Разработка структуры и использование элементов САПР

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Пояснительная записка к курсовой работе с. 41, рис. 2, табл. 2, 5 источников.

Иллюстративная часть на 4-х листах формата А3.

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ, АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ, ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ, СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ

Курсовая работа имеет комплексный характер, проявляющийся в последовательной реализации разноплановых задач: решаются задачи и проблемы САПР, затем выполняется анализ объекта автоматизации (ректификационная колонна), затем на основе анализа разрабатывается система автоматического регулирования.

Целью данной курсовой работы являются:

- разработка структуры САПР;

- научиться использовать элементы САПР при автоматизации конкретных объектов;

- научиться самостоятельно пользоваться специальной литературой;

- подготовится к выполнению выпускной квалификационной работы.

В результате использования элементов САПР были спроектированы: схема автоматизации, принципиальные электрические схема питания, сигнализации и регулирования.

Введение

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов.

В современной конкурентной борьбе за продвижение своей продукции на рынки сбыта и завоевание доверия потребителей немыслимо обходиться без использования последних технологий в области автоматизации производства, повышения и контроля качества, а так же увеличения производительности. Это может быть внедрено в производство путем модернизации существующих автоматизированных систем или же разработкой принципиально новых систем, способных решать более широкий круг задач при минимальных затратах времени и человеческого труда.

К настоящему времени создано большое число программно-методических комплексов, для САПР с различными степенью специализации и прикладной ориентацией. В результате автоматизация проектирования стала необходимой составной частью подготовки инженеров разных специальностей; инженер, не владеющий знаниями и не умеющий работать в САПР, не может считаться полноценным специалистом.

В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и т.д.

Одним из аспектов САПР является осуществление автоматизированного рабочего места (АРМ). АРМ представляет собой один или несколько персональных компьютеров в промышленном исполнении. АРМ предназначено для использования вместо традиционного пульт-табло с лампами и кнопками.

АРМ имеет целый ряд достоинств:

- минимальные габариты;

- большая наглядность;

- протоколирование действий персонала и хода технологического процесса;

- предоставление нормативно-справочной информации;

- ведение электронного документооборота;

- сокращение кабеля, подводимого к рабочему месту.

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты). Ректификация -- это процесс многократного испарения и конденсации, в ходе которого исходная смесь разделяется на 2 или более компонентов, и паровая фаза насыщается легколетучим (низкокипящим) компонентом(тами), а жидкая часть смеси насыщается тяжелолетучим (высококипящим) компонентом(тами).

Задачей разработки автоматизированной системы является обеспечение максимальной автономности технологического процесса, минимальных затрат на контроль за параметрами со стороны операторского персонала.

Нормативные ссылки

В данной курсовой работе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ Р 8.596-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

ГОСТ Р 51858 2002 Нефть для нефтеперерабатывающих предприятий.

ГОСТ 7.32-2001 Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.

ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы физических величин.

ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.

ГОСТ 21.404-85 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.

ГОСТ 34.601-90 Автоматизированные системы. Стадии создания.

ГОСТ 34.602-89 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

ГОСТ 305 82 Дизельное топливо.

ГОСТ 10585 99 Мазут.

ГОСТ 8.401-80 ГСИ. Класс точности измерительных приборов.

ТУ-газ-88 Требования к установке сигнализаторов и газоанализаторов.

1. Техническое задание

1.1 Общие сведения

1.1.1 Полное название системы

Система автоматического управления блоком предварительной ректификации.

1.1.2 Наименование предприятия разработчика и заказчика системы

Предприятие разработчик: студент 5 курса КубГТУ Пепенко И.Д.

Предприятие заказчик: ООО «ЭКО-Краснодарнефтехим».

1.1.3 Перечень документов, на основании которых создается система

- Задание на курсовую работу

- Комплекс стандартов на автоматизированные системы стадии создания ГОСТ 34.601-90

- Перечень документов по ГОСТ 34.201-8

- Перечень требований к системе, определенных Контрактом

1.1.4 Плановые сроки начала и окончания работы по созданию системы

Срок начала проектирования: 1.09.2012г.

Срок окончания проектирования: 23.11.2012г.

1.1.5 Сведения об источниках и порядке финансирования работ

Источником финансирования является ООО «ЭКО-Краснодарнефтехим».

Порядок финансирования определяется условиями Контракта.

1.1.6 Порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ по созданию системы

Система передается в виде функционирующего комплекса на базе средств вычислительной техники Заказчика и Исполнителя в сроки, установленные Контрактом. Приемка системы осуществляется комиссией в составе уполномоченных представителей Заказчика и Исполнителя. 

1.2 Назначение и цели создания системы

1.2.1 Назначение системы

Назначение автоматизированной системы - управление технологическим процессом блока предварительной ректификации.

1.2.2 Цели создания системы

Цель создания системы - повысить технико-экономические показатели производства в целом, снизить себестоимость продукции, увеличить объемы производства, улучшить средства автоматизации.

