Автоматизация системы управления трубчатой печи

/

/

Реферат

В дипломном проекте приведены результаты разработки автоматизации системы управления трубчатой печи, что позволяет повысить надежность и повысить производительность системы.

Предлагаемые решения выполнены на базе микропроцессорного контроллера WinCon-8737 с передачей информации на ПВЭМ и могут быть использованы для управления аналогичных установок.

Дипломный проект содержит расчетно-пояснительную записку из 119 страницы текста, 36 таблиц, 25 рисунков, 64 литературных источников.

Введение

автоматизация печь контроль датчик

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда.

Особое значение нужно придавать вопросам автоматизации процессов химической технологии, в связи с повышением эффективности, и в связи с взрыво-пожароопасностью перерабатываемых веществ, с необходимостью предотвращения вредных выбросов в окружающую среду. Указанные особенности, высокая чувствительность к нарушениям заданного режима, наличие большого числа точек контроля и управления процессом, а так же своевременное воздействие на процесс, в случае отклонения от заданных по регламенту условий протекания обеспечивается автоматизацией технологических процессов.

Средства автоматизации в настоящее время широко внедряются во все отрасли химического производства.

Современные системы автоматического управления позволяют исключить непосредственное участие человека в технологическом процессе. Это особенного важно, если процесс является продолжительным по времени и требующим постоянного контроля за несколькими технологическими параметрами одновременно, изменение которых, в свою очередь, требует выполнения различных операций. Реализацию систем управления позволяют выполнить программируемые логические котроллеры. Их программирование осуществляется при помощи компьютера и специальных программ с человеко-машинным интерфейсом. Человек (оператор) на экране компьютера может видеть весь технологический процесс в реальном времени, следить за изменением его параметров, при этом процессом управляет контроллер, однако при необходимости оператор может взять управление в свои руки.

1. Технико-экономическое обоснование проекта

Внедрение в данном проекте средств автоматизации является необходимым. Это связано с тем, что благодаря автоматизации, достигается экономический эффект, что, в свою очередь, позволяет снизить себестоимость выпускаемой продукции.

Объём автоматизации следует определять с учётом экономической эффективности, экологического и санитарного эффектов. Автоматизация обуславливает необходимость капитальных вложений на оборудование средств автоматизации и монтаж. Однако эти вложения, как правило, окупаются вследствие экономии, которая образуется при повышении объёмов выпускаемой продукции в пределах автоматизации:

- сократятся сроки на наладку и обслуживание приборов;

- мелкосрочные ремонты;

- сократится количество обслуживающего персонала;

- снизится выброс в атмосферу, за счёт стабилизации основных параметров.

В настоящее время основным недостатком существующей системы автоматизации является то, что в качестве первичных используются датчики без унифицированного выходного сигнала, что делает необходимым использование дополнительных преобразователей. Многие приборы выработали свой ресурс, имеют большой физический и моральный износ. Необходимо внедрение системы централизованного управления технологическим процессом. Для чего предлагается установить промышленный контроллер WinCon-8737, с помощью которого будет достигнуто более точное соблюдение технологического регламента для обработки информации с первичных датчиков с последующей передачей на ПЭВМ, что позволит существенно снизить погрешность и повысить надежность и управляемость системы.

2. Специальная часть

2.1 Характеристика объекта автоматизации

2.1.1 Описание технологического процесса

Из теплообменника подается смесь сырья и водородосодержащий газ (газосырьевая смесь) с температурой 238 єС и давлением 40,82 кг/м2. Проходит по межтрубному пространству, где нагревается до температуры в 320 єС.

При входе в печь газосырьевая смесь разделяется на два равнозначных параллельных потока, которые на выходе снова объединяются в общий трубопровод и направляются в реактор. Температура газосырьевой смеси на выходе из печи регулируется контуром (5-1; 6-1), выходной сигнал от которого является корректирующим импульсом к регулирующему контуру давлению топливного газа. Регулирующий клапан (6-4) этого контура установлен на линии подачи топливного газа к основным горелкам печи.

Разрежение дымовых газов в радиантной камере регулируется дистанционно изменением положением шибера (24-1), установленного в дымоходе на выходе из печи.

Дымовые газы, образующиеся от сгорания топлива, выбрасываются в атмосферу через дымоход, установленный непосредственно в печи.

Топливный газ подается в конденсатоотводчик 3, где топливный газ отделяется от конденсата. Направляется в трубчатый теплообменник 2, где подогревается до температуры в 95 єС, проходит через поршневой компрессор 4 и подается на форсунки.

Постоянство давления топливного газа осуществляется, с помощью поршневого компрессора и регулируется с помощью регулирующего клапана (4-4). Постоянство давления топливного газа перед горелками печи регулируется с помощью регулирующего клапана (15-4; 16-4), установленного на линии подачи топливного газа к горелкам печи.

Для прекращении подачи топливного газа в печь предусмотрены отсечные клапаны (4-4; 20-4; 22-4).

Таблица 2.1 - Параметры технологического процесса

2.1.2 Основные функции проектируемой системы контроля и управления

Проектируемая система контроля и управления обеспечивает выполнение следующих функций:

1) управляющие функции, выполняемые автоматически:

включение/выключение компрессоров М1, М2;

регулирование уровней: в конденсатоотводчике.

регулирование температуры топливного газа и загосырьевой смеси;

регулирование расхода в трубопроводе.

2) информационные функции, выполняемые оперативно:

контроль наличия напряжения в цепях управления приводами;

информация об отклонении контролируемых параметров режима от нормы;

регистрация и хранение информации о характерных нестационарных режимах технологических и электрических установок;

3) функции, выполняемые обслуживающим персоналом АСУ ТП:

регистрация дефектов, не обнаруженных системой;

проверка правильности функционирования технических и программных средств АСУ ТП;

корректировка в регламентируемых пределах динамических настроек и установок.

2.1.3 Анализ существующей системы управления

Существующая система управления является трехуровневой и включает в себя приборы и аппаратуру контроля и регулирования (датчики аналоговых сигналов, преобразователи, регулирующие органы и исполнительные механизмы).

Система автоматизации имеет недостатки, заключающиеся в неполном отражении информации о прохождении технологического процесса.

2.1.4 Выводы и задачи проекта

Анализ технологического процесса и системы управления показывает, что существующая система управления не удовлетворяет современным требованиям, поэтому в дипломном проекте необходимо решить следующие задачи:

- заменить устаревшие приборы на более современные;

- определить технико-экономическое обоснование эффективности принятых решений;

- разработать техническую документацию для реализации системы управления, на базе промышленного контроллера WinCon-8737;

- раскрыть основные вопросы экономичности и безопасности проекта;

- рассчитать надежность контура регулирования давления;

- выполнить моделирование регулирования температуры топливного газа в теплообменнике;

- выбрать информационное, математическое и программное обеспечение;

- рассчитать мощность электропривода компрессора;

- рассчитать исполнительное устройство клапана регулирующего двухседельного с мембранным исполнительным механизмом (МИМ).

2.2 Обоснование принятой структуры управления объектом

Проектом предусматривается создание АСУТП по 3-х уровневой схеме управления и контроля технологического процесса с применением ПЭВМ, комплектом датчиков и исполнительных механизмов. Причем система должна выполнять все функции управления и контроля параметров процесса, как в автоматическом, так и в ручном режимах.

Принятая структура управления включает в себя 3 уровня с учетом распределения функций и задач между отдельными ступенями управления.

На уровне 1 расположены датчики с унифицированным токовым выходным сигналом 4-20мА, которые производят измерения и передают их значения непосредственно на контроллер.

На уровне 2 находится свободно программируемый контроллер WinCon-8737, который имеет IBM PС совместимую архитектуру. Микропроцессорный контроллер WinCon-8737 объединён с автоматизированным рабочим местом оператора (АРМ), АРМ начальника смены, АРМ диспетчера, мобильной инженерной станцией и дата центром в единую локальную вычислительную сеть при помощи промышленных коммутаторов Advantech EKI 6538. Помимо стандартных функций (опрос датчиков, первичная обработка сигналов и реализация управления исполнительными устройствами) программа, исполняющаяся на контроллере, решает следующие задачи:

- определение состояния функциональных узлов (состояние запорной арматуры, регулирующих клапанов и насосов определяется по совокупности информации с датчиков и управляющих сигналов);

- блокировки недопустимых переключений запорной арматуры;

На уровне 3 расположены АРМ в виде IBM PС совместимых промышленных компьютеров. Они обеспечивают диспетчеризацию технологического процесса. Система предусматривает следующие виды управления:

- супервизорное (использование АРМ для воздействия на регулирующие контроллеры для запуска, останова оборудования, регулирования, отображения и хранения информации технологических параметров);

- автоматическое (при использовании контроллеров в качестве непосредственных элементов контроля и управления);

- ручное (дистанционное).

В проекте для управления контроллером и визуализации технологического процесса выбрана SCADA система Trace Mode 6 разработчика AdAstrA. Trace Mode - легкое в использовании средство разработки для создания распределенных приложений с операторским интерфейсом для пользователя в среде Microsoft Windows. Trace Mode предоставляет широкий набор средств программирования задач АСУТП и бизнес-приложений, ориентированный на специалистов разной квалификации и профессиональной подготовки. Динамические характеристики и надежность создаваемого в Trace Mode 6 программного обеспечения АРМ и контроллеров позволяют применять разработанные системы автоматизации в таких отраслях промышленности как нефтехимия, металлургия, энергетика, машиностроение, коммунальное хозяйство, пищевая промышленность, транспорт и др. Структура системы управления технологическим процессом показана на структурной схеме комплекса технических средств АПП.000002.089 А1.

2.2.1 Обоснование выбора технических средств АСУТП

При выборе технических средств АСУТП, были учтены следующие основные требования:

-технологические;

-системные;

-экономические;

-монтажно-эксплуатационные.

2.2.2 Функциональные задачи АСУТП

Для автоматизированного (автоматического и с участием оперативного персонала) управления технологическими процессами во всех режимах работы объекта, АСУТП должна обеспечивать выполнение большого числа управляющих, информационных и вспомогательных функций:

1) управляющие функции, выполняемые автоматически:

автоматическое регулирование расхода топливного газа в трубопроводах;

автоматическое регулирование температуры в трубчатой печи и в теплообменнике;

автоматическое регулирование уровней в конденсатоотводчике;

автоматическое регулирование концентрации веществ в дымоходе;

2) управляющие функции, выполняемые оперативным персоналом с использованием средств АСУ ТП (дистанционное управление):

ручное управление, исполнительными механизмами, приводами насосов, задвижек при отказе функций автоматического управления;

3) информационные функции, выполняемые оперативно:

контроль данных, характеризующих текущее состояние оборудования и работы, при помощи SCADA-системы;

контроль наличия напряжения в цепях управления приводами;

информация об отклонении контролируемых параметров режима от нормы;

предупредительная и аварийная сигнализация;

регистрация и хранение обобщенной информации о характерных нестационарных режимах технологических и электрических установок;

регистрация и хранение информации о параметрах технологических параметров в локальной базе данных и базе данных предприятия;

корректировка в регламентируемых пределах динамических настроек и установок.

2.3 Выбор аппаратного и программного обеспечения

2.3.1 Аппаратное обеспечение

Для решения задач автоматизации был выбран программируемый контроллер WinСon-8737 в соответствии с требованиями, которые предъявляются к современным системам автоматизации.

Устройства WinCon-8000 являются одними из самых мощных на сегодняшний день PC-совместимых промышленных контроллеров. Выполненные на базе RISC-процессора Intel Strong ARM 206 MГц и оснащенные, соответственно, операционными системами Windows CE.Net и Еmbedded Linux, они имеют производительность, сравнимую с быстродействием современных PC, и могут быть использованы для решения любых задач автоматизации, начиная от контроля медленно текущих процессов, заканчивая задачами обработки аналоговых сигналов к режиме реального времени.

Контроллеры WinCоn выполнены в монолитном пластиковом корпусе со встроенным процессорным модулем и имеют несколько слотов расширения для установки модулей ввода/вывода серии I-8000. Контроллеры имеют гибридную последовательно-параллельную пассивную шину, что позволяет им работать с любыми модулями I-8000: с последовательными модулями (частота сбора данных от 10 Гц) и с параллельными модулями (до 100 КГц) и модулями внешних периферийных устройств. Полный набор коммуникационных интерфейсов (RS-232, RS-485, Ethernet, USB) позволяет контроллерам создавать распределенные системы сбора и обработки данных и интегрироваться в гетерогенные системы обработки данных, построенные на базе контроллеров других типов.

Выгодным отличием WinCon от многих других контроллеров является наличие интерфейсов клавиатуры, мыши и монитора. Это позволяет пользователям на этапе разработки АСУТП кодировать, отлаживать и тестировать программы управления непосредственно на самом контроллере. В процессе выполнения АСУТП пользователь имеет возможность использовать те же порты клавиатуры, мыши и монитора для создания операторского интерфейса и осуществления диспетчерского контроля над технологическим процессом. Таким образом, WinCon совмещает в себе как контроллер, так и промышленный компьютер, предлагая разработчикам АСУТП совершенно новую архитектуру для создания системы сбора и обработки данных.

Серия контроллеров WinCon-8000 оснащена операционной системой Windows CE.Net и предназначена для пользователей, ориентированных на работу с графическим интерфейсом Windows. Программирование WinCon-8000 можно осуществлять как при помощи стандартных средств Windows CE.Nеt- программирования (системы Visual С Embedded и Visual Studio.Net), так и с помощью различных SoftLogic систем (MasterLogic, ISaGRAF). Для хранения пользовательских данных и программ в контроллер может быть установлена Flash-память стандарта Compact Flash или USB Flash требуемого объема. В комплекте WinCon-8000 поставляются драйвера и программные библиотеки для работы с модулями ICP CON I-7000/8000 Modbus-устройствами [40].

В данном дипломном проекте был использован встраиваемый высокопроизводительный контроллер WinCon-8737, имеющий 7 слотов расширения аналоговых и дискретных модулей ввода-вывода (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Контроллер WinCon-8737

Основные технические характеристики контроллера приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2-Основные технические характеристики WinCon-8737

Модуль аналогового ввода на 8 каналов I-8017H

Модули ввода аналоговых сигналов предназначены для аналого-цифрового преобразования внешних аналоговых сигналов в цифровые сигналы контроллера. К модулям могут подключаться датчики с унифицированными выходными электрическими сигналами, термопары, термометры сопротивления.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены красные светодиоды для индикации аварийных состояний. Выбор вида входного сигнала (сила тока или напряжение) производится аппаратно путем установки картриджа входных сигналов.

Модуль аналогового вывода на 4 канала I-8024

Модули аналогового вывода - выполняют цифро-аналоговое преобразование внутренних цифровых величин контроллера в его выходные аналоговые сигналы.

Универсальный модуль дискретного ввода-вывода на 16 каналов I-8050

Модули ввода дискретных сигналов предназначены для преобразования параметров внешних входных дискретных сигналов в параметры внутренних логических сигналов контроллера. Они позволяют вводить в контроллер сигналы переключателей. Модули дискретного вывода - выполняют преобразование внутренних логических сигналов контроллера в его выходные дискретные сигналы. К выходам модулей могут подключаться соленоидные вентили, контакторы, небольшие двигатели, лампы или пусковые устройства двигателей [11].

