-2) и всасом 2-ой ступени, измеряется прибором PdT120-1 (PdT120-2) и на мониторе рабочего места оператора регистрируются показания.

Температура газа на всасе 2-ой ступени компрессора измеряется приборами ТЕ108-1 (ТЕ108-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С102-1 (331102-2) измеряется приборами LT805-1 (LT805-2), LT806-1 (LT806-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17 % (102 мм) включается сигнализация 331LAH805-1 (331LAH805-2), 331LAH806-1 (331LAH806-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах до 84 % (504 мм) включается блокировка позиции 331LAHH805-1 (331LAHH805-2), 331LAHH806-1 (331LAHH806-2) поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 в той же последовательности.

Перепад давления газа в сепараторах 331С102-1 (331С102-2) измеряется приборами 331РdT804-1 (331PdT804-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH804-1 (331PdAH804-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до 331АТ102-1 (331АТ102-2) измеряется приборами РТ-124-1 (РТ124-2), РТ125-1 (РТ125-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на 2-ой ступени (всас – нагнетание) измеряется приборами 331PdТ122-1 (331PdТ122-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до АТ102-1 (АТ102-2) измеряется прибором ТЕ109-1 (ТЕ109-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Температура газа на входе в АТ102-1 (АТ102-2) измеряется приборами ТЕ110-1 (ТЕ110-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 2-ой ступени компрессоров с давлением до 65 кгс/см2 и температурой 162 - 178 оС подаётся в аппарат воздушного охлаждения АТ102-1 (АТ102-2), где охлаждается до температуры 80 - 88 оС.

Температура газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) измеряется приборами ТЕ113-1 (ТЕ113-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ102-1 (АТ102-2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАL113-1 (331ТАL113-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. Поддержание температуры газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды, отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха - в зимнее время.

Регулирование температуры газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ102-1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН(L)113-1 в следующем режиме:

Таблица 8 – режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ102-1 (АТ102-2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ121-1 (ТЕ121-2), ТЕ123-1 (ТЕ123-2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и преточными жалюзями осуществляется сезонно вручную. При повышении температуры в 331АТ102 до 105 оС включается сигнализация 331ТАН113-1 (331ТАН113-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

При дальнейшем повышении температуры на 331АТ102 до 115оС срабатывает блокировка 331ТАНН113-1 (331ТАНН113-2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 в той же последовательности.

Охлажденный в АТ102-1 (АТ102-2) газ компримирования проходит через сепараторы 331С103-1 (331С103-2), отбивается от жидкости, поступает в общий коллектор и далее через отсекатели 331А-АУ4, 331А-АУ-5 направляется на I, II, III очереди завода на переработку.

Уровень жидкости в 331С103-1 (331С103-2) измеряются приборами LT815-1 (LT815-2), LT816-1 (LT816-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17 % (102 мм) включается сигнализация 331LAH815-1 (331LAH815-2), 331LAH816-1 (331LAH816-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления в сепараторах 331С103-1 (331С103-2) измеряется приборами 331PdT814-1 (331PdT814-2). При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH814-1 (331PdAH814-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после 331С103-1 (С103-2) до основного крана КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором РТ128-1 (РТ128-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа в коллекторе нагнетания после КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором РТ129-1 (РТ129-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после диафрагмы ДФ101-1 (ДФ101-2), установленной между основным краном КШ114-1 (КШ114-2) и краном-дублёром основного крана КШ116-1 (КШ116-2), измеряется приборами РТ136-1 (РТ136-2), РТ137-1 (РТ137-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на диафрагме ДФ101-1 (ДФ101-2) измеряется приборами PdT138-1 (PdT138-2), PdT139-1 (PdT139-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после основного крана КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором ТЕ111-1 (ТЕ111-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном КД102-1 (КД102-2), который установлен на трубопроводе подачи горячего газа с нагнетания компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) на смешение с охлажденным газом после сепараторов 331С103-1 (331С103-2).

При понижении давления газа до 61 кгс/см2 включается сигнализация 331PAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При повышении давления газа до 65 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура скомпримированного газа в выходном коллекторе измеряется прибором ТЕ501 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Расход скомпримированного газа на выходном коллекторе измеряется прибором FТ504 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 20600 м3/час включается сигнализация 331FAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Жидкие углеводороды, отсепарированные во входном, промежуточном, конечном сепараторах соответственно С101-1(2), С102-1(2), С103-1(2), сливаются в подземные ёмкости 339В09, 335В13 или в 331В06. Слив углеводородов из корпуса компрессоров в подземную ёмкость производится во время остановки компрессора.

Сброс газа с предохранительных клапанов и со сбросных устройств осуществляется на факел низкого давления. Сброс азота, вытесняемого очищенным газом с компрессорной установки перед ее пуском, осуществляется на свечу.

При остановке У-331 на ремонт предусмотрена работа компрессоров на газе стабилизации и выветривания с У-730, У-930, экспанзерных газах, газах стабилизации и выветривания с установок 1,2,3У-70, У-02,03, 1,2,3У-370, У-30, У-32, У09. В этом случае отделение 331 (вместе с сепараторами 331В04, 331В05В, А) глушится от коллекторов подачи газа выветривания и стабилизации на границе У-331.

Газ выветривания и стабилизации с У-730, У-930 поступают в сепараторы 331С105 и 331С104, где отбиваются от жидкости и направляются на редуцирующие клапаны 331PCV502 и 331PCV501(1,2), минуя сепараторы 331В04, 331В05В,А.

В зависимости от количества подаваемого на центробежные компрессоры газа предусматриваются следующие режимы работы:

Один компрессор в работе, один в резерве;

Оба компрессора в работе.

При необходимости компримирование газа производится поршневыми компрессорами 331К01А.В, которые остаются в резерве. Необходимые условия работы для поршневых компрессоров, находящихся в резерве:

Давление всаса 1-ой ступени не менее 10 кгс/см2 ;

Давление всаса 2-ой ступени не менее 20 кгс/см2.

При загрузках газа до 40000 м3/час в работе находится один центробежный компрессор. При увеличении выработки углеводородного конденсата установками У-330, У-730, У-32, У-930 соответственно увеличивается расход газа. При загрузках газа от 40000 м3/час до 80000 м3/час включается в работу резервный центробежный компрессор.

В случае останова одного из центробежных компрессоров включается в работу поршневой компрессор 331К01А или 331К01В, оставшийся в работе центробежный компрессор останавливается. Совместная работа поршневых и центробежных компрессоров не допускается.

4 Порядок технического обслуживания процесса

При эксплуатации компрессора необходимо придерживаться требований настоящей инструкции, правил, норм и инструкций по промышленной безопасности, действующих на ГПЗ:

Не допускать при пуске компрессора присутствия лиц, которые не участвуют в пуске;

Не находиться в зоне расположения зубчатой муфты;

Не запускать компрессор, пока не запущена и не отрегулирована система смазки и СГУ;

Не подавать в компрессор рабочий газ, если не работает система газодинамических сухих уплотнений;

Не допускать работу компрессора в помпажном режиме.

Пульсация (помпаж) компрессора вызывается нарушением нормальных условий технологического режима, которое создаёт противодавление в нагнетательном коллекторе.

Для безопасной работы компрессоров 331А-К01-1 (331А-К01-2) предусмотрен контроль следующих параметров:

ТЕ201 температура опорного подшипника компрессора точка 3;

ТЕ202 температура опорного подшипника компрессора точка 1;

ТЕ203 температура опорного подшипника компрессора точка 2.

При повышении температуры подшипников до 85 ºС срабатывают сигналы 331ТАН201, 331ТАН202, 331ТАН203.

При повышении температуры подшипников до 95 ºС включается блокировка 331ТАНН201, 331ТАНН202, 331ТАНН203, поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331А-К01-2.

При высоком виброперемещении передней опоры вала корпуса компрессора (50 мкм) срабатывает сигнал 331GAH1-1 (331GAH1-2). При высоком виброперемещении задней опоры вала корпуса компрессора (50 мкм) срабатывает сигнал 331GAH1-1 (331GAH1-2). При очень высоком виброперемещении передней и задней опоры вала корпуса компрессора (65мкм) включается блокировка 331GAHН1-1 (331GAНH1-2) и 331GAHН2-1 (331GAНH2-2) и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высоком осевом сдвиге вала корпуса компрессора (0,4 мм) срабатывает сигнал 331GAH3-1 (331GAH3-2).

При осевом сдвиге вала корпуса компрессора (0,6 мм) включается блокировка 331GAHН3-1 (331GAHН3-2) и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой температуре масла на сливе из упорного подшипника 85 ºС срабатывают предупредительная сигнализация 331ТАН201-1(2), при повышении температуры масла до 90 ºС включается блокировка 331ТАНН201-1(2) и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой температуре (масла на сливе из опорных подшипников со стороны упорного подшипника и со стороны мультипликатора) 85 ºС включается сигнализация 331ТАН202-1(2), 331ТАН203-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

При повышении температуры масла до 95 ºС включается блокировка 331ТАНН202-1(2), 331ТАНН203-1(2) и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Для безопасной работы основного электродвигателя предусмотрен контроль следующих параметров:

Температура подшипников электродвигателя точки 15, точки 16. При повышении температуры подшипников до 80 оС включается сигнализация 331ТАН15-1(2), 331ТАН16-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении температуры до 85 оС включается блокировка 331ТАНН15-1(2), 331ТАНН16-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Температура воздуха охлаждения электродвигателя контролируется приборами ТЕ7, ТЕ8, ТЕ9, ТЕ10. При повышении температуры зондов электродвигателя до 65 оС включается сигнализация 331ТАН7, ТАН10 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышение температуры зондов до 75 оС включается блокировка 331ТАНН7, 331ТАНН10, поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой виброскорости передней и задней опоры электродвигателя (7 мм/сек) включается сигнализация 331ZАН8-1(2), 331ZАН9-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении виброскорости до 10 мм/сек, включается блокировка ZАНН8-1(2), ZАНН9-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Давление воздуха продувки и вентиляции электродвигателя контролируется приборами РТ1, РТ2, РТ3, РТ4, РТ5. При давлении воздуха продувки и вентиляции 0,003 кгс/см2 включается блокировка PALL-1(2)), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 с задержкой времени 5сек.

На компрессорной установке контролируются следующие параметры:

Низкое давление воздуха КИП на установке 331А, при 0,4 МПа срабатывает сигнализация 331PAL7.

При 50 % (второй порог) срабатывает световой и звуковой сигнал в машзале, сообщение на мониторе оператора. Включение аварийно-вытяжной вентиляции В-1, В-2, В-3, В-4, В-5, В6-1, В6-2, В-7. 331QAHН-1 точки 1-7.

В случае пожара в машзале установки 331А включается световой и звуковой сигнал в машзале, появляется сообщение на мониторе рабочего места оператора. Отключение аварийно-вытяжных вентиляторов В-1, В-2, В-3, В-4, В-5, В6-1, В6-2, В-7 и приточных вентиляторов П1-1, П1-2, П2-1, П2-2. Обслуживающий персонал установки 331А действует на основании плана ликвидации аварии.

Во избежание возникновения пожара необходимо:

Не допускать пропуска газа во фланцевых соединениях и через концевые уплотнения;

Перед пуском продувать компрессор инертным газом (азотом). Степень продувки контролировать анализом кислорода в продувочном газе (не более 1 %);

Следить за правильностью распределения давления по ступеням;

Следить за температурой охлаждающей воды на выходе (не более 40 ºС);

Следить за температурой газа в конце сжатия каждой ступени;

Следить за исправным состоянием предохранительных клапанов;

Следить за затяжкой фундаментных болтов компрессора и его агрегатов, так как все болты должны быть затянуты равномерно;

Следить за состоянием фундамента;

Следить за сливом масла из охладителя при остановке компрессора;

Следить за уровнем масла в аварийном баке.

5 Описание действующей системы автоматики

Система автоматического управления газоперекачивающим агрегатом 4ГЦ2-130/6-65 на базе комплекса средств контроля и управления МСКУ-СС 4510-55-06 предназначена для автоматического выполнения задач управления и регулирования агрегата 4ГЦ2-130/6-65 с электрическим двигателем, центробежным нагнетателем и вспомогательным технологическим оборудованием.

Составные части САУ размещаются в операторной ПЭБ, в блоке автоматики, в блоках и отсеках ЭГПА.

Объектом управления САУ является газоперекачивающий агрегат 4ГЦ2-130/6-65, содержащий центробежный нагнетатель, синхронный электрический двигатель с асинхронным запуском, а также оборудование и системы, обеспечивающие их работу:

Крановую обвязку ЭГПА;

Систему маслоснабжения, включающую маслосистему смазки двигателя, маслосистему уплотнения нагнетателя, маслосистему дегазации масла, систему охлаждения газа.

Описание устройства и работы САУ проводятся по структурной схеме САУ, приведенной на рисунке 4.

Работа с САУ осуществляются с помощью ПЭВМ пульта оператора и панели управления (ПУ).

САУ построена на базе комплекса средств контроля и управления МСКУ-СС 4510-55-06 (в дальнейшем - МСКУ), осуществляющего прием и обработку входных сигналов от аналоговых и дискретных датчиков объекта и формирование команд управления исполнительными механизмами. Технические средства МСКУ размещены в двух двусторонних приборных шкафах, которые устанавливаются в помещении ПЭБ. Основными компонентами МСКУ являются устройство управления (УУ), устройство регулирования (УР) и устройства связи с объектом дискретные (УСОД 1, УСОД 2). Описание и работа комплекса МСКУ приведены в руководстве по эксплуатации на комплекс 31.024500.07-55-06РЭ.

В процессе труда на человека кратковременно или длительно воздействуют вредные факторы. Эти факторы, оказывающие раздельное или совместное вредное воздействие на человека в условиях производства, называются производственными факторами. Результатом их отрицательных воздействий могут явиться профессиональные заболевания. Появление производственных факторов связано с нерациональной организацией трудовых процессов или с неблагоприятными условиями окружающей среды.

Неправильная организация труда приводит к преждевременному утомлению из-за перенапряжения отдельных органов, нерационального чередования движений, монотонности. Неправильное цветовое и архитектурное решение интерьера вызывают отрицательные эмоции. Наконец, наличие опасностей, когда у человека нет уверенности в обеспечении безопасности во время работы, отвлекает, нервирует и утомляет.

Государственный стандарт определяет условия труда как совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда.

Факторы, влияющие на человека в процессе трудовой деятельности, можно подразделить следующим образом:

Психофизиологические условия - физическая, нервно-психологическая нагрузка, монотонность, ритм труда;

Санитарно-гигиенические условия - микроклимат, состояние воздушной среды, шум, освещение - определяются внешней производственной средой и санитарно-бытовым обслуживанием;

Эстетические - архитектурно-художественное и конструктивное оформление интерьеров, оборудование рабочих мест, озеленение, применение функциональной музыки и др.;

Социально-психологические условия характеризуют взаимоотношения в трудовом коллективе и создают соответственный психологический настрой.

По характеру воздействия на организм человека производственные факторы можно разделить на адаптируемые и неадаптируемые. К адаптируемым относятся факторы, к воздействию которых организм человека может в некоторых пределах приспособиться. Происходящее при этом снижение работоспособности можно восстановить с помощью рационального режима труда и отдыха. К неадаптируемым относятся факторы, вызывающие необратимые воздействия на организм человека.

Целью раздела «Безопасность труда» является проверка состояния охраны труда в операторной цеха №3 установки У-330 Оренбургского ГПЗ.

11.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

Меры по улучшению микроклимата. Для повышения влажности воздуха в кабинете применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной водой; помещения проветривать каждый час.

Меры по улучшению электробезопасности. Так как работа оператора электронно-вычислительных машин связанна с применением ПЭВМ и дополнительных устройств, питание которых осуществляется электрическим током, то предусмотрены следующие меры снижения риска поражения электрическим током:

Использование двойной изоляции;

Выравнивание скачков напряжения с помощью источников бесперебойного питания;

Обеспечение заземления всех частей ПЭВМ.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Анализ опасных и вредных факторов на рабочих местах при паспортизации аттестации рабочих мест проводятся в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 и предусматривает комплексную оценку вредности факторов производственной среды и тяжести работ в баллах по степени отклонения фактических параметров производственной среды и трудового процесса от действующих гигиенических нормативов.

Эксплуатация программного комплекса должна проводиться в соответствии с санитарными нормами и правилами СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

Эксплуатация программного средства для автоматического контроля технологических параметров будет происходить в операторной цеха №3, на установке У-330 Оренбургского ГПЗ.

Операторная располагается на первом этаже специализированного корпуса. Проанализируем помещение операторной, так как именно там будет происходить эксплуатация программного модуля, на предмет соответствия и обеспеченности безопасных условий труда.

Освещение рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. Практически возникает необходимость освещения как естественным, так и искусственным светом. Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток. Освещенность рабочего стола колеблется в пределах от 300 до 500 лк, в зависимости от времени суток, что соответствует нормам.

Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без естественного освещения допускается только при соответствующем обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в установленном порядке.

Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

В операторной ситуация с естественным освещением складывается следующим образом: окна выходят на северо-восток. На всех окнах имеются жалюзи.

Для искусственного освещения в операторной используются лампы дневного света. Их достоинства:

Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более);

Продолжительный срок службы (до 10000 часов);

Малая яркость светящейся поверхности;

Спектральный состав излучаемого света - высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более).

Одним из недостатков таких ламп является высокая пульсация светового потока, вызывающая утомление зрения. Поэтому коэффициент пульсации освещенности регламентирован в пределах 10 - 20 % в зависимости от разряда зрительной работы.

Площадь на одно рабочее место с ПЭВМ для взрослых пользователей должна составлять не менее 6,0 кв. м для ПЭВМ с монитором на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и 4,5 кв. м для ПЭВМ с жидкокристаллическим монитором, а объем - не менее 20,0 куб. м. В операторной все мониторы является жидкокристаллическими. Помещение операторной имеет площадь и объем на одного пользователя многократно превышающие норматив (в среднем - по 10 кв. м).

Длительное воздействие шума и вибрации на организм человека приводит к развитию переутомления, снижению производительности и качества труда на производстве, способствует развитию общих и профессиональных заболеваний.

Любой источник шума характеризуется, прежде всего, звуковой мощностью. Мощность источника Р - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени. Шум вредно действует на организм и снижает производительность труда. Уровень звукового давления по отношению к порогу слышимости DLР = 120 – 130 дБ соответствует порогу болевого ощущения. Звуки, превышающие по своему уровню этот порог, могут вызывать боли и повреждения в слуховом аппарате. Шум создает значительные нагрузки на нервную систему человека, оказывает на него психологическое воздействие. Вредные последствия шума тем больше, чем сильнее шум и продолжительнее его действие. Таким образом, шум на рабочем месте не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в приложении 1 к СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот и уровня звука, создаваемого ПЭВМ»

В производственных помещениях, в которых работы на ПЭВМ является основными (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.), должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. Параметры микроклимата в операторной соответствуют нормам.

Для повышения влажности воздуха в помещениях с ПЭВМ следует применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной питьевой водой.

Ионизация воздуха в операторной не проводится.

В помещении отсутствуют токсические вещества, нет промышленной пыли и нет химически активной среды.

Все компьютеризированные рабочие места операторной соответствуют Санитарным правилам и нормам (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 приложение 4 и приложение 5). Все рабочие столы отвечают эргонометрическим требованиям. Высота всех рабочих столов составляет 725 мм. Все столы имеют пространство для ног высотой 600 мм, шириной 750 мм и на уровне вытянутых ног - 650 мм.

Конструкции рабочих стульев обеспечивают поддержание рациональной позы при работе с ПЭВМ, позволяют менять позу с целью снижения статистического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Конструкция рабочих стульев обеспечивает ширину и глубину сидения 400 мм. Поверхность сидения с закругленным передним краем. Регулировка высоты поверхности сиденья в пределах 400 – 550 мм и углам наклона вперед до 15 градусов и назад до 5 градусов, высоту опорной поверхности спинки 320 мм, ширину 400 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости - 400 мм, угол наклона вертикальной спинки в пределах 0±30 градусов, регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260 – 400 мм, стационарные подлокотники длиной 300 мм и шириной 55 мм.

Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600 – 700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов. Благодаря эргономичной мебели выполнение этих требований не требует дополнительных усилий.

