Автоматизация химической промышленности. Эксплуатация средств автоматизации Техническое обслуживание средств автоматизации в химической промышленности

Аннотация

Целью выполнения данного курсового проекта является приобретение практических навыков анализа технологического процесса, выбор средств автоматического контроля, расчета измерительных схем приборов и средств контроля, а также обучение студента самостоятельности при решении инженерно-технических задач построения схем автоматического контроля различных технологических параметров.

Введение

Автоматизация – это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

1) обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т. е. повышение производительности его труда,

3) увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,

Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.

Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)

Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а так же переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.

протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.

исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.

Эксплуатация котлов должна обеспечивать надежную и эффективную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатация должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов» Госгортехнадзора, «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей», «Правилами технической эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей» .

Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пар из воды, служит топливо.

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

1) процесс горения топлива,

2) процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой,

3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.

Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя.

В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.

Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования и передачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.

Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом. проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.

Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в м3, необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.

Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом, в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.

Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.

заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации, называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар при температуре Т=540 С и давлении Р=100 атм. идет на технологические нужды.

Принцип работы котельной установки заключается в передаче тепла, образовавшегося при сгорании топлива, воде и пару. В соответствии с этим основные элементы котельных установок – котельный агрегат и топочное устройство. Топочное устройство служит для топлива наиболее экономичным способом и превращения химической энергии топлива в тепло котельный агрегат представляет собой теплообменное устройство, в котором происходит передача тепла от продуктов сгорания топлива воде и пару. Паровые котлы дают насыщенный пар. Однако во время транспортировки на значительные расстояния и использования для технологических нужд, а также на ТЭЦ пар должен быть перегретым, так как в насыщенном состоянии при охлаждении он сразу начинает конденсироваться. В состав котла входят: топка, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, обмуровка, каркас с лестницами и площадками, а также арматура и гарнитура. К вспомогательному оборудованию относятся: тягодутьевые и питательные устройства, оборудование водоподготовки, топливоподачи, а также контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации. В состав котельной установки также входят:

1. Баки для сбора конденсата.

2. Установки химической очистки воды.

3. Деаэраторы для удаления воздуха из химически очищенной воды.

4. Питательные насосы для подачи питательной воды.

5. Установки для редуцирования давления газа.

6. Вентиляторы для подачи воздуха к горелкам.

Дымососы для удаления дымовых газов от топок. Рассмотрим процесс получения пара с заданными параметрами в котельной, работающей на газовом топливе. Газ от газораспределительного пункта поступает в топку котла, где сгорает, выделяя соответствующее количество тепла. Воздух необходимый для горения топлива, нагнетают дутьевым вентилятором в воздухоподогреватель, расположенный в последнем газоходе котла. Для улучшения процесса горения топлива и повышения экономичности работы котла воздух перед подачей в топку может предварительно подогреваться дымовыми газами и воздухоподогревателем. Воздухоподогреватель, воспринимая тепло отходящих газов и передавая его воздуху, во-первых, уменьшает потерю тепла с отходящими газами, во- вторых, улучшает условия сгорания топлива за счет подачи подогретого воздуха в топку котла. При этом повышается температура горения и коэффициент полезного действия установки. Часть тепла в топке отдается испарительной поверхности котла – экрану, закрывающему стенки топки. Дымовые газы, отдав часть своего тепла радиационным поверхностям нагрева, размещенным в топочной камере, поступают в конвективную поверхность нагрева, охлаждаются и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу. Непрерывно циркулирующая в экране вода образует пароводяную смесь, которая отводится в барабан котла. В барабане пар отделяется от воды – получается так называемый насыщенный пар, поступающий в главную паровую магистраль. Выходящие из топки дымовые газы омывают змеевиковый экономайзер, в котором подогревается питательная вода. Подогрев воды в экономайзере целесообразен с точки зрения экономии топлива. Паровой котел является устройством, которое работает в сложных условиях – при высокой температуре в топке и значительном давлении пара. Нарушение нормального режима работы котельной установки может вызвать аварию. Поэтому на каждой котельной установке предусмотрен ряд приборов, подающих команду на прекращение подачи топлива к горелкам котла при следующих условиях:

1. При повышении давления в котле сверх допустимого;

2. При понижении уровня воды в котле;

3. При понижении или повышении давления в линии подачи топлива к горелкам котла;

4. При уменьшении давления воздуха в горелках;

Для управления оборудованием и контроля его работы котельная оснащена контрольно – измерительными приборами и приборами автоматики.

1. Понижение давления газа, идущего от ГРП;

2. Уменьшение разрежения в топке котла;

3. Повышение давления пара в барабане котла;

5. Погасание факела втопке.

3. Выбор средств измерения технологических параметров и их сравнительная характеристика

3. 1 Выбор и обоснование параметров контроля

Выбор контролируемых параметров обеспечивает получение наиболее полной измерительной информации о технологическом процессе, о работе оборудования. Контролю подлежат температура, давление.

4. Выбор параметров контроля и управления

Система управления должна обеспечить достижение цели управления за счет заданной точности технологических регламентов в любых условиях производства при соблюдении надежной и безаварийной работы оборудования, требований взрыво- и пожароопасности.

Целью управления электропотреблением является: снижение удельных расходов электроэнергии на производство продукции; рациональное использование электроэнергии технологическими службами подразделений; правильное планирование потребления электроэнергии; контроль потребления и удельных расходов электроэнергии на единицу выпускаемой продукции в режиме реального времени.

Главной задачей при разработке системы управления является выбор параметров, участвующих в управлении, то есть тех параметров, которые нужно контролировать, регулировать и анализируя изменение значений которых можно определить предаварийное состояние технологического объекта управления (ТОУ) .

Контролю подлежат те параметры, по значениям которых осуществляется оперативное управление технологическим процессом (ТП), а также пуск и остановка технологических агрегатов.

4. 1 Измерение давления

мановакуомметры; напоромеры (для измерения малых (до 5000 Па) избыточных давлений); тягомеры (для измерения малых (до сотен Па) разряжений); тягонапоромеры; дифманометры (для измерения разности давлений); барометры (для измерения атмосферного давления). По принципу действия различают следующие приборы для измерения давления: жидкостные, пружинные, поршневые, электрические и радиоактивные.

Для измерения давления газа и воздуха до 500 мм вод. ст. (500 кгс/м2) используют стеклянный U-образный жидкостный манометр. Манометр представляет собой стеклянную U-образную трубку, прикрепленную к деревянной (металлической) панели, которая имеет шкалу с делениями в миллиметрах. Наиболее распространенные манометры со шкалами 0-100, 0-250 и 0-640 мм. Величина давления равна сумме высот уровней жидкости, опущенной ниже и поднятой выше нуля.