Основные характеристики модулей контроллера приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Основные технические характеристики модулей контроллера

2.3.1.1 Защита информации

Любое управление процессом, архивами или функциями редактирования может быть заблокировано от несанкционированного доступа. Такими действиями могут быть, например, изменения заданных значений параметров, выбор изображений или вызов какого-либо редактора для изменения проекта. Уровень доступа при этом может устанавливаться также и динамически в зависимости от значения некоторой переменной.

Имеется несколько различных уровней доступа, которые позволяют создать структуру иерархической защиты от несанкционированного доступа, а также обеспечить исключительные права доступа для отдельных операторов. Права доступа оператора определяются паролем и именем пользователя. Они могут быть заново определены также в ходе процесса. Для этого в распоряжении имеется удобный администратор пользователей (User Administrator).

2.3.1.2 Выбор информационного и программного обеспечения

Выбранный контроллер WinCon-8737 имеет операционную систему Windows CE.Net, в которой может быть использована исполнительная среда Micro Trace Mode 6.

Micro Trace Mode 6 является мощной многоплатформенной исполнительной системой, предназначенной для использования в промышленных контроллерах для непосредственного цифpового управления технологическими процессами любой сложности. АСУТП, разработанные на основе Micro Trace Mode работают более чем в 20 отраслях промышленности. Micro Trace Mode 6 включает в себя микро мониторы реального времени (микро МРВ) - исполнительные модули, предназначенные для установки в промышленных контроллерах. Микро МРВ Trace Mode 6 поставляются в различных конфигурациях и обладают следующими свойствами:

- жесткое реальное время;

- системный цикл от 2 мс;

- автоматическое горячее резервирование контроллеров (дублирование, троирование);

- резервирование обмена по сети, RS, модемам;

- безударный рестарт;

- сеть TCP/IP (протокол I-NET);

- открытый формат драйвера УСО;

- встроенный протокол M-LINK (последовательный порт);

- встроенный помехозащищенный телемеханический протокол M-LINK CRC;

- протоколы MODBUS RTU и MODBUS TCP мастер-слейв;

- поддержка протоколов МЭК 60870-5-101 и МЭК 60870-5-104 мастер-слейв;

- встроенный протокол DCS мастер (распределенное УСО ADAM, i7000, i8000 и совместимое);

- драйверы счетчиков электроэнергии, тепла, воды;

- интерпретатор программ на 5 языках стандарта МЭК 6-1131/3;

- дамп параметров в контроллере;

- отчет тревог;

- поддержка пользовательского архива в контроллере;

- поддержка сторожевого таймера

- поддержка плат ввода/вывода и распределенного УСО КРУИЗ, ТЕКОНИК, ADAM, ICP/DAS, FESTO, Micro PC, FASTWEL и т.д.

- поддержка VGA-дисплеев;

- графический операторский интерфейс (embedded HMI);

- адаптивное регулирование (самонастройка ПИД-, ПДД-регуляторов);

- поддержка обмена с ПК через модем по выделенной и коммутируемой сети;

- поддержка GSM-модема для отправки SMS;

- GPRS;

- поддержка GSM-модема для прямого соединения с удаленным МРВ;

- OPC-сервер.

Для программирования Микро МРВ можно использовать любой из 5 языков международного стандарта МЭК 6-1131/3. В системе предусмотрены мощные функции отладки программ пользователя. Готовые программы можно:

- загружать в контроллер непосредственно из редакторов Trace Mode;

- удаленно запускать, останавливать и редактировать online - без остановки контроллера.

При online-редактировании программ информация с технологического объекта выводится непосредственно в редактор Trace Mode 6 и пользователь может изменять алгоритмы управления, руководствуясь данными реального времени. При загрузке измененной программы в контроллер Микро МРВ 6 не останавливается, а перезагружает только измененный компонент.

Стандартный комплект Micro Trace Mode 6 для разработчика включает Микро МРВ с поддержкой сети, безударного рестарта, M-Link slave, помехозащищенного протокола M-Link CRC, дампа, сторожевого таймера, интерпретатора программ на 5 языках стандарта IEC 6-1131/3 и возможность написания собственных драйверов УСО.

2.3.1.3 Структура управления технологическим процессом

Централизованное управление ходом технологического процесса осуществляется с помощью контроллера WinCon-8737 и АРМ объединённых в локальную сеть имеющую веб сервер. Общая структура АСУТП и организация распределённого ввода/вывода сигналов на основе промышленной сети видны на структурной схеме комплекса технических средств АПП.000002.089 А1.

Для реализации верхнего уровня АСУТП в цехе по производству гофробумаги размещаются автоматизированные рабочие места оператора, диспетчера и начальника смены, построенные на базе ПЭВМ функционирующей под управлением операционной системы Microsoft Windows XP. Все АРМ резервируются. Для реализации функций верхнего уровня используется SCADA система Trace Mode 6. Данная АСУТП является открытой системой и позволяет производить расширение и модернизацию аппаратных средств и программного обеспечения.

2.4 Разработка графического интерфейса

2.4.1 Пакет Trace Mode 6

Современные SCADA (Supervisor Control And Acquisition System) - системы, служат для сбора и оперативного диспетчерского управления:

- сбор данных о технологическом процессе;

- управление ответственными лицами на основе собранных данных и критериев.

SCADA система собирает информацию о технологическом процессе, обеспечивает взаимодействие с оператором, сохраняет историю процесса, а так же автоматическое управление процессом.

Инструментальная система Trace Mode 6 предназначена для автоматизации промышленных предприятий, энергетических объектов, интеллектуальных зданий, объектов транспорта, систем энергоучета и т.д. Масштаб АСУ, создаваемых в Trace Mode 6 может быть любым - от отдельных управляющих контроллеров и рабочих мест операторов, до территориально распределенных систем управления производством.

Динамические характеристики и надежность создаваемого в Trace Mode 6 программного обеспечения АРМ и контроллеров позволяют применять разработанные системы автоматизации в таких отраслях промышленности как нефтехимия, металлургия, энергетика, машиностроение, коммунальное хозяйство, пищевая промышленность, транспорт, а также при проведении научных исследований [64].

2.4.2 Рабочие характеристики Trace Mode

В состав рабочих характеристик Trace Mode входят:

- бесплатные драйверы к 2197 контроллерам и платам ввода/вывода;

- 1116 графических изображений технологических объектов и процессов;

- 596 анимированных объектов;

- более 150 алгоритмов обработки данных и управления;

- комплексные технологические объекты

- графические изображения;

- управляющие программы;

- отчетные документы;

- SQL-запросы к базам данных;

- драйверы УСО.

2.4.3 Основные задачи, решаемые с помощью Trace Mode

С помощью Trace Mode решаются задачи:

- сбор сигналов (определяющих состояние производственного процесса в текущий момент времени - температура, давление, положение и т.д.) с промышленной аппаратуры (контроллеры, датчики и т.д.);

- графическое отображение собранных данных на экране компьютера в удобной для оператора форме (на мнемосхемах, индикаторах, сигнальных элементах, в виде текстовых сообщений и т.д.);

- автоматический контроль за состоянием контролируемых параметров и генерация сигналов тревоги, и выдача сообщений оператору в графической и текстовой форме в случае выхода их за пределы заданного диапазона;

- разработка и выполнение (автоматическое или по команде оператора) алгоритмов управления производственным процессом. Сложность алгоритмов не ограничена и может представлять собой любую комбинацию из математических, логических и других операций;

- контроль за действиями оператора путем регистрации его в системе с помощью имени и пароля, и назначения ему определенных прав доступа, ограничивающих возможности оператора (если это необходимо) по управлению производственным процессом;

- автоматическое ведение журнала событий, в котором регистрируется изменение производственных параметров с возможностью просмотра в графическом виде записанных данных, а также ведение журнала аварийных сообщений;

- соблюдение регламента производственного процесса путем динамической загрузки (автоматически или по команде оператора) набора параметров из заготовленных шаблонов (рецептур) в технологическое оборудование;

- контроль за качеством выпускаемой продукции путем статистической обработки регистрируемых параметров;

- генерация отчетов и оперативных сводок.

Trace Mode предоставляет разработчику широкий спектр средств отладки проекта на всех этапах разработки - от написания простейших алгоритмов до пуско-наладочных работ на 'живом' технологическом процессе. Технологиям отладки в Trace Mode 6 уделено особое внимание. Продуманный подбор методов отладки проекта позволяет уменьшить время разработки и пуско-наладки, а также повысить надежность АСУТП.

Средства отладки проекта АСУТП Trace Mode 6 подразделяются на несколько групп:

- отладчики компонентов проекта, интегрированные с соответствующими редакторами среды разработки Trace Mode 6;

- средства отладки реального времени, позволяющие отслеживать работу серверов Trace Mode 6 и T-Factory 6 в режиме исполнения проекта;

- средства диагностики работающей АСУТП на базе Trace Mode 6.

Вместе с тем, используются также сервера ввода-вывода, рассчитанные на обмен данными согласно определенным промышленным стандартам, и которые могут работать со всеми контроллерами, удовлетворяющими этому стандарту (Modbus, ProfiBus, и др.) [64].

Системные требования Trace Mode 6:

- ОС - Windows XP, Vista, 7;

- процессор - Pentium 4 или выше;

- ОЗУ - 1 GB;

- пространство на жестком диске - 2 GB;

- разрешение экрана - 1280x1024;

- качество цветопредачи - True Color;

- поддержка OpenGL v.1.1;

- CD-ROM, мышь, параллельный порт или USB.

Взаимодействие Trace Mode 6 и T-Factory 6 с другими приложениями основано на мировых стандартах, что позволяет легко интегрировать ее модули в информационные системы предприятия. Поддерживаются механизмы DDE, OPC, SQL/ODBC, DLL, ActiveX и т.д. Пользователь может сам написать компонент системы и встроить его как PLUG-IN. Программа имеет открытый коммуникационный интерфейс - T-COM, позволяющий любому желающему написать драйвер к контроллеру на языке СИ. Коммуникационный протокол M-LINK 6 открыт.

Trace Mode 6 поддерживает стандарт OPC (OLE for Process Control). В состав серверов Trace Mode 6 входит OPC-клиент, позволяющий получать данные с любого OPC-сервера. Кроме того, разработаны OPC-серверы к различным протоколам Trace Mode 6, что позволяет подключать внешние приложения и SCADA - системы к контроллерам и ПК, работающим под управлением Trace Mode.

В реальном времени серверы Trace Mode 6 и T-Factory 6 могут взаимодействовать не только с собственной СУБД РВ SIAD/SQL 6, но и с другими распространенными СУБД, например с MS SQL Server, Oracle, Sybase и т.д. Благодаря этому, приложения на базе Trace Mode легко интегрируются в корпоративные информационные системы предприятия [11,40,64].

2.4.3 Графический интерфейс оператора

На данном экране изображена мнемосхема печи и отображается оперативная информация о его параметрах в реальном времени, а также имеются кнопки перехода на другие экраны. На мнемосхеме открыть либо закрыть определенное исполнительное устройство в автоматическом или ручном режиме. Основной экран мнемосхемы программы Trace Mode 6 представлена на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 - Графический интерфейс оператора

Для отображения изменения значений параметров в небольшом промежутке времени применяются тренды реального времени рисунок 2.3.

Рисунок 2.3 - Графический экран трендов

Взаимосвязь экранов представлена на рисунке 4, где перед входом в систему пользователь обязан ввести свои данные и пароль, после чего получает доступ к управлению процессом. Все экраны взаимосвязаны между собой, и дают возможность переключения между собой рисунок 2.4.

/

/

Рисунок 2.4 - Выбор экранов управления для АРМ оператора

KW MULTIPROG

Входные аналоговые сигналы могут быть свободно масштабированы рисунок 2.5.

Рисунок 2.5 - Масштабирование входного аналогового сигнала

Тревоги, связанные с уровнем воды в колодце смесительного насоса сохраняются в отдельный файл и одновременно отображаются на мониторе реального времени рисунок 2.6.

Рисунок 2.6 - Настройка журнала тревог

Принимать данные система может как непосредственно с модулей контроллера, так и через OPC сервер.

2.4.4 Проектирование системы обмена данными

На ПЭВМ установлен сервер NAPOPC Da Server. Это программа представляющая собой OPC-сервер. OPC - общепринятые спецификации, которые описывают универсальный механизм обмена данными в системах управления и контроля. OPC-сервер преобразует данные в формат OPC, позволяя легко интегрировать устройства в различные АСУТП [84].

В программе NAPOPC Da Server на верхней панели нужно выбрать левой кнопкой мыши Device (устройство), далее выбираем Controller/M7K Device, далее выбираем протокол, в данном случае Modbus ТСP (рисунок 5).

После выбора всех необходимых настроек, нужно нажать кнопку OK.

Далее в левой части экрана появится дерево устройств 'Device' рисунок 2.7.

Затем нужно нажать правой кнопкой мыши на имя созданного устройства и выбирать New Tag, в окне Tag Properties нужно указать свойства тэга для связи с каналом данных рисунок 2.7.

Рисунок 2.7 - Окно Device Properties

Рисунок 2.8 - Окно программы NAPOPC DA Server

Рисунок 2.9 - Окно Tag properties

2.4.5 Проектирование системы управления

Целью математического моделирования нагрева топливного газа в теплообменнике является поэтапное создание моделей каждого элемента, входящего в контур регулирования.

Задача заключается в определении устойчивого режима работы системы и нахождении оптимальных настроек регулятора.

Полученные результаты переносятся на реальный объект.

В данном проекте в качестве моделирующей программы выбран пакет математического анализа Vissim 6.

2.4.5.1 Расчет автоматической системы регулирования регулирования температуры нефти на выходе теплообменника

Разработать систему автоматического регулирования температуры нефти в резервуаре. Температура регулируется подачей пара. Расход нефти остается неизменным.

Функциональная схема приведена на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 - Функциональная схема Регулирование.

2.5.1 Модель объекта регулирования

Динамические характеристики по каналу регулирования (расход греющего пара-температура нефти на выходе) определяются из уравнений теплового баланса для потока жидкости на на элементарном участке трубы dl и теплового баланса для стенки трубки. Схема регулирования температуры в поверхностном теплообменнике приведена на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Регулирование температуры в поверхностном теплообменнике

При совместном решении уравнений теплового баланса передаточная функция объекта по каналу регулирования (расход пара -температура нефти) описывается апериодическим звеном второго порядка с запаздыванием имеет вид:

Постоянные времени Т1 и Т2 определяют из следующих формул:

Степень самовыравнивания объекта

k=1/

А1=Gтрстр(ккал/град)

А2=G2с2(ккал/град)

В этих формулах:.