1.3 Характеристики объекта автоматизации

1.3.1 Краткие сведения об объекте автоматизации

Объект автоматизации - нефтеперерабатывающая установка, предназначенная для первичной ректификации нефти (класса 1 с содержанием серы до 0,6% масс., тип 1, группа 1, вид 1 по ГОСТ Р 51858 2002) с получением в качестве продуктов прямогонного бензина (с температурой конца кипения не выше 180°С), дизельного топлива (в соответствии с ГОСТ 305 82 для марки Л вида I и II) и мазута (в соответствии с ГОСТ 10585 99 для марки 100).

Производительность установки по сырью составляет 220 тыс.т/год. Режим работы - непрерывный, число часов работы в году - 8000.

Блок предварительной ректификации состоит из отбензинивающей колонны, аппаратов воздушного охлаждения, водяного холодильника, рефлюксной емкости и цилиндрической вертикальной печи для нагрева «горячей струи», узла подготовки собственного топливного газа для использования в качестве топлива печей, включающего сепаратор-каплеотбойник, паровой подогреватель газа, фильтр.

1.3.2 Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды

Объект автоматизации эксплуатируется при нормальных условиях окружающей среды.

1.4 Требования к системе

1.4.1 Требования к системе в целом

Требования к структуре и функционированию системы

1. Перечень подсистем: система регулирования температуры верха колонны, система контроля и регулирования расхода топлива, система контроля уровня топлива, система сигнализации и предупреждения.

2. Требования к способам и средствам связи между компонентами системы: разработка системы полной диспетчеризации.

3. Требования к режимам функционирования системы: летний и зимний режимы.

4. Требования к диагностированию системы: Компоненты АСУ должны предоставлять удобный интерфейс для возможности просмотра диагностических событий, мониторинга процесса выполнения программ. При возникновении аварийных ситуаций, либо ошибок в программном обеспечении, диагностические инструменты должны позволять сохранять полный набор информации, необходимой разработчику для идентификации проблемы.

Требования к численности и квалификации персонала системы и режиму его работы

Оператор, следящий за процессом - 1 человек.

Наладчик - 1 человек.

Показатели назначения

Система должна предусматривать возможность масштабирования по производительности и объему обрабатываемой информации без модификации ее программного обеспечения путем модернизации используемого комплекса технических средств. Возможности масштабирования должны обеспечиваться средствами используемого базового программного обеспечения.

Требования к надежности

Система должна сохранять работоспособность и обеспечивать восстановление своих функций при возникновении следующих внештатных ситуаций:

- при сбоях в системе электроснабжения аппаратной части;

- при ошибках в работе аппаратных средств;

- при ошибках, связанных с программным обеспечением.

Для защиты аппаратуры от бросков напряжения и коммутационных помех должны применяться сетевые фильтры.

Требования безопасности.

Все внешние элементы технических средств системы, находящиеся под напряжением, должны иметь защиту от случайного прикосновения, а сами технические средства иметь зануление или защитное заземление в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 и ПУЭ.

Система электропитания должна обеспечивать защитное отключение при перегрузках и коротких замыканиях в цепях нагрузки, а также аварийное ручное отключение.

Общие требования пожарной безопасности должны соответствовать нормам на бытовое электрооборудование. В случае возгорания не должно выделяться ядовитых газов и дымов. После снятия электропитания должно быть допустимо применение любых средств пожаротушения. 

Факторы, оказывающие вредные воздействия на здоровье со стороны всех элементов системы (в том числе вибрация, шум и т.д.), не должны превышать действующих норм (СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03 от 03.06.2003 г.).

Требования к эргономике и технической эстетике

Взаимодействие пользователей с прикладным программным обеспечением, входящим в состав системы должно осуществляться посредством визуального графического интерфейса (GUI). Интерфейс системы должен быть понятным и удобным, не должен быть перегружен графическими элементами и должен обеспечивать быстрое отображение экранных форм.

Система должна обеспечивать корректную обработку аварийных ситуаций, вызванных неверными действиями пользователей, неверным форматом или недопустимыми значениями входных данных. В указанных случаях система должна выдавать пользователю соответствующие сообщения, после чего возвращаться в рабочее состояние, предшествовавшее неверной (недопустимой) команде или некорректному вводу данных.

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы

Для нормальной эксплуатации разрабатываемой системы должно быть обеспечено бесперебойное питание ПЭВМ. При эксплуатации система должна быть обеспечена соответствующая стандартам хранения носителей и эксплуатации ПЭВМ температура и влажность воздуха. 

Периодическое техническое обслуживание используемых технических средств должно проводиться в соответствии с требованиями технической документации изготовителей, но не реже одного раза в год.

Периодическое техническое обслуживание и тестирование технических средств должны включать в себя обслуживание и тестирование всех используемых средств, включая рабочие станции, серверы, кабельные системы и сетевое оборудование, устройства бесперебойного питания.

Требования к защите информации от несанкционированного доступа

ИС должна обеспечивать защиту от несанкционированного доступа категории 1Д по классификации действующего руководящего документа Гостехкомиссии России «Автоматизированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации. Классификация автоматизированных систем»

Компоненты подсистемы защиты от НСД должны обеспечивать:

- идентификацию пользователя;

- проверку полномочий пользователя при работе с системой;

- разграничение доступа пользователей на уровне задач и информационных массивов.