На практике иногда используют манометры с двойной шкалой, в которых изменена цена деления в два раза и цифры от нуля вверх и вниз идут с интервалом 20:0-20-40-60 и т. д. при этом отпадает необходимость в указании высот уровней жидкости, достаточно измерить показания манометра по уровню одного колена стеклянной трубки. Измерение небольших давлений или разрежений до 25 мм вод. ст. (250 Па) однотрубными или U-образными жидкостными манометрами приводит к большим погрешностям при выполнении отсчета результатов измерения. Для увеличения масштаба показаний однотрубного манометра трубку наклоняют. На таком принципе работают жидкостные тягонапоромеры ТНЖ, которые заправляются спиртом плотностью r=0,85 г/см3. в них жидкость из стеклянного сосуда вытесняется в наклонную трубку, вдоль которой расположена шкала, градуированная в мм вод. ст. При измерении разрежения импульс подсоединяется к штуцеру, который связан с наклонной трубкой, а при измерении давления – со штуцером, который связан со стеклянным сосудом. Пружинные манометры. Для измерения давления от 0,6 до 1600 кгс/см2используются пружинные манометры. Рабочим элементом манометра служит выгнутая трубка эллипсовидного или овального сечения, которая деформируется под действием давления. Один конец трубки запаян, а другой соединен со штуцером, которым подсоединяется к измеряемой среде. Закрытый конец трубки через тягу соединен с зубчатым сектором и центральным зубчатым колесиком, на ось которого насажена стрелка.

Манометр присоединяется к котлу через сифонную трубку, в которой конденсируется пар или охлаждается вода и давление передается через охлажденную воду, чем предотвращается повреждение механизма от теплового действия пара или горячей воды, а также манометр защищается от гидравлических ударов.

В данном процессе целесообразно использовать датчик давления Метран-55. Выбранный датчик идеально подходит для измерения расхода жидкости, газа, пара. Данный датчик имеет требуемые пределы измерения – мин. 0-0. 06 МПа до макс. 0-100 МПа. Обеспечивает требуемую точность 0. 25 %. Также очень важно, что этот датчик имеет взрывозащищенное исполнение, выходной сигнал унифицирован– 4 -20 мА, что удобно при подключении вторичного прибора так как не требует дополнительной установки преобразователя выходного сигнала. Датчик имеет следующие преимущества: диапазон перенастройки 10:1, непрерывная самодиагностика, встроенный фильтр радиопомех. Микропроцессорная электроника, возможность простой и удобной настройки параметров 2-мя кнопками.

Измеряемое давление подаётся в рабочую полость датчика и воздействует непосредственно на измерительную мембрану тензопреобразователя, вызывая её прогиб.

Чувствительный элемент – пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами. Соединённая с металлической пластиной тензопреобразователя. Тензорезисторысоединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторовиразбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчиков поступает в электронный блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал.

Датчик имеет два режима работы:

Режим измерения давления; - режим установки и контроля параметров измерения.

В режиме измерения давления датчики обеспечивают постоянный контроль своей работы и, в случае неисправности, формируют сообщение в виде уменьшения выходного сигнала ниже предельного.

4. 2 Измерение температуры

Одним из параметров, который необходимо не только контролировать, но и сигнализировать максимально допустимое значение является температура.

термометры сопротивления и пирометры излучения.

В котельных для измерения температуры используются приборы, принцип работы которых основан на свойствах, проявляемых веществами при нагревании: Изменение объема – термометры расширения; Изменение давления – манометрические термометры; Появление термоЭДС – термоэлектрические пирометры;

Изменение электрического сопротивления – термометры сопротивления.

расширения применяются для местных измерений температур в пределах от -190 до +6000С. Основные достоинства этих термометров – простота, дешевизна и точность. Эти приборы часто используются в качестве образцовых приборов. Недостатки – невозможность ремонта, отсутствие автоматической записи и возможности передачи показаний на расстояние. Пределы измерения биметаллических и дилатометрических термометров от – 150 до +700 0С, погрешность 1-2 %. Чаще всего они используются в качестве датчиков для систем автоматического контроля.

Манометрические термометры. Служат для дистанционного измерения температуры. Принцип их действия основан на изменении давления жидкостей, газа или пара в замкнутом объеме в зависимости от температуры.

Род рабочего вещества определяет вид манометрического термометра:

Газовые – инертным газом (азотом и др.)

Их достоинство – простота конструкции и обслуживания, возможность дистанционного измерения и автоматической записи показаний. Также к достоинствам можно отнести их взрывобезопасность и нечувствительность к внешним магнитным и электрическим полям. Недостатки – невысокая точность, значительная инерционность и сравнительно небольшое расстояние дистанционной передачи показаний.

Термоэлектрический пирометр. Используется для измерения температуры до 16000С, а также передачи показаний на тепловой щит и состоит из термопары, соединительных проводов и измерительного прибора.

Термопара представляет собой соединение двух проводников (термоэлектродов), изготовленных из различных металлов (платина, медь) или сплавов (хромеля, копеля, платинородия), изолированных друг от друга фарфоровыми бусами или трубочками. Одни концы термоэлектродов спаиваются, образуя горячий спай, а другие остаются свободными.

Для удобства при пользовании термопару помещают в стальную, медную или кварцевую трубку.

При нагревании горячего спая образуется термоэлектродвижущая сила, величина которой зависит от температуры горячего спая и материала и материала термоэлектродов.

электрического сопротивления проводников или полупроводников при изменении температуры. Термопреобразователи сопротивления: платиновые (ТСП) используются при длительных измерениях в пределах от 0 до +650 0С; медные (ТСМ) для измерения температур в диапазоне от –200 до +200 0С. В качестве вторичных приборов применяются автоматические электронные уравновешенные мосты, с классом точности от 0,25 до 0,5. Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы), изготовляются из окислов различных металлов с добавками. Наибольшее распространение получили кобальто-марганцевые (КМТ) и медно-марганцевые (ММТ) полупроводники, используемые для измерения температур в пределах от – 90 до +300 0С. В отличии от проводников, сопротивление термисторов при увеличении температуры уменьшается по экспоненциальному закону, благодаря чему они имеют высокую чувствительность. Однако изготавливать термисторы со строго одинаковыми характеристиками практически невозможно, поэтому они градуируются индивидуально. Термопреобразователи сопротивления в комплекте с автоматическими электронными уравновешенными мостами позволяют измерять и регистрировать температуру с высокой точностью, а также передавать информацию на большие расстояния.. Наибольшее распространение, в качестве первичных измерительных преобразователей таких термометров, в настоящее время получили: платинородий – платиновые (ТПП) преобразователи с пределами измерений от – 20 до + 1300 0С; хромель-копелевые (ТХК) преобразователи с пределами измерений от – 50 до + 600 0С и хромель-алюмелевые (ТХА) преобразователи с пределами измерений от – 50 до + 1000 0С. При кратковременных измерениях верхний предел температур для преобразователя ТХК можно повысить на 200 0С, а для преобразователей ТПП и ТХА на 300 0С. Для измерения температуры на трубопроводах и на котлах я решила выбрать термоэлектрические преобразователи типа ТХК – выбор именно этих преобразователей обусловлен тем, что в диапазоне измерения от –50 до +600 0С он имеет более высокую чувствительность, чем преобразователь ТХА. Основные характеристики термоэлектрического преобразователя типа ТХК – 251 изготовленного ЗАО ПГ «Метран»:

· Назначение: для измерения температур газообразных и жидких сред;

· Диапазон измеряемых температур: от – 40 до +600 0С;

· Длина монтажной части преобразователя 320 мм;

· Материал защитного чехла; нержавеющей стали, марки 12Х18Н10Т, а его диаметр 10 мм;

· Средний срок службы не менее 2-х лет;

· Чувствительный элемент: кабель термопарный КТМС-ХК ТУ16-505. 757-75;

4. 3 Измерение уровня

Уровнем называют высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой – жидкостью или сыпучим телом. Уровень рабочей среды является технологическим параметром, информация о котором необходима для контроля режима работы технологического аппарата, а в ряде случаев для управления производственным процессом.

