Автоматизированная система пожаротушения насосного парка нефтеперекачивающей станции (НПС)
|
ВВЕДЕНИЕ 10
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 13
1.1 Анализ современных методов пожаротушения на нефтяных
предприятиях 13
2 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 20
2.1 Разработка экспериментального стенда и методик исследования 20
3 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 34
4 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 38
4.1 Структура АСУ ПТ 38
4.2 Требования к техническим средствам АСУ ПТ 40
5 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И СОСТАВЛЕНИЕ
ЗАКАЗНОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ ПРИБОРОВ II СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ДЛЯ ЩИТА УПРАВЛЕНИЯ 42
5.1 Разработка функциональной схемы 42
5.2 Выбор оборудования нижнего уровня 46
5.2.1 Выбор датчика температуры 46
5.2.2 Выбор датчика уровня 48
5.2.3 Выбор датчика давления 50
5 .2.4 Выбор пожарного извещателя пламени 53
5.2.5 Выбор оптического дымового извещателя 55
5.2.6 Выбор ручного пожарного извещателя 57
5.2.7 Выбор световой сигнальной аппаратуры 58
5.2.8 Выбор звуковой сигнальной аппаратуры 59
5.2.9 Выбор резерву ара с противопожарным запасом воды 59
5.2.10 Выбор пожарных насосов 60
5.2.11 Выбор составляющих узла управления 62
5.2.12 Выбор распылительных устройств 64
5.3 Выбор оборудования среднего уровня 65
5.3.1 Выбор программируемого логического контроллера 65
5.4 Составление заказной спецификации 68
6 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
СОЕДИНЕНИЙ ЩИТА УПРАВЛЕНИЯ 70
7 РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ОБЩЕГО ВИДА ЩИТА 73
8 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРА 75
8.1 Идентификация объекта управления 75
8.2 Расчет параметров настройки регулятора 78
9 ФПНАНСОВЫП МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРС ©ЭФФЕКТИВНОСТЬ II РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
9.1 Формирование плана и графика проведения работ по разработке НН,. 85
9.2 Обоснование необходимых инвестиций для разработки и внедрения НИ
88
9.3 Смета затрат на оборудование и монтажные работы 92
9.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), экономической
эффективности исследования 93
10 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 96
10.1 Производственная безопасность 98
10.2 Экологическая безопасность 102
10.3 Безопасность при чрезвычайных ситуациях 103
10.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности.. 105
10.5 Заключение по разделу «Социальная ответственность» 106
11 РАЗРАБОТКА МНЕМОСХЕМЫ 108
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 13
1.1 Анализ современных методов пожаротушения на нефтяных
предприятиях 13
2 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 20
2.1 Разработка экспериментального стенда и методик исследования 20
3 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 34
4 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 38
4.1 Структура АСУ ПТ 38
4.2 Требования к техническим средствам АСУ ПТ 40
5 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И СОСТАВЛЕНИЕ
ЗАКАЗНОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ ПРИБОРОВ II СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ДЛЯ ЩИТА УПРАВЛЕНИЯ 42
5.1 Разработка функциональной схемы 42
5.2 Выбор оборудования нижнего уровня 46
5.2.1 Выбор датчика температуры 46
5.2.2 Выбор датчика уровня 48
5.2.3 Выбор датчика давления 50
5 .2.4 Выбор пожарного извещателя пламени 53
5.2.5 Выбор оптического дымового извещателя 55
5.2.6 Выбор ручного пожарного извещателя 57
5.2.7 Выбор световой сигнальной аппаратуры 58
5.2.8 Выбор звуковой сигнальной аппаратуры 59
5.2.9 Выбор резерву ара с противопожарным запасом воды 59
5.2.10 Выбор пожарных насосов 60
5.2.11 Выбор составляющих узла управления 62
5.2.12 Выбор распылительных устройств 64
5.3 Выбор оборудования среднего уровня 65
5.3.1 Выбор программируемого логического контроллера 65
5.4 Составление заказной спецификации 68
6 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
СОЕДИНЕНИЙ ЩИТА УПРАВЛЕНИЯ 70
7 РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ОБЩЕГО ВИДА ЩИТА 73
8 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРА 75
8.1 Идентификация объекта управления 75
8.2 Расчет параметров настройки регулятора 78
9 ФПНАНСОВЫП МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРС ©ЭФФЕКТИВНОСТЬ II РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
9.1 Формирование плана и графика проведения работ по разработке НН,. 85
9.2 Обоснование необходимых инвестиций для разработки и внедрения НИ
88
9.3 Смета затрат на оборудование и монтажные работы 92
9.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), экономической
эффективности исследования 93
10 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 96
10.1 Производственная безопасность 98
10.2 Экологическая безопасность 102
10.3 Безопасность при чрезвычайных ситуациях 103
10.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности.. 105
10.5 Заключение по разделу «Социальная ответственность» 106
11 РАЗРАБОТКА МНЕМОСХЕМЫ 108
Объектом автоматизации является система пожаротушения насосного парка на НПС.