Требования по сохранности информации при авариях

Программное обеспечение АСУ должно восстанавливать свое функционирование при корректном перезапуске аппаратных средств. Должна быть предусмотрена возможность организации автоматического и (или) ручного резервного копирования данных системы средствами системного и базового программного обеспечения (ОС, СУБД), входящего в состав программно технического комплекса Заказчика.

Требования к защите от влияния внешних воздействий

Защита от влияния внешних воздействий должна обеспечиваться средствами программно технического комплекса Заказчика.

1.4.2 Требования к видам обеспечения

Требования к математическому обеспечению системы

Математические методы и алгоритмы, а также программное обеспечение, реализующее их, должны быть сертифицированы уполномоченными организациями.

Требования к информационному обеспечению системы

Состав, структура и способы организации данных в системе должны быть определены на этапе технического проектирования. Система должна быть создана на основе SCADA-системы Genesis32. Для обеспечения целостности данных должны использоваться встроенные механизмы СУБД.

Структура должна поддерживать кодирование хранимой и обрабатываемой информации в соответствии с общероссийскими классификаторами (там, где они применимы). Доступ к данным должен быть предоставлен только авторизованным пользователям с учетом их служебных полномочий, а также с учетом категории запрашиваемой информации. Технические средства, обеспечивающие хранение информации, должны использовать современные технологии, позволяющие обеспечить повышенную надежность хранения данных и оперативную замену оборудования.

В состав системы должна входить специализированная подсистема резервного копирования и восстановления данных. При проектировании и развертывании системы необходимо рассмотреть возможность использования накопленной информации из уже функционирующих информационных систем.

Требования к лингвистическому обеспечению системы

Выражается языками общения между проектировщиками и компьютерами, языками программирования и языками обмена данными между ТС САПР.

Требования к программному обеспечению системы

При проектировании и разработке системы необходимо максимально эффективным образом использовать ранее закупленное программное обеспечение, как серверное, так и для рабочих станций. 

Используемое при разработке программное обеспечение и библиотеки программных кодов должны иметь широкое распространение, быть общедоступными и использоваться в промышленных масштабах.

Базовой программ программной платформой должна являться операционная система MS Windows.

Требования к метрологическому обеспечению

Температура и расход должны измеряться с погрешностью не более 2,5%. Уровень должен измеряться с погрешностью не более 3%.

Требования к организационному обеспечению системы

Организационное обеспечение системы должно быть достаточным для эффективного выполнения персоналом возложенных на него обязанностей при осуществлении автоматизированных и связанных с ними неавтоматизированных функций системы. Заказчиком должны быть определены должностные лица, ответственные за:

- обработку информации АС;

- администрирование АС;

- обеспечение безопасности информации АС;

- управление работой персонала по обслуживанию АС. 

К работе с системой должны допускаться сотрудники, ознакомленные с правилами эксплуатации и прошедшие обучение работе с системой.

Требования к методическому обеспечению

В состав нормативно-правового и методического обеспечения системы должны входить законодательные акты, стандарты и нормативы.

Требования к функциям, выполняемым системой

Система выполняет функции:

Для подсистемы регулирования температуры верха колонны:

- управление температурой в верхней части колонны;

- управление температурой «острого орошения»;

- управление расходом «острого орошения»;

Для подсистемы регулирования работы насоса:

- измерение давления перед насосом;

- измерение давления после насоса;

- регулирование работы насоса.

Информационная функция. Ее содержанием являются: сбор, преобразование, хранение информации о состоянии ТОУ, представление этой информации оперативному персоналу или передача ее для последующей обработки.

Функции централизованного контроля заключаются в следующем:

- непрерывное, периодическое и (или) по вызову измерение, оперативное отображение и регистрация значений технологических параметров и показателей со значений технологических параметров и показателей состояния оборудования от установленных пределов;

- контроль, оперативное отображение, регистрация и сигнализация срабатываний блокировок и защит;

- оперативное отображение и регистрация результатов математических и логических операций, выполняемых технологическими средствами системы.

1.4.4 Требования к составу и технической реализации системы

Система должна быть спроектирована с применением отечественных средств автоматизации и применением контроллеров фирмы Siemens, прошедших процедуру сертификации Госстандарта РФ.

АСУ должна удовлетворять требованиям:

- высокой эксплуатационной надежностью и безопасностью работы оборудования;

- удобством работы оперативного персонала в процессе контроля и управления;

- наличием аппаратных и программных средств для организации информационного обмена с системой управления верхнего уровня;

- дистанционное управление технологическим оборудованием;

- автоматическая аварийная остановка УСК по команде оператора.

1.4.5 Требования по безопасности

Конструктивное исполнение устройств, электрический монтаж должны обеспечивать безопасность эксплуатации и соответствовать требованиям:

- правил безопасности в промышленности;

- правил устройства электроустановок;

- правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей;

- правил эксплуатации и безопасного обслуживания средств автоматизации, телемеханизации и вычислительной техники.