Путем измерения уровня можно получить информацию о массе жидкости в резервуаре. Уровень измеряют в единицах длины. Средства измерений называют уровнемерами.

Различают уровнемеры, предназначенные для измерения уровня рабочей среды; измерений массы жидкости в технологическом аппарате; сигнализации предельных значений уровня рабочей среды – сигнализаторы уровня.

По диапазону измерений различают уровнемеры широкого и узкого диапазонов. Уровнемеры широкого диапазона (с пределами измерений 0,5 – 20 м) предназначены для проведения товароучетных операций, а уровнемеры узкого диапазона (пределы измерений (0÷ ±100) мм или (0÷ ±450) мм) обычно используются в системах автоматического регулирования.

В настоящее время измерение уровня во многих отраслях промышленности осуществляют различными по принципу действия уровнемерами, из которых распространение получили поплавковые, буйковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые и радиозотопные. Применяются и визуальные средства измерений.

Указательные или уровнемерные стекла выполняют в виде одной или нескольких камер с плоскими стеклами, соединенных с аппаратом. Принцип работы основан на свойстве сообщающихся сосудов. Применяются для местного измерения уровня. Длина стекол не превышает 1500 мм. К достоинствам относится простота, высокая точность: недостатки – хрупкость, невозможность передачи показаний на расстояние.

При расчете поплавковых уровнемеров подбирают такие конструктивные параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия системы «поплавок-противовес» только при определенной глубине погружения поплавка. Если пренебречь силой тяжести троса и трением в роликах, состояние равновесия системы «поплавок-противовес» описывается уравнением

где Gr, Gп – силы тяжести противовеса и поплавка; S- площадь поплавка; h1 – глубина погружения поплавка; pж- плотность жидкости.

Повышение уровня жидкости изменяет глубину погружения поплавка и на него действует дополнительная выталкивающая сила.

Достоинством этих уровнемеров является простота, достаточно высокая точность измерения, возможность передачи на расстояние, возможность работы с агрессивными жидкостями. Существенным недостатком является налипание вязкого вещества на поплавок, что влияет на погрешность измерения.

Принцип действия емкостных уровнемеров основан на изменении емкости преобразователя от изменения уровня контролируемой среды. Пределы измерения этих уровнемеров от 0 до 5 метров, погрешность не более 2,5%. Информацию можно передавать на расстояние. Недостатком этого метода является невозможность работы с вязкими и кристаллизующимися жидкостями.

Принцип действия гидростатических уровнемеров основан на измерении давления, которое создает столб жидкости. Измерение гидростатического давления осуществляется:

· манометром, подключаемом на высоте, соответствующей нижнему предельному значению уровня;

· измерением давления газа, прокачиваемого по трубке, опущенной в заполняющую резервуар жидкость на фиксированное расстояние.

В нашем случае наиболее подходящим является водоуказательный прибор с круглым и плоским стеклом, сниженные указатели уровня и водопробные краны. Водоуказательные приборы с круглым стеклом устанавливаются на котлах и баках с давлением до 0,7 кгс/см2. высота стекла может быть от 200 до 1500 мм, диаметр- 8 -20 мм, толщина стекла 2,5-3,5 мм. Плоское стекло может быть гладким или рифленым. Рифленое стекло «Клингер» с внутренней стороны имеет вертикальные призматические канавки, с внешней стороны отполировано. В таком стекле вода кажется темной, а пар светлым. Если при работе парового котла краны водоуказательного прибора не загрязнены, то уровень воды в нем слегка колеблется.

4. 4 Измерение расхода

Одним из важнейших параметров технологических процессов является расход протекающих по трубопроводам веществ. К средствам, измеряющим расход и количество веществ при товароучетных операциях, предъявляются высокие точностные требования.

Рассмотрим основные типы расходомеров: расходомеры переменного перепада давления, расходомеры постоянного перепада давления, тахометрические расходомеры, расходомеры скоростного напора, электромагнитные (индукционные) расходомеры, ультразвуковые.

Одним из самых распространенных принципов измерения расхода жидкостей, газов и пара является принцип переменного перепада давления.

Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления основан на перемещении чувствительного элемента по вертикали в зависимости от расхода вещества, при этом площадь проходного сечения изменяется так, что перепад давления на чувствительном элементе остается постоянным. Основным условием правильного отсчета является строго вертикальная установка ротаметра.

Расходомеры обтекания. Расходомеры обтекания относятся к большой группе расходомеров, называемых также расходомерами постоянного перепада давления. В этих расходомерах обтекаемое тело воспринимает со стороны набегающего потока силовое воздействие, которое при возрастании расхода увеличивается и перемещает обтекаемое тело, в результате чего перемещающая сила уменьшается и вновь уравновешивается противодействующей силой. В качестве противодействующей силы служит вес обтекаемого тела при движении потока вертикально снизу вверх или сила противодействующей пружины в случае произвольного направления потока. Выходным сигналом рассматриваемых преобразователей расхода служит перемещение обтекаемого тела. Для измерения расхода газов и жидкостей на технологических потоках применяются ротаметры, снабженные преобразовательными элементами с электрическим или пневматическим выходным сигналом.

Вытекание жидкости из сосуда происходит через отверстие в дне или в боковой стенке. Сосуды для приема жидкости выполняют цилиндрическими или прямоугольными.

тонкий диск (шайбу) с отверстием цилиндрической формы, центр которого совпадает с центром сечения трубопровода, прибора измеряющего перепад давлений и соединительных трубок. Суммирующий прибор определяет расход среды по частоте вращения установленного в корпусе или рабочего колеса или ротора.