Особое внимание уделяется электробезопасности. В помещениях с ПЭВМ для питания электроприборов используется напряжение 220 В. Помещения должны быть оснащены аптечкой первой помощи и порошковыми огнетушителями. В кабинете преподавательской находится порошковый огнетушитель. Аптечка также присутствует. Основными причинами поражения электрическим током являются: пробой изоляции, короткое замыкание, несоблюдение правил техники безопасности. Для предотвращения чрезвычайных ситуаций применены следующие технические способы и средства защиты:

Регулярные инструктажи работающих;

Защитное отключение.

Защита персонала от воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона осуществляется путем проведения организационных и инженерно-технических мероприятий (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03).

К организационным мероприятиям относится выбор рациональных режимов работы оборудования и ограничение места и времени нахождения персонала в зоне воздействия излучения (защита расстоянием и временем).

Инженерно-технические мероприятия включают: рациональное размещение оборудования; использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места (поглотители мощности, экранирование).

При одновременном воздействие ряда факторов интегральная оценка тяжести труда в баллах определяется по выражению:

(11.1)

где - интегральный показатель категории тяжести в баллах;

Элемент условий труда на рабочем месте, имеющий наибольший балл;

Сумма количественной оценки в баллах значимых элементов условий труда без ;

N – количество элементов условий труда;

10 – число, введенное для удобства расчетов.

Интегральный показатель тяжести труда позволяет определить влияние условий труда на работоспособность человека. Для этого сначала вычисляется степень утомляемости в условных единицах. Зависимость между интегральным показателем тяжести труда и утомлением выражается уравнением:

где Y – показатель утомления в условных единицах;

Интегральный показатель категории тяжести в баллах;

15,6 и 0,64 – коэффициенты регрессии.

Зная степень утомления, можно определить уровень работоспособности, то есть величину противоположную утомлению по выражению:

Соответственно можно определить, как изменилась работоспособность при изменение тяжести труда и как это повлияло на его производительность:

(11.4)

где - прирост производительности труда;

И - работоспособность в условных единицах до и после внедрения мероприятий, понизивших тяжесть труда;

0,2 – поправочный коэффициент, отражающий усредненную зависимость между повышением работоспособности и ростом производительности труда.

Производится оценка условий труда в баллах до и после внедрения мероприятий. Результаты оценки приведены в таблице 13.2.

Таблица 11.1 –Оценка условий труда на рабочем месте оператора

Факторы тяжести труда		Значения до внедрения мероприятий	Баллы	Значения после внедрения мероприятий		Баллы
1		2	3	4		5
Санитарно-гигиеническая
Наличие токсичных веществ		0,8-1	2	<0,8	1
Температура воздуха на рабочем месте, °С	Холодный	14-13	4	19	2
	Теплый	24..26	3	20	1
Относительная влажность воздуха, %		60	2	50	1
Скорость движения воздуха, м/с	Холодный	0,4	3	0,2	2
	Теплый	0,6	3	0,3	2
Шум, уровень звука, дБА		50	1	50	1
Освещенность		0,8	2	0,8	2
Психофизиологические
Величина физической нагрузки: общая, выполняемая мышцами корпуса и ног за смену; рабочая поза (характеристика).
Величина нервно-психической нагрузки: количество движений в час; число важных объектов наблюдения.
Напряжение зрения: разряд зрительных работ; точность зрительных работ.		Малой точности		Малой точности
Монотонность: число приемов; длительность повторяющихся операций

В результате мероприятий по эргономике и охране труда температура воздуха на рабочем месте оператора в холодный период года в помещение превысилась с 15 до 18 ˚С, скорость движения воздуха в холодный период года уменьшилась с 0,4 до 0,3 м/с.

Интегральная оценка тяжести труда до и после внедрения мероприятий определяется по формуле (13.1):

До внедрения мероприятий:

что соответствует пятой категории тяжести труда.

После внедрения мероприятий:

что соответствует второй категории тяжести труда.

Определяется работоспособность.

До внедрения комплекса мероприятий:

Показатель утомления по формуле (13.2):

;

Уровень работоспособности по формуле (13.3):

После внедрения:

Показатель утомляемости:

;

Уровень работоспособности:

Изменение производительности труда (прирост производительности труда) за счет изменения работоспособности по формуле (36) составит:

11.3 Возможные чрезвычайные ситуации

Чрезвычайная ситуация (ЧС) – состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории ил акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносит ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природе.

На рабочем месте оператора возможен пожар, связанный с короткими замыканиями электрического оборудования.

Пожар - это стихийно развивающиеся процессы горения. Необходимым условием возникновения пожара является наличие окислителя, горючего и источника загорания. При отсутствии одного из них пожар не возникнет.

Высокую пожароопасность технологических процессов на участке определяет многообразие причин пожаров: нарушение технологического режима, неисправность электрооборудования, неудовлетворительная подготовка оборудования к ремонту, самовозгорание материалов, неисправность запорной арматуры, конструктивные недостатки оборудования и др.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-85 и ГОСТ 12.1.010-76 вероятность возникновения пожара в течение года не должна превышать 10–6.

Обеспечение пожарной безопасности достигается строгим соблюдением противопожарных требований, регламентированных СНиП 2.01.02-85, типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий, правилами устройства электроустановок.

Для профилактики пожаров на участке проектом предусмотрено следующее:

Установка мусороприёмников и сбор промасленной ветоши;

Размещение в помещениях огнетушителей и пожарных щитов (лопаты, багор, лом, песок, емкость с водой), а также противопожарных гидрантов.

При возникновении пожара персонал обязан

Оповестить пожарную службу по телефону 01;

Оповестить начальство;

Организовать вынос наиболее ценных документов;

Использовать до приезда пожарных команд первичные средства тушения (пожарные краны, песок, вёдра, огнетушители пенные (ОП), воздушнопенные (ОВП), углекислотные (ОУ)).

Для незамедлительной эвакуации людей, имущества и обеспечения работы по тушению пожара категорически запрещается: загромождать незастроенную территорию вокруг цеха, проходы, проезды, ворота, подъездные пути к пожарным кранам водопровода, к местам пожарного инвентаря и оборудования.

При тушении пожара в цехе применяются противопожарные средства - огнетушителями (УП – 2М, ОУ-12, ОУ – 8) и песок. Количество огнетушителей выбираем из расчета один огнетушитель на 50 м2 , то есть 1 единица, а песок – из расчета один ящик объемом 0,5 м3 на 100 м2 площади – 0,2 м3.

При начале значительного пожара необходимо вызвать пожарную службу по телефону 01, и до приезда пожарных приступить к эвакуации ценного имущества и тушению пожара собственными силами.

Рабочее место должно быть оснащено общеобменной вентиляцией обеспечивающей 5-ти кратный обмен воздуха в течении часа, с местным отсосом у реактора установки, а также огнетушителем, песком, кошмой.

Первая помощь. При всяком подозрении на отравление необходимо срочно вызвать врача или отправить больного в ближайшую больницу. До прихода врача необходимо попытаться удалить из организма или обезвредить вредные вещества. При попадании токсичных металлов с пищей необходимо вызвать рвоту и промыть желудок. Рвоту нельзя вызывать, если больной находится в полубессознательном состоянии и при резком нарушении кровообращения. Для ускорения выведения через почки применяют мочегонные средства и обильное питье, но если функции почек не нарушены. При отравлении через дыхательные пути прибегают к искусственному дыханию с целью быстрого выведения вредных веществ легкими. Для усиления обезвреживающей функции печени вводят глюкозу с инсулином. При значительном попадании в кровь проводят переливание крови. Воздействие на болезненные явления, вызванные в зависимости от действия токсичных металлов: при ослаблении дыхания и кислородной недостаточности следует применить искусственное дыхание, вдыхание кислорода в смеси с углекислотой, средства, возбуждающие дыхание (камфара, коразол, кофеин, лобелин, кордиамин); при угнетении центральной нервной системы - средства возбуждающие ее деятельность (камфара, коразол, кофеин); при возбуждении центральной нервной системы - наркотические и снотворные средства (эфир, барбитураты); при сердечной недостаточности (строфантин, камора, кофеин); при коллапсе - адреналин, эфедрин.

Определим план эвакуации рабочих при пожаре в цехе №3 (рис.11.1)

Рисунок 11.1 – Схема эвакуации рабочих цеха №3

11.4 Расчет продолжительности эвакуации из здания

По категории помещения относится к группе А и II степени огнестойкости. Допустимая продолжительность эвакуации из здания по таблице 1.1 не должна превышать 6 минут.

Время задержки начала эвакуации принимается 3,1 мин по таблице В.1 приложения В с учетом того, что здание имеет сирену пожарной сигнализации.

Для определения времени движения людей по первому участку (операторной), с учетом габаритных размеров комнаты 12х10 м, определяется плотность движения людского потока на первом участке по формуле (13.5):

где N1 – число людей на первом участке, чел.;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимается по таблице Г.1 приложения Г, м2/чел.;

l1 и b1 – длина и ширина первого участка пути, м.

м2/м2.

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения составляет 100 м/мин, интенсивность движения 1м/мин, т.о. время движения по первому участку вычисляют по формуле:

где l1 – длина первого участка пути, м;

– значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м2/м2.

мин.

Длина дверного проема принимается равной нулю. Наибольшая возможная интенсивность движения в проеме в нормальных условиях qmax=19,6 м/мин, интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле:

, (13.7)

где b – ширина проема, м;

Если , то движение через проем проходит беспрепятственно, где

19,6 м/мин.

Время движения в проеме определяется по формуле:

мин.

м/мин.

Время движения по этому участку вычисляют по формуле (13.6):

мин.

Для определения времени движения людей по второму участку (операторной), с учетом габаритных размеров комнаты 8х7 м, определяется плотность движения людского потока на втором участке по формуле (13.5):

м2/м2.

Скорость движения составляет 100м/мин, интенсивность движения 1,0 м/мин, т.о. время движения по второму участку (из операторной) по формуле (13.6):

мин.

Длина дверного проема принимается равной нулю. Интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле (13.7):

Если , то движение через проем проходит беспрепятственно.

Время движения в проеме определяется по формуле (13.8):

мин.

Скорость движения после дверного проема по проходу один определяется по таблице Г.2 приложения Г в зависимости от интенсивности:

м/мин

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения составляет 90 м/мин.

мин.

При переходе на третий участок происходит слияние людских потоков, поэтому интенсивность движения определяется по формуле:

, (13.10)

м/мин.

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения равняется 80м/мин, поэтому время движения по коридору первого этажа по формуле (13.6):

мин.

Тамбур при выходе на улицу имеет длину 5 метров, на этом участке образуется максимальная плотность людского потока и скорость падает до 15 м/мин,

Интенсивность движения через дверной проем на улицу шириной более 1,6 м – 8,5 м/мин, время движения через него по формуле (13.8):

мин.

Рассчитаем общее время эвакуации:

Таким образом, расчетное время эвакуации из помещения меньше допустимого.

Заключение

В дипломном проекте представлена программная реализация системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата.

Разработанный программный модуль, в отличие от других существующих систем автоматического контроля, информирует оператора в тех случаях, когда контролируемый технологический параметр только начинает отклоняться в сторону граничного значения, а не по его достижении. Такой подход позволяет предупредить развитие некоторых нештатных ситуаций благодаря их обнаружению на ранней стадии развития.

По результатам расчетов, произведенных в данной работе, программный модуль автоматического контроля окупится за 0,08 лет.

Программный модуль автоматического контроля разработан в среде Borland Delphi 7 с использованием современной технологии передачи данных OPC и поэтому этому может использоваться на различных автоматизированных рабочих местах операторов, где используется технология OPC для предоставления информации о технологическом процессе.

Список использованных источников

1 Карпов Б.С. Delphi: специальный справочник [текст] // Карпов Б.С. – СПб. : Питер, 2001.- 688 с.

2 Гофман В. Э. Работа с базами данных в Delphi [Текст] // Гофман В. Э. - СПб. : БХВ-Петербург, 2001. - 656 с. : ил.

3 Модин А.А. Справочник разработчика АСУ // Модин А.А., Яковенко Е.Г. – М.: Экономика, 1978. – 582с

4 Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги:

справочник в 6 томах. – М.: ИП РадиоСофт, 2001. – 608 с.

5 Усатенко С.Т. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1992. – 316 с.

6 Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник / С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов; Под общ. ред. С.Т. Хвоща. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. – 640 с.

7 Солников, Р.И. Автоматизированное проектирование систем автоматики и управления [Текст] / Р.И. Солников; – М.: Высшая школа, 1991. – 300 с.: с 145-210. 5000 экз.

8 Клеймёнов, А.В. Расчётно-пояснительная записка к декларации промышленной безопасности опасных производственных объектов ГПУ [Текст]: тех. указание / А.В. Клеймёнов; Газпромпечать. Оренбург. – Изд. 1-е. - Оренбург: Оренбурггазпром, 2005 с.189 с.: с. 7-145. – 100 экз.

9 Андреев Г.И. Практикум по оценке интеллектуальной собственности. Учеб. пособие [Текст] // Андреев Г.И., Витчинка В.В., Смирнов С.А.–М.: Финансы и статистика, 2003.- 176 с.: ил.

10 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы [Текст]. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. – 32 с.

11 Воронова В.М. Определение категории тяжести труда: Метод. указ. к дипломному проектированию [Текст] // Воронова В.М., Егель А.Э. – Оренбург: Изд-во ОГУ, 2004. – 20 с.

12 Ефремов И. В. Расчет продолжительности эвакуации из общественных и производственных зданий при чрезвычайных ситуациях [Текст] : метод. указания по дипломному проектированию // Ефремов И. В. - Оренбург: ОГУ, 2008. - 28 с. - Библиогр.: с. 23.. - Прил.: с. 24.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение ВПО

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт

Кафедра систем автоматизации производства

Дипломный проект

Пояснительная записка

ОГУ 220301.65.1409.5ПЗ

Зав. кафедрой САП Н.З. Султанов

«Допустить к защите»

«____»__________________2009 г.

РуководительЮ.Р. Владов

Дипломник П.Ю. Кадыков

Консультанты по разделам:

Экономическая часть О.Г. Гореликова-Китаева

Безопасность труда Л.Г. Проскурина

Нормоконтролер Н.И. Жежера

РецензентВ.В. Турков

Оренбург 2009

Кафедра____САП_____________________

Утверждаю: Зав. кафедрой_____________

«______»_____________________200____г.

ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

СТУДЕНТ Кадыков Павел Юрьевич

3. Исходные данные к проекту

1 анализ режимов работы газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2

2 описание действующей системы автоматики

4 обзор и описание технологии ОРС

6 описание разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

Редуктор и приводная часть компрессора, ФСА (А1)

Сравнительные характеристики существующих САУ ГПА, таблица (А1)

Система автоматического контроля технологических параметров, схема функциональная (А1)

Аппроксимация и вычисление прогнозируемого времени, формулы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, схема программы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, листинг программы (А2)

Нормальный останов ГПА, схема программы (А2)

Аварийный останов ГПА, схема программы (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема электрическая принципиальная (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема структурная (А2)

6. Консультанты по проекту (с указанием относящимся к ним разделом проекта)

О.Г. Гореликова-Китаева, экономическая часть

Л.Г. Проскурина, безопасность труда

Руководитель ____________________________________ (подпись)

_____________________________ (подпись студента)

Примечания: 1. Это задание прилагается к законченному проекту и вместе с проектом предоставляется в ГЭК.

Введение

2.1 Общие характеристики

2.2 Система смазки

2.3 Панель управления СГУ

2.4 Патрон СГУ

2.5 Система буферного газа

2.6 Азотная установка

4 Порядок технического обслуживания процесса

5 Описание действующей системы автоматики

5.1 Обзор технологии OPC

6 Сравнение существующих готовых решений САУ ГПА

6.1 Программно-технический комплекс АСКУД-01 НПК «РИТМ»

6.2 Программно-технический комплекс САУ ГПА СНПО «Импульс»

7 Выбор значимых технологических параметров

8 Описание разработанной системы автоматического контроля технологических параметров

8.1 Функциональное назначение программы

8.1.1 Область применения

8.1.2 Ограничения применения

8.1.3 Используемые технические средства

8.2 Специальные условия применения

8.3 Руководство пользователя

9 Лабораторный стенд

9.1 Описание лабораторного стенда

9.2 Структура лабораторного стенда

9.3 Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда

10 Обоснование экономического эффекта от применения САК

10.1 Расчет затрат на создание САК

10.2 Расчет экономического эффекта от применения САК

11 Безопасность труда

11.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

11.3 Возможные чрезвычайные ситуации

11.4 Расчет продолжительности эвакуации из здания

Заключение

Список использованных источников

Введение

Цель дипломной работы: повышение эффективности функционирования газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2.

Основные задачи:

Разработка программной системы автоматического контроля технологических параметров;

1 Общая характеристика производства

Основными товарными продуктами при переработке сырого газа на газоперерабатывающем заводе являются:

сера жидкая и комковая - поставляется на предприятия химической промышленности для производства минеральных удобрений, фармацевтической промышленности, сельского хозяйства; отправляется потребителям железнодорожным транспортом в вагонах-цистернах (жидкая) и в полувагонах (комковая);

Организационная структура Газоперерабатывающего завода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Организационная структура Оренбургского газоперерабатывающего завода

2 Характеристики центробежного компрессора 4ГЦ2-130/6-65

2.1 Общие характеристики

Рисунок 2 - Компрессорная установка с масляной системой концевых уплотнений

Компрессор спроектирован ЗАО «НИИТурбокомпрессор» им.В.Б.Шнеппа в 1987 г., изготовлен и поставлен в 1989-1991 г., в эксплуатации с 2003 г. (№1 с 22.03.2003, №2 с 5.05.2003 г.). Наработка на начало реконструкции: №1 - 12 678 часов, №2 - 7 791 час (20.06.2006). Гарантийный срок завода-изготовителя истек.

Таблица 1 - Расшифровка маркировки компрессора:

Система подогрева и охлаждения масла водяная.

Рисунок 3 - Компрессорная установка с системой СГУ

Таблица 2 - Условия, обеспечиваемые цеховыми системами

Наименование условия	Значение

Помещение закрытое, отапливаемое с температурой окружающего воздуха, С	От плюс 5 до плюс 45
Максимальное содержание сероводорода (pS) в окружающем воздухе, мг/м3:
Постоянно
В аварийных ситуациях (в течение 2-3 часов)

Высотная отметка от пола, м
Напряжение питающей сети, В	380, 6000, 10 000
Частота питающей сети, Гц
Система КИП и А	МСКУ-СС 4510-55-06
Регулируемый (поддерживаемый) параметр в КИПиА	Потребляемая мощность (5.8 МВт), давление (6.48 МПа) и температура газа (188С) на выходе из компрессора
Воздух КИП	По ГОСТ 24484_80
Давление абсолютное, МПа	Не менее 0.6
Температура, С

Класс загрязненности по ГОСТ 17433-83	Класс «I», Н2S до 10 мг/нм3
Буферный газ	Таблицы 4-5
Давление абсолютное, МПа	от 1.5 до 1.7
Температура, С	от минус 30 до плюс 30
Производительность объемная при стандартных условиях (20С, 0.1013 МПа), нм3/час
	Не более 3 мкм
Тип масла для смазки подшипников корпуса сжатия компрессора и муфт	ТП-22С ТУ38.101821-83

В состав компрессорного агрегата входят:

Блок корпуса сжатия;

Электродвигатель;

Агрегат смазки;

Блок маслоохладителей;

Промежуточный и концевой охладители газа;

Входной промежуточный и концевой сепараторы;

Система смазки, включая межблочные трубопроводы;

Трубные сборки газовых коммуникаций;

Система КИП и А.

Таблица 3 - Основные характеристики компрессорного агрегата 4ГЦ2

Характеристика	Значение
Производительность при нормальных условиях	40000 мі/час (51280 кг)
Давление начальное, МПа (кгс/смІ)	0,588-0,981 (6-10)
Температура газа начальная, К/єС
Давление конечное, МПа (кгс/смІ)	5,97-6,36 (61-65)
Температура газа конечная, К/єС
Мощность, потребляемая, кВт
Частота вращения нагнетателя, С?№ (об/мин)
Мощность электродвигателя, кВт
Тип электродвигателя	ТУ СТДП 6300-2БУХЛЧ синхронный
Напряжение сети

Частота вращения ротора двигателя номинальная, (об/мин)

2.2 Система смазки

Таблица 3 - Условия нормальной работы агрегата смазки

Параметр	Значение

Температура масла в напорном коллекторе, єС
Давление (избыточное) масла в напорном коллекторе, МПа (кгс/смІ)	0,14-0,16 (1,4-1,6)
Максимально допустимый перепад на фильтре МПа (кгс/смІ)
Давление (избыточное) нагнетания маслонасосов МПа (кгс/смІ)	0,67-0,84 (6,7-8,4)
Производительность маслонасосов, мі/сек (л/мин)	0,0065(500)-0,02(1200)
Номинальный объем маслобака, мі (литры)
Максимальный объем маслобака, мі (литры)
Применяемые масла	ТП-22С ТУ38.101821-83

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей.