1.5 Состав и содержание работ по созданию системы

Состав и содержание работ по проектированию, созданию и внедрению автоматизированной системы управления ректификационной колонной определяется с учетом требований ГОСТ 34.601 - 90 и включает:

- разработку концепции автоматизированной системы управления ректификационной колонной в соответствии с требованиями Заказчика;

- сбор исходных документов (схемы автоматизации, перечни входной и выходной информации, получение материалов заводов-изготовителей и т.д.);

- разработку технического задания на автоматизированную систему управления ректификационной колонной;

- выбор технических и программных средств для автоматизированной системы управления ректификационной колонной;

- проработку технических решений и организации управления;

- разработку технологических алгоритмов и заданий на прикладное (пользовательское) программное обеспечение (ПО);

- разработку систем классификации и кодирования;

- разработку проектной документации;

- разработку рабочей документации и прикладного ПО;

- опережающее обучение персонала и обучение в процессе наладки и сдачи системы в эксплуатацию;

- проведение работ на объекте автоматизации (шефмонтаж, пуско-наладка, приемочные испытания);

- корректировку рабочей документации и программного обеспечения по результатам пуско-наладки и приемочных испытаний;

- выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами.

Работы по созданию и внедрению автоматизированной системы управления ректификационной колонной выполняются поэтапно.

При проектировании и пуско-наладке предусматривается выделение следующих этапов (подсистем):

- интеграция существующих систем в единую диспетчерскую систему:

- проектирование и создание технического обеспечения уровней ЛСКУ;

- проектирование и разработка информационного и программного обеспечения;

- шефмонтаж и комплексная пуско-наладка.

- параметрирование и пуско-наладка алгоритмов и ПО оптимизации работы оборудования.

- обучение оперативного и технического персонала.

Таблица 1. Состав и содержание работ по созданию системы.

N n/n	Наименование этапов работ	Срок выполнения
1	Разработка технического задания	Согласно календарному плану
2	Разработка общесистемных решений	Согласно календарному плану
3	Разработка информационного обеспечения	Согласно календарному плану
4	Разработка математического и программного обеспечения	Согласно календарному плану
5	Разработка математического и программного обеспечения микропроцессорных контроллеров для контроля и управления	Согласно календарному плану
6	Разработка технического обеспечения	Согласно календарному плану
7	Разработка организационного обеспечения	Согласно календарному плану
8	Поставка оборудования	Через 100 дней после перевода аванса
9	Монтаж оборудования	Через 2 месяца после поставки
10	Пусконаладочные работы	Через 2 месяца после окончания монтажных работ
11	Пусконаладочные работы нижнего уровня	Согласно календарному плану
12	Комплексная наладка системы	Через 30 дней после подписания акта рабочей комиссией

1.6 Порядок контроля и приемки системы

Порядок контроля и приемки автоматизированной системы управления ректификационной колонной должен соответствовать ГОСТ 34.603-92

Монтаж и наладка автоматизированной системы управления ректификационной колонной на объектах Заказчика должны производиться специализированными организациями с привлечением, при необходимости, Исполнителя. Организационные действия по выполнению монтажа и наладки системы должны согласовываться с Заказчиком.

После завершения пусконаладочных работ каждая подсистема автоматизированной системы управления ректификационной колонной должна пройти следующие виды испытаний:

_ предварительные испытания;

_ приемочные испытания.

Испытания и приемка каждой подсистемы автоматизированной системы управления ректификационной колонной должны проводиться на комплекте, который должен включать:

_ комплекс технических средств, смонтированных, соединенных и подготовленных к эксплуатации;

_ проектную, рабочую документацию и программное обеспечение;

_ ЗИП.

Предварительные испытания автоматизированной системы управления ректификационной колонной.

Предварительные испытания проводятся после завершения пусконаладочных работ с целью определения нормальной работоспособности системы. По результатам данных испытаний принимается решение о возможности проведения приемочных испытаний.

Предварительные испытания организует Исполнитель, а проводят Исполнитель и Заказчик при участии субподрядных организаций.

По результатам предварительных испытаний составляется перечень необходимых доработок со сроками их выполнения.

Приемочные испытания.

Приемочные испытания проводятся с целью определения соответствия характеристик автоматизированной системы управления ректификационной колонной требованиям ТЗ, проектной и рабочей документации.

Приемочные испытания проводятся после доработки системы по замечаниям, выявленным при предварительных испытаниях.

Приемочные испытания автоматизированной системы управления ректификационной колонной должны быть проведены на функционирующих объектах Заказчика и завершены в течение 5 календарных дней.

По результатам приемочных испытаний приемочная комиссия составляет протокол испытаний и акт о вводе автоматизированной системы управления ректификационной колонной в эксплуатацию.

Исполнитель обеспечивает гарантийные обязательства в части программного обеспечения собственной разработки в течение 12 месяцев с момента ввода автоматизированной системы управления ректификационной колонной в эксплуатацию.

Гарантийный срок эксплуатации и порядок гарантийного обслуживания технических средств _ в соответствии с документацией изготовителей и поставщиков технических средств.