Gтр-- масса 1м стенки теплообменника, кг/.м;

G2 -- масса нагреваемой среды (нефти) в аппарате приведенная к 1м потока , кг/м;

стр и с2 -- теплоемкость металла трубок и нагреваемой среды (жидкости), кДж/кг К;

G1-- расход греющей воды через теплообменный аппарат, кг/ч;

с1 -- теплоемкость греющей воды, кДж/кг К;

1 -- количество тепла, поступающее в теплообменник с греющей средой (для условий нормальной нагрузки), кДж/ч;

F1 -- наружная поверхность трубок, м2;

F2 -- внутренняя поверхность трубок, м2;

i -- коэффициент теплоотдачи от греющего пара к трубкам, Вт/(м2К);

2 -- коэффициент теплоотдачи от трубок к нагреваемой среде, Вт/(м2К).

Транспортное запаздывание объекта определяется следующим выражением:

Найдем передаточную функцию для поверхностного теплобменика, выполненного из медных трубок 19 мм, толщиной стенки 1.07 мм и длинной 2.44м. Скорость нефти ; средняя температура нефти 30оС

Для одной трубки F1=0.053 м2/м, F2=0.060 м2/м, 1=764 Дж/(м2сК) ,2=3500 Дж/(м2сК), с1=4200 Дж/(кгК), А1=1.5 ккал/град, А2=0.5 ккал/град, G1=8м3/час,1=5.049106Дж.

тогда передаточная функция будет иметь вид

Математическая модель датчика температуры

(Т > hВЫХ), где Т - температура нефти на выходе теплообменника; hВЫХ - сигнал датчика, Передаточная функция звена имеет вид:

Примем kД = 5 [град/мА].

Математическая модель элемента сравнения

((hВЫХ - hЗАД) > Д), где hЗАД - сигнал задатчика, В; Д - сигнал рассогласования, В

Передаточная функция звена будет иметь вид:

Составление математической модели регулятора и исполнительного механизма

Примененный в модели алгоритм используется при построении ПИД регулятора, работающего в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости. Алгоритм преобразует выходной аналоговый сигнал в последовательность импульсов, управляющих исполнительным механизмом. Помимо формирования закона регулирования в алгоритме вычисляется сигнал рассогласования, этот сигнал фильтруется, вводится зона нечувствительности.

Описание алгоритма.

Функциональная схема алгоритма содержит несколько звеньев.

Звено, выделяющее сигнал рассогласования, суммирует два выходных сигнала, при этом один из сигналов масштабируется, фильтруется и инвертируется. Сигнал рассогласования на выходе этого звена (без учета фильтра) равен:

=Х1 - Км * Х2,где Км масштабный коэффициент.

Фильтр нижних частот первого порядка имеет передаточную функцию:

, где

Тф постоянная времени фильтра.

Зона нечувствительности не пропускает на свой выход сигналы, значения которых находятся внутри установленного значения зоны. Сигнал 2 на выходе этого звена равен:

2= 0при | | Х /2;

2=(| | - Х /2)*sign при | | >Х /2, где Х зона нечувствительности.

ПДД2 звено имеет передаточную функцию:

где Тм время полного перемещения исполнительного механизма, движущегося с максимальной скоростью.

В сочетании с интегрирующим исполнительным механизмом, имеющим передаточную функцию Wим(р) = 1/(Тм*р), общая передаточная функция регулятора с алгоритмом имеет вид:

,

функциональная схема алгоритма приведена ниже рисунок 2.12.

Рисунок 2.12 - Функциональная схема алгоритма

Инструментальная модель системы автоматического регулирования температуры

Реализовать модель будем в пакете MATLAB, при этом воспользуемся инструментом визуального моделирования SIMULINK.

Представим четыре модели в виде подсистем: модель объекта регулирования, модель формирователя возмущений, модель исполнительного устройства и модель регулятора.

Общая схема инструментальной модели, системы автоматического регулирования температуры в емкости, представлена на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 - Модель регулирования температуры в резервуаре

Состав модели:

Блок формирования рисунок 2.14:

Рисунок 2.14 - Блок формирования относительного управляющего сигнал

Передаточная функция объекта регулирования рисунок 2.15:

Рисунок 2.15 - Передаточная функция объекта

Блок ПДД2-регулятора рисунок 2.16

Рисунок 2.16 - Блок ПДД2 - регулирования

Блок широтно-импульсного модулятора ПДД2 регулятора приведена на рисунке 2.17

Рисунок 2.17 - модель широтно-импульсного модулятора модель ПДД2-регулятора

Модель двигателя приведена на рисунке 2.18

Рисунок 2.18 - модель двигателя переменного тока

Расчет настроек регулятора температуры

Расчёт проведем методом Циглера - Никольса. В соответствии с этим методом расчёт настроек ПИ- или ПИД- регуляторов проводят в два этапа:

расчет критической настройки пропорциональной составляющей С1кр (С0 = 0, С2 = 0 ), при которой АСР будет находится на границе устойчивости и соответствующую ей критическую частоту

определение по С1кр и оптимальных настроек С0, С1, С2 обеспечивающих степень затухания

Зная передаточную функцию объекта С1кр и щкр можно определить аналитически:

Тогда решая систему уравнений получим:

Оптимальные настройки регуляторов находятся по формулам:

П - регулятор С1 = 0,5•С1кр . (1)

ПИ - регулятор С1 = 0,5•С1кр ; (2)

С0 = 0,086•С1кр .

ПИД - регулятор С1 = 0,6•С1кр ;

С0 = 0,192•С1кр•щкр ; (3)

С2 = .

Метод Циглера --Никольса лежит в основе многих методов настройки дискретных ПИД - регуляторов.

АСР температуры представляет собой одноконтурную АСР . Температура регулируется путем изменения расхода пара. Структурная схема представлена на рисунке 2.19.

/

/

Рисунок 2.19 - Структурная схема АСР регулировки температуры

Для определения критической настройки регулятора все настройки регулятора приравнивают к нулю, а затем постепенно добавляя значение С1, выводят систему автоматического регулирования на грань устойчивости. Настройка, при которой система будет находиться на грани устойчивости и будет являться критической.

Определим настройки ПИД - регулятора с помощью программы.

Листинг программы:

function PID

w = 0.01

tau=0;

K=0.5;

i=0;

while i<=1000

p=(+1i)*w*i; i=i+1;

W=K/(150.92*p*p+25.2*p+1)*exp(-tau*p)*Кд;

A =W;

AO(i)= real(A);

A1(i)=imag(A);

if A1(i)>0

wkr=w*i; C1kr=-1/AO(i); i=500001;

end

end

i=10

plot(AO,A1)

C1 = 0.6*C1kr

C0 = 0.192*C1kr*wkr

C2 = 0.471*C1kr/wkr

C=wkr

Соответствие найденных настроек ПИД - регулятору и ПДД2 - регулятору:

С1=P=D, С0=I=P, С2=D=D2.

С1=1.4981;

С0=0.1342;

С2=4.2;

кр кр=0.28.

С1кр=2.49

Переходной процесс полученный в результате моделирования на рисунке 2.20

Рисунок 2.20- переходной процесс

После определения коэффициентов настройки регулятора методом Циглера - Никольса в Матлабе, определяются коэффициенты настроек методом Пауэлла. В результате получены следующие настройки рисунок 2.21:

Расчет настроек методом Пауэлля представлен в таблице 2.20

Рисунок 2.21 - Расчет настроек регулятора методом Пауэлля

Для сравнения показателей качества переходных процессов при расчетных и оптимальных настройках регулятора, они построены в одной координатной плоскости на рисунке 2.22.

Рисунок 2.22 - Переходный процесс модели регулирования расхода при допустимых и оптимальных настройках регулятора

Для оценки результатов эксперимента были использованы следующие показатели качества регулирования:

максимальное перерегулирование - максимальное отклонение переходной характеристики от установившегося значения переходной величины, выраженное в относительных единицах.

Обычно уmax ? 20ч30%;

время регулирования - tрег - минимальное время от начала нанесения возмущения до момента, когда регулируемая величина будет оставаться близкой к установившемуся значению с заданной точностью.

|h(t) - hуст| ? ?, где ? - постоянная величина, значение которой нужно оговаривать (обычно ?=2ч5% hуст).

В результате проведенных операций мы рассчитали систему регулирования на заданную степень затухания . Время регулирования процесса составляет около 250секунд.

Перерегулирование составит

По полученным переходным процессам сделаем таблицу для сравнения настроек регулятора и показателей качества процесса таблица 2.4.

Таблица 2.4 - Сравнение показателей качества переходных процессов

В результате проведенных исследований были получены математически модели объекта регулирования, исполнительного устройства, регулятора, произведен расчет настроек регулятора, проведена оптимизация настроек регулятора, выполнено моделирование в среде Vissim и получены допустимые настройки ПДД2-регулятора методом Циглера - Никольса.

Расчет мощности электропривода компресора

Исходные данные для расчета мощности электропривода компресора приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Исходные данные для расчета мощности электропривода насоса

Мощность двигателя (кВт) для привода центробежного насоса определяется по формуле

где Q - подача насоса, м3/с;

А - работа изотермического и адиабатического сжатия 1 м3 атмосферного воздуха;

кз - коэффициент запаса;

зн - КПД насоса;

зп - КПД передачи.

Исходя из полученных данных, и учитывая тип вещества (горючая жидкость) производим выбор трехфазного взрывозащищеного электродвигателя с короткозамкнутым ротором (таблица 2.6). Мощность М1= 7 кВт; [28]

Таблица 2.6 - Характеристика электропривода АИМ 132 M6

Ток номинальный выбирается из условия:

где Iн-номинальный ток, А;

Р - мощность электродвигателя, Вт;

Uн - номинальное напряжение, В;

з - КПД электродвигателя.

Выбор аппаратуры управления и сигнализации

Для выбора аппаратуры управления необходимо соблюдать следующие условия:

- номинальный ток цепи аппарата должен быть больше или равен длительно действующему номинальному току нагрузки: ;

- рабочее напряжение главной цепи аппарата должно быть больше или равно рабочему напряжению нагрузки: ;

- коммутируемая мощность главных цепей аппарата должна быть больше или равна мощности потребления нагрузки: ;

- исполнение и число контактных групп должно отвечать выполняемым функциям;

- степень защиты аппаратов от внешних воздействий окружающей среды должна соответствовать условиям эксплуатации аппаратуры;

- способ управления аппаратом должен соответствовать предъявляемым требованиям (автоматическое управление).

В качестве аппаратуры управления выбран магнитный пускатель ПМЛ 2200.

Выбор автоматического выключателя

Ток уставки электромагнитного расцепителя выбирается из условия:

Выбран выключатель автоматический ВА150 с номинальным током 150А и номинальным рабочим напряжением 600В.[33]

Максимально-токовая защита цепей управления

Для цепей управления МТЗ реализуем с помощью автоматического выключателя.

.

Потребителями в цепи управления будут в данном случае являться бесконтактный пускатель.

.

Для защиты цепей управления от тока КЗ выбираем выключатель автоматический ВА 61F-2917 0,5 [28]

Тепловая защита электропривода

Номинальный ток нагревательного элемента теплового расцепителя выбирается из условия:

Температура в холодное и теплое время года разные, принимаем коэффициент л = -15;15:

Исходя из этого, выбираем тепловое реле РТЛ-1016. [30]

Аппарат выбора режима

Переключение режимов реализовано с помощью переключателя кулачкового K1B-B002QCH , имеющего три фиксированных положения. Используется для оперативного управления в электрических цепях переменного тока частотой 50 Гц напряжением до 690 В.[31]

Кнопки управления

Выбираем кнопки управления поста управления серии КПЕ 712- 2У3. Черного цвета для пуска, красного для останова.

Выбранная апаратура

Основные технические характеристики выбранной аппаратуры управления, защиты и сигнализации приведены в таблице 2.7. Схема управления двигателем насоса подачи фурфурола-сырца из сборника на нейтролизацию приведена в приложении Г.

Таблица 2.7- Аппаратура управления и сигнализации электропривода насоса

Выбор проводов и кабелей для электрооборудования

При выборе сечения проводов и кабелей для питания трехфазного электроприемника необходимо знать расчетный ток Iр электроприемника. Сечение проводов выбирается из условия, что расчетный ток Iр, должен быть меньше и равен длительному допустимому току Iдоп проводника.

Ip рассчитывается по формуле.

,

Допустимый ток Iдоп кабеля определяем по справочной таблице «Допустимые токовые нагрузки для проводов, шнуров и кабелем с медными и алюминиевыми жилами», Iдоп = 14А, что соответствует сечению токопроводящей жилы 1 мм2.

Для питания двигателя М1 выбираем кабель ВВГнг LS 4х2,5. Кабель предназначен для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 1 кВ частоты 50 Гц.

Кабель марки ВВГнг LS не распространяет горение с низким дымо- и газовыделением, предназначен для прокладки в сухих и влажных производственных помещениях, на специальных кабельных эстакадах, в блоках, а также для прокладки на открытом воздухе. Диапазон температур эксплуатации от -50°С до +50°С.

Монтаж щитовой аппаратуры производится проводом ПВ1х1,5Б. Монтаж аппаратуры, расположенной на двери (кнопки, переключатели) производится проводом повышенной гибкости ПВ3х1,5Б. Для нейтрали выбираем провод ПВ1х1,5С.

2.4.7 Расчет и выбор регулирующего органа

Исходные данные для расчета исполнительного устройства (ИУ) приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Исходные данные для расчета ИУ

Максимальная пропускная способность регулирующего органа:

,

где

- максимальная пропускная способность регулирующего органа, м3/ч;

- максимальный расход газа, м3/ч;

- плотность газа, г/см3;

- коэффициент запаса.

.

Для значений и выбираем запорно-регулирующий клапан двухседельный 25ч914нж в взрывозащищённом исполнении, с механизмом исполнительным электрическим МЭО 4/25-0,25.

Расчет надежности контура регулирования

Контур регулирования расхода перегретого пара представлен на функциональной схеме АПП.000001.089 А2. В таблице 2.9 приведена средняя наработка на отказ.

Таблица 2.9 -- Средняя наработка на отказ

Составим структурную схему надёжности рисунок 2.23

/

/

Рисунок 2.23 -- Структурная схема надёжности

Вероятность безотказной работы определяется по экспоненциальному закону:

где -- интенсивность отказов элемента;

-- зададимся .

Определим вероятность безотказной работы для каждого элемента:

Так как все элементы ССН соединены последовательно, то вероятность безотказной работы для всей схемы определяется по формуле 2.31:

,

где -- вероятность для каждого элемента;

-- количество элементов.

Так как , то можно сделать вывод, что система удовлетворяет требованиям технологии.

Определим зависимость вероятности безотказной работы контура от времени (рисунок 23).

По интенсивности отказов (таблица 2.23) определим вероятность безотказной работы в течение определенного промежутка времени t.

суммарная интенсивность отказов:

ч-1

Средняя наработка до первого отказа

Рисунок 2.24 --Вероятность безотказной работы

2.5 Монтаж и эксплуатация систем автоматизации

Монтажу систем автоматизации должна предшествовать подготовка в соответствии со СНиП 3.05.07-85.[33]

При подготовке монтажной организации к производству работ должны быть:

а) получена рабочая документация;

б) разработан и утвержден проект производства работ;

в) произведена приемка строительной и технологической готовности объекта к монтажу систем автоматизации;

г) произведена приемка оборудования (приборов, средств автоматизации, щитов, пультов, агрегатных и вычислительных комплексов АСУ ТП), изделий и материалов от заказчика и генподрядчика;

д) произведена укрупнительная сборка узлов и блоков;

е) выполнены предусмотренные нормами и правилами мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности.