Бак масляный - это резервуар в котором собирается, хранится и отстаивается от посторонних примесей (воды, воздуха, шламов), масла, сливающиеся из узлов трения. Бак представляет собой сварную прямоугольную ёмкость, разделённую перегородками на 2 отсека:

Сливной для приёма и предварительного отстоя масла;

Заборный.

В состав сухих газодинамических уплотнений входят:

Панель управления СГУ;

Патроны СГУ;

Установка газоразделительная мембранная МВа-0.025/95, далее по тексту;

- «Азотная установка».

2.3 Панель управления СГУ

Панель управления СГУ включает в себя:

Систему буферного газа, обеспечивающую подачу на узлы СГУ очищенного газа;

Систему контроля утечек газа;

Систему разделительного газа.

Таблица 4 - Основные параметры панели СГУ:

Наименование параметра	Значение

Тип панели управления СГУ
Конфигурация	Трубная конструкция
Класс взрывозащиты
Система подачи буферного газа
Давление абсолютное, МПа
Температура, С	от -с 20 до + 30)
Расход, нм3/час

Максимальный перепад давления на фильтре, кПа
Система подачи разделительного газа	На входе в панель СГУ (один вход)	На выходе из панели СГУ (на два патрона)
Давление абсолютное, МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Максимальный размер твердых частиц, мкм

Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса, кг

2.4 Патрон СГУ

Торец уплотняется О-образным кольцом в качестве вторичного уплотнения.

Патрон отделен от проточной части концевым лабиринтным уплотнением, от подшипниковых камер - барьерным уплотнением (графитовое уплотнение типа Т82).

Таблица 5 - Основные параметры патрона СГУ

Наименование параметра	Значение

Тип патрона СГУ
Конфигурация	Тандем двухстороннего действия
Тип барьерного уплотнения	Малорасходное графитовое уплотнение типа Т82
Направление вращения патрона СГУ	Реверсивного типа
Скорость вращения ротора, об/мин
Уплотняемая среда	Товарный газ (таблица 1.5)
Максимальное уплотняемое давление абсолютное, МПа
Температура уплотняемого газа, С	От плюс 25 до плюс 188
Разделительный газ	технический азот по ГОСТ 9293-74
Параметры первичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5)
Давление (абсолютное), МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Параметры вторичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5) и разделительный газ
Давление абсолютное, МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Буферный газ, нм3/час
Разделительный газ, нм3/час
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм
Диаметр по валу, мм
Максимальный наружный диаметр, мм
Масса, кг
Масса роторной части, кг

2.5 Система буферного газа

Моноблок фильтров производства коМПании Джон Крейн - это дублированная система фильтров. Во время работы действует только один фильтр. Не останавливая компрессор, можно переключиться с одного фильтра на другой.

2.6 Азотная установка

Кроме модулей в установку входят:

Адсорбер АД1 для очистки воздуха;

Электронагреватель Н1 для подогрева воздуха;

Фильтры Ф1, Ф2, Ф3 и Ф4 для окончательной очистки воздуха;

Шкаф контроля и управления.

Фильтры Ф1-Ф4 предназначены для очистки воздуха от капельного масла и пыли.

Таблица 6 - Основные параметры азотной установки

Наименование параметра	Значение

Тип установки
Конструктивное исполнение	Модульное
Класс взрывозащиты

Вид климатического исполнения по ГОСТ 150150-69
Параметры воздуха на входе

Температура, С	(от плюс 10 до плюс 40)2
Давление абсолютное, МПа


Относительная влажность, %
Параметры технического азота на выходе
Объёмный расход при стандартных условиях (20С, 0.1013 МПа), нм3/час
Температура, С	Не более 40
Давление абсолютное, МПа
Объемная доля кислорода не более, %
Точка росы не выше, С
	Не более 0,01
Относительная влажность, %
Объёмный расход пермиата (обогащённого кислородом воздуха) на выходе, нм3/час
Электропитание	Однофазный, напряжение 220 В, 50 Гц
Потребляемая мощность, кВт
Время выхода на режим, мин	Не более 10
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса установки, кг	Не более 200

3 Описание технологического процесса и технологической схемы объекта

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331АС104 до 50 % (700 мм) включается сигнализация 331LAp04 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331С105 до 50 % (700 мм) включается сигнализация 331LAp05 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

КШ121-1 (КШ121-2) - сброс на факел с трубопроводов всаса;

КШ122-1 (122-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 1-ой ступени;

КШ124-1 (124-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени;

КШ115-1 (КШ115-2) - байпас основного крана на нагнетании;

КШ125-1 (125-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени между кранами КШ114-1 (КШ114-2) и КШ116-1 (КШ116-2);

закрывается основной кран на всасе КШ102-1 (КШ102-2) и далее идёт операция «Продувка после остановки».

Таблица 7 - Режимы регулирования температуры газа на выходе

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до 331АТ102-1 (331АТ102-2) измеряется приборами РТ-124-1 (РТ124-2), РТ125-1 (РТ125-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на 2-ой ступени (всас - нагнетание) измеряется приборами 331PdТ122-1 (331PdТ122-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Таблица 8 - режимы регулирования температуры газа на выходе

Подобные документы

Понятие и классификация газоперекачивающих агрегатов. Технологическая схема компрессорных станций с центробежными нагнетателями. Подготовка к пуску и пуск ГПА, их обслуживание во время работы. Надежность и диагностика газоперекачивающих агрегатов.

курсовая работа , добавлен 17.06.2013

Создание схемы парового котла типа ПК-41: система подачи топлива и технологические параметры. Анализ выпускаемых измерительных устройств температуры и давления. Разработка системы автоматического контроля и сигнализации. Расчет погрешностей измерения.

дипломная работа , добавлен 09.05.2014

Система автоматического регулирования процесса сушки доменного шлака в прямоточном сушильном барабане. Требования к автоматизированным системам контроля и управления. Обоснование выбора автоматического регулятора. Идентификация системы автоматизации.

курсовая работа , добавлен 26.12.2014

Основные стадии технологического процесса производства спирта. Выбор элементов системы автоматического контроля и регулирования: микропроцессорного контроллера, термопреобразователя, исполнительного механизма. Расчет экономической эффективности проекта.

дипломная работа , добавлен 14.09.2011

Изучение и анализ существующих конструкций автоматических загрузочных устройств, механизмов автоматического контроля деталей и технологических процессов. Обоснование созданных конструкций. Вариантность при разработке робота технологических процессов.

контрольная работа , добавлен 21.04.2013

Основные понятия о системах автоматического управления. Выборка приборов и средств автоматизации объекта. Разработка схемы технологического контроля и автоматического регулирования параметров давления, расхода и температуры пара в редукционной установке.

курсовая работа , добавлен 22.06.2012

Процесс приготовления резиновой смеси в резиносмесителе. Выбор регулируемых параметров и каналов внесения регулирующих воздействий. Обоснование выбора средств автоматизации. Описание работы выбранных систем автоматического контроля и регулирования.

контрольная работа , добавлен 27.07.2011

Анализ возможности автоматизации процессов очистки сточных вод. Составление структурной схемы уровня воды для наполнения резервуара. Разработка алгоритма функционирования системы автоматизации и интерфейса визуального отображения измерительной информации.

дипломная работа , добавлен 03.06.2014

Разработка системы автоматизации процесса фильтрации. Составление схем контроля, сигнализации и регистрации давления абсорбента, расхода газовой смеси, температуры насыщенного абсорбента. Выбор типа регулятора и расчет его настроечных параметров.

курсовая работа , добавлен 22.08.2013

Анализ существующих технологических решений по повышению изготовления стойки. Разработка технологического процесса механической обработки детали. Анализ существующих систем автоматического контроля. Анализ технологичности конструкции и ее назначение.

Материал темы лекции содержит содержание следующих вопросов: структура АСУТП; назначение, цели и функции АСУТП; примеры информационных и управляющих АСУТП; основные разновидности АСУ ТП; состав АСУ ТП.

Структура АСУТП. См. также содержание лекций 1, 2,3.

При построении средств современной промышленной автоматики (обычно в виде АСУ ТП) используется иерархическая информационная структура с применением на разных уровнях вычислительных средств различной мощности. Примерная общая современная структура АСУ ТП показана на рисунке 14.1:

ИП - измерительные преобразователи (датчики), ИМ - исполнительные механизмы, ПЛК-программируемый логический контроллер, ПрК - программируемый (настраиваемый) контроллер, ИнП- интеллектуальные измерительные преобразователи, ИнИМ - интеллектуальные исполнительные устройства, Модем - модулятор/демодулятор сигналов, ТО - техническое обеспечение (аппаратная часть, «железо»), ИО - информационное обеспечение (базы данных), ПО - программное обеспечение, КО - коммуникационное обеспечение (последовательный порт и ПО). ПОпл - программное обеспечение пользователя, ПОпр - программное обеспечение производителя, Инд - индикатор.

Рисунок 14.1 - Типовая функциональная схема современной АСУ ТП.

В настоящее АСУ ТП обычно реализуются по схемам:

1-уровневой (локальная система), содержащей ПЛК, или моноблочный настраиваемый контроллер (МНК) обеспечивающие индикацию и сигнализацию состояния контролируемого или регулируемого ТП на передней панели,

2-уровневой (централизованная система), включающих:

на нижнем уровне несколько ПЛК с подключенными к ним датчиками и исполнительными устройствами,
на верхнем уровне – одна (возможно несколько) операторских (рабочих) станций (автоматизированных рабочих мест (АРМ) оператора).

Обычно рабочая станция или АРМ - это ЭВМ в специальном промышленном исполнении, со специальным программным обеспечением, – системой сбора и визуализации данных (SCADA-системы).

АСУ ТП показана на рисунке 14.2

Рисунок 14.2 - Типовая функциональная схема одноуровневой системы автоматического управления САУ.

Основные функции элементов:

прием дискретных сигналов от преобразователей технологического оборудования,

аналого-цифровое преобразование (АЦП) аналоговых сигналов, поступающих на входы из преобразователей,

масштабирование и цифровая фильтрация данных после АЦП,

обработка принятых данных по программе функционирования,

генерация (в соответствии с программой) управляющих дискретных сигналов и подача их на исполнительные устройства,

цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) выходных информационных данных в выходные аналоговые сигналы,

подача управляющих сигналов на соответствующие исполнительные устройства,

защита от потери работоспособности из-за зависания процессора с помощью сторожевого таймера,

сохранение работоспособности при временном отключении электропитания (за счет источника бесперебойного питания с аккумулятором достаточной емкости),

контроль за работоспособностью датчиков и достоверностью измеренных величин,

индикация текущих и интегральных значений измеряемых величин,

контрольная сигнализация состояния управляемого процесса,

контрольная световая и символьная сигнализация состояния контроллера,

возможность конфигурации (настройки параметров) через ПК подключаемый, к специальному порту.

Преобразователи (Пр):

преобразование значения измеряемой величины (температуры, давления, перемещения и т.д.) в непрерывный или импульсный (для счетных входов ПЛК) электрический сигнал.

Исполнительные устройства (ИУ):

преобразование управляющих электрических непрерывных или импульсных сигналов в механическое перемещение исполнительных механизмов, электронное управление током в силовых цепях и т.д.

Устройство согласования (при необходимости):

гальваническая или другие виды развязки между ПЛКи исполнительными устройствами (ИУ),

согласование допустимых значений выходного тока управляющих каналов ПЛК и тока, необходимого для нормальной работы ИУ.

При недостаточном числе каналов одного ПЛК используется схема распределенного ввода/вывода с использованием других (управляемых, ведомых ПЛК) или дополнительных контроллеров (модулей) ввода/вывода.

Типовая функциональная схема одноуровневой АСУ ТП с распределенным вводом/выводом показана на рисунке 14.3:

Рисунок 14.3 - Типовая функциональная схема одноуровневой АСУ ТП с распределенным вводом/выводом

Типовая функциональная схема 2-уровневой АСУТП показана на рисунке 14.4.

Рисунок 14.4 - Типовая функциональная схема 2-уровневой АСУТП

Все ПЛКи АРМы объединены промышленной информационной сетью, обеспечивающей непрерывный обмен данными. Преимущества: позволяет распределить задачи, между узлами системы, повысив надежность ее функционирования.

Основные функции нижнего уровня:

сбор, электрическая фильтрация и АЦП сигналов с преобразователей (датчиков);

реализация локальных АСУ технологического процесса в объеме функций ПЛК одноуровневой системы;

реализация аварийной и предупредительной сигнализации;

организация системы защит и блокировок;

обмен текущими данными с ПК верхнего уровня через промышленную сеть по запросам ПК.

Основные функции верхнего уровня:

визуализация состояния технологического процесса;

текущая регистрация характеристик технологического процесса;

оперативный анализ состояния оборудования и технологического процесса ;

регистрация действий оператора, в том числе при аварийных сообщениях;

архивация и длительное хранение значений протоколов технологического процесса;

реализация алгоритмов «системы советчика»;

супервизорное управление;

хранение и ведение баз данных:

параметров техпроцессов,

критических параметров оборудования,

признаков аварийных состояний технологического процесса ,

состава допускаемых к работе с системой операторов (их паролей),

Таким образом, нижний уровень реализует алгоритмы управления оборудованием, верхний - решение стратегических вопросов функционирования. Например, решение включить или выключить насос принимается на верхнем уровне, а подача всех необходимых управляющих сигналов, проверка состояния насоса, реализация механизма блокировок выполняется на нижнем уровне.

Иерархическая структура АСУ технологического процесса подразумевает:

поток команд направлен от верхнего уровня к нижнему,

нижний отвечает верхнему по его запросам.

Это обеспечивает предсказуемое поведение ПЛК при выходе из строя верхнего уровня или промышленной сети, поскольку такие неисправности воспринимаются нижним уровнем как отсутствие новых команд и запросов.

При конфигурации ПЛК устанавливается: до какого времени после получения последнего запроса ПЛК продолжает функционировать, поддерживая последний заданный режим, после чего переходит в нужный при данной аварийной ситуации режим работы.

Например, структура организации АСУТП некоторого производства бетона на бетоносмесительных установках по логике построения можно разделить на два основных уровня:

нижний уровень – уровень реализации задачи на базе промышленных контроллеров (PLC);

верхний уровень – уровень реализации задачи визуализации процессов, происходящих при производстве бетона на БСУ (SCADA).

На нижнем уровне система решает следующие основные задачи:

сбор первичной информации с исполнительных узлов БСУ;

анализ собранной информации;

отработка логики технологического процесса при производстве бетона с учетом всех современных требований;

выдача управляющих воздействий на исполнительные устройства.

На верхнем уровне система решает другие задачи:

визуализация основных технологических параметров с БСУ (состояние исполнительных органов, ток потребления миксера, вес дозируемых материалов и т.д.);

архивирование всех параметров процесса производства бетона;

выдача команд на воздействие исполнительными органами БСУ;

выдача команд на изменение параметров внешних воздействий;

разработка и хранение рецептур бетонных смесей.

Назначение АСУТП. А СУТП предназначена для выработки к реализации управляющих воздействий на технологический объект управления.

Технологический объект управления (АСУТП) представляет собой совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям или регламентам технологического процесса производства продуктов, полупродуктов, изделий или энергии,

К технологическим объектам управления относятся:

технологические агрегаты и установки (группы станков), реализующие самостоятельный технологический процесс;

отдельные производства (цехи, участки), если управление этим производством носит, в основном, технологический характер, то есть заключается в реализации рациональных режимов работы взаимосвязанного технологического оборудования (агрегатов, участков).

Совместно функционирующие ТОУ и управляющая ими АСУТП образуют автоматизированный технологический комплекс (АТК). В машиностроении и других дискретных производствах в качестве АТК выступают гибкие производственные системы (ГПС).

Термины АСУТП, ТОУ и АТК должно употребляться только в приведенных сочетаниях. Совокупность других систем управления с управлением ими технологическим оборудованием не является АТК. Система управления в других случаях (не в АТК) не является АСУТП и т.д. АСУТП - это организационно-техническая система управления объектом в целом в соответствии с принятым критерием (критериями) управления, в которой сбор и обработка необходимой информации осуществляется с применением средств вычислительной техники.

Приведенная формулировка подчеркивает:

во-первых, использование в АСУТП современных средств вычислительной техники;

во-вторых, роль человека в системе как субъекта труда, принимающего содержательное участие в выработке решений по управлению;

в-третьих, что АСУТП - это система, осуществляющая обработку технологической и технико-экономической информации;

в-четвертых, что цель функционирования АСУТП заключается в оптимизации работы технологического объекта управления в соответствии с принятым критерием (критериями) управления путем соответствующего выбора управляющих воздействий.

Критерий управления в АСУТП - это соотношение, характеризующее степень достижения целей управления (качество функционирования технологического объекта управления в целом) и принимающее различные числовые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий. Отсюда следует, что критерий обычно является технико-экономическим (например, себестоимость выходного продукта при заданном его качестве, производительность ТОУ при заданном качества выходного продукта и т.п.) или техническим показателем (параметра процесса, характеристики выходного продукта).

В случае, если ТОУ управляется АСУТП, весь участвующий в управлении оперативный персонал ТОУ и все средства управления, предусмотренные документацией на АСУТП и взаимодействующие при управлении ТОУ, входят в состав системы, независимо от того, каким путем (нового строительства или модернизации системы управления) создавался АТК.

АСУТП создается путем капитального строительства, т.к. независимо от объёма поставки для её ввода в действие, необходимо проведение строительно-монтажных и наладочных работ на объекте.

АСУТП как компонент общей системы управления промышленным предприятии предназначена для целенаправленного ведения технологических процессов и обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной технико-экономической информации. АСУТП созданные для объектов основного и (или) вспомогательного производства, представляют собой низовой уровень автоматизированных систем управления на предприятии.

АСУТП могут использоваться для управления отдельными производствами, включающими в свой состав взаимосвязанные ТОУ, в том числе управляемые собственными АСУТП низового уровня.

Для объектов с дискретным характером производства в состав гибких производственных систем могут включаться автоматизированные системы технологической подготовки производства (или их соответствующие подсистемы) и системы автоматизированного проектирования технология (САПР-технология).

Организация взаимодействия АСУТП с вышестоящими уровнями управления определяется наличием на промышленном предприятии автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) и автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ).

При их наличии АСУТП в совокупности с ними образуют интегрированную автоматизированную систему управления (ИАСУ). В этом случае АСУТП получает от соответствующих подсистем АСУП или служб управления предприятием непосредственно или через ОСОДУ задания и ограничения (номенклатуру подлежащих выпуску продуктов или изделий, объем производства, технико-экономические показатели, характеризуете качество функционирования АТК, сведения о наличии ресурсов) и обеспечивает подготовку и передачу этим системам необходимой для их работы технико-экономической информации, в частности о результатах работы АТК, основных показателях выпускаемой продукции, оперативной потребности в ресурсах, состоянии АТК (состоянии оборудования, ходе технологического процесса, его технико-экономических показателях и т.п.),

При наличии на предприятии автоматизированных систем технической и технологической подготовки производства должно быть обеспечено необходимое взаимодействие АСУТП с этими системами. При этом АСУТП получат от них техническую, технологическую и другую информацию, необходимую для обеспечения заданного проведения технологических процессов, и направляют в названные системы фактическую оперативную информацию, необходимую для их функционирования.

При создании на предприятия комплексной системы управления качеством продукции автоматизированные системы управления технологическими процессами выступают в роли ее исполнительных подсистем, обеспечивающих заданное качество продукции ТОУ и подготовку оперативной фактической информации о ходе технологических процессов (статистический контроль и т.д.)

Цели и функции АСУТП. При создании АСУТП должны быть определены конкретные цели функционирования системы и ее назначение в общей структуре управления предприятия.