Для измерения расхода газа и пара я остановила свой выбор на интеллектуальном вихревом расходомере фирмы Rosemount типа 8800DR со встроенными коническими переходами, что позволяет на 50% снизить стоимость установки. Принцип действия вихревого расходомера основан на определении частоты вихрей, образующихся в потоке измеряемой среды при обтекании тела специальной формы. Частота вихрей пропорциональна объемному расходу. Он подходит для измерения расхода жидкости, пара и газа. По цифровому и импульсному выходу предел основной допускаемой погрешности равен ±0. 65%, а по токовому дополнительно ±0. 025%, выходной сигнал 4 – 20 мА. К достоинствам этого датчика можно отнести незасоряющаяся конструкция, отсутствие импульсных линий и уплотнений повышает надёжность, повышенная устойчивость к вибрации, возможность замены сенсоров без остановки процесса, малое время отклика. Возможность имитации поверки, отсутствует необходимость сужения трубопровода в процессе эксплуатации. В качестве вторичного прибора можно использовать А-100. Для измерения расхода воды применим датчик расхода воды корреляционный ДРК-4. Датчик предназначен для измерения расхода и объема воды в полностью заполненных трубопроводах. Основные преимущества:

· отсутствие сопротивления потоку и потерь давления;

· возможность монтажа первичных преобразователей на трубопроводе при любой ориентации относительно его оси;

· коррекция показаний с учетом неточности монтажа первичных преобразователей;

· беспроливной, имитационный метод поверки;

· межпроверочный интервал – 4 года;

· унифицированный токовый сигнал 0-5,4-20 мА;

· самодиагностика;

температуры жидкого топлива в общей напорной магистрали; давления пара в магистрали для распыла жидкого топлива; давления жидкого или газообразного топлива в общих напорных магистралях; расхода жидкого или газообразного топлива в целом по котельной. В котельной должна быть также предусмотрена регистрация следующих параметров: температура перегретого пара, предназначенного на технологические нужды; температура воды в подающих трубопроводах тепловой сети и горячего водоснабжения, а также в каждом обратном трубопроводе; давление пара в подающем коллекторе; давления воды в обратном трубопроводе тепловой сети; расхода пара в подающем коллекторе; расхода воды в каждом подающем трубопроводе тепловой сети и горячего водоснабжения; расхода воды, идущей на подпитку тепловой сети. Деаэраторно - питательные установки оборудуют показывающими приборами для измерения: температуры воды в аккумуляторных и питательных баках или в соответствующих трубопроводах; давления пара в деаэраторах; давления питательной воды в каждой магистрали; давления воды во всасывающих и напорных патрубках питательных насосов; уровня воды в аккумуляторных и питательных баках.

Контролируемый параметр	Наличие показывающих приборов на котлах

	<0,07	>0,07	<115	>115
4. Температура дымовых газов за котлом 6. Давление пара в барабане котла 7. Давление пара (воды) после пароперегревателя (после котла) 8. Давления пара, подаваемого на распыление мазута 9. Давления воды на входе в котел 11. Давление воздуха после дутьевого вентилятора 12. Давление воздуха перед горелками (после регулирующих заслонок) 15. Разрежение перед шибером дымососа или в газоходе 16. Разрежение перед и за хвостовыми поверхностями нагрева 18. Расход воды через котел (для котлов производительностью более 11,6 МВт (10 Гкал/ч)) 19. Уровень в барабане котла

*У котлов производительностью менее 0,55 кг/с (2 т/ч) – давление в общей питательной магистрали 6. Основные сведения о топливе.

Топливом называются горючие вещества, которые сжигаются для получения тепла. В соответствии с физическим состоянием топливо подразделяется на твердое, жидкое и газообразное. К газообразному относятся природный газ, а также различные промышленные газы: доменный, коксовый, генераторный и другие. К высококачественному топливу относятся каменный уголь, антрациты, жидкое топливо и природный газ. Все виды топлива состоят из горючей и негорючей частей. К горючей части топлива относятся: углерод С, водород Н2,сера S. К негорючей части относятся: кислород О2, азот N2, влаги W и зола А. Топливо характеризуется рабочей, сухой и горючей массами. Газовое топливо наиболее удобно для смешивания его с воздухом, который необходим для горения, поскольку топливо и воздух находятся в одном агрегатном состоянии.

5. Физико-химические свойства природных газов

Природные газы не имеют цвета запаха и вкуса. Основные показатели горючих газов, которые используются в котельных: состав, теплота сгорания, плотность, температура горения и воспламенения, границы взрыва-емости и скорость распространения пламени. Природные газы чисто газовых месторождений состоят в основном из метана(82-98 %) и других более тяжелых углеводородов. В состав любого газообразного топлива входят горючие и негорючие вещества. К горючим относятся: водород (Н2), углеводороды(СmHn), сероводород (H2S), оксид углерода(СО2), к негорючим- углекислый газ (СО2), кислород (О2), азот(N2) и водяной пар (Н2О). Теплота сгорания- количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1м3 газа, измеряется в ккал/м3 или кДж/м3. Различают высшую теплоту сгорания Qвc, когда учитывается тепло, выделяемое при конденсации водяных паров, которые находятся в дымовых газах и низшую Qнc, когда это тепло не учитывается. При выполнении расчетов обычно используется Qвc, так как температура уходящих газов такова, что конденсация водяных паров продуктов сгорания не происходит. Плотность газообразного вещества prопределяется отношением массы вещества к его объему. Единица измерения плотности кг/м3. Отношение плотности газообразного вещества к плотности воздуха при одинаковых условиях(давление и температура) называется относительной плотностью газа pо. Плотность газа pr= 0,73 – 0,85 кг/м3 (pо = 0,57-0,66) Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения, а начальная температура газа и воздуха 0 оС, и такая температура называется жаропроизводительностью топлива. Температура горения отдельных газов составляет 2000-2100 о С. Действительная температура горения в топках котлов значительно ниже, составляет 1100-1600 о С и зависит от условий сжигания. Температура воспламенения- это такая температура, при которой начинается горение топлива без влияния источника воспламенения, для природного газа она составляет 645-700 о С. Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в которой газа находится до 5% - не горит; от 5 до 15% - взрывается; больше 15% - горит при подаче воздуха. Скорость распространения пламени для природного газа – 0,67 м/с (метан СН4). Использование природного газа требует особых мер осторожности, так как возможна его утечка через неплотности в местах соединения газопровода с газовой арматурой. Наличие в помещении более 20% газа вызывает удушье, скопление его в закрытом объеме от 5 до 15 % может привести к взрыву газовоздушной смеси, при неполном сгорании выделяется угарный газ СО, который даже при небольшой концентрации оказывает отравляющее воздействие на организм человека.

6. Описание схемы автоматического контроля технологических параметров

6. 1 Функциональная схема автоматического контроля технологических параметров

Принцип построения системы контроля данного процесса – двухуровневый. Первый уровень составляют приборы, расположенные по месту, второй – приборы, находящиеся на щите у оператора.

Таблица2.