1.7 Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие

До начала монтажа оборудования автоматизированной системы управления ректификационной колонной Заказчик должен обеспечить выполнение следующих работ:

_ согласовать перечень помещений для размещения оборудования автоматизированной системы управления ректификационной колонной и дополнительного оборудования;

_ обеспечить необходимые условия хранения технических средств автоматизированной системы управления ректификационной колонной, исключение доступа посторонних лиц к техническим средствам во время хранения, монтажа, эксплуатации (охрана, использование средств сигнализации и т.п.);

_ обеспечить подачу требуемого электропитания системы;

_ обеспечить заземление технических средств автоматизированной системы управления ректификационной колонной в соответствии с заданными требованиями;

_ обеспечить рабочее состояние используемых совместно с автоматизированной системой управления ректификационной колонной систем управления и КИП;

_ обеспечить выполнение заданных условий эксплуатации в помещениях, где размещается оборудование автоматизированная система управления ректификационной колонной;

_ назначить лиц, ответственных за обеспечение подготовки объекта к внедрению автоматизированной системы управления ректификационной колонной, участие во внедрении автоматизированной системы управления ректификационной колонной и приемку работ, обслуживание автоматизированной системы управления ректификационной колонной в ходе эксплуатации.

Заказчиком должен быть разработан и согласован с Исполнителем график монтажа оборудования автоматизированной системы управления ректификационной колонной и пуско-наладочных работ и организовано их выполнение с участием специализированных монтажных организаций, Исполнителя и субподрядных организаций.

1.8 Требования к документированию

Проектная и рабочая документация на автоматизированную систему управления ректификационной колонной должна разрабатываться с учетом требований, изложенных в ГОСТ 34.201. Допускается совмещение отдельных документов. Проектная документация разрабатывается на стадии технического проектирования, а рабочая -- на этапе внедрения системы. Рабочая документация может дополнять и корректировать проектную документацию в соответствии с особенностями реализации и внедрения системы.

Проектная и рабочая документация по автоматизированной системе управления ректификационной колонной должна содержать следующие документы:

_ спецификация оборудования;

_ схема структурная комплекса программно-технических средств;

_ техническое описание и документация аппаратной части и программного обеспечения (общесистемные решения, информационное обеспечение, программное обеспечение);

_ перечень входных сигналов;

_ перечень выходных сигналов;

_ схемы соединений внешних проводок;

_ таблицы соединений и подключений;

_ чертежи установки технических средств;

_ планы расположения оборудования и проводок;

_ предварительный план-график работ по внедрению системы;

_ методики выполнения предварительных и приёмочных испытаний;

Документация на покупные компоненты (технические и программные) поставляется в объёме, предоставляемом изготовителем.

1.9 Источники разработки

1. ГОСТ 34.602-89 Информационная технология. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

2. "Правила устройства электроустановок" издание №6, 7 , 1985 г.

3. ГОСТ 12.1.003-83 "Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности".

4. ГОСТ 12.2.007-75 "Изделия электротехнические. Общие требования безопасности".

5. ГОСТ 34.201-89 "Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем".

2. ПУЭ

Для данной курсовой работы были выбраны разделы из правил устройства электроустановок (ПУЭ) издание 6, приведенные в таблице 2.

Таблица 2. Разделы ПУЭ.

Раздел	Название
1	ПУЭ 6. Общие правила
2	ПУЭ 6. Канализация электроэнергии
3	ПУЭ 6. Защита и автоматика
7	ПУЭ 6. Электрооборудование специальных установок