Монтаж систем автоматизации должен производиться в соответствии с учетом требований предприятий-изготовителей приборов, средств автоматизации, агрегатных и вычислительных комплексов, предусмотренных техническими условиями или инструкциями по эксплуатации этого оборудования.

Способ установки приборов и средств автоматизации, а также прокладки электрических и трубных проводок определяют в соответствии с техническими требованиями на автоматизацию, а также в зависимости от конструктивных особенностей технологического оборудования, трубопроводов, зданий и сооружений.

Работы по монтажу должны осуществляться в две стадии.

На первой стадии следует выполнять: заготовку монтажных конструкций, узлов и блоков, элементов электропроводок и их укрупнительную сборку вне зоны монтажа; проверку наличия закладных конструкций, приемов, отверстий в строительных конструкциях и элементах зданий, закладных конструкций и отборных устройств на технологическом оборудовании и трубопроводах, наличие заземляющей сети;

Закладку в сооружаемые фундаменты, стены, полы и перекрытия труб и глухих коробов для скрытых проводок; разметку трасс и установку опорных и несущих конструкций для электрических и трубных проводок, исполнительных механизмов, приборов.

На второй стадии необходимо выполнять: прокладку трубных и электрических проводок по установленным конструкциям, установку щитов, стативов, пультов, приборов и средств автоматизации, подключение к ним трубных и электрических проводок, индивидуальные испытания.

Смонтированные приборы и средства автоматизации электрической ветви Государственной системы приборов (ГСП), щиты и пульты, конструкции, электрические и трубные проводки, подлежащие заземлению согласно рабочей документации, должны быть присоединены к контуру заземления.[34]

2.5.1 Монтаж датчиков температуры

В проекте используются датчики температуры - термопреобразователь ТСМУ Метран-274 (поз. 1-1, 3-1, 5-1, 10-1, 11-1,13-1, 19-1, 20-1).

При их монтаже должны быть соблюдены следующие требования:

1) исполнение монтируемых датчиков температуры соответствует параметрам и свойствам измеряемой и окружающей среды;

2) перед монтажом термопреобразователь должен быть осмотрен, при этом необходимо обратить внимание на:

маркировку взрывозащиты и ее соответствие классу взрывоопасной зоны;

отсутствие повреждений корпуса и крышки термопреобразователя, а также элементов ввода кабельного устройства;

3) после выполнения монтажных работ должна быть произведена тщательная проверка состояния изоляции проводов, присоединение внешнего кабеля к стойкам термопреобразователя производится путем пропускания в прорези стоек концов кабеля и их зажима гайками с помощью отвертки.

Необходимо обеспечить надежное присоединение жил кабеля к токоведущим стойкам, исключая возможность короткого замыкания жил кабеля.

При установке на стальной обшивке датчик вворачивают в бобышку, приваренную к основанию. Резьбовое соединение уплотняют с помощью льняной подмотки или шайбой. Для защиты от давления рабочей среды и механических и химических воздействий рабочей среды к датчикам применяются гильзы защитные ГЗ-015.

Датчики температуры устанавливаются непосредственно на технологическом оборудовании и трубопроводах с размещением чувствительного элемента в измеряемой среде.[35]

2.5.2 Монтаж датчиков давления Метран-150-СG

В проекте используются преобразователи давления Метран-150 (поз. 2-1, 4-1, 6-1, 8-1, 14-1, 15-1, 16-1, 17-1, 18-1, 21-1)

Перед монтажом датчики необходимо осмотреть, так же необходимо осмотреть заземляющее устройство и крепящие элементы, а также убедится в целостности корпусов датчиков.

Места установки датчика должны обеспечивать удобные условия для обслуживания и демонтажа. Среда, окружающая датчик, не должна содержать примесей, вызывающих коррозию его деталей.

Соединительные трубки от места отбора давления к датчику Метран-150 должны быть проложены по кратчайшему расстоянию, однако длина линии должна быть достаточной для того, чтобы температура среды, поступающей в датчик, не отличалась от температуры окружающего воздуха. Рекомендуемая длинна линии не более 15 м.

Соединительные линии должны иметь односторонний уклон от места отбора давления вниз к датчику, так как измеряемая среда жидкость. В импульсной линии после отборного устройства установлено два вентиля для отключения датчика от линии и соединения его с атмосферой.

В соединительных линиях предусмотрены самостоятельные устройства для продувки соединительных линий. В соединительной линии от места отбора давления к датчику давления устанавливается два вентиля для отключения датчика от линии и соединения его с атмосферой.

Датчики устанавливаются только таким образом, чтобы подвод давления осуществлялся снизу. Места установки датчика обеспечивают удобные условия для обслуживания и демонтажа.

Для монтажа следует применять кабели контрольные с резиновой изоляцией. Допускается применение других кабелей с сечением жилы не более 1,5 мм2. Допускается совместная прокладка в одном кабеле цепей питания датчика и выходного сигнала с использованием изолированных жил с сопротивлением изоляции не менее 50 МОм. Экранировка цепей выходного сигнала от цепей питания не требуется. При прокладке линии связи вблизи электроустановок мощностью более 0,5 кВт применяется экранированный кабель с изолирующей оболочкой [36].

2.5.3 Монтаж датчиков расхода

В проекте для измерения расхода выбраны расходомеры электромагнитные Rosemount 8700 (поз. 12-1).

Для поддержания точности измерения в различных условиях процесса устанавливают расходомер так, чтобы обеспечить достаточное расстояние до и после потока. По мере возможности, устанавливают клапаны после датчика. Вертикальный монтаж, установка в вертикальном трубопроводе обеспечивает движение технологической жидкости вверх и считается предпочтительным.

При движении технологической жидкости вверх площадь поперечного сечения остается заполненной, и твердые частицы в среде распределяются равномерно. Допускается установка датчика на трубопровод меньшего или большего диаметра, чем Dу датчика. В этом случае необходимо использовать стандартные конические переходы.[37]

2.5.4 Монтаж датчиков уровня

Для измерения уровня в проекте были использованы датчики уровня (гидростатического давления) Rosemount 3051SAL (поз. 7-1, 9-1) датчики отвечают требованиям взрывозащищенности и искробезопасности.

Монтажное положение прибора должно быть удобным для монтажа и

подключения.

Изменение монтажного положения не влияет на диапазон измерения. Отклонение нуля составляет для датчиков:

при вертикальном монтаже датчика 0,249 кПа, при горизонтальном монтаже датчика 1,243 кПа.

В любом варианте смещение нуля может быть устранено калибровкой. Монтаж датчиков на объекте следует производить в соответствии с руководством по эксплуатации.

Соединительные трубки от места отбора давления к датчику должны быть проложены по кратчайшему расстоянию. В случаях, когда температура рабочей среды выше предельно допускаемой температуры окружающего воздуха, датчик устанавливается на соединительной линии, длина которой не менее 0,5 м.

В соединительной линии от места отбора давления к датчику рекомендуется установить двух- или трехвентильный блок для отключения датчика от линии и соединения его с атмосферой. Это упростит периодический контроль установки выходного сигнала, соответствующего нулевому значению измеряемого давления и демонтажа датчика.

Присоединение датчика к соединительной линии осуществляется с помощью предварительно приваренного к трубке линии ниппеля, входящего в состав монтажных частей КМЧ М20 или с помощью монтажного фланца. Уплотнение резьбы проводится в зависимости от измеряемой среды фторопластовой лентой, медной или резиновой прокладкой [38].

2.5.5 Монтаж исполнительных механизмов

В качестве регулирующих органов в проекте используются механизмы электрические однооборотные МЭО-16/30-0,25 (поз. 1-4), МЭО-4/25-0,25 (поз. 4-4, 6-4, 7-4, 11-4, 15-4, 16-4).

Прежде чем приступить к монтажу, необходимо осмотреть механизм и убедиться в отсутствии внешних повреждений.

Механизм допускает установку с любым пространственным расположением выходного вала непосредственно на регулирующем органе или промежуточных конструкциях.

Крепление механизма производить четырьмя болтами. Предусмотреть место для обслуживания механизма. Обеспечить доступ к блоку сигнализации положения и ручному приводу.

Электрическое подключение внешних электрических цепей к механизму производить только через штепсельный разъем 5 многожильным гибким кабелем сечением от 0,35 до 0,5 мм2 согласно схеме подключения.

Провода, идущие к блоку датчика, должны быть пространственно разделены от силовых цепей и экранированы.

Разделку группового сальника штепсельного разъема под кабели соединений производить путем сверления необходимых отверстий.

Пайку монтажных проводов цепей внешних соединений к контактам розетки разъема производить оловянно-свинцовым припоем с применением безкислотных флюсов. После пайки флюс необходимо удалить путем промывки мест паек спиртом, а затем покрыть бакелитовым лаком или эмалью.

После окончания монтажа с помощью мегомметра проверить величину сопротивления изоляции электрических цепей, которая должна быть не менее 20 МОм, и сопротивление заземляющего устройства, которое должно быть не более 10 Ом.

Состыковать при помощи дополнительных приспособлений рабочий ход регулирующего устройства с углом поворота выходного вала механизма. Рекомендуемый диапазон угла поворота выходного вала от 30 до 90 % от его максимального значения.

Произвести настройку блока сигнализации положения в соответствии с его руководством по эксплуатации.

Пробным включением проверить работоспособность механизма в обоих направлениях.[39]

2.5.6 Монтаж контроллера

Устанавливается и монтируется контроллер в щите, чтобы избежать внешних механических воздействий, также в щите монтируются проводки подключения к контроллеру от датчиков и приборов.

Микроконтроллер WinCon 8737 может быть установлен в шкафу с использованием монтажной DIN-рейку шириной 35 мм. При монтаже на DIN-рейку следует также использовать концевые зажимы с каждого конца рельса, применение которых предотвращает перемещение базового блока вдоль рейки. Это позволяет исключить возможность непредвиденного натяжения и тем более обрыва подключенных к микроконтроллеру проводников линий связи. На задней панели базового блока имеется 2 небольших удерживающих зажима. Монтируя микроконтроллер на DIN-рейку, необходимо установить базовый блок на рейку и осторожно перевести удерживающие зажимы в верхнее положение, фиксируя базовый блок на DIN-рейке. Для снятия базового блока, в свою очередь, необходимо перевести зажимы в нижнее положение, отвести вверх на себя нижнюю часть блока и затем снять его с рейки.

При установке модулей в микроконтроллер WinCon 8737необходимо выровнять модуль по направляющим, расположенным внизу и вверху базового блока. Затем следует задвинуть модуль в базовый блок до упора. При этом разъем модуля (вилка) должен плотно состыковаться с разъемом, расположенным на объединительной панели базового блока. После этого для обеспечения надежного соединения следует защелкнуть фиксаторы, расположенные на верхней и нижней сторонах модуля [39].

2.5.7 Монтаж щитов

Для установки аппаратуры и приборов были выбраны щиты Rittal 600x1800x500 IP55. Арт. 5451600 в количестве одной штуки.

Щиты предназначены для эксплуатации в производственных помещениях и специальных щитовых помещениях - диспетчерских, операторских, аппаратных и т.п.

Рабочее положение щитов в пространстве - вертикальное; допускается отклонение от рабочего положения на 50 в любую сторону.

Щит имеет устройство для крепления вводимых в них кабелей и труб.

Ввод электрических проводок в щит должен выполняться снизу, а трубных проводок сверху.

При установке электрической аппаратуры и приборов в щитах между открытыми токоведущими элементами разных фаз рядом стоящих приборов и аппаратов, а также между элементами и неизолированными металлическими частями должны быть обеспечены расстояния не менее 20 мм - по поверхности изоляции и 12 мм - по воздуху.

Щит имеет узел заземления, позволяющий присоединить стальной заземляющий проводник (сталь полосовая 14х4 по ГОСТ 103-2006).[40,41]

2.5.8 Монтаж внешних электрических проводок

Электрические проводки необходимо прокладывать в соответствии с требованиями СНиП [42], правилами устройства электроустановок и другими нормативными документами.

Электрические проводки к приборам и средствам автоматизации прокладываются по кратчайшему расстоянию между соединяемыми приборами с минимальным числом поворотов параллельно стенам и перекрытиям и во избежание электрических помех по возможности дальше от технологического оборудования, электрооборудования.

Места прокладки электрических проводок должны быть доступны для монтажа и обслуживания.

Кабели рекомендуется прокладывать при положительной температуре окружающего воздуха. Перед раскаткой барабан устанавливают так, чтобы кабель раскатывался в сторону, обратную указательным стрелкам на щеках барабана.

Кабели с поливинилхлоридной оболочкой, проходящие в помещениях, прокладывают в местах, где они не могут быть повреждены грызунами, или защищают их коробами.

Высота установки коробов от пола не нормируется. При наличии условий, которые могут вызвать тягу воздуха внутри коробов (уклон трассы, разность температур), необходимо предусматривать уплотнения, разделяющие трассу коробов на отдельные участки.

Монтаж коробов проводят на опорных конструкциях и закрепляют с помощью болтов или сваркой к опорным конструкциям и соединяют с защитными трубами или металлорукавами.

Для защиты от механических повреждений или воздействия внешней среды электрические проводки к приборам и средствам автоматизации прокладывают в стальных или пластиковых трубах.

Работы по заготовке защитных труб выполняют в монтажно-заготовительных мастерских.

Провода протягивают только в полностью смонтированные трубопроводы. Открытые концы проложенных и закрепленных защитных труб, до протяжки в них проводов, закрывают деревянными или пластмассовыми заглушками, чтобы в трубы не попадала грязь. Чтобы не повредить изоляцию проводов при протягивании в защитные трубы, на концы труб предварительно надевают пластмассовые втулки. Перед затягиванием проводов защитный трубопровод очищают внутри и снаружи и продувают сжатым воздухом, а затем вдувают в него тальк.

Для удобства эксплуатации и замены в случае необходимости отдельных поврежденных проводов по мере протягивания в трубопровод освобождают жгут от перевязок из шпагата.

Для подключения электрических проводок к сборкам зажимов щитов, соединительных коробок, к контактам приборов и аппаратов выполняют концевую заделку кабелей и проводов.

После прокладки и крепления кабель необходимо промаркировать бирками, которые устанавливают с обеих сторон проходов через стены и перекрытия, у соединительных коробок и у концевых заделок.

Измерительные цепи прокладываются в коробах отдельно от силовых цепей. [38].

2.6 Пояснения к графической части проекта

2.6.1 Схема автоматизации (АПП.000001.089.А2)

На схеме автоматизации трубчатой печи 100-Н-1 изображены: Технологические объекты и аппаратура, необходимые для ведения технологического процесса, технологические трубопроводы, предназначенные для транспортирования веществ, необходимых для ведения технологического процесса или эксплуатации оборудования. Исполнительные механизмы предназначены для управления расходами и подачей веществ; датчики предназначены для контроля состояния технологического процесса и т.п.