	Наименование и техническая характеристика оборудования и материалов. Завод изготовитель	Тип, марка оборуд. Обозн. Документа и № опросного листа	Ед. измерения	Количество
Контроль температуры в трубопроводе
1а	Температура газа в трубопроводе Термоэлектрический преобразователь	ТХК-251-02-320-2-И-1-Н10- ТБ-Т6-У1. 1-ПГ	Шт.	1
1б	Вторичный показывающий регистрирующий прибор, быстродействие 5с, время одного оборота 8ч	ДИСК250-4131	Шт.	1
2а	ПГ «Метран», г. Челябинск	ТСМ254-02-500-В-4-1-	Шт.	1
2б			Шт.	1
2в		ПРБ-2М	Шт.	1
2г	Исполнительный механизм, питание 220в, частота 50Гц	МЭО-40/25-0,25	1
3а	Термопреобразователь сопротивления медный номинальнаястатическаяхарактеристика100М	ТСМ254-02-500-В-4-1- ТУ 422700-001-54904815-01	1
3б	Преобразователь электромагнитный, расход 5л/мин, выходной сигнал 20-100 кПа	ЭПП	1
3в			1
3г		ПР 3. 31-М1	1
3д	Исполнительный механизм, условное давление 1,6 МПа	25ч30нж	1
Контроль расхода в трубопроводе
4а	Диафрагма камерная, условное давление 1,6 МПа	ДК 16-200	1
4б	Преобразователь перепада, погрешность 0,5%, предел измерения 0,25 МПа	Сапфир 22ДД-2450	1
4в	Вторичный показывающий регистрирующий прибор. Быстродействие 5с, время одного оборота 8ч.	ДИСК 250-4131	1
Регулирование расхода
5а	ИР-61	1
5б	ПГ «Метран», г. Челябинск Самопишущий, 2-х канальный, шкала в Процентах. Кл. т. 0. 5, быстродействие 1с.	Rosemount 8800DR А100-BBD,04. 2,ТУ 311--00226253. 033-93	1
5в	Пускатель безконтактныйреверсивный,входной дискретный сигнал 24В, питание 220В, 50Гц	ПБР-2М	1
5г	Исполнительный механизм,питание 220В, частота 50Гц		1
Регулирование уровня
6а	Уравнемер, верхний предел измерения 6м, предельно допустимое избыточное давление 4 МПа, давление питания 0,14 МПа, выходной пневматический сигнал 0,08 МПа	УБ-ПВ	1
6б	Манометр, питание 220В, мощность 10 Вт	ЭКМ-1У	1
6в	Вторичный пневматический показывающий и самопишущий прибор, со станцией управления. Расход воздуха 600 л/ч	ПВ 10. 1Э	1
6г		25ч30нж	1
Измерение давления

7. Основные принципы автоматизации котельных установок

Объем систем автоматизации котельной установкизависит от типа котлов, установленных в котельной, а также от наличия в её составе конкретного вспомогательного оборудования. На котельных установках предусматривают следующие системы: автоматического регулирования, автоматики безопасности, теплотехнического контроля, сигнализации и управления электроприводами. Автоматические системы регулирования. Основные виды АСР котельных установок: для котлов – регулирование процессов горения и питания; для деаэраторов – регулирование уровня воды и давление пара. Автоматическое регулирование процессов горения следует предусматривать для всех котлов, работающих на жидком или газообразном топливе. При применении твердого топлива АСР процессов горения предусматривают в случаях установки механизированных топочных устройств.

топлива АСР не предусматривают.

Регуляторы питания рекомендуют устанавливать на всех паровых котлах. Для котельных установок, работающих на жидком топливе, необходимо предусматривать АСР температуры и давления топлива. Котлы с температурой перегрева пара 400 0С и выше должны быть снабжены АСР температуры перегретого пара. Автоматика безопасности. Системы автоматики безопасности для котлов на газообразном и жидком топливе следует предусматривать обязательно. Эти системы обеспечивают прекращение подачи топлива в аварийных ситуациях.

Таблица3.

Отклонение параметров	Прекращение подачи топлива для котлов
	Паровых с давлением пара pиз,МПа		Водогрейных с температурой воды,0С
	<0,07	>0,07	<115	>115
1. Повышение давления пара в барабане котла 2. Повышение температуры воды за котлом 3. Понижение давления воздуха 4. Понижение давления газа 5. Повышение давления газа 6. Понижение давления воды за котлом 7. Уменьшение разрежения в топке 8. Понижение или повышение уровня в барабане котла 9. Уменьшение расхода воды через котел 10. Погасание факела в топке котла 11. Неисправность аппаратуры автоматики безопасности

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были приобретены практические навыки анализа технологического процесса, выбора средств автоматического контроля согласно поставленным задачам, расчета измерительных схем приборов и средств контроля. Так же были получены навыки проектирования системы автоматического контроля технологических параметров.

Литература

1. А. С. Боронихин Ю. С. Гризак «Основы автоматизации производства и контрольно измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов»М. Стройиздат 1974г. 312с.

2. В. М. Тарасюк «Эксплуатация котлов» практическое пособие для операторов котельной; под редакцией Б. А. Соколова. – М.: ЭНАС, 2010. – 272с.

3. В. В. Шувалов, В. А. Голубятников «Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебн. Для техникумов. – 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Химия, 1985г. - 352 с. ил.

4. Макаренко В. Г., Долгов К. В. Технические измерения и приборы: Методические указания к курсовому проектированию. Юж. -Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002. – 27с.

При разработке и внедрении систем автоматизации химических процессов и производств применяются те же подходы, которые используются в других отраслях промышленности. Вместе с тем, условия химического производства и сам производственный процесс имеют ряд особенностей, которые мы и рассмотрим в данной статье.

Типовая структурная схема химических процессов имеет следующий вид:

сырье → подготовка сырья → химический синтез → выделение продукта → продукт

На входе любого химического процесса всегда присутствует исходное сырье, которое необходимо хранить и в той или иной степени подготовить к дальнейшей переработке. Далее следует собственно процесс получения продукции. На этом этапе из предварительно подготовленного сырья с помощью специальных аппаратов (смесителей, сепараторов, колонн, реакторов и др.) и/или веществ (катализаторов) получается химический продукт. Обычно аппараты для получения одного продукта объединяют в технологические установки. Далее полученный продукт проходит процессы отделения и очистки. Автоматизация химических производств позволяет снизить себестоимость каждого из этих этапов.

Рассмотрим некоторые особенности химических производств.

Непрерывность

В-основном все химические производства характеризуются непрерывностью, т.е. технологический процесс ведется в установившемся режиме. Встречаются также химические производства с периодическим характером, где последовательность операций по загрузке и подготовке сырья, химическому синтезу, выделению и очистке продукции имеет конечную продолжительность.

Непрерывность химических производств предъявляет особые требования к разработке систем автоматизации, такие например, как резервирование полевого оборудования, контроллеров, каналов связи, автоматизированных рабочих мест и серверов, организация резервного питания оборудования и др.

Распределенность

Одной из особенностей химических производств является размещение технологических установок и оборудования на открытых площадках, которые занимают большую площадь. Типичное химическое предприятие располагается на площади от нескольких квадратных километров до нескольких десятков квадратных километров. Все это надо учитывать при проектировании систем автоматизации. Как правило, в таких случаях применяются территориально-распределенные автоматизированные системы. Большое значение также имеют высокоскоростные каналы связи, в том числе на основе оптических линий, т.к. не все интерфейсы и протоколы связи обеспечивают допустимую скорость обмена данными на больших расстояниях.