Примерами таких целей могут служить:

экономия топлива, сырья, материалов и других производственных ресурсов;

обеспечение безопасности функционирования объекта;

повышение качества выходного продукта или обеспечение заданных значений параметров выходных продуктов (изделия);

снижение затрат живого труда;

достижение оптимальной загрузки (использования) оборудования;

оптимизация режимов работы технологического оборудования (в том числе маршрутов обработки в дискретных производствах) и т.д.

Достижение поставленных целей осуществляется системой посредством выполнения совокупности ее функций .

Функция АСУТП представляет собой совокупность действий системы, обеспечивающих достижение частной цели управления.

При этом под совокупностью действий системы понимают описанную в эксплуатационной документации последовательность операций и процедур, выполняемых элементами системы для ее реализации.

Частная цель функционирования АСУТП - цель функционирования или результат ее декомпозиции, для которой удается определить полную совокупность действий элементов системы, достаточную для достижения этой цели.

Функции АСУТП по направленности действий (назначение функции) делятся на основные и вспомогательные , а по содержанию этих действий - на управляющие и информационные.

К основным (потребительским) функциям АСУТП относятся функции, направленные на достижение целей функционирования системы, осуществляющие управляющие воздействия на ТОУ и (или) обмен информацией со смежными системами управления. Обычно к ним относят также информационные функции, обеспечивающие оперативный персонал АТК информацией, необходимой ему для управления технологическим процессом производства.

К вспомогательным функциям АСУТП относятся функции, направленные на достижение необходимого качества функционирования (надежности, точности и т.п.) системы, реализующие контроль и управление ее работой.

К управляющим функциям АСУТП относятся функции, содержанием каждой из которых является выработка и реализация управляющих воздействий на соответствующем объекте управления -ТОУ или его часть для основных функций и на АСУТП или ее часть для вспомогательных. Например:

основные управляющие функции;

регулирование (стабилизация) отдельных технологических переменных;

однотактное логическое управление операциями или аппаратами (защиты);

программное логическое управление технологическими аппаратами;

оптимальное управление ТОУ;

адаптивное управление ТОУ и т.п.;

вспомогательные управляющие функции;

реконфигурация вычислительного комплекса (сети) АСУТП;

аварийное отключение оборудования АСУТП;

переключение технических средств АСУТП на аварийный источник питания и т.п.

К информационным функциям АСУТП относятся функции, содержанием каждой из которых является получение и преобразования информации о состоянии ТОУ или АСУТП и ее представление в смежные системы или оперативному персоналу АТК. Например, основные информационные функции:

контроль и измерение технологических параметров;

косвенное измерение параметров процесса (внутренних переменных, технико-экономических показателей);

подготовка и передача информации в снежные системы управления и т.п.;

вспомогательные информационные функции:

контроль состояния оборудования АСУТП;

определение показателей, характеризующих качество функционирования АСУТП или её частей (в частности оперативного персонала АСУТП) и т.п.

Основные разновидности АСУ ТП Различает два режима реализации функций системы: автоматизированный и автоматический - в зависимости от степени участия людей в выполнении этих функций. Для управлявших функций автоматизированный режим характеризуется участием человека в выработке (принятии) решений и их реализации. При этом различают следующие варианты:

«ручной » режим, при котором комплекс технических средств представляет оперативному персоналу контрольно-измерительную информации о состоянии ТОУ, а выбор и осуществление управляющих воздействий дистанционно или по месту производит человек-оператор;

режим «советчика », при котором комплекс технических, средств вырабатывает рекомендации по управлению, а решение об их использовании реализуется оперативный персоналом;

«диалоговый режим », когда оперативный персонал имеет возможность корректировать постановку и условия задачи, решаемой комплексом технических средств системы при выработке рекомендаций по управлению объектом;

«автоматический режим », при котором функция управления осуществляется автоматически (без участия человека). При этом различают:

режим косвенного управления, когда средства вычислительной техники изменяют уставки и (или) параметры настройки локальных систем автоматического управления (регулирования) (супервизорное или каскадное управление);
режим прямого (непосредственного) цифрового управления (НЦУ ), когда управляющее вычислительное устройство непосредственно воздействует на исполнительные механизмы.

Дня информационных функций автоматизированный режим реализации предусматривает участие людей в операциях по получению и обработке информации. В автоматическом режиме все необходимые процедуры обработки информации реализуется без участия человека.

Рассмотрим несколько подробнее схемы управления в АСУТП.

Управление в режиме сбора данных. После этапа идентификации необходимо выбрать схему управления ТП, которая, как правило, строится с учетом применения принципов управления, определяющих режим функционирования АСУТП. Наиболее простой и исторически первой появилась схема управления ТП в режиме сбора данных . При этом АСУ подсоединяется к процессу способом, выбранным инженером-технологом (рисунок 14.5).

Интересующие инженера-технолога переменные преобразуются в цифровую форму, воспринимаемую системой ввода и помещается в памяти ППК (ЭВМ) . Величины на этом этапе являются цифровыми представлениями напряжения, генерируемого датчиками. Эти величины по соответствующим формулам преобразуются в технические единицы. Например, для вычисления температуры, замеряемой с помощью термопары, может использоваться формула T=A*U 2 + B*U + C, где U – напряжение с выхода термопары; A, B и C – коэффициенты. Результаты вычислений регистрируются устройствами вывода АСУТП для последующего использования инженером-технологом. Главной целью сбора данных является изучение ТП в различных условиях. В результате инженер-технолог получает возможность построить и (или) уточнить математическую модель ТП, которым нужно управлять. Сбор данных не оказывает прямого воздействия на ТП, в нем нашел осторожный подход к внедрению методов управления, основанных на применении ЭВМ. Однако даже в самых сложных схемах управления ТП система сбора данных для целей анализа и уточнения модели ТП используется как одна из обязательных подсхем управления.

Рисунок 14.5 - Система сбора данных

Управление в режиме советчика оператора. Этот режим предполагает, что ППК в составе АСУТП работает в ритме ТП в разомкнутом контуре (в реальном времени), т.е. выходы АСУТП не связаны с органами, управляющими ТП. Управляющие воздействия фактически осуществляются оператором-технологом, получающим указания от ППК (рисунок 14.6).

Рисунок 14.6 - АСУТП в режиме советчика оператора

Все необходимые управляющие воздействия вычисляются ППК в соответствии с моделью ТП, результаты вычислений представляются оператору в печатном виде (или в виде сообщений на дисплее). Оператор управляет процессом, изменяя уставки регуляторов. Регуляторы являются средствами поддержания оптимального управления ТП, причем оператор играет роль следящего и управляющего звена. АСУТП играет роль устройства, безошибочно и непрерывно направляющего оператора в его усилиях оптимизировать ТП.

Схема системы советчика совпадает со схемой системы сбора и обработки информации. Способы организации функционирования информационно-советующей системы следующие:

вычисление управляющих воздействий производится при отклонениях параметров управляемого процесса от заданных технологических режимов, которые инициируются программой-диспетчером, содержащей подпрограмму анализа состояния управляемого процесса;

вычисление управляющих воздействий инициируется оператором в форме запроса, когда оператор имеет возможность ввести необходимые для расчета дополнительные данные, которые невозможно получить путем измерения параметров управляемого процесса или содержать в системе как справочные.

Эти системы применяют в тех случаях, когда требуется осторожный подход к решениям, выработанным формальными методами. Это связано с неопределенностью в математическом описании управляемого процесса:

математическая модель недостаточно полно описывает технологический (производственный) процесс, так как учитывает лишь часть управляющих и управляемых параметров;

математическая модель адекватна управляемому процессу лишь в узком интервале технологических параметров;

критерии управления носят качественный характер и существенно изменяются в зависимости от большого числа внешних факторов.

Неопределенность описания может быть связана с недостаточной изученностью технологического процесса или реализация адекватной модели потребует применения дорогостоящей ППК.

При большом разнообразии и объеме дополнительных данных общение оператора с ППК строится в форме диалога. Например, в алгоритм вычисления технологического режима включаются альтернативные точки, после которых процесс вычисления может продолжаться по одному из нескольких альтернативных вариантов. Если логика алгоритма приводит процесс вычисления к определенной точке, то расчет прерывается и оператору посылается запрос о сообщении дополнительной информации, на основе которой выбирается один из альтернативных путей продолжения расчета. ППК играет в данном случае пассивную роль, связанную с обработкой большого количества информации и ее представлением в компактном виде, а функция принятия решений возлагается на оператора.

Основной недостаток этой схемы управления заключается в постоянном наличии человека в цепи управления. При большом числе входных и выходных переменных такая схема управления не может применяться из-за ограниченных психофизических возможностей человека. Однако управление этого типа имеет и преимущества. Оно удовлетворяет требованиям осторожного подхода к новым методам управления. Режим советчика обеспечивает хорошие возможности для проверки новых моделей ТП; в качестве оператора может выступать инженер-технолог, "тонко чувствующий" процесс. Он наверняка обнаружит неправильную комбинацию уставок, которую может выдать не окончательно отлаженная программа АСУТП. Кроме того, АСУТП может следить за возникновением аварийных ситуаций, так что оператор имеет возможность уделять больше внимания работе с уставками, при этом АСУТП следит за большим числом аварийных ситуаций, чем оператор.

Супервизорное управление. В этой схеме АСУТП используется в замкнутом контуре, т.е. установки регуляторам задаются непосредственно системой (Рисунок 14.7).

Рисунок 14.7 - Схема супервизорного управления

Задача режима супервизорного управления – поддержание ТП вблизи оптимальной рабочей точки путем оперативного воздействия на него. В этом одно из главных преимуществ данного режима. Работа входной части системы, и вычисление управляющих воздействий мало отличается от работы системы управления в режиме советчика. Однако, после вычисленных значений уставок, последние преобразовываются в величины, которые можно использовать для изменения настроек регуляторов.

Если регуляторы воспринимают напряжения, то величины вырабатываемые ЭВМ, должны быть преобразованы в двоичные коды, которые с помощью цифро-аналогового преобразователя превращаются в напряжения соответствующего уровня и знака. Оптимизация ТП в этом режиме выполняется периодически, напр. один раз в день. Должны быть введены новые коэффициенты в уравнения контуров управления. Это осуществляется оператором через клавиатуру, или считывая результаты новых расчетов, выполненные на ЭВМ более высокого уровня. После этого АСУТП способна работать без вмешательства извне в течение длительного времени. Примеры АСУТП в супервизорном режиме.

Управление автоматизированной транспортно-складской системы. ЭВМ выдает адреса стеллажных ячеек, а система локальной автоматики кранов-штабелеров отрабатывает перемещение их в соответствии с этими адресами.

Управление плавильными печами. ЭВМ вырабатывает значения уставок электрического режима, а локальная автоматика управляет переключателями трансформатора по командам ЭВМ.

Станки с ЧПУ управление через интерполятор.

Таким образом, супервизорные системы управления функционирующая в режиме супервизорного управления (супервизор - управляющая программа или комплекс программ, программа-диспетчер), предназначена для организации многопрограммного режима работы ППК и представляет собой двухуровневую иерархическую систему, обладающую широкими возможностями и повышенной надежностью. Управляющая программа определяет очередность выполнения программ и подпрограмм и руководит загрузкой устройств ППК.

В супервизорной системе управления часть параметров управляемого процесса и логико-командного управления управляется локальными автоматическими регуляторами (АР) и ППК, обрабатывая измерительную информацию, рассчитывает и устанавливает оптимальные настройки этих регуляторов. Остальной частью параметров управляет ППК в режиме прямого цифрового управления. Входной информацией являются значения некоторых управляемых параметров, измеряемых датчиками Ду локальных регуляторов; контролируемые параметры состояния управляемого процесса, измеряемые датчиками Дк. Нижний уровень, непосредственно связанный с технологическим процессом, образует локальные регуляторы отдельных технологических параметров. По данным, поступающим от датчиков Ду и Дк через устройство связи с объектом, ППК вырабатывает значения уставок в виде сигналов, поступающих непосредственно на входы систем автоматического регулирования.

Непосредственное цифровое управление. В НЦУ сигналы, используемые для приведения в действие управляющих органов, поступают непосредственно из АСУТП, и регуляторы вообще исключаются из системы. Концепция НЦУ, при необходимости, позволяет заменить стандартные законы регулирования на т.н. оптимальные с задаваемой структурой и алгоритмом. Например, может реализоваться алгоритм оптимального быстродействия и др.

АСУТП рассчитывает реальные воздействия, и передает соответствующие сигналы непосредственно на управляющие органы. Схема НЦУ показана на рисунке 14.8.

Рисунок 14.8 - Схема непосредственного цифрового управления (НЦУ)

Уставки вводятся в АСУ оператором или ЭВМ, выполняющей расчеты по оптимизации процесса. При наличии системы НЦУ оператор должен иметь возможность изменять уставки, контролировать некоторые избранные переменные, варьировать диапазоны допустимого изменения измеряемых переменных, изменять параметры настройки и вообще должен иметь доступ к управляющей программе.

Одно из главных преимуществ режима НЦУ заключается в возможности изменения алгоритмов управления для контуров простым внесением изменений в хранимую программу. Наиболее очевидный недостаток НЦУ проявляется при отказе ЭВМ.

Таким образом, системы прямого цифрового управления (ПЦУ) или непосредственного цифрового управления (НЦУ, DDC) . ППК непосредственно вырабатывает оптимальные управляющие воздействия и с помощью соответствующих преобразователей передает команды управления на исполнительные механизмы. Режим непосредственного цифрового управления позволяет:

исключить локальные регуляторы с задаваемой уставкой;

применять более эффективные принципы регулирования и управления и выбирать их оптимальный вариант;

реализовать оптимизирующие функции и адаптацию к изменению внешней среды и переменным параметрам объекта управления;

снизить расходы на техническое обслуживание и унифицировать средства контроля и управления.

Этот принцип управления применяют в станках с ЧПУ. Оператор должен иметь возможность изменять уставки, контролировать выходные параметры процесса, варьировать диапазоны допустимого изменения переменных, изменять параметры настройки, иметь доступ к управляющей программе в подобных системах упрощается реализация режимов пуска и останова процессов, переключение с ручного управления на автоматическое, операции переключения исполнительных механизмов. Основной недостаток подобных систем заключается в том что надежность всего комплекса определяется надежностью устройств связи с объектом и ППК, и при выходе из строя объект теряет управление, что приводит к аварии. Выходом из этого положения является организация резервирования ЭВМ, замена одной ЭВМ системой машин и др.

Состав АСУ ТП. Выполнение функций АСУТП достигается путем взаимодействия ее следующих составных частей:

технического обеспечения (ТО),

программного обеспечения (ПО),

информационного обеспечения (ИО),

организационного обеспечения (ОО),

оперативного персонала (ОП).

Эти пять компонентов и образуют состав АСУТП. Иногда рассматривают и другие виды обеспечения, например лингвистическое, математическое, алгоритмическое, но они рассматриваются как компоненты ПО и т.п.

Техническое обеспечение АСУТП представляет собой полную совокупность технических средств (в том числе средств вычислительной техники), достаточную для функционирования АСУТП и выполнения системой всех ее функций. Примечание. Регулирующие органы в состав ТО АСУТП не входят.

Комплекс выбранных технических средств должен обеспечить такую систему измерений в условиях функционирования АСУ ТП, которые, в свою очередь, обеспечивают необходимую точность, быстродействие, чувствительность и надежность в соответствии с заданными метрологическими, эксплуатационными и экономическими характеристиками. Технические средства можно группировать по эксплуатационным характеристикам, функциям управления, информационным характеристикам, конструктивному сходству. Наиболее удобной считается классификация технических средств по информационным характеристикам. В связи со сказанным комплекс технических средств должен содержать:

средства получения информации о состоянии объекта управления и средства ввода в систему (входные преобразователи, датчики), обеспечивающие преобразование входной информации в стандартные сигналы и коды;

средства промежуточного преобразования информации, обеспечивающие взаимосвязь между устройствами с разными сигналами;

выходные преобразователи, средства вывода информации и управления, преобразующие машинную информацию в различные формы, необходимые для управления технологическим процессом;

средства формирования и передачи информации, обеспечивающие перемещение информации в пространстве;

средства фиксации информации, обеспечивающие перемещение информации во времени;

средства переработки информации;

средства локального регулирования и управления;

средства вычислительной техники;

средства представления информации оперативному персоналу;

исполнительные устройства;

средства передачи информации в смежные АСУ и АСУ других уровней;

приборы, устройства для наладки и проверки работоспособности системы;

документационная техника, включающая средства создания и уничтожения документов;

конторско-архивная техника;

вспомогательное оборудование;

материалы и инструмент.

Вспомогательные технические средства обеспечивают выполнение второстепенных процессов управления: копирование, печать, обработку корреспонденции, создание условий нормальной работы управленческого персонала, поддержание технических средств в исправном состоянии и их функционирование. Создание типовых АСУ ТП в настоящее время невозможно из-за значительного расхождения организационных систем управления предприятиями.

Технические средства АСУ ТП должны соответствовать требованиям ГОСТов, которые направлены на обеспечение различной совместимости объекта автоматизации. Эти требования подразделяются на группы.

Информационные . Обеспечивают информационную совместимость технических средств между собой и с обслуживающим персоналом.

Организационные . Структура управления технологическим процессом, технология управления, технические средства должны соответствовать друг другу до и после внедрения АСУ ТП, для чего необходимо обеспечить:

Соответствие структур КТС - структуре управления объектом;

Автоматизированное выполнение основных функций, выделение информации, ее передачу, обработку, вывод данных;

возможность модификации КТС;

возможность создания организационных систем контроля работы КТС;

возможность создания систем контроля персонала.

3. Математические . Сглаживание несоответствий работы технических средств с информацией может быть выполнено с помощью программ перекодирования, перевода, пересоставления макетов. Это обуславливает следующие требования к математическому обеспечению:

быстрое решение основных задач АСУ ТП;

упрощение общения персонала с КТС;

возможность информационной стыковки различных технических средств.

4. Технические требования:

необходимая производительность для своевременного решения задач АСУ ТП;

приспособленность к условиям внешней среды предприятия;

надежность и ремонтопригодность;

использование унифицированных, серийно выпускаемых блоков;

простота эксплуатации и обслуживания;

техническая совместимость средств, основанная на общей элементной и конструкторской базе;

требования эргономики, технической эстетики.

5. Экономические требования к техническим средствам:

минимальные капиталовложения на создание КТС;

минимальные производственные площади для размещения КТС;

минимальные затраты на вспомогательное оборудование.

6. Надежность АСУ ТП. При рассмотрении технического обеспечения рассматривается и вопрос на-дежности АСУ ТП. При этом необходимо провести исследования АСУ ТП, выделив следующие моменты:

сложность (большое число различных технических средств и персонала);

многофункциональность;

многонаправленность использования элементов в системе;

множественность видов отказов (причины возникновения, последствия);

взаимосвязь надежности и экономической эффективности;

зависимость надежности от технической эксплуатации;

зависимость надежности от КТС и структуры алгоритмов;

8) влияние персонала на надежность.

Уровень эксплуатационной надежности АСУ ТП определяется такими факторами как:

составом и структурой используемых технических средств;

режимами, параметрами обслуживания и восстановления;

условиями эксплуатации системы и ее отдельных компонент;

Программное обеспечение АСУТП представляет собой совокупность программ и эксплуатационной программной документации, необходимую для реализации функций автоматизированной системой управления технологическим процессом заданного режима функционирования комплекса технических средств АСУТП.

Программное обеспечение АСУТП подразделяется на общее программное обеспечение (ОПО) и специальное программное обеспечение (СПО).

К общему программному обеспечению АСУТП относят ту часть программного обеспечения, которая поставляется в комплекте со средствами вычислительной техники или приобретается готовой в специализированных фондах алгоритмов и программ. В состав ОПО АСУТП входят программы, используемые для разработки программ, компоновки программного обеспечения, организации функционирования вычислительного комплекса и другие служебные и стандартные программы (например, организующие программы, транслирующие программы, библиотеки стандартных программ и др.). ОПО АСУТП изготавливается и поставляется в виде продукции производственно-технического назначения заводами-изготовителями средств ВТ (см. п.1.4.7).