При реализации функциональной схемы использовались следующие стандарты [44,45,46,47,48,49,50].

2.6.2 Схема электрическая принципиальная питания (АПП.000002.089.Э3)

На принципиальных электрических схемах питания отображаются решения принятые по выполнению системы электропитания приборов и средств автоматизации.

Источник питания системы должен иметь достаточную мощность и обеспечивать требуемым напряжением электроприемников. Отклонение напряжения на шинах питания не должно превышать значения, при которых обеспечивается нормальная работа наиболее удаленных или наиболее чувствительных к отклонениям напряжения электроприемников, в возможных наихудших для системы электроснабжения автоматизируемого объекта нагрузочных режимах.

Особо важную роль в системе электропитания приборов выполняет аппаратура защиты, так как бесперебойная работа электрических установок невозможна без защитных устройств, своевременно отключающих поврежденные элементы, быстро реагирующих на нарушения нормальных условий работы электрического оборудования и действующих в определенной, заранее установленной последовательности во времени.

Наиболее опасными аварийными режимами являются короткие замыкания. В большинстве случаев они возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции.

Автоматические выключатели используются в качестве защитной аппаратуры от коротких замыканий и перегрузок, а также для нечастых оперативных отключений электрических цепей и отдельных электроприемников при нормальных режимах работы.

Выбор автоматических выключателей производится по номинальному напряжению и току с соблюдением следующих условий:

где - номинальное напряжение автомата;

- номинальное напряжение сети;

- ток расцепителя; - номинальный ток электроприемника.

Щит КИПиА

Позиция QF1

'

Iрасц=1,38*1,6=2,2А.

Позиция SF1-SF4

'

Iрасц=0,081*1,6=0,12А.

Позиция SF5, SF6, SF7…SF18

'

Iрасц=0,072*1,6=0,11А.

Позиция SF10

'

Iрасц=0,049*1,6=0,078А.

Позиция SF19

'

Iрасц=0,32*1,6=0,512А.

Статив

QF1

,

.

QF2…QF8

,

.

Номинальные токи и токи расцепителей для выбора QF и SF для щита КИПиА и статива приведены в таблице 2.24. [55]

Таблица 2.24 -- Номинальные токи и токи расцепителей

При реализации схемы электрической питания использовались следующие стандарты и нормативные документы [8,9,10,11,13,14,15].

2.6.3 Схема электрическая принципиальная подключения (АПП.000003.089.Э3)

Основанием для разработки являются функциональная схема, принципиальная электрическая, а также схемы соединений и подключений аппаратуры в соответствии с инструкциями заводов изготовителей.

При реализации принципиальной схемы подключения использовались следующие стандарты и нормативные документы [48,49,50,56].

На схеме представлены аналоговые и дискретные модули ввода-вывода контроллера APAX и подключения к ним датчиков и приборов. Установка данных модулей необходима при решении задач контроля и регулирования хода технологического процесса.

Для управления работой сигнализации приводов используются модули дискретных входов и выходов. Модули аналоговых и дискретных входов и выходов требуют питания 24В.

2.6.4 Щит КИПиА. Общий вид (АПП.000005.089 ВО)

Щиты систем автоматизации предназначены для размещения на них средств контроля и управления технологическим процессом, контрольно-измерительных приборов, аппаратуры управления и защиты, линии связи между ними. Основанием для их разработки являются структурные, функциональные и принципиальные схемы .[53,54]

В дипломном проекте для размещения контрольно-измерительных приборов, электроаппаратуры используется щит панельный каркасный Rittal, 600х1800х500 IP55 [54].

Компоновка электроаппаратуры (автоматических выключателей) и

установочных изделий (блоков питания, гальванических развязок) внутри щита выполнена с учетом конструктивных особенностей этих изделий и обеспечения удобства монтажа и эксплуатации, согласно функциональному принципу размещения с учетом требований эстетики.

Компоновка электроаппаратуры (автоматических выключателей) и установочных изделий (блока питания и станции удаленного ввода/вывода), приборов КИП внутри щита была выполнена с учетом конструктивных особенностей этих изделий и обеспечения удобства монтажа и эксплуатации, согласно функциональному принципу размещения с учетом требований эстетики.

2.6.5 Схема соединений внешних проводок (АПП.000007.089.C5)

Схема внешних проводок была выполнена на основании: [45;56].

схемы автоматизации функциональной;

схемы электрической принципиальной питания;

схемы электрической принципиальной подключения;

схем соединений и подключений аппаратуры в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей.

На схеме внешних электрических проводок изображаются прокладываемые вне щитов электрические провода, кабели, импульсные и командные линии, защитные трубы, короба, металлорукава с указанием их номера, типа и длины.

В проекте были использованы для измерительных цепей кабели контрольные КВВГЭ 4х1,0, КВВГЭ 5х1,0, 2 КВВГЭ 61х1,0 с ПВХ изоляцией в ПВХ оболочке, силовой кабель ВВГ 4х1,5, кабель для структурированных систем связи НВПЭ 4х0,52, провод медный установочный ПВ3 1х1,0.

Для защиты кабелей от повреждений предназначены трубы ПВХ ТУ2248-012-47022248-2009.

Чтобы правильно подобрать защитную трубу, необходимо знать наружный диаметр прокладываемого кабеля.

Для расчета внутреннего диаметра трубы воспользуемся формулой нахождения диаметра (2.38) [57]

где Dтр - внутренний диаметр защитной трубы, мм;

Dвнеш.каб - наружный диаметр кабеля, мм.

Для кабеля КВВГЭ 4х1,0

мм

Для кабеля КВВГЭ 5х1,0

мм

Для кабеля НВПЭ 4х0,52

мм

Для кабеля ВВГ 4х1,5

мм

Для контрольного кабеля типа КВВГЭ 4х1,0 и КВВГЭ 5х1,0 выбрана защитная труба 20х0,9 DKC серия 6, ГОСТ 14254-96. Для контрольного кабеля типа НВПЭ 4х0,52 выбрана защитная трубы 16х1,15 DKC серия 6, ГОСТ 14254-96. Для силового кабеля ВВГ 4х1.5 выбрана защитная трубы 20х1,6 DKC серия 6, ГОСТ 14254-96.

Для выбора короба необходимого сечения необходимо воспользоваться формулой:

,

гдеS - площадь поперечного сечения короба, мм2;

n - число проводников;

d - усредненный диаметр проводника, мм;

k - коэффициент заполнения, равный 0,6.

Определяем тип короба для прокладки контрольных кабелей

.

Таким образом, выбираем одноканальный короб СП 100Ч50Ч2000.[58]

Определяем тип короба для прокладки силовых кабелей

.

Таким образом, выбираем одноканальный короб СП 50Ч25Ч2000. [58]

Определяем тип короба для прокладки проводов между щитом КИПиА и cтативом.

.

Таким образом, выбираем кабельный канал WDK 40060 60х40. [59]

2.6.6 Схема электрическая принципиальная управления (АПП.000004.089.Э3)

Данная схема отражает технические решения, принятые по способу управления, системе электропитания и защиты электродвигателя привода насоса.

При разработке схемы электрической принципиальной управления использовались следующие стандарты [46, 52, 56, 60].

3. Безопасность и экологичность проекта

3.1 Безопасность проекта.

3.1.1 Характеристика опасных и вредных производственных факторов.

При подогреве газосырьевой смеси имеют место некоторые опасные и вредные производственных факторов, которые влияют на состояние здоровья и жизнедеятельности работающего согласно ГОСТ 12.0.003-74* ССБТ.

По природе действия они делятся на группы:

Физические

Химические

Психофизиологические

Биологические

Рабочий персонал на предприятии постоянно подвергаются различным опасным и вредным производственным факторам, которые могут воздействовать на работающего с момента входа на территорию предприятия. Обязанности электромонтера связаны с перемещением по всей его территории.

Таблица 3.1- Вредные и опасные факторы на рабочем месте электромонтера.

3.1.2 Общая характеристика опасности автоматизируемого производства

Характеристика предприятия по безопасности приведена в таблице 3.2

Таблица 3.2- Характеристика предприятия

3.1.3 Организационные мероприятия по созданию безопасных и здоровых условий труда

В целях обеспечения соблюдения требований охраны труда, осуществления контроля за их выполнением на предприятии организация безопасной работы возлагается на специалиста по охране труда согласно Трудовому Кодексу Российской Федерации.

В организации с численностью 100 и менее работников решение о создании службы охраны труда или введении должности специалиста по охране труда принимается работодателем с учетом спецификации деятельности данной организацией.

Обязанности по обеспечению безопасных условий и охраны труда на предприятии возлагаются на работодателя - директора предприятия.

Специалист по охране труда в своей деятельности руководствуются законами и иными нормативными правовыми актами об охране труда Российской Федерации.

Основными задачами специалиста по охране труда на предприятии являются:

-организация работы по обеспечению выполнения работниками требований охраны труда;

-контроль за соблюдением работниками законов и иных нормативно правовых актов по охране труда;

-организация профилактической работы по предупреждению производственного травматизма, профессиональных заболеваний и заболеваний, обусловленных производственными факторами, а также работы по улучшению условий труда.

В соответствие с требованиями «Положения о порядке обучения и проверки знаний по охране труда руководителей и специалистов предприятий, учреждений и организаций, согласованные с органами государственного надзора, контроля и краевым советом профсоюзов» проводятся следующие виды обучения работающих: обучения силами предприятия, на специальных курсах и курсах повышении квалификации, а также инструктирование по охране труда на предприятии.

Организация обучения работников и организация обучения руководителя предприятия по охране труда проводится в первый месяц при приёме на работу и далее не реже одного раза в год.

Руководители и специалисты проходят специальное обучение по охране труда в объеме должностных обязанностей. Вновь назначенные руководители допускаются к работе после их ознакомления с должностными обязанностями, в том числе по охране труда в течении одного месяца , не реже одного раза в три года.

Обучение руководителей проводится по соответствующим программам по охране труда непосредственно самой организацией или образовательными учреждениями и организациями.

После прохождения обучения по охране труда работникам и руководителю предприятия выдаются инструкции по охране труда.

Все обученные на курсах проходят также инструктаж. Вводный и на рабочем месте. Первичный, повторный, внеплановый и целевой. Результаты обучения регистрируются в книге протоколов, а инструктажи в журналах - вводном и инструктаже на рабочем месте.

Вводный инструктаж проводит специалист по охране труда. Вводный инструктаж проводят по программе, разработанной с учётом требований стандартов ССБТ, а также всех особенностей производства, утверждённой руководителем (главным инженером) предприятия по согласованию с профсоюзным комитетом.

Первичный инструктаж на рабочем месте, повторный, внеплановый, целевой проводит непосредственный руководитель работ.

Повторный инструктаж проходят все работники независимо от квалификации и стажа работы не реже, чем через 6 мес. Повторный инструктаж проводят с целью проверки и повышения уровня знаний правил и инструкций по охране труда.

Внеплановый инструктаж проводят при изменении правил по охране труда, замене или модернизации оборудования, приспособлений и инструмента, нарушении работниками требований по охране труда, которые могут привести или привели к травме, аварии, взрыву или пожару.

Целевой инструктаж проводят с работниками перед производством работ повышенной опасности, на которые оформляется наряд-допуск или разрешение.

Ежедневный контроль выполняется мастером совместно со специалистом по охране труда, с записями в журнал.

Общественный контроль за соблюдением прав и законных интересов работников в области охраны труда осуществляется специалистом по охране труда.

Работодатель обеспечивает работников на предприятии средствами индивидуальной защиты, к которым относятся специальная одежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты (изолирующие костюмы, средства защиты органов дыхания, средства защиты рук, средства защиты головы, средства защиты лица, средства защиты органов слуха, средства защиты глаз, предохранительные приспособления). [6,7]

Режим труда и отдыха, организация питания.

Так как процесс подогрева в печи является непрерывным и его запуск после остановки трудоемкий, на предприятии установлен трехсменный рабочий режим продолжительностью 8 часов, предусмотрен обеденный перерыв продолжительностью 1 час.

Работники должны производить работу в течение установленного рабочего времени в соответствии с графиком утвержденным руководителем. Рабочие имеют три дня выходных соответственно графику смен.

Работникам предоставляются ежегодные отпуска с сохранением места работы (должности) и среднего заработка. Ежегодный основной оплачиваемый отпуск предоставляется работникам продолжительностью 28 календарных дней.

Ежегодные дополнительные оплачиваемые отпуска предоставляются работникам, занятым на работах с вредными и (или) опасными условиями труда, работникам, имеющим особый характер работы и т.д..

Очерёдность предоставления оплачиваемых отпусков определяется ежегодно в соответствии с графиком отпусков, утверждённым работодателем данной организации не позднее, чем за две недели до наступления календарного года.

График отпусков обязателен как для работодателя, так и для работника. О времени начала отпуска работник должен быть извещен не позднее, чем за две недели до его начала.

По семейным обстоятельствам и другим уважительным причинам работнику по его письменному заявлению может быть предоставлен отпуск без сохранения заработной платы, продолжительность которого определяется по соглашению между работником и работодателем.[1]

3.1.4 Производственная безопасность

Трубчатая печь оснащена технологическим оборудованием, технологический процесс проходит при высоких температурах в печи. Для исключения причин и условий возникновения аварийных ситуаций, пожаров или несчастных случаев, предусмотрена система автоматического контроля и регулирования.

Применяемое оборудование автоматизации (приборы, исполнительные механизмы), фактически обеспечивают автоматический контроль, автоматическое регулирование, безаварийность и надежность в работе.

Теплотехнический контроль над работой оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически.

Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановах оборудования, а также в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании оборудования, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования, предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния в нагревающейся части или его оборудования. Применяются световая и звуковая сигнализации.

При аварийном останове необходимо:

- погасить пламя в топки;

- закрыть все клапана;

- прекратить подачу топливного газа;

- прекратить подачу газосырьевой смеси;

- перекрыть шибер топки.

Все движущиеся части механизмов, такие как вентиляторы, электрические двигатели. Ограждены надежными кожухами или сетчатым ограждением и снабжены предупредительными плакатами (стой напряжение, не влезай убьёт).

При установке и перемещении щитов, узлов обвязки, приборов принимаются меры, предупреждающие их опрокидывание. Отдельные панели щита временно скрепляются между собой и с ближайшей стеной. Проверяется совпадение отверстий для стыковки щитов между собой.

Одновременная работа, на различных по высоте участках одной и той же панели щита не проводится.

Крепление приборов и средств автоматизации на несущих конструкциях, в щитах производится стандартными крепёжными изделиями, шлицевыми и гераневыми изделиями с необходимой затяжкой резьбовых соединений.

Крепление приборов и средств автоматизации на технологическом оборудовании и трубопроводах выполнено без нарушения целостности последних.

Аппараты и приборы, размещенные на стенках щитов и пульта, установлены таким образом, чтобы была обеспечена безопасность обслуживания. Возникающие в процессе работы отдельных аппаратов искры или электрические дуги не могут воспламенить окружающие предметы или вызвать короткое замыкание.