При работе предприятий химической промышленности в рабочей зоне постоянно присутствуют различные опасные вещества, технологические процессы в аппаратах проходят при высоких давлениях и температурах. Особенно это характерно для предприятий нефтехимии, крекинга, производства смол, углерода. Все это предъявляет повышенные требования к системам автоматизации химических процессов. Как правило, шкафы управления с контроллерами, рабочие места и серверы размещаются в специальных помещениях с принудительной подачей очищенного воздуха. Полевое оборудование подбирается специального исполнения в соответствии с условиями эксплуатации. Все это позволяет уменьшить вредное воздействие опасных веществ на средства автоматизации.

Чтобы уменьшить вредное воздействие опасных веществ на оперативный персонал, автоматизация химических производств должна предусматривать также и автоматизированные системы оповещения присутствия в рабочей зоне предельных концентраций опасных для человека веществ.

Взрывоопасность

На большинстве химических предприятий, а особенно на предприятиях нефтехимии, присутствуют взрывоопасные зоны. Применять обычные средства автоматизации в таких случаях запрещено. Применяются средства автоматизации взрывобезопасного исполнения. В таких зонах широко применяются пневматические исполнительные механизмы. Уровень взрывозащиты средств автоматизации должен соответствовать классу взрывоопасности зоны, где он будет установлен.

Большое потребление энергоносителей

Химические производства, как правило, характеризуются значительным потреблением энергоносителей. В зависимости от типа производства, это может быть электрическая энергия, уголь, мазут, природный газ, пар. На крупных предприятиях электроэнергию и пар вырабатывают на собственных ТЭЦ. В связи с этим, остро встает проблема учета энергоносителей. Поэтому автоматизация химических производств должна включать в себя автоматизированную систему комплексного учета энергоносителей.

Заключение

Как уже говорилось, автоматизация химических производств происходит так же, как и в других отраслях промышленности.

Автоматизация химических производств позволяет повысить качество продукции, снизить себестоимость, сократить количество оперативного персонала, увеличить производительность труда и повысить культуру производства.

Но условия химического производства и сам производственный процесс имеют ряд особенностей, которые были рассмотрены в данной статье.

Предприятия «Автоматизированные системы», имеющее большой опыт автоматизации химических производств, поможет Вам автоматизировать Ваше химическое производство, разработает и согласует всю необходимую проектно-сметную документацию, разработает программное обеспечение, выполнит монтажные и пуско-наладочные работы.

Введение

Введение

Развитие автоматизации химической промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов и ростом производств, использование агрегатов большой единичной мощности, усложнением технологических схем, предъявлением повышенных требований к получаемым продуктам.

Под технологическим процессом понимают совокупность технологических операций, проводимых над исходным сырьем в одном или нескольких аппаратах, целью которых является получение продукта, обладающего заданными свойствами; осуществляются они в ректификационных колоннах, реакторах, экстракторах, абсорберах, сушилках и других аппаратах. Обычно с целью переработки химических веществ и получения целевых продуктов из этих аппаратов компонуют сложные технологические схемы.

Технологический процесс, реализованный на соответствующем технологическом оборудовании, называют технологическим объектом управления . ТОУ это отдельный аппарат, агрегат, установка, отделение, цех, производство, предприятие. Различные внешние возмущающие воздействия (изменение расхода или состава исходного сырья, состояния и характеристик технологического оборудования и т.д.) нарушают работу ТОУ. Поэтому для поддержания его нормального функционирования, а также при необходимости изменения условий его работы, например, с целью ведения технологического процесса по некоторой программе или получения целевого продукта другого качества или состава, ТОУ нужно управлять.

Управление - это целенаправленное воздействие на объект, которое обеспечивает его оптимальное функционирование и количественно оценивается величиной критерия (показателя) качества. Критерии могут иметь технологическую или экономическую природу (производительность технологической установки, себестоимость продукции и т.д.). При автоматическом управлении воздействие на объект осуществляется специальным автоматическим устройством в замкнутом контуре; такое соединение элементов образует автоматическую систему управления. Частным случаем управления является регулирование.

Регулированием называют поддержание выходных величин объекта вблизи требуемых постоянных или переменных значений с целью обеспечения нормального режима его работы посредством подачи на объект управляющих воздействий.

Автоматическое устройство, обеспечивающее поддержание выходных величин объекта вблизи требуемых значений, называют автоматическим регулятором .

автоматическое регулирование гидрокрекинг химический

1. Исследование технологического процесса

1.1 Общая характеристика производственного объекта

Установки гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива (РК и ГДА) предназначены для получения:

гидроочищенного сырья для установок каталитического крекинга;
высококачественного дизельного топлива с низким содержанием серы и ароматики;
керосиновой фракции (150-280°С), используемой в качестве компонента товарного керосина или как компонента дизельного топлива;
бензиновой фракции (С5-175°С), вовлекаемой в сырье установок вторичной переработки.
Использование процессов гидроочистки и гидрирования средних дистиллятов и фракций вторичных процессов позволяют вовлекать эти фракции в производство дизельного топлива и в сырье каталитического крекинга.
Рабочий проект установок гидрокрекинга, РК и ГДА выполнен ОАО "ВНИПИНефть" на основе базового проекта фирмы "Тексако" США и расширенного базового проекта фирмы "АББ ЛуммусГлобал".
Проектная мощность установки гидрокрекинга по сырью составляет - 3518,310 тысяч тонн в год;
установки ГДА по дизельному топливу - 1200 тысяч тонн в год.
Процесс гидрокрекинга осуществляется в расширенном слое катализатора, где сырье подается вниз реактора под слой катализатора.
Создание и поддержание расширенного слоя катализатора в реакторе обеспечивается подачей гидрогенизатаэбуляционным насосом под слой катализатора.
Установка гидрокрекинга включает в себя:
реакторный блок гидрокрекинга;
блок компримирования водородсодержащего газа;
блок сепарации продуктов гидрокрекинга;
блок фракционирования;
блок очистки циркулирующего водородсодержащего газа и углеводородного газа от сероводорода;
блок сбора факельных сбросов;
блок дренажных емкостей для амина и углеводородов.
Установка РК и ГДА включает в себя:
блок регенерации катализатора;
секцию гидродеароматизации дизельного топлива (ГДА) с узлом ввода присадок.

1.2 Описание технологического объекта управления

Технологическим объектом управления является колонна фракционирования 10-DA-201, в которой происходит разделение жидких продуктов реакции на целевые фракции.

Основным сырьём колонны 10-DA-201 является жидкость из ГСНД 10-FA-201 (гидрогенизат), нагретая в печи 10-ВА-201 до 370-394°С. Из печи 10-ВА-201 сырье поступает на 6-ю тарелку колонны 10-DA-201.

Лёгкое сырьё из сепаратора 10-FA-202 после теплообменников 10-ЕА-201, 10-ЕА-202, 10-ЕА-203 и 10-ЕА-204 с температурой 205-237°С подаётся на 19 или 16-ю тарелку фракционирующей колонны 10-DA-201 взависимости от выпуска летнего или зимнего типа дизельного топлива.

Для отпарки и уменьшения парциального давления легких углеводородных фракций в кубовую часть фракционирующей колонны 10-DA-201 через сепаратор 10-FA-206 подается перегретый пар среднего давления с температурой не более 390°С.