К специальному программному обеспечению АСУТП относят ту часть программного обеспечения, которая разрабатывается при создании конкретной системы (систем) и включает программы реализации основных (управляющих и информационных) и вспомогательных (обеспечение заданного функционирования КТС системы, проверка правильности ввода информации, контроль за работой КТС системы и т.п.) функций АСУТП. Специальное программное обеспечение АСУТП разрабатывается на базе и с использованием программного обеспечения. Отдельные программы или СПО АСУТП в целом могут изготавливаться и поставляться в виде программных средств как продукция производственно-технического назначения.

В состав программного обеспечения входят общее программное обеспечение, поставляемое со средствами вычислительной техники, в том числе, организующие программы, программы-диспетчеры, транслирующие программы, операционные системы, библиотеки стандартных программ, а также специальное программное обеспечение, которое реализует функции конкретной системы, обеспечивает функционирование КТС, в том числе аппаратным путем.

Математическое, алгоритмическое обеспечение. Как известно, модель - это образ объекта исследования, отображающая существенные свойства, характеристики, параметры, взаимосвязи объекта. Одним из методов исследования процессов или явлений в АСУ ТП является метод математического моделирования, т.е. путем построения их математических моделей и анализа этих моделей. Разновидностью математического моделирования является имитационное моделирование, при котором используется прямая подстановка чисел, имитирующих внешние воздействия, параметры и переменные процессов с помощью УВК. Для проведения имитационных исследований необходимо разработать алгоритм. Алгоритмы, используемые в АСУ ТП, характеризуются следующими особенностями:

временная связь алгоритма с управляемым процессом;

хранение рабочих программ в оперативной памяти УВК для доступа к ним в любой момент времени;

превышение удельного веса логических операций;

разделение алгоритмов на функциональные части;

реализация на УВК алгоритмов в режиме разделения времени.

Учет временного фактора в алгоритмах управления сводится к необходимости фиксации времени приема информации в систему, времени выдачи сообщений оператором для формирования управляющих воздействий, прогнозирования состояния объекта управления. Необходимо обеспечить своевременную обработку сигналов УВК, связанной с управляемым объектом. Это достигается составлением наиболее эффективных по быстродействию алгоритмов, реализуемых на быстродействующих УВК.

Из второй особенности алгоритмов АСУ ТП вытекают жесткие требования к объему памяти, необходимой для реализации алгоритма, к связанности алгоритма.

Третья особенность алгоритмов обусловлена тем, что технологические процессы управляются на основе решений, принимаемых по результатам сопоставления различных событий, сравнения значений параметров объекта, проверки выполнения различных условий и ограничений.

Использование четвертой особенности алгоритмов АСУ ТП дает возможность разработчику сформулировать несколько задач системы, а затем объединить разработанные алгоритмы этих задач в единую систему. Степень взаимосвязи задач АСУ ТП может быть различной и зависит от конкретного объекта управления.

Для учета пятой особенности алгоритмов управления необходимо разработать операционные системы реального времени и планировать очередность загрузки модулей, реализующих алгоритмы задач АСУ ТП, их выполнение в зависимости от приоритетов.

На этапе разработки АСУ ТП создаются измерительные информационные системы, которые обеспечивают полный и своевременный контроль режима работы агрегатов, позволяющих анализировать ход технологического процесса и ускорить решение задач оптимального управления. Функции систем централизованного контроля сводятся к решению следующих задач:

определение текущих и прогнозируемых значений величин;

определение показателей, зависящих от ряда измеряемых величин;

обнаружение событий, являющихся нарушениями и неисправностями на производстве.

Общая модель задачи при оценке текущих значений измеряемых величин и вычисляемым по ним ТЭП в системе централизованного контроля может быть представлена следующим образом: задается совокупность величин и показателей, которые необходимо определять в объекте контроля, указывается требуемая точность их оценки, имеется совокупность датчиков, которые установлены на автоматизируемом объекте. Тогда общая задача оценки значения отдельной величины формулируется следующим образом: для каждой отдельной величины требуется найти группу датчиков, частоту их опроса и алгоритм переработки получаемых от них сигналов, в результате которого значение этой величины определяется с заданной точностью.

Для решения задач в условиях АСУ ТП используются такие математические методы, как линейное программирование, динамическое программирование, методы оптимизации, выпуклое программирование, комбинаторное программирование, нелинейное программирование. Методами построения математического описания объекта являются метод Монте-Карло, математическая статистика, теория планирования эксперимента, теория массового обслуживания, теория графов, системы алгебраических и дифференциальных уравнений.

Информационное обеспечение АСУТП включает: перечень и характеристики сигналов, характеризующих состояние АТК:

Описание принципов (правил) классификации и кодирования информации и перечень классификационных группировок,

описания массивов информации, формы документов к видеокадрам, используемых в системе,

нормативно-справочную (условно-постоянную) информацию, используемую при работе системы.

В состав организационного обеспечения АСУТП входят описание АСУТП (функциональной, технической и организационной структуры системы) и инструкции для оперативного персонала, необходимые и достаточные для его функционирования в составе АТК.

Организационное обеспечение включает описание функциональной, технической, организационной структур системы, инструкции и регламенты для оперативного персонала по работе АСУ ТП. Оно содержит совокупность правил, предписаний, обеспечивающих требуемое взаимодействие оперативного персонала между собой и комплексом средств.

Таким образом, организационная структура управления - это связи между людьми, занятыми эксплуатацией объекта. Персонал, занятый оперативным управлением, поддерживает технологический процесс в заданных нормах, обеспечивает выполнение производственного плана, контролирует работу технологического оборудования, следит за условиями безопасного ведения процесса.

Эксплуатационный персонал АСУ ТП обеспечивает правильность функционирования КТС АСУ ТП, ведет учет и отчетность. АСУ ТП получает от вышестоящего уровня управления производственные задания, критерии реализации этих заданий, передает на вышестоящие уровни управления сведения о выполнении заданий, количественных и качественных показателях продукции и функционировании автоматизированного технологического комплекса.

Для анализа организационной структуры и определения оптимального построения внутренних взаимосвязей используют методы групповой динамики. При этом обычно применяют методику и приемы социальной психологии. Проведенные исследования дали возможность сформулировать требования, необходимые для организации группы оперативного технологического персонала:

вся производственная информация должна передаваться только через руководителя;

у одного подчиненного должно быть не больше одного непосредственного руководителя;

в производственном цикле информационно взаимодействуют друг с другом только подчиненные одного руководителя.

Подразделения технического обслуживания выполняют работы на всех стадиях создания АСУ ТП (проектирование, внедрение, эксплуатация), их основными функциями являются:

Обеспечение эксплуатации систем в соответствии с правилами и требованиями технической документации;

обеспечение текущего и планового ремонта технических средств АСУ ТП;

проведение совместно с разработчиками испытаний АСУ ТП;

проведение исследований по определению экономической эффективности системы;

разработка и реализация мероприятий по дальнейшему развитию системы;

Повышение квалификации работников службы АСУ ТП, изучение и обобщение опыта эксплуатации. Для выполнения функций технологу-оператору должны быть представлены технические и программные

средства, обеспечивающие в зависимости от особенностей технологического процесса требуемые наборы из следующих информационных сообщений:

индикация измеренных значений параметров по вызову;

индикация и изменение заданных границ контроля параметров процесса;

звуковая сигнализация и индикация отклонений параметров за регламентные границы;

звуковая сигнализация и индикация отклонений скорости изменения параметров от заданных значений;

отображение состояния технологического процесса и оборудования на схеме объекта управления;

регистрация тенденций изменения параметров;

оперативная регистрация нарушений технологического процесса и действий оператора.

Информационное обеспечение (ИО) включает систему кодирования технологической и технико-экономической информации, справочную и оперативную информацию, содержит описание всех сигналов и кодов, используемых для связи технических средств. Применяемые коды должны включать минимальное число знаков, иметь логическую структуру и отвечать другим требованиям кодирования. Формы выходных документов и представлений информации не должны вызывать трудностей при их использовании.

При разработке и внедрении системы ИО АСУ ТП необходимо учитывать принципы организации управления технологическим процессом, которым соответствуют следующие этапы.

Определение подсистем АСУ ТП и типов управленческих решений, по которым необходимо обеспечение научно-технической информацией. Результаты этого этапа используются для определения оптимальной структуры массивов информации, для выявления характеристик ожидаемого потока запросов.

Определение основных групп потребителей информации. Потребители информации классифицируются в зависимости от их участия в подготовке и принятии управленческих решений, связанных с организацией технологического процесса. Накопление информации осуществляется с учетом видов задач, решаемых при управлении процессами. Потребитель может получить информацию по сопряженным технологическим участкам, также создаются условия для перераспределения информации при изменении потребностей.

Изучение информационных потребностей.

Изучение потоков научно-технической информации, необходимой при управлении процессами, базируется на результатах анализа управленческих задач. Наряду с потоками документальной информации анализируются факты, отражающие опыт данного и аналогичных предприятий.

Разработка информационно-поисковых систем для управления технологическим процессом.

Для автоматизированных систем характерны процессы переработки информации - преобразование, передача, хранение, восприятие. При управлении технологическим процессом происходит передача информации и переработка управляющей системой входной информации в выходную информацию. При этом необходимы контроль и регулирование, заключающиеся в сравнении информации о результатах предшествующего этапа деятельности с информацией, соответствующей условиям достижения цели, в оценке рассогласования между ними и выработке корректирующего выходного сигнала. Рассогласование вызывается внутренними и внешними возмущающими воздействиями случайного характера. Процесс передачи информации предполагает наличие источника информации и приемника.

Для обеспечения участия человека в управлении технологическим процессом необходимо документирование информации. Для последующих анализов требуется накопление статистических исходных данных посредством регистрации состояний и значений параметров процесса во времени. На основе этого проверяется соблюдение технологического процесса, качество продукции, контролируются действия персонала в аварийных ситуациях, осуществляется поиск направлений совершенствования процесса.

При разработке информационного обеспечения АСУ ТП, связанного с документированием и регистрацией, необходимо:

определить вид регистрируемых параметров, место и форму регистрации;

выбрать временной фактор регистрации;

минимизировать количество регистрируемых параметров из соображений необходимости и достаточности для оперативных действий и анализа;

унифицировать форматы документов, их структуру;

ввести специальные реквизиты;

решить вопросы классификации документов и маршрутов их движения;

определить объемы информации в документах, установить место и сроки хранения документов.

Потоки информации в каналах связи АСУ ТП система должна передавать с необходимым качеством информации от места ее образования к месту ее приема и использования. Для этого должны удовлетворяться следующие требования:

своевременность доставки информации;

верность передачи - отсутствие искажений, потерь;

надежность функционирования;

единство времени в системе;

возможность технической реализации;

обеспечение экономической приемлемости информационных требований. Кроме того, система должна предусматривать:

регулирование информационных потоков;

возможность осуществления внешних связей;

возможность расширения АСУ ТП;

удобство участия человека в анализе и управлении процессом.

К основным характеристикам потока информации относятся:

объект управления (источник информации);

цель информации;

формат информации;

объемно-временные характеристики потока;

периодичность возникновения информации;

объект, использующий информацию.

При необходимости характеристики потока детализируются указанием:

вида информации;

наименования контролируемого параметра;

диапазона изменения параметра во времени;

числа одноименных параметров на объекте;

условий отображения информации;

скорости генерации информации.

К основным информационным характеристикам канала связи относятся:

местоположение начала и конца канала связи;

форма передаваемой информации;

структура канала передачи - датчик, кодер, модулятор, линия связи, демодулятор, декодер, устройство отображения;

вид канала связи - телефонный, механический;

скорость передачи и объем информации;

способы преобразования информации;

пропускная способность канала;

объем сигнала и емкость канала связи;

помехоустойчивость;

информационная и аппаратурная избыточность канала;

надежность связи и передачи по каналу;

уровень затухания сигнала в канале;

информационное согласование звеньев канала;

мобильность канала передачи.

В АСУ ТП может быть внесен временной признак информации, который предполагает единую систему времени с централизованной шкалой отсчета. Для информационных связей АСУ ТП характерной чертой является действие в реальном масштабе времени. Применение единой системы отсчета времени обеспечивает выполнение следующих задач:

документирование времени приема, передачи информации;

протоколирование происходящих в АСУ ТП событий;

анализ производственных ситуаций по временному признаку (очередность поступления, длительность);

учет времени прохождения информации по каналам связи и времени обработки информации;

управление очередностью приема, передачи, обработки информации;

задание последовательности управляющих воздействий в пределах единой шкалы времени;

отображение единого времени в пределах зоны действия АСУ ТП.

При создании АСУ ТП основное внимание уделяется сигналам, связанным с взаимодействием отдельных элементов. Изучению подлежат сигналы взаимодействия человека с техническими средствами и одних технических средств с другими техническими средствами. В связи с этим рассматриваются следующие группы сигналов и кодов:

Первая группа - представляет собой стилизованные языки, которые обеспечивают экономный ввод данных в технические средства и вывод их оператору. По характеру информации выделяют технические и экономические данные.

Вторая группа - решает задачи передачи данных и стыковки технических средств. Здесь основной проблемой является верность передачи сообщения, для чего используют помехоустойчивые коды. Информационная совместимость технических средств обеспечивается установкой дополнительной согласующей аппаратуры, использованием вспомогательных программ перекодировки данных.

Третья группа - представляет собой машинные языки. Обычно используют двоичные коды с элементами защиты данных по цифровому модулю, с дополнением кода проверочным разрядом.

Общие технические требования к АСУ ТП по информационному обеспечению:

максимальное упрощение кодирования информации за счет кодовых обозначений и кодов повторения;

обеспечение простоты декодирования выходных документов и форм;

3) информационная совместимость АСУ ТП со смежными системами по содержанию, кодированию, форме представления информации;

4) возможность внесения изменений в ранее переданную информацию;

5) обеспечение надежности выполнения системой своих функций за счет помехозащищенности информации.

Персонал АСУ ТП взаимодействует с КТС, воспринимая и вводя технологическую и экономическую информацию. Кроме этого оператор взаимодействует с другими операторами и вышестоящим персоналом. Для облегчения этих связей принимаются меры по формализации потоков информации, их сжатию и упорядочению. ЭВМ передает оператору информацию в виде световых сигналов, изображений, печатных документов, звуковых сигналов.

При взаимодействии оператора с УВК необходимо обеспечить:

Наглядное отображение функционально-технологической схемы объекта управления, информацию о его состоянии в объеме функций, возложенных на оператора;

отображение связи и характера взаимодействия объекта управления с внешней средой;

сигнализацию о нарушениях в работе объекта;

Быстрое выявление и ликвидацию неисправностей.

Отдельные группы элементов, наиболее существенные для контроля и управления объектом, обычно выделяют размерами, формой, цветом. Технические средства, используемые для автоматизации управления, позволяют вводить информацию только в определенной заранее обусловленной форме. Это приводит к необходимости кодирования информации. Обмен данными между функциональными блоками системы управления должен осуществляться законченными смысловыми сообщениями. Сообщения передаются двумя раздельными потоками данных: информационным и управляющим.

Сигналы информационного потока подразделяются на группы:

измеряемого параметра;

диапазона измерения;

состояния функциональных блоков системы;

адреса (принадлежность измеряемого параметра определенному блоку);

служебный.

Для защиты от ошибок при обмене информацией через каналы связи на входе и выходе аппаратуры следует использовать избыточные коды с их проверкой на четность, цикличность, итеративность, повторяемость. Вопросы защиты информации связаны с обеспечением надежности работы системы управления, формами представления информации. Информацию необходимо защищать от искажения и от использования ее не по назначению. Методы защиты информации зависят от производимых операций, от используемого оборудования

Оперативный персонал АСУТП состоит из технологов-операторов АТК, осуществляющих контроль за работой, и управление ТОУ с использованием информации и рекомендаций по рациональному управлению, выработанных комплексами средств автоматизации АСУТП, и эксплуатационного персонала АСУТП, обеспечивающего правильность функционирования комплекса технических и программных средств АСУТП. Ремонтный персонал в состав оперативного персонала АСУТП не входит.

В ходе процесса проектирования АСУТП разрабатываются математическое и лингвистическое обеспечения, которые в явном виде не входят в состав функционирующей системы. Математическое обеспечение АСУТП представляет собой совокупность методов, моделей и алгоритмов, используемых в системе. Математическое обеспечение АСУТП реализуется в виде программ специального программного обеспечения. Лингвистическое обеспечение АСУТП представляет собой совокупность языковых средств для общения оперативного персонала АСУТП со средствами ВТ системы. Описание языковых средств включается в состав эксплуатационной документации организационного и программного обеспечения системы. Метрологическое обеспечение АСУТП - это совокупность работ, проектных решений и технических и программных средств, направленная на обеспечение заданных точностных характеристик функций системы, реализованных на основе измерительной информация.

В состав оперативного персонала входят технологи-операторы автоматизированного технологического комплекса, осуществляющие управление технологическим объектом, и эксплуатационный персонал АСУ ТП, обеспечивающий функционирование системы. Оперативный персонал может работать в контуре управления и вне него. В первом случае реализуются функции управления по рекомендациям, выдаваемым КТС. Во втором случае оперативный персонал задает системе режим работы, контролирует работу системы и при необходимости принимает на себя управление технологическим объектом. Службы ремонта в состав АСУТП не входят.

Диспетчерская служба в АСУ ТП находится на стыке управления технологическим процессом и управления производством. Операторские и диспетчерские пункты АСУ обеспечивают экономичное объединение способностей оперативного персонала и возможностей технических средств.

В организационных структурах оперативного управления предприятием получили распространение следующие виды пунктов оперативного управления:

Местные посты управления. Управление производится отдельными механизмами и агрегатами, обслуживаются мастерами, бригадами, аппаратчиками или обходчиками.

Операторские пункты являются нижней ступенью системы сбора, передачи технологической информации и управления объектом, организуются на участках, отделениях, цехах. Здесь решаются задачи поддержания заданного технологического режима, оптимизации технологического процесса, обеспечения ритмичности работы оборудования, устранение отклонений производственного процесса, предупреждение и ликвидация аварийных состояний. Информация на операторские пункты поступает от датчиков или от местных постов управления и воспроизводится в полном объеме. На операторский пункт поступает также плановая, нормативная, директивная информация из вышестоящих уровней управления. Операторы выполняют следующие функции:

управление технологическим процессом и оборудованием на участке;

поддержание заданного технологического режима;

обеспечение выполнения сменного задания;

обеспечение ритмичности работы оборудования;

устранение отклонений процесса, предупреждение аварий;

контроль наличия запасов сырья и материалов;

выполнение распоряжений вышестоящего диспетчера;

контроль за работой обходчиков.

3. Диспетчерские пункты. На диспетчерских пунктах осуществляется сбор производственно-статистической информации, необходимой для определения ТЭП процесса, возможности его оптимизации взависимости от качества сырья, запасов, ресурсов, также решаются задачи оперативного контроля, учета, технико-экономического анализа, управления в масштабе участков, цеха. Основная задача управления на этой ступени - распределение и координация материальных и энергетических потоков для получения максимальной эффективности производства. Функциями сменных диспетчеров цеха являются:

1) обеспечение выполнения сменных заданий;

2) оперативное управление технологическим процессом в соответствии с заданиями и с использованием имеющихся технических средств;

координация работы участков цеха;

дистанционное управление поточно-транспортными системами;

контроль за работой оперативного персонала.

4. Центральные диспетчерские пункты:

обеспечение выполнения оперативных планов;

контроль и управление ходом выполнения сменных и суточных плановых заданий цехам и предприятию;

сбор, предварительная обработка информации о состоянии технологического процесса, фиксация отклонения от плановых показателей;

координация работы цехов и служб предприятия;

формирование отчетной информации о ходе выполнения плановых заданий, состоянии технологического процесса, оборудования, запасов.

Решение перечисленных задач обеспечивается выполнением следующих функций:

сбор, передача, прием информации, ее первичная обработка, приведение к виду, удобному для оперативного контроля и учета;

контроль работы оборудования, выполнения сменных и суточных планов цехов;

устранение аварийных ситуаций;

контроль за временем и причинами простоев оборудования;

учет материалов, топлива, расхода энергии;

координация производственной деятельности цехов, служб предприятия;

Контроль выполнения указаний руководства предприятия.

Диспетчерская служба в АСУ ТП призвана решать задачи:

1) оперативного учета:

выработка продукции за час, смену, сутки;

отгрузка продукции по видам за периоды;

остатки выработанной продукции;

количество нарушений технологических режимов;

время простоев оборудования по причинам за периоды;

время работы оборудования за периоды;

количество остановов оборудования между ремонтами;

потребление сырья, материалов, ресурсов за периоды.