• Глава 1.7 Заземление и защитные меры электробезопасности
• 1.7.1. Настоящая глава Правил распространяется на все электроустановки переменного и постоянного тока напряжением до 1 кВ и выше и содержит общие требования к их заземлению и защите людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции.
• 1.7.2. Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:
• электроустановки выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);
• электроустановки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);
• электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;
• электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью.
• 1.7.3. Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.
• 1.7.4. Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).
• 1.7.5. Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.
• 1.7.6. Заземлением какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.
• 1.7.7. Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.
• 1.7.8. Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.
• 1.7.9. Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
• 1.7.10. Замыканием на землю называется случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли, или непосредственно с землей.
• Глава 2.1 электропроводки
• 2.1.1. Настоящая глава Правил распространяется на электропроводки силовых, осветительных и вторичных цепей напряжением до 1 кВ переменного и постоянного тока, выполняемые внутри зданий и сооружений, на наружных их стенах, территориях предприятий, учреждений, микрорайонов, дворов, приусадебных участков, на строительных площадках с применением изолированных установочных проводов всех сечений, а также небронированных силовых кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в металлической, резиновой или пластмассовой оболочке с сечением фазных жил до 16 мм² (при сечении более 16 мм² - см. гл. 2.3).
• 2.1.2. Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями, установленными в соответствии с настоящими Правилами.
• 2.1.3. Кабель, шнур, провод, защищенный и незащищенный, кабель и провод специальный - определения по ГОСТ.
• 2.1.4. Электропроводки разделяются на следующие виды:
• 1. Открытая электропроводка, проложенная по поверхности стен, потолков, по фермам и другим строительным элементам зданий и сооружений, по опорам и т.п.
• 2. Скрытая электропроводка - проложенная внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях), а также по перекрытиям в подготовке пола, непосредственно под съемным полом и т.п.
• 2.1.5. Наружной электропроводкой называется электропроводка, проложенная по наружным стенам зданий и сооружений, под навесами и т.п., а также между зданиями на опорах (не более четырех пролетов длиной до 25 м каждый) вне улиц, дорог и т.п.
• Наружная электропроводка может быть открытой и скрытой.
• 2.1.6. Вводом от воздушной линии электропередачи называется электропроводка, соединяющая ответвление от ВЛ с внутренней электропроводкой, считая от изоляторов, установленных на наружной поверхности (стене, крыше) здания или сооружения, до зажимов вводного устройства.
• 2.1.7. Струной как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока, натянутая вплотную к поверхности стены, потолка и т.п., предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.
• 2.1.8. Полосой как несущим элементом электропроводки называется металлическая полоса, закрепленная вплотную к поверхности стены, потолка и т.п., предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.
• 2.1.9. Тросом как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока или стальной канат, натянутые в воздухе, предназначенные для подвески к ним проводов, кабелей или их пучков.
• 2.1.10. Коробом называется закрытая полая конструкция прямоугольного или другого сечения, предназначенная для прокладки в ней проводов и кабелей. Короб должен служить защитой от механических повреждений проложенных в нем проводов и кабелей.
• 2.1.11. Лотком называется открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней проводов и кабелей.
• 2.1.12. Чердачным помещением называется такое непроизводственное помещение над верхним этажом здания, потолком которого является крыша здания и которое имеет несущие конструкции (кровлю, фермы, стропила, балки и т.п.) из сгораемых материалов.
• Глава 3.1 Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ
• 3.1.1. Настоящая глава Правил распространяется на защиту электрических сетей до 1 кВ, сооружаемых как внутри, так и вне зданий. Дополнительные требования к защите сетей указанного напряжения, вызванные особенностями различных электроустановок, приведены в других главах Правил.
• 3.1.2. Аппаратом защиты называется аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах.
• 3.1.3. Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети (см. также гл. 1.4).
• 3.1.4. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.).
• 3.1.5. В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители. Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле (реле косвенного действия).
• 3.1.6. Автоматические выключатели и предохранители пробочного типа должны присоединяться к сети так, чтобы при вывинченной пробке предохранителя (автоматического выключателя) винтовая гильза предохранителя (автоматического выключателя) оставалась без напряжения. При одностороннем питании присоединение питающего проводника (кабеля или провода) к аппарату защиты должно выполняться, как правило, к неподвижным контактам.
• 3.1.7. Каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значения номинального тока аппарата, уставки расцепителя и номинального тока плавкой вставки, требующиеся для защищаемой им сети. Надписи рекомендуется наносить на аппарате или схеме, расположенной вблизи места установки аппаратов защиты.
• 3.1.8. Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.
• Глава 7.3 Электроустановки во взрывозащищенных зонах
• 7.3.1. Настоящая глава Правил распространяется на электроустановки, размещаемые во взрывоопасных зонах внутри и вне помещений. Эти электроустановки должны удовлетворять также требованиям других разделов Правил в той мере, в какой они не изменены настоящей главой.
• 7.3.2. Взрыв - быстрое преобразование веществ (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу.
• 7.3.3. Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.
• 7.3.4. Тление - горение без свечения, обычно опознаваемое по появлению дыма.
• 7.3.5. Электрическое искрение - искровые, дуговые и тлеющие электрические разряды.
• 7.3.6. Искробезопасная электрическая цепь - электрическая цепь, выполненная так, что электрический разряд или ее нагрев не может воспламенить взрывоопасную среду при предписанных условиях испытания.
• 7.3.7. Температура вспышки - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.
• 7.3.8. Температура воспламенения - температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.
• 7.3.9. Температура самовоспламенения - самая низкая температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.
• 7.3.10. Температура тления - самая низкая температура вещества (материалов, смеси), при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением тления.
• 7.3.11. Легковоспламеняющаяся жидкость (в дальнейшем ЛВЖ) - жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61 °С.
• 7.3.13. Легкий газ - газ, который при температуре окружающей среды 20 °С и давлении 100 кПа имеет плотность 0,8 или менее по отношению к плотности воздуха.
• 7.3.14. Тяжелый газ - газ, который при тех же условиях, что и в 7.3.13, имеет плотность более 0,8 по отношению к плотности воздуха.
• 7.3.15. Сжиженный газ - газ, который при температуре окружающей среды ниже 20 С, или давлении выше 100 кПа, или при совместном действии обоих этих условий обращается в жидкость.

3. Описание технологического процесса

3.1 Описание технологического процесса ректификации

Основным процессом в разделении нефти или её смеси с газоконденсатом на установке является ректификация.

Для получения продуктов с заданной концентрацией компонентов и высокими выходами от потенциала используют процесс ректификации, который широко применяется в нефтегазопереработке, химической и нефтехимической и других отраслях промышленности.