Для электропроводок щитов и пульта применяются полихлорвиниловые покрытия проводов. Приборы и средства автоматизации в щитах и пультах крепят стандартными крепежными изделиями с необходимой затяжкой резьбовых соединений. [8]

Статическое электричество появляется при проявлении разрядных токов, которые :

- Контакт между двумя материалом и их отделении друг от друга (трения, намотку и пр.);

- Сильные электрические поля;

- Электромагнитная индукция (вызванное статическим зарядом возникновения электрического поля).

Все металлические части технологического оборудования заземлены в соответствии с требованиями глав I-7 и VII-3 'Правил устройства электроустановок' (ПУЭ). Сопротивление растеканию тока в заземляющем устройстве, предназначенном для защиты от статического электричества, не превышает 100 Ом.

Для отвода зарядов статического электричества, накапливающегося на людях, предусмотрено устройство электропроводящих полов: заземление рабочих площадок и помостов, рукояток приборов, поручней лестниц.

Для предотвращения аккумуляции зарядов на теле человека во время работы, используют одежду из хлопчатобумажных тканей [7,6].

На территории предприятия, а так же в технологических помещениях трехфазное напряжение переменного тока 380-220В (3 фазы и ноль) частотой 50 Гц. Допустимы колебания напряжения 10-15% от номинального, не допустимы импульсные изменения напряжения.

Кабели подвода электропитания к оборудованию аппаратных проложены в скрытом виде: в кабельных каналах, шахтах, межстенных полостях.

Для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током в помещениях, где невозможно произвести соединение с контуром заземления, применяется зануление, соединяемое с нейтралью трансформатора или распределительного щитка, питающего эти помещения. Предусмотрено также схемное заземление. Система электропитания аппаратной сблокирована с работой устройствами противопожарной автоматики.

Для подвода электроэнергии к оборудованию аппаратных использованы провода и кабели с изоляцией из поливинилхлоридного материала.

Каждый шкаф снабжен специальным устройством, обесточивающим шкаф при открытии двери, для предотвращения поражением электрическим током. [4.9]

Защита всего электрооборудования от короткого замыкания и перегрузок осуществляться автоматическими выключателями.

Тип, кинематическое исполнение и степень защиты электрооборудования соответствуют номинальному напряжению, характеру его работы и условиям окружающей среды.[4,8]

При работе с электрооборудованием под напряжением необходимо:

Ограждают и вывешивают где положено плакаты (запрещающие, предупреждающие, предписывающие, указывающие) расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение;

Работа в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей подставке либо на резиновом диэлектрическом ковре;

Применяют изолированный инструмент (у отверток, кроме того с изолированным стержнем) или пользоваться диэлектрическими перчатками. [4]

3.1.5 Производственная санитария и гигиена труда

Вентиляция: поддерживает в помещении состав и состояние воздуха, которые соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям; обеспечивать необходимые для технологического процесса параметры воздуха, если этот процесс нуждается в климате отличном от обычных условий; создавать внутри здания режим, при котором будет обеспечена долговечность строительных конструкций и производственного оборудования.

Санитарные нормы, устанавливают для промышленных предприятий, требуют устройства вентиляции во всех производственных помещениях, независимо от степени загрязненности воздуха. Кроме того, организация технологического процесса должна обеспечивать наименьшее загрязнение воздуха.

В зависимости от способа перемещения загрязненного воздуха и способа подачи чистого вентиляция бывает, естественная и механическая.

При естественной вентиляции воздух перемещается без участия механизмов и машин. В системах механической вентиляции воздух перемещается при помощи вентиляторов, приводимых в действие электродвигателями.

В зависимости от способа организации воздухообмена вентиляция может быть местной и обще обменной.

Место забора воздуха для приточных систем выбирают такое, где воздух меньше всего загрязнен. Наилучшим местом являются газоны у корпусов при условии, что заводской двор асфальтирован.

Автоматическая система вентиляции обеспечивает более качественное регулирование микроклимата в помещениях, что благоприятно повлияет на самочувствие сотрудников. Контроль над температурой воздуха и за его составом будет осуществляться более своевременно.

Категория выполняемых физических работ по их тяжести, у электромонтеров обслуживающих электрооборудование трубчатой печи IIб - работы средней тяжести, связанные с постоянной ходьбой и перемещением небольших тяжестей (до 10 кг) в положении стоя или сидя с физическим напряжением.

При работе вне технологических помещениях в холодный период года применяются средства защиты от переохлаждения ( теплая одежда, валенки, перчатки, шапка, подшлемник).

В зависимости от периода года метеорологические параметры будут меняться (таблица 3.3).

Температура воздуха рабочей зоны в технологических помещениях, а так же скорость движения воздуха не превышает допустимых значений, поэтому меры по устранению неблагоприятных условий не нужны. Параметры микроклимата воздуха рабочей зоны электромонтеров приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3- Допустимые и фактические параметры микроклимата воздуха рабочей зоны оператора категории IIб

Для поддержания температурного режима в технологических помещениях имеется система отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя. [12,18]

В помещении возможны попадания газов связанных с негерметичным соединением труб, клапанов и т.п.. Для поддержания санитарного режима в помещении используется приточно-вытяжная вентиляция. Приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает подачу свежего воздуха в технологических помещениях, в холодный период года воздух подогревается.

Система приточно-вытяжной вентиляции предназначена для автоматического регулирования подачи свежего воздуха и скорости его потока в помещении оператора, принудительную замену воздуха при повышенной влажности и обеспечивает автоматическое поддержание температуры в помещении оператора за счет изменения объема подачи теплоносителя в калорифер. [17,23]

Одним из основных вопросов охраны труда является организация рационального освещения в технологических и санитарно бытовых помещениях.

Днем в технологических и санитарно бытовых помещениях применяется естественное освещение, боковое четырехстороннее, осуществляется через окна в наружных стенах здания.

При пользовании источниками искусственного освещения, чтобы исключить слепящее действие света, которое способствует быстрому утомлению глаз, применяются светильники. Избегая контрастных и резких раздражительных тонов, подобрана окраска стен помещения.

Нормами в технологических помещениях предусмотрена система общего искусственного освещения. Применены люминесцентные светильники типов ПВЛМ и газоразрядные светильники типа РСП05, которые закреплены на высоте 10 м на двух параллельных линиях, расстояние между лампами 5 метров. Освещенность равна 210 лк.

В санитарно бытовых помещениях применяются люминесцентные светильники типа ПВЛМ. Освещенность равна 235 лк.

Все освещение соответствует нормативным значениям.

Кроме рабочего освещения, обеспечивающего нормальные условия труда, предусматривается аварийное освещение. Аварийное освещение устраивается в тех случаях, когда оно необходимо для продолжения работы или для эвакуации людей при выключении основного рабочего освещения. При аварийном освещении Ен=10лк [14].

Технологический процесс связан с постоянной работой электродвигателей и механизмов, которые вызывают повышенный уровень шума и вибрации. Для снижения этих факторов на людей, предусмотрен упругий подвес и амортизация оборудования и средства индивидуальной защиты органов слуха. Для электромонтера: защитная каска, наушники или беруши.

Вибрация является частью технологического процесса.

Для снижения воздействия вибрации используются мероприятия:

- Технологические - улучшение параметров виброинструмента, использование защитных средств, устранение вибраций.

- Организационные - рациональный режим труда, отдыха и применение лечебно-профилактических мер.

- Лечебно-профилактический - массаж, ультрафиолетовое облучение.

- Средства индивидуальной защиты - 10 минутный перерыв после каждого часа работы если количество больше или равно 1200 в мин.

Водоснабжение предприятия состоит из следующих систем: хозяйственно-питьевого водопровода, противопожарного водопровода.

Питьевое водоснабжение организовано путём установки на хозяйственно-питьевом водопроводе, в специально отведённых местах питьевых фонтанчиков на расстоянии не более 75 м от рабочих мест. Питьевые фонтанчики оборудованы раковиной для слива воды, прикрепленной к стене. Питьевая вода подаётся из расчёта 4-5 литров на человека в сутки. Контроль над организацией питьевого водоснабжения в цехе и качеством воды осуществляют работники здравпункта и отдела охраны труда, в соответствии с нормативными нормами. [16, 17, 18].

К санитарно-бытовым помещениям относятся:

-гардеробные - для хранения личной одежды;

- медицинский пункт расположен на первом этаже производственного помещения, предназначен для оказания медицинской помощи;

-умывальные;

-душевые - часовой расход воды на 1 душевую сетку 21 л на человека в смену;

-уборные.[18]

3.1.6 Пожарная безопасность

Пожарная охрана предприятия осуществляется городскими районными военизированными пожарными подразделениями, место расположения которых является ближайшим к предприятию. Диспетчерские пульты пожарных частей связаны с пожарной сигнализацией предприятия. [5]

Систему “Горячая пена” очень просто установить. Малая масса пеногенератора в сочетании с простотой прокладки труб обеспечивают низкую стоимость монтажа. Как показано на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 Принципиальная схема системы «Горячая пена».

Принцип работы системы. При запуске системы происходит генерирование высокократной пены, которая выполняет одновременно несколько функций: - при непосредственном контакте пены с зоной пожара, горящим веществом - работает известный механизм изоляции поверхности горючего от окислителя (воздуха), факела пламени и охлаждение поверхностного слоя горючего раствором пенообразователя; - при наличии тлеющих веществ и материалов раствор пенообразователя работает как смачиватель, препятствуя распространению горения вглубь тлеющего материала. Нарастание высоты слоя пены препятствует распространению горения по вертикальным и наклонным поверхностям; - при наличии скрытых очагов горения, недоступных для непосредственного контакта с пеной, пена осуществляет локализацию очага в трехмерном пространстве, т.е. секционирование защищаемого объема, отсекая очаг от остального воздуха, что приводит к его «самотушению» и исключает распространение пожара.

В печи установлено 6 шт. генераторов пены низкой кратности с пеносливом ГПНПС применяется для тушения пожаров в резервуарах с нефтью, нефтепродуктамии другими жидкостями. Вырабатывающее пену низкой кратности из водного раствора пенообразователя, путем смешивания его с атмосферным воздухом в пропорции, определяемой конструкцией устройства. Отсутствие движущихся частей обеспечивает высокую надежность генератора.

Пеногенератор монтируется выше стенок резервуара, на полке верхнего пояса и, поэтому, не ограничивает движения плавающей крыши резервуара. Стандартным фланцем Ду 50 пеногенератор подключается к сухотрубу подачи водного раствора пенообразователя. 

По периметру установлены 4 шт. Комбинированных лафетных стволов DSK 50 - это мощное средство пожаротушения. Cтвол DSK 50 обладает исключительными характеристиками, которые позволяют добиться оптимальной подачи воды или пены как в виде сплошной струи, так и в распыленном виде. Благодаря сварной конструкции из нержавеющей стали DSK 50 имеет небольшой вес, что позволяет легко установить его на автомобиле. Ствол имеет резьбовое присоединение, но может быть поставлен в модификации с дополнительным фланцем. Дополнительная электронная система управления дает возможность задавать различные траектории движения, которые затем воспроизводятся автоматически по команде оператора. DSK 50 обеспечивает легкость управления за счет использования эффективных редукторов и двухрядных шариковых подшипников. Имеется возможность ручного управления.

Обеспечение предприятия необходимым объемом пенораствора для пожаротушения осуществляется из противопожарного водопровода высокого давления. Данный водопровод обеспечивает расход воды на наружное пожаротушение - 10 л/с.

Предусмотрена установка гидрантов на сети производственного водопровода, расположена вдоль дорог на расстоянии 5м от зданий.

В качестве первичных средств пожаротушения используются углекислотные огнетушители ОУ-5. Данный тип огнетушителей предназначен для тушения электроустановок до 1000 В. В помещениях или другим оборудование, заслоняющим огнетушитель, должны быть установлены указатели их местоположения (огнетушитель, пожарный кран и т.д.). Указатели должны быть выполнены по ГОСТ 12.4.026 и располагаться на видных местах на высоте 2-2,5 м от уровня пола ч учетом условий их видимости.

Организационно-технические мероприятия на предприятии включают следующее:

- для обслуживающего персонала разработаны и оглашены инструкции описывающие порядок действий при возникновении пожара или пожароопасной ситуации;

- руководством предприятия назначены ответственные за пожарную безопасность (главный энергетик);

- проводится вводный, первичный, повторный и внеплановый инструктажи и обучение персонала;

- не допускаются к работе рабочие и служащие, не прошедшие инструктаж по соблюдению мер пожарной безопасности;

- на территории объекта имеется различного вида наглядные плакаты, инструкции по пожарной безопасности. [20, 21]

Система пажаротушения.

Необходимость оборудования технических сооружений и помещений предприятий стационарными установками обнаружения и тушения пожара определяются нормами и ведомственными перечнями зданий и помещений, подлежащих оборудованию установками автоматического пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией.

Територии предприятия оснащены аварийной системой пожаротушения (горячая пена) состоящей из: двух аварийных подземных резервуаров с пеной, насосной станцией ТП-945-2-11.2010, щитов управления и АВР, трубопроводов, запорной арматуры и пенообразователя марки ANSULITE 1x1 AR-AFFF. Все оборудование пожаротушения, находится в изолированной от основных помещений, отапливаемой пристройки. Система предназначена для тушения пожаров классов Б1 , производительность установки 1,0/с.

В качестве приемно-контрольного прибора системы пожарной сигнализации использован прибор - «Сигнал 20П» пульт управления ОАО «СНПЗ» 'С_2000'.

Для обнаружения очагов возгорания по всей контролируемой площади помещения цеха используются тепловые пожарные многоточечные оповещатели ИП 101_2X2 и дымовые пожарные извещатель ДИП-103-3 а так же для ручной подачи извещения о пожаре применяются устройства оповещения WR2001I.S., устанавливаемые в помещениях и на внешней стороне зданий.

Основное питание прибора «Сигнал 20П» осуществляется от сети 220 В. Для обеспечения гарантированного резервного питания предусмотрен источник электропитания DANTON с 2-мя аккумуляторными батареями способных обеспечивать работоспособность системы в течении 24 часов.

Звуковой оповещатель - 12 В установлен в операторской. Световая и звуковая сигнализация 220 В вынесена внутрь цеха и на внешнюю часть здания. [21]

При срабатывании пожарных оповещателей поступает сигнал на пульт управления, и срабатывает соответствующий побудительный клапан и пенораствор поступает к трубопроводу с генераторами горячей пены под которыми непосредственно произошло возгорание.

Эвакуация работников при пожаре:

При возникновении пожарной опасности разработаны методы по эвакуации работников из зоны возникновения пожара:

- при обнаружении пожара необходимо немедленно вывести всех работников из зданий через ближайшие коридоры и выходы.

- эвакуация производится по указанию начальника цеха или лица его заменяющего, а в случае прямой угрозы незамедлительно не ожидая указаний.

- все эвакуированные из зданий работники пересчитываются и их наличие сверяется с поименными списками.

План эвакуации представляет собой схемы, на которых нанесены контуры помещений, коридоров, лестничных маршей в зданиях и сооружениях, где могут находится рабочие люди. На этих схемах условными обозначениями (элементами) указаны пути эвакуации, эвакуационные и аварийные выходы, места расположения противопожарного оборудования, аварийных телефонов связи, средства первой медицинской помощи и дополнительных средств спасения.

