Модернизация системы автоматизированного управления подачи воды на установку первичной переработки нефти УПН-150 ”АНГК”
|
Содержание 13
Введение 16
1. Техническое задание 18
1.1 Основные задачи и цели создания АСУ ТП
1.2 Назначение системы 19
1.3 Требования к автоматике нососной подачи воды на УПН-150 19
1.4 Требования к техническому обеспечению 21
1.5 Требования к метрологическому обеспечению 22
1.6 Требования к программному обеспечению 22
1.7 Требования к математическому обеспечению 23
1.8 Требования к информационному обеспечению 23
1.9 Техническое решение проблемы автоматизации 24
2 Основная часть 25
2.1 Описание технологического процесса 25
2.2 Назначение основных частей установки 25
2.3 Выбор архитектуры АС 26
2.4 Разработка структурной схемы АС 28
2.5 Функциональная схема автоматизации 30
2.5.1 Функциональная схема автоматизации по ГОСТ 21.404-85 32
2.5.2 Функциональная схема автоматизации по ANSI/ISA 32
2.6 Разработка схемы информационных потоков нососной подачи воды 32
2.7 Выбор средств реализации нососной подачи воды 36
2.7.1 Выбор контроллерного оборудования нососной подачи воды 36
2.7.2 Выбор датчиков 40
2.8 Нормирование погрешности канала измерения 45
2.9 Выбор исполнительных механизмов ..
2.10 Разработка схемы внешних проводок 48
3. Выбор алгоритмов управления АС насосной подачи воды 50
3.1 Алгоритм автоматического регулирования параметрами 52
3.2 Разработка программного обеспечения для ПЛК 57
3.2.1 Описание программного пакета In Touch 57
3.2.2 Описание областей мнемосхем 59
3.2.3 Добавление клапанов на мнемосхеме 65
3.3 Описание программной среды UNITY PRO 70
4 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности 74
4.1 Организация и планирование работ по разработке темы проекта 74
4.1.1. Продолжительность этапов работ 74
4.1.2 Техническая готовность темы 77
4.1.3 Календарный план-график 77
4.2 Расчет сметы затрат на создание АСУ ТП 79
4.2.1. Расчет затрат на материалы 79
4.2.2. Расчет заработной платы 79
4.2.3. Расчет отчислений от заработной платы 80
4.2.4. Расчет затрат на электроэнергию 81
4.2.5. Расчет амортизационных расходов 83
4.2.6. Расчет прочих расходов 83
4.2.7. Расчет общей себестоимости разработки 84
4.3 Расчёт показателей экономической эффективности проекта 84
5 Социальная ответственность 88
5.1 Производственная безопасность 89
5.1.1. Техника безопасности 90
5.1.2. Электробезопасность 90
5.1.3. Микроклимат 92
5.1.4. Шум 93
5.1.5. Состояние воздушной среды 93
5.1.6. Освещенность 94
5.2. Экологическая безопасность 97
5.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 99
5.3.1. Оценка пожарной безопасности и мероприятий по устранению и
предупреждению пожаров 99
5.3.2. Защита оборудования и трубопроводов от статического электричества
и вторичных проявлений молнии 102
5.4.Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 103
Заключение 104
Список использованных источников 105
Введение 16
1. Техническое задание 18
1.1 Основные задачи и цели создания АСУ ТП
1.2 Назначение системы 19
1.3 Требования к автоматике нососной подачи воды на УПН-150 19
1.4 Требования к техническому обеспечению 21
1.5 Требования к метрологическому обеспечению 22
1.6 Требования к программному обеспечению 22
1.7 Требования к математическому обеспечению 23
1.8 Требования к информационному обеспечению 23
1.9 Техническое решение проблемы автоматизации 24
2 Основная часть 25
2.1 Описание технологического процесса 25
2.2 Назначение основных частей установки 25
2.3 Выбор архитектуры АС 26
2.4 Разработка структурной схемы АС 28
2.5 Функциональная схема автоматизации 30
2.5.1 Функциональная схема автоматизации по ГОСТ 21.404-85 32
2.5.2 Функциональная схема автоматизации по ANSI/ISA 32
2.6 Разработка схемы информационных потоков нососной подачи воды 32
2.7 Выбор средств реализации нососной подачи воды 36
2.7.1 Выбор контроллерного оборудования нососной подачи воды 36
2.7.2 Выбор датчиков 40
2.8 Нормирование погрешности канала измерения 45
2.9 Выбор исполнительных механизмов ..