2) оперативного анализа:

анализ выполнения плана, обнаружение помех;

оценка предаварийных ситуаций, выявление тенденций;

определение изменения ритмичности выпуска продукции;

анализ состояния оборудования и причин простоев;

выявление узких мест и резервов;

анализ тенденций изменения ТЭП;

анализ тенденций изменения запасов, транспортных средств;

определение наличия энергоресурсов;

контроль выработки, отгрузки, остатков готовой продукции;

анализ выполнения плана выпуска продукции с учетом отклонений;

анализ технологических параметров, качества продукции;

оценка отклонений параметров продукции от требуемых;

анализ фактических значений технологических параметров;

анализ отклонений технологических параметров;

анализ работы и видов простоя оборудования;

выявление отклонений от норм потребления сырья, энергоресурсов;

анализ качества сырья, ресурсов;

определение запасов сырья, транспортных средств;

анализ ТЭП за периоды;

выявление отклонений ТЭП от нормативов.

3) оперативного планирования:

выработка продукции за периоды;

элементы производства за периоды;

выработка продукции и расхода элементов производства.

4) оперативного прогнозирования:

выработка продукции за период;

предвидение аварийных ситуаций;

расчет ТЭП.

5) оперативного управления:

координация нагрузок исполнителей, оборудования, транспорта;

предотвращение аварийных ситуаций;

корректировка графиков ремонта оборудования;

изменение режимов работы оборудования.

Работа диспетчера требует высокой скорости принятия оптимальных решений, для чего необходимо заранее подготовить набор основных ситуаций и наилучших решений для каждой ситуации. Для производства целесообразно разработать технологический процесс работы каждого диспетчера. В начале определяются основные функции и задачи, которые должен выполнять диспетчер, составляется укрупненная технология работы диспетчера. Затем на основе укрупненной технологии разрабатываются подробные технологические карты управления. Структура диспетчерского управления определяется организационной структурой предприятия, допустимой степенью централизации управления для данного производства.

При централизованной системе управления в цехах организуется ряд операторских пунктов, позволяющих управлять в соответствии с указаниями руководства предприятия.

Операторы в АСУ ТП осуществляют управление технологическими объектами. Они могут работать в контуре и вне контура управления. В контуре управления оператор выполняет функции управления, используя рекомендации по рациональному управлению, выработанные техническими средствами. Вне контура управления оператор задает системе режимы работы, контролирует работу системы и при необходимости (авария, отказ) принимает на себя управление технологическим объектом. Работа оператора в АСУ ТП характеризуется наличием сложной техники, большими потоками информации, ограниченным временем для принятия решений.

Сложность работы оператора в АСУ ТП определяется необходимостью изучения технологии управляемого процесса, большим числом контрольно-измерительных приборов и органов управления, размещенных на пульте управления, значительной психологической нагрузкой. При управлении технологическим объектом оператор обеспечивает:

Закрепление технических знаний по участку (оборудование, режимы), связи с другими участками; расположение приборов контроля, управления, защиты, сигнализации;

слежение за ходом технологического процесса;

оценку качества работы автоматики, стабилизации параметров, характера внешних возмущений;

Дистанционное управление в различных ситуациях, регулирование параметров в условиях решения поточных задач, минимизацию числа приборов;

проведение действий по включению и отключению вспомогательного оборудования;

формирование сообщений оперативному персоналу;

диагностирование неисправностей и их устранение;

быстрое считывание показаний приборов.

Основная литература

Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка. – M.: Инфра-Инженерия, 2008. – 928 с.

Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП: Методическое пособие. Книга 1. – СПб.: Издательство ДЕАН, – 2006. – 757 с

Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП: Методическое пособие. Книга 2. – СПб.: Издательство ДЕАН, – 2009. – 944 с

Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию и применению автоматизированных систем управления технологическими процессами в отраслях промышленности (ОРММ – 3 АСУТП), - М.: ГКНТ. 1986г

Дополнительная литература

Материалы информационных порталов: www.kazatomprom.kz , www.kipiasoft.com, www.automatization.ru , www.scada.ru, www.automation-drives.ru , www.siemens.com , www.ad.siemens.de

Введение 2

1. Разработка структурной схемы 6

2. Разработка электрической принципиальной схемы 8

3. Расчетная часть 11

4. Разработка конструкции 16

Заключение 19

Список использованных источников 20

Приложение А - Перечень элементов

Введение

Измерение и контроль температуры одна из важнейших задач человека, как в процессе производства, так и в быту, поскольку многие процессы регулируются температурой, например:

Регулирование отопления на основании измерения разности температур теплоносителя на входе и выходе, а также разности температуры в помещении и наружной;

Регулирование температуры воды в стиральной машине;

Регулирование температуры электроутюга, электроплитки, духовки и т. д.;

Контроль температуры узлов персонального компьютера.

Кроме того, путем измерения температуры можно косвенно определять и другие параметры, например поток, уровень и т. п.

Электронные системы для автоматического контроля температуры широко распространены, они используются в складах готовой продукции, пищевых продуктов, медикаментов, в камерах для выращивания грибов, в производственных помещениях, а также в помещениях ферм, птичников, теплиц.

Системы автоматического контроля предназначены для контроля технологических процессов, при этом характер поведения и параметры их известны. В этом случае объект контроля рассматривается как детерминированный.

Эти системы осуществляют контроль соотношения между текущим(измеренным) состоянием объекта и установленной “нормой поведения по известной математической модели объекта. По результатам обработки полученной информации выдается суждение о состоянии объектов контроля. Таким образом, задачей САК является отнесение объекта к одному из возможных качественных состояний, а не получение количественной информации об объекте, что характерно для ИС.

В САК благодаря переходу от измерения абсолютных величин к относительным (в процентах “нормального” значения) эффективность работы значительно повышается. Оператор САК при таком способе количественной оценки получает информацию в единицах, непосредственно характеризующих уровень опасности в поведении контролируемого объекта или процесса.

Системы автоматизированного контроля в гибких производственных системах (ГПС)

САК ГПС является его важнейшим модулем, так как именно она определяет возможности реализации безлюдного производственного процесса.

САК решает следующие задачи:

получение и представление информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых объектов и состоянии техн о логической среды;
сравнение фактических значений параметров с заданными;
передача информации о рассогласованиях для принятия решений на различных уровнях управления ГПС;
получение и представление информации об исполнении функций.

САК обеспечивает: возможность автоматической перестройки средств контроля в пределах заданной номенклатуры контролируемых объектов; соответствие динамических характеристик САК динамическим свойствам контролируемых объектов; полноту и достоверность контроля, в том числе контроля преобразования и передачи информации; надежность средств контроля.

По воздействию на объект контроль может быть активным и пассивным. Наиболее целесообразным и перспективным является активный контроль параметров изделия и режимов технологических процессов и сред в зоне обработки, так как он позволяет обеспечить регулирование или управление ими и исключить (снизить) появление брака.

Рис. 1.1 - Взаимосвязи САК с элементами ГПС

1 - материальные потоки; 2 управляющие сигналы; 3 контрольно-измерительная информация.

Типовая структура САК (рис. 1.2) гибкие производственные системы включает три уровня. Верхний уровень обеспечивает общий контроль совокупности гибкого производственного модуля и осуществляет координацию их, перенастройки и ремонта, выдачи информации на пульт управления гибких производственных систем, получение, обработку и обобщение информации, поступающей со среднего уровня; контроль объема и качества продукции и инструмента; контроль за исполнением совокупности операций, выполняемых гибкими производственными модулями (ГПМ).

Рис. 1.2 - Структура САК в ГПС

Средний уровень обеспечивает контроль ГПМ и представление на верхний уровень обобщенной информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых объектов и составных частей ГПМ. При этом решаются задачи: контроль качества изготавливаемого изделия на ГПМ, самоконтроль и контроль функционирования нижестоящего уровня; обработка информации о параметрах технологической среды.

Нижний уровень обеспечивает контроль объектов обработки и сборки, технического состояния и пространственного расположения составных частей ГПМ (станков с ЧПУ, ПР). На этом уровне САК решает задачи: входной и выходной контроль объекта производства; получение и обработка информации о контролируемых параметрах объекта обработки или сборки в процессе обработки; передача информации на средний уровень; контроль за выполнением переходов. Средствами контроля на нижнем уровне являются датчики позиционирования и контроль технологической среды (температуры, давления, скорости, влажности) и др.

При этом параметры измерения могут быть разнесены и во времени и в пространстве. Так часть параметров может контролироваться в зоне обработки, другая - при транспортировании, третья - при хранении и т. д.

Принципиально можно разделять контроль между различными обрабатывающими ячейками и строить его по одному из следующих принципов: с перепроверкой контролирующих параметров на последующей ячейкеполностью или частично; с разделением полной группы проверяемых -ирл.метров между выходом предыдущей и входом последующей ячеек; с отсутствием повторного контроля на входе последующей ячейки.

Контроль в зоне обработки включает контроль правильности установки и фиксации заготовки в зажимном устройстве станка, а в случае активного контроля ряда геометрических (размерных и параметров формы) характеристик.

Для обеспечения качества продукции контролируются не только параметры изделия, но и ряд параметров инструмента (смена, степень износа, температура лезвия), станка (зажим и позиционирование заготовки, отсутствие посторонних предметов в зоне обработки, деформация частей станка), режима обработки (сила, скорость, мощность резания, крутящий момент, подача и глубина резания), технологической среды (температура и расход охлаждающей жидкости, внешние воздействующие факторы, в том числе вибрация, температура, давление и влажность воздуха) и обеспечивающих систем.

Контролируемые параметры технических средств ГПС по функциональному признаку можно разделить на параметры целевого назначения, энергопитания, рабочих режимов, готовности к работе, цепей управления, безопасности, а также параметры, определяющие работоспособность и надежность элементов ГПС.

ЭВМ верхнего уровня принимает решение о режиме функционирования САК по информации от автоматических ячеек и обеспечивает периодический самоконтроль своей работы.

В режиме перенастройки управляющая информация поступает на ЭВМ верхнего уровня, которая принимает решение о реконфигурации системы контроля на среднем и нижнем уровнях. ЭВМ нижнего уровня устанавливает совокупность контролируемых параметров и функций объектов обработки и нормы контроля.

Аварийный режим инициируется любым уровнем САК. На нижнем уровне он вызывается повышением допустимого уровня брака, отклонением от нормы параметров ГПМ или самих средств контроля.

Номинальный режим функционирования САК Сигнал об аварийном состоянии с каждого уровня передается на более высокий отображается на пульте управления ГПС.

Программное обеспечение САК (ПО) состоит из:

ПО контроля за ходом процесса изготовления на конкретных рабочих местах ГПС;
ПО системы контроля как подсистемы управления:
Программное обеспечение САК реализует следующие функции:
Автоматический сбор информации о фактическом выпуске деталей на контролируемом оборудовании;
Автоматический учет простоев оборудования и дифиренцирования по причинам;
Документированный вызов ремонтных служб цеха;
Выдачу оперативной информации о ходе производства, простоях линейному персоналу цеха в течении смены;
Автоматический прием и обработку информации о размерах деталей для управления ТП;
Автоматическую обработку информации приемного контроля.

САК делятся на несколько классов, которые предназначены для измерения геометрических, физико-механических параметров деталей и сборочных единиц и электрических параметров и характеристик.

1 Разработка электрической структурной схемы

Схема электрическая структурная представлена в графической части курсового проекта БККП.023619.100 Э1.

По условию курсового проектирования разрабатываемая схема должна соответствовать следующим требованиям:

Наименование устройства - системы автоматического контроля

Регулируемый (контролируемый) параметр - температура;

Датчик термоэлектрический;

Тип, семейство устройства управления микроконтроллер NEC

Исполнительное (регулирующее) устройство двигатель постоянного тока;

Сигнализация - световая

Электронный ключ биполярный транзистор;

Напряжение питания 220 В, 50 Гц;

Мощность потребляемая исполнительнительным устройством 20 Вт;

Дополнительные требования к условию курсового проектирования:

Конструктивное исполнение - щитовое

Индикация заданной и фактической температур цифровая (3 разряда)

При снижении температуры за установленный предел срабатывает сигнализация и отключается двигатель вентилятора.

Рабочий диапазон температур: 100…300 о С

Входящие в состав схемы устройства выполняют следующие функции:

Преобразователь AC / DC принимает входное напряжение переменного тока, на выходе выдаёт стабилизированное напряжение постоянного тока с высокой степенью точности.

Преобразователь напряжение ток предназначен для преобразования напряжения переменного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока(4…20мА);

Электронные ключ используются для коммутации цепи регулирования;

Двигатель постоянного тока регулирует значение температуры на выходе схемы;

Вентилятор контролирует диапазон температур ;

Световая сигнализация включается при снижении температуры за установленный предел;

Источник опорного напряжения для питания АЦП в микроконтроллере.

Работа схемы:

Схема питается от источника сети 220 В с промышленной частотой 50 Гц. Для питания элементов схемы используется используется АС- DC преобразователь. С двумя выходными каналами напряжением 12В, 24В.

24В необходимо для питания преобразователя напряжение ток (ПНТ).

12 В необходимо для питания двигателя постоянного тока.

Микроконтроллер питается напряжением 5 В, от микросхемы стабилизатора DA 2.

Работа системы приводиться в действие замыканием переключателя SА1.

На входы МК поступают сигналы, один из них от пульта оператора, второй от датчика.

Задающим устройством (пульт оператора) являются кнопки SB1«Больше», SB2«Меньше», SB3 «Задание», которые соединены с входами микроконтроллера NEC , соответственно Р45, Р44, Р43.

Оператор задаёт необходимое значение температуры, через пульт управления. Значение записывается через арифметико-логическое устройство в регистр1. Таким образом, задаются пределы счета.

Второй, аналоговый сигнал, от измерительного преобразователя с фиксированным диапазоном измерения температуры преобразователя напряжение ток (ПНТ), поступая на вход ANI 0 микроконтроллера, преобразуется с помощью встроенного АЦП в дискретный (цифровой код), после поступает в регистр памяти 2, и храниться до прихода сигнала сравнения.

Значения регистра1 и регистра2 сравниваются на цифровом компараторе, и в случае уменьшения фактического значения над заданным, ЭК замыкается, срабатывает сигнализация и отключается двигатель вентилятора. А в случае нормальной работы:заданные и фактические значения одинаковы, вентилятор контролирует диапазон температур.

Так же сигнал от регистров 1 и 2 поступает на схему выборки режимов, а затем на дешифратор, который нужен для выведения значений температур на цифровую индикацию.

2. Разработка электрической принципиальной схемы

Схема электрическая принципиальная приведена на чертеже БККП.023619.100 Э3.

Напряжение питания стенда составляет 220В 50Гц.

Однако непосредственно для питания элементов схемы используется напряжение меньшего уровня. Чтобы обеспечить такое питание в схеме используется АС- DC преобразователь серии TDK lambda LWD 15. С двумя выходными каналами напряжением 12В, 24В. Этот преобразователь я выбрал исходя из необходимых параметров, невысокой стоимости и универсальности.Работа системы приводиться в действие замыканием переключателя SA 1.

Для отображение работы стенда имеется индикатор HL 1.

Пульт оператора содержит 3 кнопки КМ1-1:

При нажатии кнопки SВ1 оператор, увеличивает значение температуры, а индикация отображает задаваемое значение в момент ввода.

При нажатии кнопки SВ2 оператор уменьшает заданное значение температуры а индикация отображает задаваемое значение в момент ввода,

При нажатии SB3 оператор подтверждает заданную температуру.

Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом типа КТХА имеряет температуру. Первичный термопреобразователь (ПП) комплектуется измерительным преобразователем (ИП), который размещается в клеммной головке и обеспечивает непрерывное преобразование температуры в унифицированный выходной токовый сигнал 4-20 мА, который поступает на вход микроконтроллера.

Первичными термопреобразователями являются термоэлектрические преобразователи КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК модификаций 01.XX;

Для комплектации первичных термопреобразователей использован измерительный преобразователь с фиксированным диапазоном измерения температуры ПНТ.

Я выбрал ПНТ типа КТХА 01.06-У10 - И- Т 310 - 20 - 800. кл.0.5; (0 ... 500)°С, 4-20 мА - кабельный термопреобразователь градуировки хромель-алюмель, конструктивная модификация 01.06-У10, клеммная головка из полимерного материала с измерительным преобразователем ПНТ, рабочий спай изолирован (И), жаростойкий чехол (Т 310 ) диаметром 20 мм. монтажная длина (L ) 800 мм. Тип измерительного преобразователя ПНТ , класс точности 1 в диапазоне температур О - 500 °С . Унифицированный выходной сигнал 4-20 мА.

В роли световой сигнализации используется светодиод марки АЛ308.

Цифровая индикация - АЛС 324 А с общим катодом.

Микросхема стабилизатор КР142ен5a, необходима для питания микроконтроллера NEC .

Я выбрал электронный ключ на биполярном транзисторе КТ805 А. Так как его параметры удовлетворяют условие.

Центральным и основным элементом является микроконтроллер NEC серии 78K0S/KA1+. Этот МК я выбрал из за низкой стоимости, необходимым количеством выводов и нужными параметрам. МК NEC имеет стандартную структуру. Он содержит процессор, внутреннее постоянное запоминающее устройство для хранения программы (по терминологии NEC IROM), внутреннее оперативное запоминающее устройство для хранения данных (IRAM) и набор периферийных устройств.

Некоторые характеристики микроконтроллера NEC серии 78K0S/KA1+.

Рисунок 2.1 назначение выводов микроконтроллера NEC

Источник опорного напряжения (ИОН) DA 1 используется для питания АЦП в составе микроконтроллера. ИОН соединён с входом опорного напряжения AVref .

ИОН MAX6125 я выбрал исходя из необходимых требований. U вх : 2.7 … 12.6 В, U вых : 2.450 … 2.550 В.

Ниже представлены ИОН фирмы MAX , для наглядности.

Рисунок 2.2 наглядная схема подключения ИОН фирмы MAX

3. Расчётная часть

3.1.1. Расчет электронного ключа

Рисунок 3.1 Рассчитываемая схема

Диод VD 1 выполняет функцию защиты коммутационного устройства: двигателя постоянного тока М. Я выбрал диод КД 105Б из за подходящих параметров и примеров других схем.

3.1.2. Рассчитываем параметры цепи, для выбора транзистора.

3.1.3. Рассчитываем номинальный ток нагрузки по формуле:

(3.1)

3.1.4. Рассчитываем ток коллектора с учётом пускового режима по формуле:

(3.2)

3.1.3. Исходные данные

Напряжение коллекторного питания U пит = 12 В.

Ток нагрузки I н = 3,3 А.

U о вых DD 1 < 0,6В

U 1 вых DD 1 = U пит - 0,7=4,3В (3.3)

Выбираем биполярный кремниевый транзистор КТ 838 А по току нагрузки и напряжению питания.

Биполярный кремниевый транзистор КТ 838А имеет следующие параметры:

H21 э =150 - 3000

Uкэ нас = 5В

Uбэ нас = 1,5В

Uкэ max =150 В

Iк max =5 А

Pк max =250 Вт

U бэ пор =1,5В

Порядок расчета

3.1.4 На выходе микроконтроллера DD 1 дискретный сигнал 0 или 1. При низком уровне сигнала, транзистор VT 1 должен быть надёжно закрыт, при высоком уровне полностью открыт и находиться в режиме насыщения. Для выполнения первого:

U о вых DD 1 < U бэ порог. (3.4)

0,6 В < 1,5В.

3.1.5. Рассчитываем ток базы, при котором обеспечивается режим его насыщения по формуле:

(3.5)

3.1.6 Рассчитываем ток, протекающий через резистор R 11

(3.6)

К коэффициент запаса по току базы, учитывающий старение транзистора К=1,3

3.1.7. Рассчитываем сопротивление резистора R 11

(3.7)

Выбираем сопротивление резистора R 11 из стандартного ряда номинальных значений сопротивлений, равное R = 75Ом .

R 11

Резистор С2-33Н-0,25- 75Ом 5%ОЖО.468.552 ТУ

3.1.8. Рассчитываем мощность резистора R 11

(3.8)

Выбираем резистор R 11 мощностью 0,1 Вт

3.1.9. Находим мощность рассеиваемую транзистором

(3.11)

Так как P VT 1 < P k max , а именно: 16,5 Вт < 250 Вт, транзистор выбран правильно.