3.2 Экологичность проекта

3.2.1 Охрана атмосферного воздуха

Воздушный бассейн со стороны нефтеперерабатывающего завода загрязнялся выбросами после сжигания нефтяного газа.

Для снижения выбросов SO2, NOx, CO2 и металлов является замена использования жидкого топлива собственного производства и сжиженного нефтяного газа, на полный переход газообразного топлива, что привело к снижению выбросов SO2 на 99%, CO2 на 35% и NOx на 40%. Также привело к сокращению выбросов тяжелых металлов.

Методом термообезвреживания основанного на сжигании горючих вредных примесей в пламени или путем дожигания примесей.

3.2.2 Охрана и рациональное использование водных ресурсов

Технологический процесс производства не сопровождается потреблением воды.

Сточные воды бытовых нужд предприятия отправляются в городскую канализацию.

3.2.3 Утилизация отходов

По договору с муниципальным унитарным предприятием “Городское управление жилищно-коммунального хозяйства” обязуются оказывать услуги по утилизации (захоронению) отходов производства и потребления 3-5 класса опасности на городской свалке. [63]

3.2.4 Благоустройство и озеленение санитарно-защитной зоны и территории предприятия

На предприятии для озеленения площадок предприятий использованы местные виды древесно-кустарниковых растений с учетом их санитарно-защитных и декоративных свойств и устойчивости к вредным веществам, выделяемым предприятиям. Существующие древесные насаждения были сохранены по периметру промышленной площади.

Площадь участков, предназначенных для озеленения в пределах ограды предприятия определена из расчета не менее 3 м2 на одного работающего в наиболее многочисленной смене. Предельный размер участков, предназначенных для озеленения, не превышает 15 % площадки предприятия. [2,22]

3.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

3.3.1 Введение

Высокие темпы развития техногенной сферы, повышение роли человеческого фактора, рост потребления природных ресурсов, а также отсутствие устойчивой связи «человек - природа - общество» стали причинами множества природных и техногенных катастроф. Человечество, все более вмешиваясь в природную среду и изменяя ее в соответствии со своими растущими потребностями, остается относительно беззащитным перед разрушительным воздействием крупномасштабных чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Для принятия своевременных мер для предотвращения разрушительных действий ЧС природного и техногенного характера на предприятии должны быть организации ответственные за соблюдение требований ФЗ « О гражданской обороне» ст.9.[24]

3.3.2 Основная часть

Трубчатая печь 100-Н-1 - это один из действующих производственных объектов Ачинского НПЗ. Географически Ачинский НПЗ расположен в России. В Болшеулуйском районе Красноярского края. В данном регионе климат резко континентальный. Зима суровая и продолжительная. Средняя температура января от -18 до -24 °C. Лето короткое, умеренно теплое. Самый теплый месяц июль, средняя температура от +15,7 до +18,4 °C.

Численность работников предприятия составляет более 2000 человек.

Анализ вероятных чрезвычайных ситуаций.

Внешние природные источники риска:

Особенности географического положения, природные и социальные условия, уровень развития промышленности и сельского хозяйства определили специфическую картину угроз на территории края. На этом фоне основные угрозы связанны с чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера.

Огромное влияние на наш объект могут осуществлять природные катастрофы : землетрясения (участившиеся в последнее время в регионе, не свойственные ему), наводнения (в результате выхода из берегов реки), возникновение сильных ураганных ветров (способствующие обрыву коммуникаций и энергопитания объекта).[24,26]

Так же возможно возникновение следующих видов внешних техногенных чрезвычайных ситуаций:

-транспортные аварии (аварии на автодорогах при перевозке опасных веществ с выбросом опасных химических, радиоактивных, биологических веществ и т.д.);

- аварии с выбросом радиоактивных веществ на объектах ядерного цикла;

- аварии на химических обектах;

Ачинский НПЗ является одним из крупнейших нефтеперерабатывающих задов в России и является важным объектом экономики региона и страны, и в связи с этим может быть подвержен вероятным террористическим актам для подрыва стабильности региона и державы.[26]

НПЗ расположен вблизи с индустриальным центром - город Ачинск. А благодаря этому он может стать целью для применения оружия массового поражения в условиях военного времени. При этом на ОЭ возможно действие радиоактивного загрязнения. Все факторы будут иметь огромное опасное воздействие на ОЭ.

Внутренние источники риска возникновения ЧС

Причинами аварий на ОАО «Ачинский НПЗ» являются:

- недостаточная надежность и отказы в работе отдельных технологических систем и агрегатов;

- нарушение правил безопасности при проведении работ;

- ошибочные действия рабочих в процессе производства.

К внутренним источникам риска возникновения ЧС можно отнести возникновение крупных пожаров и взрывов:

- на складе ГСМ категория взрывопажароопасности «А»;

ОЭ является источником повышенной опасности. В случае ЧС могут произойти утечки вредных и взрывопожароопасных веществ:

- в цехах основного производства, что может привести к разливу нефте продукта;

- дизельное топливо (раздражает слизистую оболочку и кожу человека); [25]

Для осуществления защиты рабочего персонала от чрезвычайных ситуаций и их последствий, а в военное время - от опасностей, возникающих при ведении военных действий или вследствие этих действий, чтобы на объекте существовали специальные подразделения ГОЧС.

Начальником ГОЧС на ОЭ является руководитель. Начальник по делам ГОЧС несет ответственность за организацию по ГОЧС на своем объекте, постоянную готовность сил и средств к проведению АС и ДНР при ЧС.

Начальник по делам ГОЧС имеет двойное подчинение :

производственное - должностным лицам министерства или ведомства, в введении которого находится объект;

территориальное (оперативное) - вышестоящему начальнику ГОЧС по месту расположения объекта.

Так же предусмотрен штатный заместитель по делам ГО и ЧС - начальник (штаба) ГОЧС. Он готовит начальнику ГОЧС объекта экономики приказы и распоряжения по вопросам ГОЧС, а также осуществляет совместно с начальником ГОЧС планирование, организацию и контроль за выполнением мероприятий ГОЧС, организует устойчивое управление и надежно действующую систему оповещения, разведку, текущее и перспективное планирование, подготовку личного состава формирований. Отдел ГОЧС является органом управления начальника по делам ГОЧС. Отдел по делам ГОЧС объекта формируется из штатных работников, не освобожденных от их основных обязанностей.

Кроме этого, приказом начальника ГОЧС объекта назначаются его заместители по рассредоточению и эвакуации рабочих и служащих зам. руководителя по рассредоточению и эвакуации.[24,26]

На предприятии создана следующая структура ГОЧС рисунок 3.2.

Рисунок 3.2 - Структура ГО ЧС на ОАО «Ачиского НПЗ»

3.3.3 Анализ эффективности защитных мероприятий

В чрезвычайных ситуациях военного и мирного времени планируются и проводятся в комплексе три основных способа защиты:

Рассредоточение и эвакуация рабочих и служащих предприятия (проводят после получения распоряжения о проведении, с использованием всех видов общественного транспорта, транспорта предприятия, а также транспорта индивидуального использования);

Для защиты органов дыхания персонала предприятия в резерве имеются промышленные противогазы. Персонал предприятия использует фильтрующие промышленные противогазы с коробкой марки «БКФ», если в атмосфере содержится не менее 19% объемных свободного кислорода и не более 0,5% объемных вредных веществ. При меньшем содержании кислорода или большем содержании вредных веществ применяются шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2 и кислородно-изолирующие противогазы у спасательных служб (КИП-8).

К средствам индивидуальной защиты, имеющимся на предприятии в достаточном количестве, также относятся:

- противогазы ППФ-95М, ГП-5, Гп-7;

- аптечка индивидуальная АИ-10 на каждого работника.

Планируется строительство ПРУ. Помимо этого организуется и проводится всеобщее обязательное обучение способам защиты. Предусматривается оповещение по сигналам гражданской обороны, защита сооружений на системах водоснабжения от заражения, радиационная, химическая и бактериологическая разведка, установление режима защиты рабочих и служащих, а также дозиметрический и лабораторный контроль. Планируются профилактические противопожарные, противоэпидемимические и санитарно-гигиенические мероприятия, спасательные и неотложные аварийно-восстановительные работы в очагах поражения, санитарная обработка людей, обеззараживание техники, одежды, обуви, территории и сооружений.[24]

В зависимости от обстановки, масштабов прогнозируемой или возникшей ЧС природного и техногенного характера решением соответствующего руководителя ОЭ устанавливаются следующие режимы функционирования РСЧС:

Режим повседневной деятельности

- при нормальной производственно-промышленной, радиационной, химической, биологической (бактериологической), сейсмической и гидрометеорологической обстановке, при отсутствии эпидемий, эпизоотии, эпифитотий и пожаров.

- создание и поддержание в готовности сил и средств ликвидации последствий ЧС;

- совершенствование подготовки органов управления по делам ГОЧС, сил и средств к действиям в ЧС природного и техногенного характера, организация обучения персонала способам защиты и действиям при этих ситуациях;

- создание и пополнение резервов финансовых и материально-технических ресурсов для ликвидации ЧС природного и техногенного характера;

- осуществление целевых видов страхования;

- участие в проведении заблаговременных мероприятий по подготовке к ведению ГО.

3.3.4 Режим повышенной готовности

- при ухудшении производственно-промышленной, радиационной, химической, биологической (бактериологической), сейсмической и гидрометеорологической обстановки, при получении прогноза о возможности возникновения ЧС.

Мероприятия:

- формирование при необходимости оперативных групп для выявления причин ухудшения обстановки непосредственно в районе возможной ЧС, выработка предложений по ее нормализации;

- усиление дежурно-диспетчерской службы;

- принятие мер по защите персонала и окружающей природной среды, по обеспечению устойчивости функционирования промышленных объектов в ЧС;

- приведение в состояние готовности сил и средств, уточнение планов их действий и выдвижение при необходимости в предполагаемый район действий.

Управление осуществляется из пунктов постоянного расположения органов повседневного управления и (при необходимости) из вспомогательных пунктов управления (подвижных и стационарных).

3.3.5 Режим чрезвычайной ситуации

- при возникновении и во время ликвидации ЧС природного и техногенного характера.

Мероприятия:

- выдвижение оперативных групп в район ЧС;

- разведка зоны ЧС;

- уточнение решения по ликвидации ЧС;

- организация ликвидации ЧС, защиты рабочего персонала и территорий, проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ;

- организация работ по обеспечению первоочередному жизнеобеспечению пострадавшего населения, оказанию экстренной медицинской помощи, проведению других неотложных мероприятий;

- непрерывный контроль за состоянием окружающей природной среды в районе ЧС, за обстановкой на аварийных объектах и прилегающих к ним территориях.[25]

Заблаговременное планирование мероприятий и своевременная их раелизация на предприятии уменьшит гибель людей и материальных ценностей, что обеспечит устойчивость работы предприятия в любых экстремальных ситуациях.

В данном разделе рассмотрена подготовленность ОАО «Ачинский НПЗ» к ЧС. Все меры безопасности и мероприятия соответствуют федеральным законам в области ГО и ЧС. Риски распространения аварий и влияния внешних факторов минимизированы.

4. Технико-экономические показатели

4.1 Расчёт эффективного фонда времени работы оборудования

Расчет эффективного фонда времени оборудования, на котором будут внедряться средства автоматизации. Для этого составим баланс рабочего времени оборудования таблица 4.1. [60]

Таблица 4.1 - Баланс рабочего времени оборудования

4.2 Расчёт годовой производительности оборудования

Годовая производительность оборудования рассчитывается по формуле.

где qчас - часовая производительность оборудования в натуральных единицах (из технического паспорта оборудования);

Tэф - эффективный фонд рабочего времени оборудования, часы;

К - количество единиц оборудования

Q1 = 115* 335 * 1 = 38525 т.

Q2 = 115*337 * 1 = 38755 т.

Эффективный фонд рабочего времени увеличился

4.3 Расчёт капитальных вложений на проведение автоматизации

Единовременные капитальные затраты на средства автоматизации складываются из стоимости контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры, а также стоимости монтажа, наладки, транспортных расходов.

По смете затрат на средства автоматизации таблица 4.2, определяется общая стоимость приборов по действующим ценам.

Таблица 4.2 - Смета затрат на средства автоматизации

Единовременные капитальные затраты:

где КАВТ - капитальные затраты на автоматизацию, тыс. руб.;

КАП - стоимость контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры, тыс. руб.;

КД - стоимость демонтажа, тыс. руб.;

КМ - стоимость монтажа, тыс. руб.;

КН - стоимость наладки аппаратуры, тыс. руб.;

КТР - стоимость транспортных расходов, тыс. руб.

Стоимость монтажа аппаратуры, стоимость наладки, транспортные расходы ориентировочно приняты на основе проектных материалов в размере 5% от стоимости аппаратуры по смете, каждая.

КАВТ = 1428400+1428400*0,2 = 1714080 руб.?1714 тыс.руб

4.4 Расчёт изменения списочной численности персонала и фондов зарплаты, меняющихся в процессе проведения автоматизации технологического процесса

4.4.1 Расчёт эффективного фонда времени среднесписочного рабочего

Производство: непрерывное.

Число смен/ Число бригад - 3/4.

Сменооборот - 12 дней.

Условные обозначения бригад - А, Б, В, Г.

Четырехбригадный график смен представлен в таблице 4.3

Количество сменооборотов за год 365/12=30,4

Количество выходных за год 30,4 *3=91

Таблица 4.3 - Четырех бригадный график

Годовой баланс рабочего времени представлен в таблице 4.4

Таблица 4.4- Годовой баланс рабочего времени одного рабочего (условный)

Для учета рабочих, находящихся в отпусках, отсутствующих по болезни и другим разрешенным причинам рассчитывается коэффициент резерва

Крез = Тном/Т эф ,

где Т ном - номинальный годовой фонд рабочего времени, дни;

Т эф - эффективный годовой фонд времени рабочего, дни.

К1рез = 274/235=1,17.

4.4.2 Расчёт изменения численности рабочих

Явочная численность - число рабочих, выходящих на работу в течение суток во все смены. Штатная численность - численность рабочих в течение суток с учётом тех рабочих, которые находятся на отдыхе между сменами согласно графику сменности.

Списочная численность - численность рабочих, состоящих в списке предприятия и учитывающая рабочих, находящихся в данный момент в отпусках, отсутствующих по болезни и другим разрешённым законом причинам.

Таблица 4.5 -Расчет изменения численности вспомогательных рабочих

4.4.3 Расчет изменения тарифного фонда зарплаты робочих

Таблица 4.6 - Расчет изменения тарифного фонда зарплаты рабочих

Таблица 4.7- Расчет изменения годового фонда зарплаты рабочих

Пояснения к расчёту таблицы 4.7.

Доплаты к тарифу складываются из:

-- премий - 15-20%;

-- за работу в вечернее и ночное время.

Доплаты производятся только для рабочих, работающих по графикам сменности (непрерывный режим).