2.10 Разработка схемы внешних проводок 48
3. Выбор алгоритмов управления АС насосной подачи воды 50
3.1 Алгоритм автоматического регулирования параметрами 52
3.2 Разработка программного обеспечения для ПЛК 57
3.2.1 Описание программного пакета In Touch 57
3.2.2 Описание областей мнемосхем 59
3.2.3 Добавление клапанов на мнемосхеме 65
3.3 Описание программной среды UNITY PRO 70
4 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности 74
4.1 Организация и планирование работ по разработке темы проекта 74
4.1.1. Продолжительность этапов работ 74
4.1.2 Техническая готовность темы 77
4.1.3 Календарный план-график 77
4.2 Расчет сметы затрат на создание АСУ ТП 79
4.2.1. Расчет затрат на материалы 79
4.2.2. Расчет заработной платы 79
4.2.3. Расчет отчислений от заработной платы 80
4.2.4. Расчет затрат на электроэнергию 81
4.2.5. Расчет амортизационных расходов 83
4.2.6. Расчет прочих расходов 83
4.2.7. Расчет общей себестоимости разработки 84
4.3 Расчёт показателей экономической эффективности проекта 84
5 Социальная ответственность 88
5.1 Производственная безопасность 89
5.1.1. Техника безопасности 90
5.1.2. Электробезопасность 90
5.1.3. Микроклимат 92
5.1.4. Шум 93
5.1.5. Состояние воздушной среды 93
5.1.6. Освещенность 94
5.2. Экологическая безопасность 97
5.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 99
5.3.1. Оценка пожарной безопасности и мероприятий по устранению и
предупреждению пожаров 99
5.3.2. Защита оборудования и трубопроводов от статического электричества
и вторичных проявлений молнии 102
5.4.Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 103
Заключение 104
Список использованных источников 105
Автоматизация - одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, систем управления и экономико-математических методов, освобождающих человека от участия в процессах получения, передачи, преобразования и использования энергии, информации или материалов, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Автоматизация требует дополнительного оснащения: применения датчиков, управляющих устройств (контроллеров), устройств ввода, исполнительных устройств, устройств вывода, использующих электронную технику и методы вычислений, иногда копирующие нервные и мыслительные функции человека.
Автоматизация производства позволяет осуществлять технологические процессы без непосредственного участия обслуживающего персонала. Первоначально осуществлялась лишь частичная автоматизация отдельных операций. В дальнейшем сфера применения автоматизации расширилась как на основные, так и на вспомогательные операции. При полной автоматизации роль обслуживающего персонала ограничивается общим наблюдением за работой оборудования, настройкой и наладкой аппаратуры.
В настоящее время различают четыре основные особенности автоматизации, которые обусловливают задачи и цели ее осуществления.
Первой особенностью автоматизации является возможность повышения производительности труда. Наряду с этим все чаще ставится вопрос о повышении качества и надежности производимой продукции.
Вторая особенность автоматизации обусловлена возможностью управления установкой или производственным процессом в опасных, труднодоступных или вообще недоступных для человека сферах (забои горных предприятий, химические реакторы, ядерные двигатели, атомные электростанции, космические приборы и аппараты и др.).
Третья особенность состоит в возможности замены человека машиной при решении задач, требующих трудоемких и длительных вычислений, а также сопоставления полученных результатов и оперативного логического реагирования.
К четвертой особенности относится повышение культурного и профессионального уровня обслуживающего персонала, в результате чего изменяется характер самого труда. Это имеет большое социальное значение и способствует стиранию граней между умственным и физическим трудом.
Различают следующие основные этапы автоматизации:
1. Частичная автоматизация, когда автоматизируются отдельные, не связанные друг с другом, механизмы или установки,
2. Комплексная автоматизация, при которой все операции технологического процесса согласованы друг с другом и выполняются автоматически по определенной заданной программе,
3. Полная автоматизация, когда автоматизируются как основные, так и вспомогательные операции. При этом предусматривается автоматический выбор оптимальных режимов работы машин и оборудования. На данном этапе широко применяется вычислительная техника, используются принципы кибернетики и оптимального управления.
Целью дипломной работы является систематизация и углубление теоретических и практических знаний в области проектирования автоматизированных систем объектов нефтегазовой отрасли, развитие навыков их практического применения, теоретических знаний при решении инженерных задач автоматизированного управления технологическим процессом в нефтегазовой отрасли.