Цель работы - оценка эффективности тушения возгораний легковоспламеняющейся жидкости тонкораспыленной водой и разработка автоматизированной системы управления пожаротушения (АСУ ПТ) на базе микропроцессорных средств автоматизации.
В процессе выполнения работы был проведен анализ современных методов и средств тушения пожаров, выполнялись экспериментальные исследования, анализ объекта автоматизации, составление структурной схемы АСУ ПТ, разработана функциональная схема, электрическая принципиальная схема соединений, общий вид щита АСУ ПТ, выбраны приборы и технические средства автоматизации с последующим составлением заказной спецификации, а также выполнена мнемосхема для управления системой с АРМ оператора.
В результате, с учетом технических требований, регламентированных нормативными документами и выдвинутыми исходя из результатов научно - исследовательской работы, была разработана автоматизированная система управления пожаротушением на основе программируемого логического контроллера.
Целесообразность установки такой системы подтверждает то, что сумма затрат на восстановление нефтеперекачивающей станции в случае пожара превышает материальные затраты на установку системы пожаротушения почти в 6 раз.
ВВЕДЕНИЕ
С пожарами как реальной угрозой человечество столкнулось ещё на ранних этапах развития цивилизации. Но и в настоящее время они являются одной из основных опасностей, унося ежегодно десятки тысяч человеческих жизней, оставляя миллионы людей без крова, причиняя миллиардные ущербы мировой экономике, в развитых странах ежегодные материальные потери от пожаров и затраты на борьбу с ними составляют не менее 1% валового национального продукта [1].
В настоящее время на территории России расположены более 600 насосных станций по перекачке нефти. Каждый такой объект относится к наиболее пожаровзрывоопасному классу. Вероятность возникновения пожаров на объектах нефтяной отрасли обусловлена высокой пожароопасностью используемых материалов и веществ (например, нефть и нефтепродукты), а также технологического оборудования. Неоперативное тушение пожаров на таких объектах приводит не только к огромному материальному ущербу, угрозе безопасности работающего персонала, но и к нарушению экологии на близлежащей территории, так как при возгорании нефти выделяются такие вредные вещества как формальдегид, этановая кислота, диоксиды серы и углерода и другие [2]. Самым распространенным путем снижения возникающих рисков возникновения пожаров является оснащение предприятий современными автоматизированными системами пожаротушения.
Анализ крупных аварий на предприятиях показывает, что при взрывах больших объемов парогазовых выбросов разрушению подвергаются не только здания и сооружения самих производственных объектов, но и близлежащих жилых массивов. Также создаются значительные трудности для локализации аварий, а традиционные технические средства противопожарной службы по их предупреждению оказываются малоэффективными.
Наиболее пожаровзрывоопасным является хранение углеводородов. За 20 лет в России на наземных резервуарах типа РВС произошло 93,3% пожаров и аварий. Пожары, по виду хранимых продуктов, распределяются:
- 53,8% - на резервуарах с бензином;
- 32,4% резервуары с сырой нефтью;
- 13,8% - на резервуарах с другими нефтепродуктами.
Чаще всего пожары происходят на распределительных нефтебазах - 48,3%, резервуары на НПС - 27,7%, на нефтепромыслах - 14%, на резервуарах нефтепроводов - 10%.
Установлено, что основными источниками зажигания, от которых возникают пожары, являются: огневые и ремонтные работы (23,5%), искры электроустановок (14,7%), проявления атмосферного электричества (9,2%), разряды статистического электричества (9,7%), большая часть всех пожаров на резервуарах (42,2%) происходит от самовозгорания пирофорных отложений, неосторожного обращения с огнем, поджогов и других источников зажигания. Доля пожаров от перечисленных источников зажигания, существенно различается по отраслям промышленности.