Расход пара в колонну регулируется регулятором расхода 10-FICA-0067 с сигнализацией по низкому 2,5 т/ч расходу пара в колонну 10-DA-201.

Конденсат из сепаратора 10-FA-206выводится через конденсатоотводчик в коллектор конденсата.

Уровень конденсата в сепараторе 10-FA-206 контролируется по прибору 10-LISA-0033 с сигнализацией 71 % и блокировкой по аварийно высокому уровню 79 % на закрытие клапана 10-FV-0067 на линии подачи пара в колонну 10-DA-201.

С верха фракционирующей колонны 10-DA-201 пары углеводородов, сероводорода, аммиака и водяные пары с температурой 120-150°С и давлением 1,5-1,95 кгс/см2 поступают в конденсатор воздушного охлаждения 10-ЕС-202АIF.

Температура верха колонны контролируется по прибору 10-TIСA-0143 с сигнализацией по низкой 120°С и высокой 150°С температуре.

Давление паров в верху колонны контролируется по приборам 10-PISA-0170, 10-PISA-0423A/B с сигнализацией по низкому 1 кгс/см2 и высокому давлению 3 кгс/см2.

При достижении в верху колонны 10-DA-201 аварийно высокого давления 3,5 кгс/см2 от двух приборов из трех 10-PISA-0170, 10-PISA-0423A/B срабатывает блокировка на останов печи 10-ВА-201:

закрываются отсекатели 10-XV-0023, 10-XV-0024, клапан 10-FV-0145 на линии подачи топливного газа и отсекатель 10-XV-0007 на линии подачи газов регенерации в печь, открываются отсекатели 10-XV-0025, 10-XV-0006 в атмосферу;

автоматически переустанавливается с автоматического на ручное регулирование регулятора расхода 10-FICA-0142А на линии подачи воздуха в печь и закрывается клапан 10-FV-0067 на линии подачи пара в колонну фракционирования 10-DA-201.

Температура куба, зоны питания, зон отбора дизельного топлива, керосина и верха колонны 10-DA-201 контролируется по приборам 10-TI-0149, 10-TI-0148, 10-TI-0147, 10-TI-0146, 10-TI-0145, 10-TI-0144.

Перепад давления между тарелками с 1 по 21-ю и с 21 по 32-ю по высоте колонны 10-DA-201 контролируется по приборам 10-PDIA-0176, 10-PDIA-0173 с сигнализацией по высокому перепаду 0,3 кгс/см2.

Выходящие с верха колонны пары поступают в конденсаторы воздушного охлаждения 10-ЕС-202AIF.

Охлажденная и частично сконденсированная парогазовая смесь из конденсаторов воздушного охлаждения 10-ЕС-202АIF с температурой 48-52°С, контроль которой осуществляется по прибору 10-TI-0181, поступает в межтрубное пространство водяных холодильников 10-ЕА-205А/В, где охлаждается оборотной водой, и с температурой 30-45°С, контроль которой осуществляется по приборам 10-TIА-0183А/В, поступает в сепаратор 10-FA-203.

Из сепаратора 10-FA-203 углеводородный газ с температурой 30-45°С и давлением 1,2-1,45 кгс/см2 поступает на очистку от сероводорода в скруббер низкого давления 10-DA-207.

Сконденсировавшийся и отделившийся от воды нестабильный бензин из сепаратора 10-FA-203 через отсекатель 10-HV-0119 поступает на всас насоса 10-GA-204A/S.

Основная часть нестабильного бензина с температурой 35-45°С насосом 10-GA-204A/S через регулятору расхода 10-FICA-0066 с сигнализацией по низкому значению 32 т/ч возвращается в качестве орошения в колонну 10-DA-201 на 32 тарелку колонны 10-DA-201.

Балансовое количество нестабильного бензина через регулятор расхода 10-FIC-0095 с коррекцией по уровню 10-LICSA-0037С в сепараторе 10-FA-203 откачивается в дебутанизатор 10-DA-204.

Фракционирующая колонна 10-DA-201 имеет две глухие тарелки 17 и 25 для отбора дизельной и керосиновой фракций.

С 25-ой глухой тарелки колонны 10-DA-201 керосиновая фракция с температурой 170-195°С через регулятор расхода 10-FIC-0072 подается в стриппинг 10-DA-203 на верхнюю 6-ю тарелку для отпарки легких углеводородов.

Температура керосиновой фракции перед стриппингом 10-DA-203 контролируется по прибору 10-TI-0152.

Пары легких углеводородов с верха стриппинга 10-DA-203 с давлением 1,97 кгс/см2 и температурой 165-210°С, контроль которой осуществляется по прибору 10-TI-0158, возвращаются в 10-DA-201 под 30-ю тарелку в 10-DA-201.

Куб стриппинга 10-DA-203 разделен перегородкой, обеспечивающей постоянный уровень керосиновой фракции в межтрубном пространстве термосифонногорибойлера 10-ЕА-207.

Керосиновая фракция с нижней тарелки попадает в кубовую часть стриппинга на сторону вывода потока в рибойлер 10-ЕА-207.

Пароконденсатная смесь из 10-ЕА-207 с температурой 203-220°С возвращается в кубовую часть стриппинга.

Температура потоков керосиновой фракции до и после 10-ЕА-207 контролируется по приборам 10-TI-0154, 10-TI-0155.

Чёткость разделения фракции керосина и нестабильного бензина обеспечивается поддержанием заданной температуры между 2 и 3-ей тарелками стриппинга 10-DA-203, скорректированной по давлению от прибора 10-PI-0428.

Дизельная фракция с 17-й глухой тарелки колонны 10-DA-201 с температурой 244-295°С, контроль которой осуществляется по прибору 10-TI-0151, разделяется на два потока: поток дизельного циркуляционного орошения и поток, поступающий на отпарку в стриппинг 10-DA-202.

Поток циркуляционного орошения насосом 10-GA-206A/S подается в трубное пространство теплообменника 10-ЕА-202, где отдавая тепло легкому сырью фракционирующей колонны, поступающему по межтрубному пространству, охлаждается и с температурой 170-225°С поступает в качестве циркуляционного орошения на 21-ю тарелку в колонну 10-DA-201.

Расход циркуляционного орошения в колонну 10-DA-201в количестве 110-130т/ч регулируется регулятором расхода 10-FIC-0057, клапан 10-FV-0057 которого установлен на выходе циркуляционного орошения из 10-ЕА-202.

Температура циркуляционного орошения в колонну 10-DA-201 на выходе из 10-ЕА-202 регулируется регулятором температуры 10-TIC-0125, клапан 10-TV-0125 которого установлен на байпасе теплообменника 10-ЕА-202.

Наличие жидкости на всасе насосов 10-GA-206A/S контролируется сигнализатором уровня 10-LS-0068 c блокировкой на останов насоса 10-GA-206A/S по отсутствию жидкости.