3.1.11. Поскольку U бэ нас = 1,5 В, тогда принимаем напряжение переключения транзистора из закрытого состояния в открытое

(3.12)

а напряжение переключения из открытого в закрытое

(3.13)

Соответствующие базовые токи будут равны I б + = I б - =0,039А

(3.14)

расчёт световой сигнализации:

U пит

Рисунок 1.3 - Рассчитываемая схема

3.2.1. Исходные данные:

Напряжение питания: U пит = 5 В

Светодиод АЛ 308, с параметрами:

Прямое падение напряжения на светодиоде: Uпр=2 В

Номинальный прямой ток светодиода: Iпр.ном.=10 мА

Порядок расчета

3.2.2. Рассчитываем сопротивление резистора R 9 , по формуле:

R 9 = (3.13)

R 9 =

3.2.3 Выбираем сопротивление R 9 из ряда стандартных, равное 300 Ом

По результатам расчетов выбираем в качестве резистора R 9

C 2-33-0,125- 300 Ом±5% ОЖО.467.173.ТУ

3.3. Рассчитываем параметры резистора R 7 , который распологается на входе МК ANI 0 и ны выходе с ПНТ:

3.3.1. Зная унифицированный токовый сигнал, который равен 5…20мА и напряжение питания, равное 5В, по формуле закона Ома находим сопротивление:

4 Разработка конструкции

4.1 Расчет размеров печатной платы

Печатная плата пластина из электроизоляционного материала, прямоугольной формы, применяемая в качестве основания для установки и механического закрепления навесных радиоэлементов, а также для их электрического соединения между собой посредством печатного монтажа.

Для изготовления печатных плат наиболее часто используют фольгированный стеклотекстолит. Размеры каждой стороны должны быть кратны: 2,5, 5, 10 при длине соответственно до 100, 350 и более 350 мм. Максимальный размер любой из сторон не может превышать 470 мм, а соотношение сторон должно быть не более 3:1.

Определение размеров платы сводится к нахождению суммарных установочных площадей малогабаритных, среднегабаритных и крупногабаритных элементов. А для этого нужно знать габаритные размеры каждого элемента. К малогабаритным относят все миниатюрные элементы, а именно, резисторы (Р ≤ 0,5 Вт), малогабаритные конденсаторы, диоды и т.д. К среднегабаритным микросхемы в прямоугольных корпусах, резисторы (Р ≥ 0,5 Вт), электролитические конденсаторы и т.д. К крупногабаритным переменные резисторы и конденсаторы, полупроводниковые приборы на радиаторах и т.д.

Габаритные размеры, а также установочная площадь всех элементов, которые расположены на плате, указаны в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Габаритные размеры элементов и их установочная площадь

Обозначение элемента	Тип элемента	Габаритные размеры, мм 2	Количество, шт	Установочная площадь, мм 2	Габариты
	2
R1-R6,R8,R10 , R12,R13	С1-4	6 х 2,3			мг
R7, R9,R11	С2-33	7 х 3			мг
	КТ502В	5,2 х 5,2		27,04	мг
VT 2- VT 4	КТ3142А	5х5			мг
VD 1	КД 105Б	7 х 4,5		31,5	мг
	MAX6125	3 х 2,6		7, 8	ср
	kr142en5a	16,5 х 10,7		176,6	ср
	78K0S/KA1+	6,6 х 8,1		53,9	ср
	HC -49 U	11х5			мг
C1, C5	К50 - 6	4 х 7			сг

Продолжение таблицы 4.


С2, С 3 , С 4	К73-17	8 х 12		сг
С6, С7	КМ-5Б	4,5х 6		мг
HG1-HG3	АЛС 324 А	19,5 х10.2	596,7	сг

Найдем площадь занимаемую элементами одного типа габаритности

S мг = 138+63+27,04+75+31,5+55+54=393,54 мм 2 (6)

S сг = 176,6+7,8 +53,9+56+288+596,7=1179 мм 2

Согласно данным, приведенным в таблице 4.1, рассчитываем площадь монтажной зоны

S мз = 4∙ S мг + 3∙ S сг +1,5∙ S кг , (4.1)

где S мз площадь рассчитываемой монтажной зоны;

S мг суммарная площадь занимаемая малогабаритными радиоэлементами, см 2 ;

S сг суммарная площадь занимаемая среднегабаритными радиоэлементами, см 2 ;

S кг суммарная площадь занимаемая крупногабаритными радиоэлементами, см 2 .

S мз = 4∙ (393,54) + 3∙ (1179) = 5111,16 мм 2 =51,1 см 2

Площадь печатной платы не должна быть меньше 52 см 2 .

5. Разработка конструкции стенда

Чертёж блока вида представлена в графической части курсового проекта БККП.023619.100 ВО

При разработке конструкции необходимо учитывать следующие основные требования:

Конструкция устройства должна соответствовать условиям эксплуатации

Устройство и его детали не должны быть перегружены при работе от воздействия на них токовых, вибрационных, температурных и прочих нагрузок. Допустимые их значения элементы приборов должны выдерживать в течение определённого времени при условии безотказной работы.

Большая часть деталей смонтирована на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Ее укрепляют внутри корпуса, где размещают также источник питания. Органы управления устройством находятся на лицевой панели. Тумблер “сеть”,предохранители, световая сигнализация, цифровая индикация, кнопки.

Система автоматического контроля помещёна в корпус Bopla модели NGS 9806 c внесёнными изменениями и габаритными размерами 170х93х90 из пластика.

На корпусе имеются крепёжные отверстия, для щитового исполнения.

На передней панели размещены: светодиод, цифровая индикация, световая сигнализация, и кнопочные модули.

Тумблер Л2Т-1-1 имеет только два положения: включено положение тумблера вверх, выключено положение тумблера вниз. На задней стенке корпуса крепится клемная колодка для подключения преобразователя, ПНТ, двигателя вентилятора к электрической сети 220 В 50 Гц. Подключение питания производится через стандартный шнур с вилкой.

Печатный узел крепится к корпусу с помощью четырёх винтов М3-1,5 ГОСТ17473-72, которые врезаются через плату в выступы корпуса. Эти выступы изготавливаются литьём вместе с корпусом.

АС- DC преобразователь фирмы TDK lambda серии LWD 15 крепится к нижней стенке корпуса при помощи 4 винтов М3-1,5 ГОСТ17473-72.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана система автоматического контроля температуры, в ходе разработки производился расчёт параметров заданных устройств в частности электронного ключа, резистора на световой сигнализации и резистора на выходе ПНТ. Кроме того, осуществлялся расчёт габаритов печатного узла. Все элементы системы широко используются, легкодоступны в приобретении и взаимозаменяемы, что обеспечивает высокую ремонтопригодность схемы.

Графическая часть курсового проекта представлена схемой электрической структурной и схемой электрической принципиальной стенда и чертежом общего вида.

При оформлении курсового проекта использовался текстовый редактор Microsoft Word 2007 и графический редактор Splan 7.0

Список использованных источников

1 Промышленная электроника и микроэлектроника: Галкин В.И., Пелевин

Е.В. Учеб. Мн.: Беларусь. 2000 350 с.: ил.

2 Платы печатные. Технические требования ТТ600.059.008

3 Правила выполнения электрических схем ГОСТ 2.702-75

4 Основы автоматики / Е.М.Гордин М.: Машиностроение, 1978 304стр.

5 Полупроводниковые приборы: Справочник / В.И.Галкин, А.А. Булычёв,

П.Н.Лямин. Мн.: Беларусь, 1994 347

6 Диоды:СправочникО.П.Григорьев,В.Я.Замятин, Б.В.Кондратьев,

С.Л.Пожидаев. Радио и связ, 1990.

7 Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные

устройства РЭА: Справ. Н.М.Акимов, Е.П.Ващуков, В.А.Прохоренко,

Ю.П.Ходоренок. - Мн.: Беларусь, 1994.

8 Полупроводниковые приборы: Справочник В.И.Галкин, А.Л.Булычев,

П.М.Лямин. - Мн.: Беларусь, 1994.

9 Усатенко С.Т., Каченок Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. М.: Издательство стандартов, 1989.

10 ОСТ45.010.030-92 Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы.

11 СТП 1.001-2001 Правила оформления пояснительной записки 1 курсового и дипломного проекта.

12 Информация с сайта http://baza-referat.ru/Системы_автоматизированного_контроля

13 Информация с сайта http://forum.eldigi.ru/index.php?showtopic=2

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение ВПО

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт Кафедра систем автоматизации производства Дипломный проект на тему: Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата Пояснительная записка ОГУ 220 301.65.1409.5ПЗ Зав. кафедрой САП Н.З. Султанов

«Допустить к защите»

«____"__________________2009 г.

РуководительЮ.Р. Владов Дипломник П. Ю. Кадыков Консультанты по разделам:

Экономическая часть О.Г. Гореликова-Китаева Безопасность труда Л. Г. Проскурина Нормоконтролер Н. И. Жежера РецензентВ.В. Турков Оренбург 2009

Кафедра____САП_____________________

Утверждаю: Зав. кафедрой_____________

«______"_____________________200____г.

ЗАДАНИЕ ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТУДЕНТ Кадыков Павел Юрьевич

3. Исходные данные к проекту Технические характеристики компрессорной установки 4ГЦ2−130/6−65; описание режимов работы компрессора 4ГЦ2−130/6−65; правила разборки и сборки компрессорной установки 4ГЦ2−130/6−65; руководство по эксплуатации комплекса средств контроля и управления МСКУ-8000.

1 анализ режимов работы газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2

2 описание действующей системы автоматики

4 обзор и описание технологии ОРС

6 описание разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей) Редуктор и приводная часть компрессора, ФСА (А1)

Сравнительные характеристики существующих САУ ГПА, таблица (А1)

Система автоматического контроля технологических параметров, схема функциональная (А1)

Аппроксимация и вычисление прогнозируемого времени, формулы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, схема программы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, листинг программы (А2)

Нормальный останов ГПА, схема программы (А2)

Аварийный останов ГПА, схема программы (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема электрическая принципиальная (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема структурная (А2)

6. Консультанты по проекту (с указанием относящимся к ним разделом проекта) О.Г. Гореликова-Китаева, экономическая часть Л. Г. Проскурина, безопасность труда Дата выдачи задания «20» февраля 2009 г.

Руководитель ____________________________________ (подпись) Задание принял к исполнению «20» февраля 2009 г.

_____________________________ (подпись студента) Примечания: 1. Это задание прилагается к законченному проекту и вместе с проектом предоставляется в ГЭК.

1 Общая характеристика производства

2.1 Общие характеристики

2.2 Система смазки

2.3 Панель управления СГУ

2.4 Патрон СГУ

2.5 Система буферного газа

2.6 Азотная установка

3 Описание технологического процесса и технологической схемы объекта

4 Порядок технического обслуживания процесса

5 Описание действующей системы автоматики

5.1 Обзор технологии OPC

6 Сравнение существующих готовых решений САУ ГПА

6.1 Программно-технический комплекс АСКУД-01 НПК «РИТМ»

6.2 Программно-технический комплекс САУ ГПА СНПО «Импульс»

7 Выбор значимых технологических параметров

8 Описание разработанной системы автоматического контроля технологических параметров

8.1 Функциональное назначение программы

8.1.1 Область применения

8.1.2 Ограничения применения

8.1.3 Используемые технические средства

8.2 Специальные условия применения

8.3 Руководство пользователя

9 Лабораторный стенд

9.1 Описание лабораторного стенда

9.2 Структура лабораторного стенда

9.3 Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда

10 Обоснование экономического эффекта от применения САК

10.1 Расчет затрат на создание САК

10.2 Расчет экономического эффекта от применения САК

11 Безопасность труда

11.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

11.3 Возможные чрезвычайные ситуации

11.4 Расчет продолжительности эвакуации из здания Заключение Список использованных источников

Введение Проблему контроля технологических параметров газоперекачивающих агрегатов (ГПА) существующие системы автоматизации решают только частично, сводя ее к комплексу условий в виде граничных значений для каждого параметра, при достижении которых происходит строгая последовательность действий АСУ. Чаще всего при достижении каким-либо параметром одного из своих граничных значений, происходит лишь автоматическая остановка самого агрегата. Каждая такая остановка вызывает существенные потери материальных и экологических ресурсов, а также повышенный износ оборудования. Такую проблему можно решить введением системы автоматического контроля технологических параметров, которая могла бы динамически отслеживать изменение технологических параметров ГПА, и заблаговременно выдавать сообщение оператору о стремлении какого-либо из параметров к его граничному значению.

Цель дипломной работы: повышение эффективности функционирования газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2.

Основные задачи:

— разработка программной системы автоматического контроля технологических параметров;

— разработка фрагмента ФСА газоперекачивающего агрегата с указанием значимых технологических параметров, подлежащих автоматическому контролю.

1 Общая характеристика производства Оренбургский газоперерабатывающий завод (ОГПЗ) является одним из самых крупных заводов в России по переработке углеводородного сырья. В 1974 году Государственная приемочная комиссия СССР приняла в эксплуатацию пусковой комплекс первой очереди ОГПЗ с выработкой готовой товарной продукции. Далее последовали введение в работу второй и третьей очередей ОГПЗ.

Основными товарными продуктами при переработке сырого газа на газоперерабатывающем заводе являются:

сера жидкая и комковая — поставляется на предприятия химической промышленности для производства минеральных удобрений, фармацевтической промышленности, сельского хозяйства; отправляется потребителям железнодорожным транспортом в вагонах-цистернах (жидкая) и в полувагонах (комковая);

Организационная структура Газоперерабатывающего завода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Организационная структура Оренбургского газоперерабатывающего завода В состав ОГПЗ входят основные технологические цеха № 1, № 2, № 3, которые занимаются очисткой и осушкой газа от сернистых соединений, а также получением одоранта, стабилизацией конденсата, регенерацией аминов и гликолей. Также в каждом цеху есть установки получения серы и очистки отходящих газов.

2 Характеристики центробежного компрессора 4ГЦ2−130/6−65

2.1 Общие характеристики Центробежный компрессор 4ГЦ2−130/6−65 331АК01−1(331АК01−2) предназначен для компремирования высокосернистых газов расширений (выветривания) и стабилизации, вырабатываемых в процессе переработки нестабильного конденсата I, II, III очередей завода, экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания с установок 1,2,3У-70; У-02,03; 1,2,3У-370; У-32; У-09.

Рисунок 2 — Компрессорная установка с масляной системой концевых уплотнений Сжатие газа осуществляется центробежным компрессором 4ГЦ2−130/6−65 (1.495.004 ТУ, ОКП 3 643 515 066, далее по тексту «Компрессор»).

Компрессор спроектирован ЗАО «НИИТурбокомпрессор» им. В. Б. Шнеппа в 1987 г., изготовлен и поставлен в 1989—1991 гг., в эксплуатации с 2003 г. (№ 1 с 22.03.2003, № 2 с 5.05.2003 г.). Наработка на начало реконструкции: № 1 — 12 678 часов, № 2 — 7 791 час (20.06.2006). Гарантийный срок завода-изготовителя истек.

Таблица 1 — Расшифровка маркировки компрессора:

Приводом компрессора служит синхронный электродвигатель СТДП-6300−2Б УХЛ4 6000 мощностью 6.3 МВт и скоростью вращения ротора 3000 об/мин.

Система подогрева и охлаждения масла водяная.

Система автоматического управления компрессорной установки выполнена на базе на МСКУ-СС-4510−55−06 (СС.421 045.030−06 РЭ) и подключена к САУ цеха.

Рисунок 3 — Компрессорная установка с системой СГУ Таблица 2 — Условия, обеспечиваемые цеховыми системами

Наименование условия	Значение

Помещение закрытое, отапливаемое с температурой окружающего воздуха, С	От плюс 5 до плюс 45
Максимальное содержание сероводорода (H2S) в окружающем воздухе, мг/м3:
Постоянно
В аварийных ситуациях (в течение 2−3 часов)

Высотная отметка от пола, м
Напряжение питающей сети, В	380, 6000, 10 000
Частота питающей сети, Гц
Система КИП и А	МСКУ-СС 4510−55−06
Регулируемый (поддерживаемый) параметр в КИПиА	Потребляемая мощность (5.8 МВт), давление (6.48 МПа) и температура газа (188С) на выходе из компрессора
Воздух КИП	По ГОСТ 24 484 80
Давление абсолютное, МПа	Не менее 0.6
Температура, С

Класс загрязненности по ГОСТ 17 433-83	Класс «I», Н2S до 10 мг/нм3
Буферный газ	Таблицы 4−5
Давление абсолютное, МПа	от 1.5 до 1.7
Температура, С	от минус 30 до плюс 30
Производительность объемная при стандартных условиях (20С, 0.1013 МПа), нм3/час
	Не более 3 мкм
Тип масла для смазки подшипников корпуса сжатия компрессора и муфт	ТП-22С ТУ38.101 821−83

В состав компрессорного агрегата входят:

— блок корпуса сжатия;

— электродвигатель;

— агрегат смазки;

— блок маслоохладителей;

— промежуточный и концевой охладители газа;

— входной промежуточный и концевой сепараторы;

— система смазки, включая межблочные трубопроводы;

— трубные сборки газовых коммуникаций;

— система КИП и А.

Таблица 3 — Основные характеристики компрессорного агрегата 4ГЦ2

Характеристика	Значение
Производительность при нормальных условиях	40 000 мі/час (51 280 кг)
Давление начальное, МПа (кгс/смІ)	0,588−0,981 (6−10)
Температура газа начальная, К/єС	298−318 (25−45)
Давление конечное, МПа (кгс/смІ)	5,97−6,36 (61−65)
Температура газа конечная, К/єС
Мощность, потребляемая, кВт
Частота вращения нагнетателя, С?№ (об/мин)
Мощность электродвигателя, кВт
Тип электродвигателя	ТУ СТДП 6300−2БУХЛЧ синхронный
Напряжение сети

Частота вращения ротора двигателя номинальная, (об/мин)

2.2 Система смазки Система смазки предназначена для подачи смазки в подшипники корпусов сжатия компрессора, электродвигателя, мультипликатора и зубчатых муфт. На время аварийной остановки компрессора при неработающих электрических масляных насосах подача масла к подшипникам осуществляется из аварийного бака, расположенного над компрессором.

Таблица 3 — Условия нормальной работы агрегата смазки

Параметр	Значение

Температура масла в напорном коллекторе, єС
Давление (избыточное) масла в напорном коллекторе, МПа (кгс/смІ)	0,14−0,16 (1,4−1,6)
Максимально допустимый перепад на фильтре МПа (кгс/смІ)
Давление (избыточное) нагнетания маслонасосов МПа (кгс/смІ)	0,67−0,84 (6,7−8,4)
Производительность маслонасосов, мі/сек (л/мин)	0,0065(500)-0,02(1200)
Номинальный объем маслобака, мі (литры)
Максимальный объем маслобака, мі (литры)
Применяемые масла	ТП-22С ТУ38.101 821−83

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей.

Бак масляный — это резервуар в котором собирается, хранится и отстаивается от посторонних примесей (воды, воздуха, шламов), масла, сливающиеся из узлов трения. Бак представляет собой сварную прямоугольную ёмкость, разделённую перегородками на 2 отсека:

— сливной для приёма и предварительного отстоя масла;

— заборный.

Сухие газодинамические уплотнения предназначены для гидрозатвора концевых уплотнений корпусов сжатия для центробежных компрессоров типа 4ГЦ2−130/6−65 331АК01−1(2).

В состав сухих газодинамических уплотнений входят:

— панель управления СГУ;

— патроны СГУ;

— установка газоразделительная мембранная МВа-0.025/95, далее по тексту;

— «Азотная установка».

2.3 Панель управления СГУ Панель управления СГУ предназначена для управления и контроля работы патронов СГУ и представляет собой трубную конструкцию из нержавеющей стали, с расположенной на ней контрольно-измерительными приборами и регулирующей арматурой, установленная на собственной раме.

Панель управления СГУ включает в себя:

— систему буферного газа, обеспечивающую подачу на узлы СГУ очищенного газа;

— систему контроля утечек газа;

— систему разделительного газа.