Автоматизация производства позволяет осуществлять технологические процессы без непосредственного участия обслуживающего персонала. Первоначально осуществлялась лишь частичная автоматизация отдельных операций. В дальнейшем сфера применения автоматизации расширилась как на основные, так и на вспомогательные операции. При полной автоматизации роль обслуживающего персонала ограничивается общим наблюдением за работой оборудования, настройкой и наладкой аппаратуры.
В настоящее время различают четыре основные особенности автоматизации, которые обусловливают задачи и цели ее осуществления.
Первой особенностью автоматизации является возможность повышения производительности труда. Наряду с этим все чаще ставится вопрос о повышении качества и надежности производимой продукции.
Вторая особенность автоматизации обусловлена возможностью управления установкой или производственным процессом в опасных, труднодоступных или вообще недоступных для человека сферах (забои горных предприятий, химические реакторы, ядерные двигатели, атомные электростанции, космические приборы и аппараты и др.).
Третья особенность состоит в возможности замены человека машиной при решении задач, требующих трудоемких и длительных вычислений, а также сопоставления полученных результатов и оперативного логического реагирования.
К четвертой особенности относится повышение культурного и профессионального уровня обслуживающего персонала, в результате чего изменяется характер самого труда. Это имеет большое социальное значение и способствует стиранию граней между умственным и физическим трудом.
Различают следующие основные этапы автоматизации:
1. Частичная автоматизация, когда автоматизируются отдельные, не связанные друг с другом, механизмы или установки,
2. Комплексная автоматизация, при которой все операции технологического процесса согласованы друг с другом и выполняются автоматически по определенной заданной программе,
3. Полная автоматизация, когда автоматизируются как основные, так и вспомогательные операции. При этом предусматривается автоматический выбор оптимальных режимов работы машин и оборудования. На данном этапе широко применяется вычислительная техника, используются принципы кибернетики и оптимального управления.
Целью дипломной работы является систематизация и углубление теоретических и практических знаний в области проектирования автоматизированных систем объектов нефтегазовой отрасли, развитие навыков их практического применения, теоретических знаний при решении инженерных задач автоматизированного управления технологическим процессом в нефтегазовой отрасли.
В результате выполненной работы была разработана система автоматизированного управления насосной подачи воды на УПН-150. В ходе дипломной работы был изучен технологический процесс подачи воды на УПН-150. Были разработаны структурная и функциональная схемы автоматизации подачи воды, позволяющие определить состав необходимого оборудования и количество каналов передачи данных и сигналов. Системы автоматизации насосной подачи воды на УПН-150, диспетчерского контроля и управления были спроектированы на базе полевых устройств фирмы Rosemount и Метран, промышленных контроллеров Modicon TSX Premium и программного SCADA-пакета In Touch. В данном дипломной работе была разработана схема внешних проводок, позволяющая понять систему передачи сигналов от полевых устройств на щит КИПиА и АРМ оператора и, в случае возникновения неисправностей, легко их устранить. Для управления технологическим оборудованием и сбором данных были разработаны алгоритмы пуска/останова технологического оборудования и управления сбором данных. Для поддержания расхода воды на промывку нефти был выбран способ регулирования расхода и разработан алгоритм автоматического регулирования расхода (разработан ПИД-регулятор). В заключительной части дипломной работы были разработаны мнемосхемы подачи воды на установку УПН-150.
Таким образом, спроектированная САУ насосной подачи воды не только удовлетворяет текущим требованиям к системе автоматизации, но и имеет высокую гибкость, позволяющую изменять и модернизировать разработанную САУ в соответствии с возрастающими в течение всего срока эксплуатации требованиям. Кроме того, SCADA-пакет, который используется на всех уровнях автоматизации насосной подачи воды, позволяет сократить затраты на обучение персонала и эксплуатацию систем.
Таким образом, спроектированная САУ насосной подачи воды не только удовлетворяет текущим требованиям к системе автоматизации, но и имеет высокую гибкость, позволяющую изменять и модернизировать разработанную САУ в соответствии с возрастающими в течение всего срока эксплуатации требованиям. Кроме того, SCADA-пакет, который используется на всех уровнях автоматизации насосной подачи воды, позволяет сократить затраты на обучение персонала и эксплуатацию систем.