Ректификация является диффузионным процессом разделения жидких смесей взаимно растворимых компонентов (различающихся по температуре кипения), который осуществляют путем противоточного многократного контактирования паровых и жидких фаз.

При ректификации вступающие в контакт пары и жидкость не находятся в равновесном состоянии, но в результате контакта фаз стремятся достичь его или приблизится к этому состоянию. При этом происходит выравнивание температур и давлений в фазах и перераспределение компонентов между ними, Контакт пара и жидкости, при котором система достигает состояния равновесия, называется идеальным или теоретическим, а устройство, обеспечивающее такой контакт - теоретической тарелкой.

3.2 Принципиальное устройство ректификационной колонны

Схема ректификационной колонны приведена на рис. 3.1

В среднюю часть колонны поступает подлежащее ректификации сырье, нагретое до температуры t_F. Сырье может подаваться в колонну в виде жидкости, паров или смеси паров и жидкости. При входе сырья в колонну происходит процесс однократного испарения, в результате которого образуются пары G_F состава Y*_F и жидкость g_F состава x_F, находящиеся в равновесии.

Рис. 3.1 Принципиальная схема ректификационной колонны

Для обеспечения ректификации необходимо в верхней части колонны навстречу парам организовать поток жидкости (флегмы, орошения). Для этого на верху колонны тем или иным способом снимается тепло Q_d (тепло парциального конденсатора). За счет этого часть паров, поднимающихся с верхней тарелки, конденсируется, образуя необходимый нисходящий поток жидкости.

В нижней части колонны нужно обеспечить восходящий поток паров. Для этого в низ колонны тем или иным способом подводится тепло Q_B (тепло кипятильника). При этом часть жидкости, стекающей с нижней тарелки, испаряется, образуя поток паров.

При таком режиме работы колонны самая низкая температура t_D будет в верху колонны, а самая высокая t_w - в низу колонны.

Отбираемый сверху колонны продукт D, обогащенный низкокипящими компонентами, называется дистиллятом или ректификатом, - а снизу колонны W, обогащенный высококипяший компонент, - остаток или кубовый продукт.

Та часть ректификационной колонны, куда подается сырье, называется секцией питания, или эвапорционным пространством, часть ректификационной, находящаяся выше ввода сырья - верхней, концентрационной или укрепляющей, а ниже ввода сырья - нижней, отгонной или исчерпывающей. В обеих частях колонны протекает один и тот же процесс ректификации.

В зависимости от назначения колонны могут быть полными, т.е. иметь концентрационную и отгонную части, или неполными, имеющими одну из названных частей.

Так, укрепляющая часть колонны представляет верхнюю часть, и сырьё подается в низ колонны.

Отгонная часть колонны находится в нижней части, и сырьё вводится на ее верхнюю тарелку.

Неполные колонны применяются в тех случаях, когда к чистоте нижнего продукта укрепляющей колонны или верхнего продукта отгонной колонны не предъявляются высокие требования. Наличие конденсатора и кипятильника в таких колоннах позволяет обеспечить необходимые жидкостные и паровые нагрузки.

Наряду с простыми колоннами, которые делят смесь на два продукта, применяются также сложные колонны, в которых число отбираемых продуктов больше двух, как в случае с колонной основной ретификации. Эти продукты могут выводится из основной или отпарных колонн в виде дополнительных боковых погонов.

3.3 Описание технологического процесса в блоке предварительной ректификации

После нагрева в сырьевых теплообменниках сырье с температурой 215-235°С подается через обратный клапан в качестве питания на 6-ю тарелку ректификационной колонны.

Колонна предварительной ректификации предназначена для разгрузки верхней части колонны основной ректификации по парам за счет удаления из сырья углеводородных газов и легкой бензиновой фракции.

Колонна предварительной ректификации имеет диаметр 1200 мм и включает двадцать две тарелки, из которых 6 нижних тарелок клапанно-прямоточного и остальные 16 трапециевидно-клапанного прямоточного типа.

Температурный режим колонны поддерживается за счет ввода в куб колонны так называемой «горячей струи», подогреваемой в печи. Часть кубового продукта колонны насосом прокачивается через змеевики печи, где нагревается до температуры не выше 290°С и возвращается под нижнюю тарелку колонны.

Пары углеводородов с верха колонны с температурой 115-130°С направляются в аппараты воздушного охлаждения, в которых частично конденсируются и охлаждаются до температуры не выше 70°С.

В противоток парам в шлемовую трубу колонны дозируются нейтрализатор «Геркулес 54505» и ингибитор коррозии «Геркулес 30617». Нейтрализатор нейтрализует кислые продукты термического разложения хлоридов и сернистых соединений, содержащихся в сырье, а ингибитор образует защитную пленку от коррозии на стенках оборудования.

Паро-конденсатная смесь дистиллята из аппаратов воздушного охлаждения направляется в водяной холодильник, где дополнительно охлаждается, и с температурой 45-65°С направляется в рефлюксную емкость.

Предусмотрен автоматический контроль, регистрация и автоматическое регулирование температуры конденсата на выходе из аппаратов воздушного охлаждения, воздействием на электродвигатели вентиляторов.