Доплаты за работу в вечернее время составляют 20% часовой тарифной ставки рабочего за каждый час работы в вечернее время. Доплаты за работу в ночное время - 40% соответственно. Итого доплаты в среднем за сутки (за год) составят:

Д = (20% + 40%) / 3смены = 20%;

-- за работу в праздничные дни;

Доплаты производят только для рабочих, работающих по непрерывному графику - 2%;

-- профессиональное мастерство;

-- совмещение профессий;

-- руководство бригадой неосвобождённым бригадирам;

-- обучение учеников.

Доплаты по районному коэффициенту (РК) производятся только для предприятий, географически находящихся на территории, где этот РК установлен. Кроме этого, на годовой фонд зарплаты может начисляться Северный коэффициент, который применяется для работников, проработавших не менее определённого времени в районах Крайнего Севера и приравненных к ним районов.

Например, для Красноярска РК = 20%, Северные надбавки - 30%. Итого, общие надбавки по РК будут равны 50% (общий РК = 1,5).

4.4.4 Расчет изменения фонда зарплаты цехового персонала

В результате проведения автоматизации производства увеличится численность цехового персонала (специалистов), необходимых для обслуживания компьютерных систем контроля работы КИПиА. Это приведёт к увеличению фонда зарплаты цехового персонала.

Для обслуживания и контроля за работой системы КИПиА потребуются операторы, работающие посменно и оператор-программист таблица 4.8

Таблица 4.8 - Расчёт изменения фонда зарплаты цехового персонала

4.5 Расчёт изменения амортизационных отчислений на средства автоматизации

На проведение автоматизации производства необходимы капитальные вложения, величина которых была рассчитана в разделе 2.3. Это приводит к увеличению суммы амортизации, которая рассчитывается по формуле:

ДА = Кавт * На / 100,

где: ДА - изменение амортизации, тыс.руб.,

Кавт - капитальные затраты на автоматизацию производства, тыс.руб.;

На - норма амортизации, %.

Норму амортизации можно принять в размере 20%.

ДА = 1714* 20 /100 = 343 тыс.руб.

4.6 Расчёт эффективности автоматизации технологического процесса

Для расчёта эффективности автоматизации необходимо определить изменение себестоимости продукции за счёт изменения фондов заработной платы персонала, увеличения амортизации средств автоматизации и влияния увеличения выпуска продукции (если такое происходит).

Общее изменение себестоимости рассчитывается по формуле:

ДС = ДФЗПраб*(100+ЕСН)/100 - ДФЗПспец*(100+ЕСН)/100-ДА+ДПР

где ДС - общее изменение себестоимости, тыс.руб.,

ДФЗПраб - изменение фонда зарплаты вспомогательных рабочих, тыс.руб.,

ЕСН - ставка единого социального налога на зарплату 30%, которые складываются:

ДФЗПспец - изменение фонда зарплаты специалистов, тыс.руб.;

ДА - изменение суммы амортизации, тыс.руб.;

ДПР - изменение себестоимости за счёт роста объёма производства, тыс.руб.

ДПР = (ДС (безДПР)/Qфакт - ДС (безДПР)/Qпроект)*Qпроект,

где: Qфакт - фактический объём производства в натуральных единицах;

Qпроект - проектируемый объём производства в натуральных единицах.

Срок окупаемости капитальных затрат на проведение автоматизации производства рассчитывается по формуле:

Т = Кавт /ДС

где: Т - срок окупаемости, лет;

Кавт - капитальные затраты на автоматизацию производства, тыс.руб.;

ДС - общее изменение себестоимости, тыс.руб.

Коэффициент эффективности капитальных вложений Е - величина обратная сроку окупаемости.

Е = 1 / Т = ДС / Кавт.

Автоматизация производственных процессов считается эффективной, если срок окупаемости не превышает 2,5 лет (Т ? 2,5), а коэффициент эффективности Е ? 0,4.

Рассчитаем общее изменение себестоимости.

ДС (без ДПР) = 2943,17*(100 + 30)/100 - 1513,5*(100+30)/100 -343 = 1515,57 тыс.руб.

ДПР = (1515,57/38555 - 1515,57/38725) * 38725 =7,75 тыс.руб.

Общее изменение себестоимости составит:

ДС = 1515,57+ 7,75 = 1523,32 тыс.руб

Срок окупаемости капитальных затрат на проведение автоматизации производства составит:

Т = 1714/ 1523,32 = 1,13 года, а коэффициент эффективности капиталовложений Е = 1 / 1,13 =0,88

Результаты расчётов экономической эффективности автоматизации производства сводятся в таблицу 4.9.

Таблица 4.9 - Экономическая эффективность автоматизации производства

Вывод: На автоматизацию данного технологического процесса потребуется около 1714 тыс.руб капитальных вложений. Объем производства увеличится на 12 тыс. т. за счет уменьшения количества дней на технические остановы. Численность персонала уменьшится на 3 человека. Срок окупаемости составит 1,13 года, коэффициент экономической эффективности 0,88. Проведённые расчёты подтверждают экономическую эффективность автоматизации, поскольку срок окупаемости и коэффициент эффективности укладываются в нормативные значения.

Заключение

В дипломном проекте рассмотрены вопросы автоматизации трубчатой печи, а также вопросы безопасности жизнедеятельности и экономической эффективности после внедрения средств автоматизации на предприятии Красноярского филиала ОАО «Ачинский НПЗ».

Проектом предусмотрена замена существующей одноуровневой системы управления на трехуровневую систему управления и контроля технологического процесса с применением ПЭВМ, комплекта дистанционно управляемых модулей сбора, обработки, передачи данных и команд с комплектом датчиков и исполнительных механизмов.

Применены дополнительные средства автоматизации для контроля технологического процесса, которые удовлетворяют всем параметрам ТП.

Для построения распределенной системы сбора данных и управления технологическим процессом выбрано модульное устройство WinCon-8737.

Проведен анализ условий работы с точки зрения безопасности жизнедеятельности рабочих.

Приведен расчет экономической эффективности после внедрения средств автоматизации. Себестоимость единицы продукции снизилась за счет высвобождения производственного персонала.

Библиографический список

Трудовой кодекс Российской Федерации (закон №197-Ф.З. от 21.12.2001) (принят ГД ФС РФ 21.12.2001) ред. от 31.12.2014 -М.: Инфра-М, 2015 - 191с.

СанПиН 2.2.1 / 2.1.1200-2003. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов [Текст]. - введ. 10-04-2003. - СПб.: типография “Авангард”, 2003. - 38с.

Технический регламент о требованиях пожарной безопастности 11.07.2008г п.5

Правила устройства электроустановок. 7-е изд. [Текст]. - Все действующие разделы ПУЭ-7, с изм. и доп., по состоянию на 1 мая 2005г. - Красноярск: “Офсет”, 2005. - 512с.

И-72. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций [Текст]. - введ. 30-06-2003. - М.: Изд-во “НЦ ЭНАС”, 2004. - 48с.

Об утверждении порядка обучения по охране труда и проверки знаний требований охраны труда работников организации. Постановление от 13 января 2003 г.

Об утверждении правил обеспечения работников специальной одеждой, специальной обувью, и другими средствами индивидуальной защиты.-Постановление от 01.062009г. №290 ( редактирован 20.02.2014г.)

ГОСТ 12.1.030-2001 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. - М.: Издательство стандартов. СССР. Группа Т58.С изм.№1 от 07.2001 - 187с.

Холькин Ю.И. - Технология гидролизных производств. Учебник для вузов.-Лесная промышленность, 1989.-496 с.

Зингель, Т.Г. Автоматизация биотехнологических производств: монография / Т.Г. Зингель.-Красноярск: СибГТУ,2008.-270 с.

Руководство пользователя. Систем аналогового ввода-вывода I-8000. [Электронный ресурс]. ICP DAS, 2012

ГОСТ 12.1.005-88*ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. С изм. №1 принято и введено в действие Госстандарта России от 20.06.2000г.

СП 2.2.1.1512-03 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. -М.: Госкомсанэпиднадзор России, 2003 - 20с.

СП 52.13330.2011. Естественное и искусственное освещение. - М.:Госстрой России - М.:ГУП ЦПП, 2011.-50с

ГОСТ Р 50571.10-96 (МЭК 364-5-54-80). Заземляющие устройства и защитные проводники. - М.: Изд-во стандартов, 1996.

Охрана труда: Справочное пособие / под ред. В.Н. Москаленко 14-е изд. Исправленное и дополненное. - Красноярск.: СибГТУ, 2014. - 605с.

СП 31.13.330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.,. 2012г.

СП 44.13330.2011 Административные и бытовые здания

ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ Пожарная безопасность. Общие требования. С изм. № 1

ГОСТ 12.1.010-1999 ССБТ Взрывобезопасность. Общие требования.

ППБ 01-03 Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. - СПб.: изд-во «ДЕАН», 2004 - 192 с.

СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод. - Минздрав РФ, Москва 2000 г.

СП 60.13.330.2012 Отопление, вентиляция, кондиционирование

Федеральный Закон «О защите населения и территорий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»; 11 ноября 1994 г.; (в ред. Федеральных законов от 22.08.2004 №122-ФЗ, от 04.12.2006 №206-ФЗ, от 18.12.2006 №232-ФЗ).

Федеральный Закон «О гражданской обороне»; 26 декабря 1997 г. (в ред. Федеральных законов от 09.10.2002 №123-ФЗ, от 19.06.2004 №51-ФЗ, от 22.08.2004 №122-ФЗ, от 19.06.2007 №103-ФЗ).

Положение об объектовом звене, предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях на основании постановления правительства РФ «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации ЧС». 30 декабря 2003 г. №794.

Монтаж средств измерений и автоматизации [Текст]: справочник /К.А. Алексеев, В.С. Антипин, А.Л. Ганашек; под ред. А.С. Клюева - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 488с.

Электродвигатели трехфазные, компресоры [Текст]: Режим доступа: http://www.mnz1.ru/

Выключатели автоматические [Электронный ресурс]: каталог. -- ОАО “Дивногорский завод низковольтных автоматов”, 2008. -- 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

Коммутирующая аппаратура [Текст]: Режим доступа: http://www.electro-gid.ru/

Клапан 25ч914нж [Текст]: Режим доступа: http://www.klapan-100.ru

CНиП 3.05.07-85. Строительные нормы и правила 'Системы автоматизации' [Текст]. -- Взамен CНиП 3.34-74/ 18.10.1985 / Госстрой СССР. 1985. -- 34 с

Монтаж средств измерений и автоматизации [Текст]: справочник /К.А. Алексеев, В.С. Антипин, А.Л. Ганашек; под ред. А.С. Клюева - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 488с.

Датчики температуры [Электронный ресурс]: Каталог «Элемер» -- Москва: ООО НПП «Элемер», 2010. -- 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

Датчики давления [Электронный ресурс]: Тематический каталог № 1. -- Челябинск.: Промышленная группа «Метран», 2004. -- 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

Расходомеры. Счетчики. Комплектные поставки. [Текст]: тематический каталог №2. - Челябинск: Промышленная группа «Метран», 2008. - 254 с.

Руководство пользователя. Датчики давления серии Rosemount3051. [Электронныйресурс],2008.Режим доступа: ttp://www2.emersonprocess.com

Монтаж средств измерений и автоматизации [Текст]: справочник /К.А. Алексеев, В.С. Антипин, А.Л. Ганашек; под ред. А.С. Клюева - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 488с.

Руководство пользователя. Устройства серии Wincon-8000. [Электронный ресурс]. ICP DAS, 2012

ОСТ 36.13-90 Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов. Общие технические условия [Текст]. -- Введен 1.07.91 -- 127с.

СНиП 3.05.07-85. Системы автоматизации. Производство и приемка монтажных работ. -- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. -- 48с.

CНиП 3.05.07-85.Строительные нормы и правила 'Системы автоматизации' [Текст]. -- Взамен CНиП 3.34-74/ 18.10.1985 / Госстрой СССР. 1985. -- 34 с

ГОСТ 21.408-93 СПДС Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов [Текст]. -- введ. 01.12.94 -- М.: Изд_во стандартов, 1987. -- 15 с.

ГОСТ 21.404-85 СПДС Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах [Текст]. - введ. 01-07-71. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 10с.

ГОСТ 2.710-81 ЕСКД Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах [Текст]. -- Взамен ГОСТ 2.710-75; введ. 01.07.81. -- М.: Изд-во стандартов, 1987. -- 11 с.

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД Форматы [Текст]. - Взамен ГОСТ 3450-60; введ. 01-01-71. - М.: Изд-во стандартов, 1984. -3-4с.

ГОСТ 2.303-68 ЕСКД Линии [Текст]. - Взамен ГОСТ 3456-59; введ. 01-01-71. - М.: Изд-во стандартов, 2001. -6-11с.

ГОСТ 2.721-74 ЕСКД Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения [Текст]. - Взамен ГОСТ 2.721-68, ГОСТ 2.783-69; введ. 01-07-75. - М.: Изд-во стандартов, 1974. - 22с

ГОСТ 21.101-97 СПДС Основные требования к проектной и рабочей документации [Текст]. - Взамен ГОСТ 21.101-93; введ. 01-04-98. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 5с.

Выключатели автоматические [Электронный ресурс]: каталог. -- ОАО “Дивногорский завод низковольтных автоматов”, 2008. -- 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

ГОСТ 2.708-81.Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники [Текст]. - Взамен ГОСТ 2.708-72; введ 01-01-82. -М. . :Изд-во стандартов, 1987. - 16с. - (Единая система конструкторской документации).

Отраслевой стандарт 36.13-90 Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов. Общие технические условия [Текст]. -- Введен 1.07.91 -- 127с

Проектирование систем автоматизации технологических процессов [Текст]: справочное пособие / А.С. Клюев и др. -- М.: «ИД Альянс», 2008. -- 464 с.: ил.

Корпуса и шкафы для электронного оборудования Rittal [Текст]: Каталог. Германия, -- 2005. -- 1 электрон. опт. диск (CD-ROM)

ГОСТ 2.701-84 ЕСКД Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению [Текст]. -- Взамен ГОСТ 2.701-79; введ. 01.07.85. -- М.: Изд-во стандартов, 1987. -- 15 с.

Драчев, В.А., Драчева, З.А. Электромеханические системы автоматизации: учебное пособие к выполнению курсового и дипломного проектирования для студентов всех форм обучения специальности 21.02.00 всех специализаций. Часть 1, 2 В.А Драчев, З.А. Драчева- Красноярск: СибГТУ, 2002.-32с.

Короба металлические СП [Текст]: Режим доступа: http://www.szpk-nw.ru

Системы кабельных коробов [Электронный ресурс]: каталог. -- “OBOBettermann ”, 2010. -- 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

ГОСТ 2.755-87. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения [Текст]. - Взамен ГОСТ 2.738-68, ГОСТ 2.755-74; введ. 01--01-88. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 10с. (Единая система конструкторской документации).

Ладыженко, Л.В. Организация и планирование производства на предприятиях химико-лесного комплекса [Текст]: метод. указания к выполнению курсового и дипломного проектирования для студентов спец. 210200 всех форм обучения / Сост.: Л.В. Ладыженко, О.П. Гадоборщева. -- Красноярск, СибГТУ, 2002. -- 28 с.