В области пожарной безопасности на объектах разработана специализированная, действующая в настоящее время, нормативная база, которая регламентирует применение автоматизированных систем пожаротушения касательно определения типов объектов для их обязательного применения, а также в области выбора конкретных видов тушащих веществ и технологий их подачи [3-5].
Поэтому, все большую актуальность приобретают вопросы технического оснащения пожарных подразделений, а также методы тушения.
Тушение возгораний нефти, как правило, производится воздушномеханической пеной средней или низкой кратности. Такой способ тушения наиболее эффективен так как плотность пены меньше, чем плотность нефти, поэтому воздушно-механическая пена покрывает площадь разлива горючей жидкости, тем самым перекрывая доступ кислорода к пламени. Различают способ тушения подачей низкократной пленкообразующей пены сверху на поверхность нефти или нефтепродукта, способ подслойного тушения пожаров, а также комбинированный способ [6]. Для получения воздушно - механической пены используют воду и пенообразователи в процентном соотношении 94 и 6 соответственно. Необходимыми техническими средствами такого способа пожаротушения выступают дорогостоящие пеногенераторы и пенопроводы, поэтому резко возрастает стоимость системы автоматизированного пожаротушения.
В последнее время можно отметить тенденцию интенсивного развития научно-технических основ технологии пожаротушения с помощью тонкораспыленной воды (ТРВ), водяного тумана и др. [7-8]. Вода является самым распространенным и дешевым средством борьбы с пожарами, что объясняется ее доступностью и высокой огнетушащей способностью. Однако, большой расход воды, невозможность объемного тушения и низкая применимость при тушении нефтепродуктов снижает потенциал воды в части подавления горения пожара с использованием традиционных водяных автоматизированных установок пожаротушения. В качестве решения данной проблемы в качестве альтернативы зачастую предлагается использование тонкораспыленной воды (ТРВ) - с размерами (радиусами) капель менее 0,5 мм.
Использование ТРВ является одним из способов повышения огнетушащей эффективности воды, а также позволяет достичь локализации и тушения очага возгорания в результате действия на пламя деструктурированного потока воды. Это приводит к охлаждению зоны горения и одновременному парообразованию [9-10].
Цель работы - оценка эффективности тушения возгораний легковоспламеняющейся жидкости тонкораспыленной водой и разработка автоматизированной системы управления пожаротушения (АСУ ПТ) на базе микропроцессорных средств автоматизации.
В процессе выполнения работы был проведен анализ современных методов и средств тушения пожаров, выполнялись экспериментальные исследования, анализ объекта автоматизации, составление структурной схемы АСУ ПТ, разработана функциональная схема, электрическая принципиальная схема соединений, общий вид щита АСУ ПТ, выбраны приборы и технические средства автоматизации с последующим составлением заказной спецификации, а также выполнена мнемосхема для управления системой с АРМ оператора.
В результате, с учетом технических требований, регламентированных нормативными документами и выдвинутыми исходя из результатов научно - исследовательской работы, была разработана автоматизированная система управления пожаротушением на основе программируемого логического контроллера.
Целесообразность установки такой системы подтверждает то, что сумма затрат на восстановление нефтеперекачивающей станции в случае пожара превышает материальные затраты на установку системы пожаротушения почти в 6 раз.
ВВЕДЕНИЕ
С пожарами как реальной угрозой человечество столкнулось ещё на ранних этапах развития цивилизации. Но и в настоящее время они являются одной из основных опасностей, унося ежегодно десятки тысяч человеческих жизней, оставляя миллионы людей без крова, причиняя миллиардные ущербы мировой экономике, в развитых странах ежегодные материальные потери от пожаров и затраты на борьбу с ними составляют не менее 1% валового национального продукта [1].
В настоящее время на территории России расположены более 600 насосных станций по перекачке нефти. Каждый такой объект относится к наиболее пожаровзрывоопасному классу. Вероятность возникновения пожаров на объектах нефтяной отрасли обусловлена высокой пожароопасностью используемых материалов и веществ (например, нефть и нефтепродукты), а также технологического оборудования. Неоперативное тушение пожаров на таких объектах приводит не только к огромному материальному ущербу, угрозе безопасности работающего персонала, но и к нарушению экологии на близлежащей территории, так как при возгорании нефти выделяются такие вредные вещества как формальдегид, этановая кислота, диоксиды серы и углерода и другие [2]. Самым распространенным путем снижения возникающих рисков возникновения пожаров является оснащение предприятий современными автоматизированными системами пожаротушения.
