Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПИСАНИЕ
ОБОРУДОВАНИЯ 11
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса 11
1.2 Описание основного технологического оборудования и алгоритма
работы механизма 22
1.3 Цель и задачи автоматизации, требования к системе автоматизации25
1.4 Обзор существующих вариантов автоматизации технологического
процесса 27
1.5 Разработка архитектуры систем автоматизации 30
Выводы по главе 1 32
2. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИ 33
2.1 Разработка функциональной схемы автоматизации 33
2.2 Выбор технических средств автоматизации 34
2.2.1 Выбор датчика температуры окружающей среды 34
2.2.2 Выбор электропривода 35
2.2.3 Выбор электромагнитного реле 37
2.2.4 Выбор ПЛК 39
2.2.5 Выбор модулей ввода-вывода сигналов ПЛК 41
2.2.6 Выбор оборудования для панели управления 44
2.2.7 Выбор устройств питания и устройств электрической защиты .. 46
2.3 Разработка электрических схем соединения элементов системы
автоматизации 50
2.4 Разработка алгоритма управления и программного обеспечения
системы автоматизации 50
2.5 Разработка системы визуализации управления технологическим
процессом 58
2.6 Моделирование типового технологического режима 61
Вывод по главе 2 65
3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 67
3.1 Краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции . 67
3.2 Расчёт производственной программы цеха (расчет фактического годового фонда рабочего времени и производительности
оборудования) 67
3.3 Расчет суммарных затрат 69
3.3.1 Расчет сметы капитальных затрат 69 3.3.2 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования 71
3.4 Расчет срока окупаемости проекта и составление сводной таблицы
технико-экономических показателей 74
Вывод по главе 3 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 80
ПРИЛОЖЕНИЯ 82
Система газоснабжения является одной из самых важных составляющих газовой промышленности, которая в свою очередь занимает значимое место в топливно-энергетическом комплексе Российской Федерации. Именно она связывает между собой добычу природного газа и его потребителей. У компании «Газпром» в эксплуатации находится одна из крупнейших в мире газотранспортных систем. Ее протяженность составляет 170,7 тысяч километров, с объемом транспортируемого газа равного 703,1 миллиарда кубических метров. В ее эксплуатации находится около 251 компрессорных станций. Общий парк газоперекачивающих агрегатов (ГПА) составляет 3826 с суммарной мощностью 46,2 МВт. Подавляющая часть этого парка представлена ГПА с газотурбинным двигателем.
Маслосистема - одна из важнейших систем газотурбинного двигателя. Именно от исправной работы маслосистемы зависит исправность работы газоперекачивающего агрегата. Именно значения параметров масла играют огромную роль в поддержании стабильности работы маслосистемы. Они не должны зависеть ни от режима работы газоперекачивающего агрегата, ни от условий внешней среды. В свою же очередь параметры масла напрямую зависят от работы охладителей. При недостаточном охлаждении масла снижается его вязкость. При ее снижении существует возможность перехода трения из жидкостного состояния к полужидкостному, что может привести к снижению коэффициента полезного действия газовой турбины и к быстрому износу компонентов ГПА. Из вышеперечисленных факторов следует, что эффективность работы газоперекачивающего агрегата во многом зависит от нормальной работы охладителя масла.
На данный момент основными охладителями масла для Российской газотранспортной системы являются аппараты воздушного охлаждения (АВО). Это связано с тем, что газокомпрессорные станции необходимо размещать через каждые 100-150 километров в независимости от наличия пресной воды и отрицательных температур окружающей среды. Как известно подавляющее число месторождений газа в стране располагаются в зоне, где большую часть года температура окружающей среды отрицательна.
В комплексе компрессорных станций, расположенных на магистральном газопроводе, аппараты воздушного охлаждения используются как для охлаждения масла газотурбинных установок, так и охлаждения перекачиваемого газа. Эффективности работы АВО газа является объектом многих исследований, в то время как маслоохладителям внимания уделяется недостаточно.
АВО масла и газа отличаются теплофизическими параметрами первичных носителей, разницей температур и давлений на входе в АВО, массой и габаритами, затратами на эксплуатацию и местом размещения на территории КС.
Газотурбинные установки, размещенные на компрессорной станции, не могут работать без масла, которое охлаждается или же нагревается на АВО. Именно от качества данного масла зависит эффективность работы всей установки, детали которой находятся в постоянной работе и нуждаются в смазке. Данный элемент позволяет избежать перегрева от трения, а также износа этих деталей.
Чтобы ГПА эффективно работали, масло должно быть в надлежащем состоянии. Одним из основных требований к маслу является его вязкость, которая не должна быть высокой или же низкой. Вязкость же в свою очередь зависит от температуры. График зависимости различных физических свойств масла представлен на рисунке 1.1. Поэтому для поддержания оптимальной температуры масла на компрессорных станциях используются АВО масла.
Регулирование температуры осуществляется управлением аппаратом воздушного охлаждения масла в зависимости от температуры масла в рабочем пространстве, учитывая такие возмущающие факторы, как погодные условия [1]....
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была разработана автоматизированная система управления аппаратом воздушного охлаждения масла на ГКС «Долгодеревенское» Челябинского ЛПУ МГ ООО «Газпром Трансгаз Екатеринбург». При разработке системы учитывались все требования и стандарты, предъявляемые системам автоматизированного управления.
Разработанная система позволит повысить качество масла за счет более точной регулировки температуры, тем самым продлив время работы масла и комплектующих газоперекачивающего агрегата, а также позволит минимизировать ручной труд и улучшить условия труда сотрудников.
В ходе выполнения данной работы для системы автоматизации была разработана функциональная схема для определения структуры автоматического контроля технологического процесса и оснащение техническими средствами автоматизации.
Далее была разработана структурная схема автоматизации, исходя из которой производился выбор оборудования. Выбор оборудования также осуществлялся исходя из задач автоматизации. Выбранное оборудование полностью удовлетворяет поставленным требованиям. Также были разработаны схемы электрические принципиальные.
Был разработан алгоритм управления аппаратом воздушного охлаждения в ручном/автоматическом режиме и написана программа, его реализующая. К тому же была разработана визуализация работы системы. Кроме того, было произведено моделирование работы программы, которое показало, что программа работает согласно созданному алгоритму и поставленным задачам.
В экономической части работы была составлена смета капитальных затрат, рассчитаны расходы на содержание и эксплуатацию оборудования до и после внедрения автоматизированной системы управления. Был рассчитан индекс доходности, который составил 1,26, и срок окупаемости проекта равный 2 года и 5 месяцев. Данные показатели позволяют считать внедрение охлаждения масла экономически эффективным.