В рефлюксной емкости при давлении 1,0-2,4 кгс/см² происходит дегазация легкой бензиновой фракции и отстой ее от воды.

Вода из нижней части емкости по уровню раздела фаз «углеводороды-вода» автоматически дренируется в промканализацию.

Предусмотрена сигнализация повышения или понижения уровня воды за допустимые пределы (20 и 50%).

Легкая бензиновая фракция из рефлюксной емкости направляется на прием насоса и далее на 22-ю тарелку колонны в качестве «острого» орошения, а ее балансовый избыток направляется в емкость готового продукта.

Расход «острого» орошения в колонну в пределах 3,7-6,8 м³/ч регистрируется и регулируется с коррекцией по температуре верха колонны. Предусмотрена сигнализация при температуре верха колонны 130°С.

Ведется контроль и регистрация давления верха и низа колонны.

Уровень легкой бензиновой фракции в рефлюксной емкости регулируется. Предусмотрена сигнализация при уровнях 20 и 80%.

Расход бензиновой фракции контролируется и регистрируется.

На линии вывода легкой бензиновой фракции из рефлюксной емкости на смешение с бензиновой фракцией из колонны устанавливается межблочный клапан-отсекатель, управляемый автоматически и дистанционно, с сигнализацией его предельных положений.

Газ из рефлюксной емкости направляется в сепаратор для отделения от него унесенной жидкой фазы.

4. Выбор комплекса технических средств

Системы ИС и ПАЗ построены на базе промышленного программируемого микроконтроллера Simatic фирмы Siemens трехсотой серии с применением модулей расширения ввода-вывода.

Сигналы датчиков и исполнительных механизмов поступают на модули ввода PLC или на модули ввода модуля и обрабатываются центральным процессором (CPU). В зависимости от полученных данных, в соответствии с заложенной программой процессор выдает управляющие сигналы через порты модуля исполнительным механизмам. Программное обеспечение контроллера разработано в соответствии с параметрами сигнализации и блокировок, описанием операций по обеспечению безопасного ведения процесса, и алгоритмами предаварийного завершения технологического процесса. Так же в программное обеспечение включен алгоритм восстановления работы насосов после кратковременного пропадания электроэнергии. В качестве CPU выбран центральный процессор с большим объемом памяти программ для построения систем противоаварийной защиты и автоматики безопасности, разработанный специально для автоматизации предприятий с повышенными требованиями к безопасности их функционирования: Simatic CPU 317F-2 PN/DP, Siemens. Выбранный ПЛК обеспечивает реализацию основных функций АСУ ТП с необходимыми для системы быстродействием и надежностью.

Контроль температуры в системе осуществляется при помощи ТСМУ Метран-274, диапазон измерений температуры которых удовлетворяет диапазону измеряемых величин, поз. 1, 6а.

Давление в системе измеряется датчиком давления ЭКМ-100 Ех. Этот преобразователь обладает высокой надежностью и работает практически безотказно. Интегрированные электронные устройства обеспечивают выходной сигнал пропорциональный давлению в системе, поз. 3, 10.

Контроль уровня осуществляется с помощью датчика “Rosemount” 5301, поз. 8, 11.

Контроль расхода осуществляется с помощью датчика Метран 150RFA, поз. 2.

5. Описание схемы автоматизации

Схема автоматизации является техническим документов, отражающим объем автоматизации, функции контроля и управления технологическим процессом и оснащение его средствами измерения, автоматизации и вычислительной техники.

Пары углеводородов и легкая бензиновая фракция с верха колонны с температурой 115-130°С, которая контролируется датчиком Метран-274(поз.1) направляются в аппараты воздушного охлаждения, в которых частично конденсируются и охлаждаются до температуры не выше 70°С. Температура конденсата на выходе из аппаратов воздушного охлаждения автоматически контролируется, регистрируется и регулируется, воздействием на электродвигатель вентилятора (датчик поз.6а и электродвигатель поз.6б).

По достижению заданной температуры открывается клапан (поз. 7) и паро-конденсатная смесь дистиллята из аппаратов воздушного охлаждения направляется в рефлюксную емкость.

В рефлюксной емкости предусмотрен датчик уровня “Rosemount” 5301 (поз. 8), который контролирует уровень не ниже 20% и не выше 80%. Балансовый избыток направляется в емкость для готового продукта.

Легкая бензиновая фракция из рефлюксной емкости направляется на прием насоса и далее на 22-ю тарелку колонны в качестве «острого» орошения. Перед насосом и за ним находится датчик давления ЭКМ-100 Ех (поз. 3) и в случае понижения давления электропускатель (поз. 4) выключает насос.

Расход «острого» орошения в колонну в пределах 3,7-6,8 м³/ч регистрируется и регулируется датчиками расхода Метран 150RFA (поз. 2) с коррекцией по температуре верха колонны.

Ведется контроль и регистрация и сигализация давления верха и уровня низа колонны.

6. Описание принципиальных электрических схем

6.1 Описание ПЭС сигнализации

В данной работе рассматривается сигнализация следующих технологических параметров:

...