Анализ крупных аварий на предприятиях показывает, что при взрывах больших объемов парогазовых выбросов разрушению подвергаются не только здания и сооружения самих производственных объектов, но и близлежащих жилых массивов. Также создаются значительные трудности для локализации аварий, а традиционные технические средства противопожарной службы по их предупреждению оказываются малоэффективными.
Наиболее пожаровзрывоопасным является хранение углеводородов. За 20 лет в России на наземных резервуарах типа РВС произошло 93,3% пожаров и аварий. Пожары, по виду хранимых продуктов, распределяются:
- 53,8% - на резервуарах с бензином;
- 32,4% резервуары с сырой нефтью;
- 13,8% - на резервуарах с другими нефтепродуктами.
Чаще всего пожары происходят на распределительных нефтебазах - 48,3%, резервуары на НПС - 27,7%, на нефтепромыслах - 14%, на резервуарах нефтепроводов - 10%.
Установлено, что основными источниками зажигания, от которых возникают пожары, являются: огневые и ремонтные работы (23,5%), искры электроустановок (14,7%), проявления атмосферного электричества (9,2%), разряды статистического электричества (9,7%), большая часть всех пожаров на резервуарах (42,2%) происходит от самовозгорания пирофорных отложений, неосторожного обращения с огнем, поджогов и других источников зажигания. Доля пожаров от перечисленных источников зажигания, существенно различается по отраслям промышленности.
В области пожарной безопасности на объектах разработана специализированная, действующая в настоящее время, нормативная база, которая регламентирует применение автоматизированных систем пожаротушения касательно определения типов объектов для их обязательного применения, а также в области выбора конкретных видов тушащих веществ и технологий их подачи [3-5].
Поэтому, все большую актуальность приобретают вопросы технического оснащения пожарных подразделений, а также методы тушения.
Тушение возгораний нефти, как правило, производится воздушномеханической пеной средней или низкой кратности. Такой способ тушения наиболее эффективен так как плотность пены меньше, чем плотность нефти, поэтому воздушно-механическая пена покрывает площадь разлива горючей жидкости, тем самым перекрывая доступ кислорода к пламени. Различают способ тушения подачей низкократной пленкообразующей пены сверху на поверхность нефти или нефтепродукта, способ подслойного тушения пожаров, а также комбинированный способ [6]. Для получения воздушно - механической пены используют воду и пенообразователи в процентном соотношении 94 и 6 соответственно. Необходимыми техническими средствами такого способа пожаротушения выступают дорогостоящие пеногенераторы и пенопроводы, поэтому резко возрастает стоимость системы автоматизированного пожаротушения.
В последнее время можно отметить тенденцию интенсивного развития научно-технических основ технологии пожаротушения с помощью тонкораспыленной воды (ТРВ), водяного тумана и др. [7-8]. Вода является самым распространенным и дешевым средством борьбы с пожарами, что объясняется ее доступностью и высокой огнетушащей способностью. Однако, большой расход воды, невозможность объемного тушения и низкая применимость при тушении нефтепродуктов снижает потенциал воды в части подавления горения пожара с использованием традиционных водяных автоматизированных установок пожаротушения. В качестве решения данной проблемы в качестве альтернативы зачастую предлагается использование тонкораспыленной воды (ТРВ) - с размерами (радиусами) капель менее 0,5 мм.
Использование ТРВ является одним из способов повышения огнетушащей эффективности воды, а также позволяет достичь локализации и тушения очага возгорания в результате действия на пламя деструктурированного потока воды. Это приводит к охлаждению зоны горения и одновременному парообразованию [9-10].
Подобные работы
- Совершенствование инженерно-технических мероприятий и организационных алгоритмов действий ГПС при тушении пожаров в резервуарных парках (на примере нефтеперекачивающей станции НПС «Самара-2»)
Магистерская диссертация, техносферная безопасность. Язык работы: Русский. Цена: 4860 р. Год сдачи: 2021