Таблица 4 — Основные параметры панели СГУ:

Наименование параметра	Значение

Тип панели управления СГУ
Конфигурация	Трубная конструкция
Класс взрывозащиты
Система подачи буферного газа
Давление абсолютное, МПа
Температура, С	от -с 20 до + 30)
Расход, нм3/час

Максимальный перепад давления на фильтре, кПа
Система подачи разделительного газа	На входе в панель СГУ (один вход)	На выходе из панели СГУ (на два патрона)
Давление абсолютное, МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Максимальный размер твердых частиц, мкм

Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса, кг

2.4 Патрон СГУ Патрон СГУ разделяет перекачиваемый, товарный (уплотняемый) газ и атмосферный воздух и предотвращает попадание утечек газа в полость подшипниковых камер и попадания масла в проточную часть компрессора.

Патрон СГУ состоит из двух механических уплотнений, расположенных друг за другом (тандем). Тип патрона по направлению вращения — реверсивный.

Торец уплотняется О-образным кольцом в качестве вторичного уплотнения.

Статорная часть пары трения выполнена из графита. Роторная часть выполнена из карбидвольфрамового сплава с канавками. Канавки спиралевидной формы выполняют в однонаправленных по направлению вращения уплотнениях, канавки симметричной формы — в уплотнениях реверсивного типа Наличие канавок на роторной части уплотнительной пары при вращении вала приводит к возникновению подъёмной силы, которая препятствует исчезновению зазора. Постоянное наличие зазора между кольцами обеспечивает отсутствие сухого трения между поверхностями колец.

Патрон отделен от проточной части концевым лабиринтным уплотнением, от подшипниковых камер — барьерным уплотнением (графитовое уплотнение типа Т82).

Большая часть (более 96%) буферного газа поступает через лабиринтное уплотнение в проточную часть компрессора, а меньшая просачивается в полость между уплотнительными ступенями патрона, откуда обеспечивается контролируемый сброс утечек на свечу (первичная утечка менее 3%).

Вторая (внешняя) ступень патрона работает под давлением близким к атмосферному. Она запирает первичную утечку, а также является страховочной на случай разгерметизации первой уплотнительной ступени патрона. В случае сбоя первичного уплотнения, вторичное уплотнение берет на себя его функции и работает как одинарное уплотнения В качестве разделительного газа в линию барьерного уплотнения подводится технический азот, который производит из воздуха КИП азотная установка.

Таблица 5 — Основные параметры патрона СГУ

Наименование параметра	Значение

Тип патрона СГУ
Конфигурация	Тандем двухстороннего действия
Тип барьерного уплотнения	Малорасходное графитовое уплотнение типа Т82
Направление вращения патрона СГУ	Реверсивного типа
Скорость вращения ротора, об/мин
Уплотняемая среда	Товарный газ (таблица 1.5)
Максимальное уплотняемое давление абсолютное, МПа
Температура уплотняемого газа, С	От плюс 25 до плюс 188
Разделительный газ	технический азот по ГОСТ 9293-74
Параметры первичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5)
Давление (абсолютное), МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Параметры вторичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5) и разделительный газ
Давление абсолютное, МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Буферный газ, нм3/час
Разделительный газ, нм3/час
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм
Диаметр по валу, мм
Максимальный наружный диаметр, мм
Масса, кг
Масса роторной части, кг

2.5 Система буферного газа Буферный газ из заводской магистрали проходит тонкую очистку в моноблоке фильтров John Crane (двойной фильтр — один фильтр рабочий, один резервный) и далее дросселируется до параметров, необходимых на входе в патроны СГУ.

Моноблок фильтров производства коМПании Джон Крейн — это дублированная система фильтров. Во время работы действует только один фильтр. Не останавливая компрессор, можно переключиться с одного фильтра на другой.

Все шаровые краны А2 — А9, входящие в моноблок фильтров, закрыты в вертикальном положении и открыты в горизонтальном положении рычага.

2.6 Азотная установка Азотная установка включает в себя блок подготовки воздуха, блок разделения газов и систему управления и контроля. Основными элементами установки являются два мембранных газоразделительных модуля на основе полых волокон. Модули работают по методу мембранного разделеня. Суть этого метода заключается в различной скорости проницания газов через полимерную мембрану за счёт перепада парциальных давлений. Модули предназначены для разделения газовых смесей.

Кроме модулей в установку входят:

— адсорбер АД1 для очистки воздуха;

— электронагреватель Н1 для подогрева воздуха;

— фильтры Ф1, Ф2, Ф3 и Ф4 для окончательной очистки воздуха;

— шкаф контроля и управления.

Фильтры Ф1-Ф4 предназначены для очистки воздуха от капельного масла и пыли.

Таблица 6 — Основные параметры азотной установки

Наименование параметра	Значение

Тип установки
Конструктивное исполнение	Модульное
Класс взрывозащиты

Вид климатического исполнения по ГОСТ 150 150-69
Параметры воздуха на входе

Температура, С	(от плюс 10 до плюс 40)2
Давление абсолютное, МПа


Относительная влажность, %
Параметры технического азота на выходе
Объёмный расход при стандартных условиях (20С, 0.1013 МПа), нм3/час
Температура, С	Не более 40
Давление абсолютное, МПа
Объемная доля кислорода не более, %
Точка росы не выше, С
	Не более 0,01
Относительная влажность, %
Объёмный расход пермиата (обогащённого кислородом воздуха) на выходе, нм3/час
Электропитание	Однофазный, напряжение 220 В, 50 Гц
Потребляемая мощность, кВт
Время выхода на режим, мин	Не более 10
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса установки, кг	Не более 200

3 Описание технологического процесса и технологической схемы объекта При работающем блоке очистки и стабилизации конденсата (У-331) газ стабилизации из 331В04 направляется в сепаратор 331АС104, где отбивается от жидкости и через отсекатель 331ААУ1−1 поступает на узел редуцирования с клапанами PCV501−1 и PCV501−2, регулирующими давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7−7,5 кгс/см2.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331АС104 до 50% (700 мм) включается сигнализация 331LAH104 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа стабилизации измеряется прибором FT510, температура — прибором ТЕ510, давление — прибором РТ510 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в трубопроводе газа стабилизации от 331В04 до клапанов 331PCV501−1 и 331PCV501−2 контролируется прибором РТ401 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 6 кгс/см2 автоматически открывается клапан 331PCV501А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа стабилизации. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором 331РТ501, регулируется клапанами 331PCV501−1 и PCV501−2, которые установлены на трубопроводе подачи газа стабилизации во входной коллектор. При понижении давления ниже 6 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL501 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения и выветривания из 331В05А направляются в сепаратор 331АС105, где отбиваются от жидкости и через отсекатель 331ААУ1−2 поступают на узел редуцирования с клапаном 331PCV502, регулирующим давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7−7,5 кгс/см2.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331С105 до 50% (700 мм) включается сигнализация 331LAH105 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа расширения и выветривания измеряется прибором FT511, температура — прибором позиции ТЕ511, давление — прибором РТ511 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Газы расширения, выветривания и стабилизации после узлов редуцирования объединяются в общий коллектор (количество до 40 000 м3/час) и с температурой от 25 до 50 оС подаются во входные сепараторы 331С101−1 или 331С101−2, расположенные на всасе 1-ой ступени центробежных компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2). Возможна подача экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания во входной коллектор из коллектора низконапорных газов, поступающих с установок 1,2,3У70, У02,03, 1,2,3У370, У32, У09.

Расход низконапорных газов измеряется прибором FT512, температура — прибором ТЕ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в коллекторе низконапорных газов измеряется прибором РТ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Газы стабилизации проходят через сепаратор 331С101−1 (331С101−2), отбиваются от жидкости и поступают на всас 1-ой ступени компрессора.

Давление газа на всасе 1-ой ступени измеряется приборами РТ109−1 (РТ109−2), РТ110−1(РТ110−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на всасе компрессора измеряется приборами ТЕ102−1(ТЕ102−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С101−1 (331С101−2) измеряется приборами LT825−1 (LT825−2), LT826−1 (LT826−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 7% (112 мм) включается сигнализация 331LAH825−1 (331LAH825−2), 331LAH826−1 (331LAH826−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах 331С101−1, 331С101−2 до 81% (1296 мм) включается блокировка 331LAHH825−1(2), 331LAHH826−1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01−1 или 331АК01−2. При этом автоматически отключаются электродвигатели вентиляторов АТ101−1,2,3,4 (АТ102−1,2,3,4), закрывается на нагнетании основной кран КШ114−1 (КШ114−2) и кран-дублёр КШ116−1 (КШ116−2), открывается антипомпажный клапан КД101−1 (КД101−2), открываются краны:

— КШ121−1 (КШ121−2) — сброс на факел с трубопроводов всаса;

— КШ122−1 (122−2) — сброс на факел с трубопроводов нагнетания 1-ой ступени;

— КШ124−1 (124−2) — сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени;

— КШ115−1 (КШ115−2) — байпас основного крана на нагнетании;

— КШ125−1 (125−2) — сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени между кранами КШ114−1 (КШ114−2) и КШ116−1 (КШ116−2);

закрывается основной кран на всасе КШ102−1 (КШ102−2) и далее идёт операция «Продувка после остановки».

Продувка компрессоров 331АК01−1 или 331АК01−2 производится чистым (товарным) газом. При продувке компрессоров автоматически открывается КШ131−1 (КШ131−2) по подаче товарного газа на продувку компрессоров. Через 7 минут после начала продувки закрываются КШ121−1 (КШ121−2) и КШ122−1 (КШ122−2). В следующие 7 минут при условии, что давление нагнетания 2-ой ступени менее 2 кгс/см2, закрываются КШ131−1 (КШ131−2), КШ124−1 (КШ124−2), КШ125−1 (КЩ125−2) и отключаются маслонасосы уплотнений Н301−1 (Н301−2), Н302−1 (Н302−2), закрывается КШ301−1 (КШ301−2) по подаче буферного газа, отключаются маслонасосы системы смазки Н201−1 (Н201−2), Н202−1 (Н202−2) и вентилятор наддува главного электродвигателя. Аварийный останов завершён.

По окончании продувки газом проводится продувка азотом, которая осуществляется открытием вручную вентиля по подаче азота и дистанционно крана КШ135−1 (КШ135−2).

Перепад давления газа в сепараторах 331С101−1 (331С101−2) измеряется приборами позиции 331РdТ824−1 (331PdT824−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления газа более 10 кПа включается сигнализация 331PdAH824−1 (331РdАН824−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 1-ой ступени компрессоров с давлением до 24,7 кгс/см2 и температурой 135оС подается в аппарат воздушного охлаждения АТ101−1 (АТ101−2), где охлаждается до температуры 65оС. Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессоров измеряется приборами ТЕ104−1 (ТЕ104−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа на нагнетании 1-ой ступени компрессора измеряется приборами РТ111−1(2), РТ112−1(2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении давления газа стабилизации с нагнетания 1-ой ступени компрессора до 28 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН111−1 (331РАН111−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессора измеряется прибором ТЕ103−1 (ТЕ103−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на выходе с АТ101−1 (АТ101−2) измеряется приборами ТЕ106−1 (ТЕ106−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ101−1 (АТ101−2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL106−1 (331ТАL106−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Поддержание температуры газа на выходе из АТ101−1 (АТ101−2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды; отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха — в зимнее время. Регулирование температуры газа на выходе из АТ101−1(АТ101−2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ101−1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН (L)106−1 в следующем режиме:

Таблица 7 — Режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ101−1 (АТ101−2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ120−1 (ТЕ120−2), ТЕ122−1 (ТЕ122−2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и приточными жалюзи осуществляется сезонно вручную. При понижении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101−1 (АТ101−2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL122−1 (331ТАL122−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101−1 (АТ101−2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАН122−1 (331ТАН122−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры газа на выходе из АТ101−1 (АТ101−2) до 90 оС включается сигнализация 331ТАН106−1 (331TAН106−2), на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении температуры до 95оС включается блокировка 331TAHН106−1 (331ТАНН106−2) на мониторе рабочего места оператора поступает звуковое сообщение и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331К01−1 или 331К01−2 в той же последовательности.

Охлажденный в 331АТ101−1 (331АТ101−2) газ стабилизации проходит через сепараторы 331С102−1 (331С102−2), отбивается от жидкости и поступает на всас 2-ой ступени компрессоров.

Давление газа на всасе 2-ой ступени компрессоров измеряется приборам РТ123−1 (РТ123−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления газа на сопле сужающего устройства СУ102−1 (СУ102−2), установленного между сепараторами 331С102−1 (331С102−2) и всасом 2-ой ступени, измеряется прибором PdT120−1 (PdT120−2) и на мониторе рабочего места оператора регистрируются показания.

Температура газа на всасе 2-ой ступени компрессора измеряется приборами ТЕ108−1 (ТЕ108−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С102−1 (331 102−2) измеряется приборами LT805−1 (LT805−2), LT806−1 (LT806−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17% (102 мм) включается сигнализация 331LAH805−1 (331LAH805−2), 331LAH806−1 (331LAH806−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах до 84% (504 мм) включается блокировка позиции 331LAHH805−1 (331LAHH805−2), 331LAHH806−1 (331LAHH806−2) поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01−1 или 331АК01−2 в той же последовательности.

Перепад давления газа в сепараторах 331С102−1 (331С102−2) измеряется приборами 331РdT804−1 (331PdT804−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH804−1 (331PdAH804−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до 331АТ102−1 (331АТ102−2) измеряется приборами РТ-124−1 (РТ124−2), РТ125−1 (РТ125−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на 2-ой ступени (всас — нагнетание) измеряется приборами 331PdТ122−1 (331PdТ122−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до АТ102−1 (АТ102−2) измеряется прибором ТЕ109−1 (ТЕ109−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Температура газа на входе в АТ102−1 (АТ102−2) измеряется приборами ТЕ110−1 (ТЕ110−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 2-ой ступени компрессоров с давлением до 65 кгс/см2 и температурой 162 — 178 оС подаётся в аппарат воздушного охлаждения АТ102−1 (АТ102−2), где охлаждается до температуры 80 — 88 оС.

Температура газа на выходе из АТ102−1 (АТ102−2) измеряется приборами ТЕ113−1 (ТЕ113−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ102−1 (АТ102−2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАL113−1 (331ТАL113−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. Поддержание температуры газа на выходе из АТ102−1 (АТ102−2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды, отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха — в зимнее время.

Регулирование температуры газа на выходе из АТ102−1 (АТ102−2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ102−1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН (L)113−1 в следующем режиме:

Таблица 8 — режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ102−1 (АТ102−2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ121−1 (ТЕ121−2), ТЕ123−1 (ТЕ123−2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и преточными жалюзями осуществляется сезонно вручную. При повышении температуры в 331АТ102 до 105 оС включается сигнализация 331ТАН113−1 (331ТАН113−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

При дальнейшем повышении температуры на 331АТ102 до 115оС срабатывает блокировка 331ТАНН113−1 (331ТАНН113−2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01−1 или 331АК01−2 в той же последовательности.

Охлажденный в АТ102−1 (АТ102−2) газ компримирования проходит через сепараторы 331С103−1 (331С103−2), отбивается от жидкости, поступает в общий коллектор и далее через отсекатели 331А-АУ4, 331А-АУ-5 направляется на I, II, III очереди завода на переработку.

Уровень жидкости в 331С103−1 (331С103−2) измеряются приборами LT815−1 (LT815−2), LT816−1 (LT816−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17% (102 мм) включается сигнализация 331LAH815−1 (331LAH815−2), 331LAH816−1 (331LAH816−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления в сепараторах 331С103−1 (331С103−2) измеряется приборами 331PdT814−1 (331PdT814−2). При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH814−1 (331PdAH814−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2) после 331С103−1 (С103−2) до основного крана КШ114−1 (КШ114−2) измеряется прибором РТ128−1 (РТ128−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа в коллекторе нагнетания после КШ114−1 (КШ114−2) измеряется прибором РТ129−1 (РТ129−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2) после диафрагмы ДФ101−1 (ДФ101−2), установленной между основным краном КШ114−1 (КШ114−2) и краном-дублёром основного крана КШ116−1 (КШ116−2), измеряется приборами РТ136−1 (РТ136−2), РТ137−1 (РТ137−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на диафрагме ДФ101−1 (ДФ101−2) измеряется приборами PdT138−1 (PdT138−2), PdT139−1 (PdT139−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2) после основного крана КШ114−1 (КШ114−2) измеряется прибором ТЕ111−1 (ТЕ111−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном КД102−1 (КД102−2), который установлен на трубопроводе подачи горячего газа с нагнетания компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2) на смешение с охлажденным газом после сепараторов 331С103−1 (331С103−2).

Температура скомпримированного газа в выходном коллекторе измеряется прибором ТЕ501 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Расход скомпримированного газа на выходном коллекторе измеряется прибором FТ504 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 20 600 м3/час включается сигнализация 331FAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Заполнить форму текущей работой

Частота обертання шпинделя n = 1000V/ПD = 1000 179.9/ 3.14 25.35 = 2260 об/хв. Перехід. Точити поверхню діаметром 30к6 остаточно до діаметра 30.16h11 на l = 20 мм. Частота обертання шпинделя n = 1000V/ПD = 1000 171/3.14 30.46 = 1788 об/хв nд = 1800 об/хв. Частота обертання шпинделя n = 1000V/ПD = 1000 171/3.14 30.3 = 1797.3 об/хв nд = 1800 об/хв. Частота обертання шпинделя n = 1000V/ПD = 1000...

Курсовая

Различной величиной магнитной проводимости пластин магнитопровода вдоль и поперек направления проката; Короткозамкнутые контуры в магнитопроводе датчика, а также короткозамкнутые витки в выходных катушках приводят к фазовому сдвигу потока, пронизывающего эти контуры, следствием чего является дополнительный фазовый сдвиг между напряжениями в левой и правой половине выходной обмотки. Отличие угла...

Увеличилось как скачкообразное, так и установившееся значение тока. Что свидетельствует об увеличении нагрузки. При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид: Математическая модель с нелинейностью и раскрытым двигателем. Воздействие момента сопротивления - шаговое. Воздействие момента сопротивления равно 0 Нм. При этом график переходного процесса угловой скорости...

Дипломная

Как уже было сказано выше, смесь во фризер периодического действия (ОФА и ОФА-М) поступает под действием гравитационных сил. Резервуар со смесью в них расположен над замораживающим цилиндром, и смесь поступает в цилиндр через калиброванное отверстие в основании трубопровода смеси. При поступлении смеси в цилиндр воздух втягивается одновременно с ней, и взбивание происходит при атмосферном...

При планировке мест на участке, обычно предусматриваются средства для хранения и размещения приспособлений, инструментов, заготовок, полуфабрикатов, готовых изделий, производственной мебели, средства ухода за оборудованием, оградительные и предохранительные устройства и др. Важное значение имеет планировка рабочего места, под которой понимается целесообразное пространственное размещение...

Контрольная

Устройство для вварки труб в трубную решетку имеет электроды в виде катящихся шариков (пат. ФРГ № 1 085 073). Смазку валков прокатного стана осуществляют только при наличии металла в клети (пат. Англ. № 1 287 244). При покраске цилиндрических деталей на них с избытком подают краску (окунают в ванну), а затем вращением детали (авт. св. № 242 714) лишнюю краску удаляют. Для хранения бревен в воде...

Для заготовки получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах значения коэффициентов в формуле (7) следующие: Определим, стоимость заготовок получаемых, по первому и второму методу подставляя, выбранные данные в формулу (7) получим: Определим общую стоимость по первому и второму методу получения заготовки с учётом найденных значений: После разработки и проведения...

Курсовая

По законам пропорциональности находят характеристики насоса. соответствующие новой частоте вращения вала рабочего колеса. Результаты расчета представлены в табл. 5. Таблица 5 Рабочие характеристики насоса при регулировании его работы на сеть изменением частоты вращения рабочего колеса.

Печать

Также интересно:

Тонкие блины на простокваше

Пирог из лаваша с курицей в сметанном соусе

Говядина под бананово-сливочным соусом

Рекомендуем почитать:

2024-04-18 14:05:20

Когда мы Россияне будем жить, а не выживать?

2024-04-18 14:05:20

В индии обнаружены крупнейшие в мире залежи урана, но и они не могут обеспечить растущее потребление страны

2024-04-17 13:49:24

Первые признаки шизофрении

В продолжение темы:

Невралгия

Виды стандартных налоговых вычетов по ндфл

Граждане РФ, заключающие с организацией-работодателем трудовой либо гражданско-правовой договор, начинают получать заработную плату, также априори соглашаются на то, чтобы...