Основной поток дизельной фракции, выводимой из колонны 10-DA-201 с постоянным расходом от 10-FIC-0076 по клапану 10-FV-0076, поступает на отпарку легких углеводородов на верхнюю 6-ю тарелку в стриппинг 10-DA-202. Пары легкой фракции с верха стриппинга 10-DA-202 с давлением до 2,04 кгс/см2 и температурой 246-252°С, контроль которой осуществляется по прибору 10-TI-0160, и блока ГДА из 10-DA-501 возвращаются под глухую 25-ю тарелку в 10-DA-201.

Куб стриппинга 10-DA-202 разделен перегородкой, обеспечивающей постоянный уровень дизельной фракции и создание движущей силы в межтрубном пространстве рибойлера 10-ЕА-206.

Пароконденсатная смесь из 10-ЕА-206 с температурой 250-293°С возвращается в кубовую часть стриппинга.

Из куба 10-DA-201 предусмотрена самотечная линия аварийного освобождения колонны по отсечному клапану 10-HV-0157 в ёмкость аварийных сбросов 10-FA-412.

Уровень в кубе колонны 10-DA-201 регулируется регулятором уровня 10-LICА-0032, клапаны 10-FV-0109, 10-FV-0112 которого установлены на линиях вывода горячего и холодного газойля с установки после теплообменников 10-ЕА-214А/В и 10-ЕС-203.

Выбор регулирования уровня в кубе колонны 10-DA-201 от приборов 10-LIСSA-0032A и 10-LIСSA-0032В осуществляется посредством селектора 10-HS-0309, с сигнализацией по низкому 25 % и высокому уровню 80 % уровню.

При достижении аварийно низкого 7 % уровня от приборов 10-LIСSA-0032А/В срабатывает блокировка на останов насоса 10-GA-202A/S, а при достижении аварийно высокого уровня 93 % срабатывает блокировка на закрытие клапана 10-FV-0067 на линии подачи пара в колонну 10-DA-201.

Товарный газойль с куба колонны 10-DA-201 с температурой 342-370°С через отсекатель 10-HV-0075 насосом 10-GA-202A/S подается в рибойлеры 10-ЕА-206, 10-ЕА-207, 10-ЕА-506, откуда объединенный поток газойля с температурой 328-358°С поступает двумя параллельными потоками в межтрубное пространство теплообменников 10-ЕА-217С/В/А и 10-ЕА-217F/E/D, где нагревает сырье гидрокрекинга.

2. Идентификация объекта управления

Для синтеза АСР необходимо знать математическую модель объекта управления.

Математическая модель объекта управления была получена методом активного эксперимента. Он заключается в снятии переходных характеристик и определении по ним коэффициентов передаточной функции. Переходная характеристика - это решение дифференциального уравнения системы при ступенчатом входном воздействии и нулевых начальных условиях. Данная характеристика, как дифференциальное уравнение, характеризует динамические свойства линейной системы (стационарность свойств объекта, линейность объекта регулирования, сосредоточенность параметров объекта).

2.1 Идентификация по каналу задания

Переходная характеристика по каналу задания была снята после изменения положения клапана 10FV0076 с 40,4% до 42% открытия. Реакция объекта на возмущение измерялась датчиком по позиции 10TI0147 и фиксировалась на SCADAсистеме.

Для идентификации объекта будет использован метод интегральных площадей Симою. Для повышения точности данного метода будет произведено сглаживание кривой разгона по методу скользящего среднего.

Время запаздывания: τз=25 мин.

2.2 Идентификация объекта по каналу возмущения

В качестве ступенчатого воздействия на объект по каналу возмущения было выбрано резкое изменение расхода орошения в колонну 10DA201, измеряемое прибором по позиции 10FI0066. Такое воздействие с достаточной точностью можно считать ступенчатым.

Аналогично идентификации объекта по каналу задания, для повышения точности необходимо сгладить переходную характеристику.

Расчет коэффициента передачи объекта:

Время запаздывания:

Идентификация объекта выполнена в программе LinReg.

В результате модель объекта имеет вид:

3. Синтез системы регулирования

3.1 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201

Регулирование температуры в колонне осуществляется посредством изменения расхода слива дизельного топлива с 17 тарелки. В данной системе расход орошения в колонну будет являться внешним возмущением.

В качестве одноконтурной системы регулирования уровня была рассмотрена система с ПИ регулятором. Расчет оптимальных настроек ПИ регулятора был произведен методом Ротача В.Я. при помощи программы LinReg.

Параметры настройки ПИ-регулятора:

Ти=13,6.рез=0.046

3.2 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201 с компенсацией возмущения по каналу орошения

Одним из возмущений, влияющих на работу колонны, является изменение расхода орошения, подающимся под 31 тарелку колонны. Это возмущение является измеримым, что делает возможным создание системы с компенсацией данного возмущения.

Структурная схема такой системы примет вид, представленный на рис.8.

Для обеспечения условия абсолютной инвариантности регулируемой величины относительно возмущения должно выполняться условие

После подстановки реальных значений передаточных функций Wυ (s), Wµ (s) иWp (s) получаем

Данная функция не может быть реализована изза наличия упреждения е20s. Абсолютной инвариантности в такой системе добиться невозможно, поэтому задачу следует решать с инвариантностью до ε. Определим векторкчх данной функции на наиболее опасной резонансной частоте:

WK (jwрез) =-2.9+3.2i

Вектор КЧХ на резонансной частоте попадает во 2 квадрант комплексной плоскости, поэтому имеет смысл в качестве устройства ввода воздействия от возмущения использовать реальное дифференцирующее звено второго порядка, т.к. его КЧХ также частично находится во 2 квадранте.

В общем виде дифференцирующее звено второго порядка имеет вид

Пренебрегая упреждением в передаточной функции идеального компенсирующего элемента, получим передаточную функцию компенсатора

Проанализировав функцию в Matlab можно сделать вывод, что коэффициент при первой степени в числителе является незначимым. Также пренебрегая коэффициентами при третьей степени (т.к. они не оказывают существенного влияния на свойства передаточной функции), приводим передаточную функцию к виду реального дифференцирующего звена второго порядка

Рис.9 Корректировка коэффициентов компенсатора.

В итоге была получена передаточная функция компенсатора

4. Моделирование системы автоматического регулирования в приложении Simulink пакета MatLab

4.1 Моделирование идеальной САР

Рис.11 Отработка задания одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения.

Рис.12 Отработка возмущения одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения.

4.2 Сравнение работы одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения

ПараметрОдноконтурная САР Одноконтурная САР с компенсацией возмущенияПо заданиюПо возмущениюПо заданиюПо возмущениюМаксимальный выброс1,313,11,313,1Время регулирования, мин16924016995Степень затухания0,870,870,870,99

4.3 Моделирование реальной САР

Работа реальной системы отличается от идеальной некоторыми нелинейностями, такими как нечувствительность датчиков, ограниченным ходом и люфтом исполнительного механизма.

Для их моделирования используются следующие элементы:

Deadzone - блок генерирует нулевой выход в пределах указанной области, называемой мертвой зоной (диапазон измерения*класс точности*0,05=0.06; диапазон измерения*класс точности*0,05= - 0.06);

Backlash - моделирует люфт, присутствующий в исполнительном механизме (Δy*0,05=0,5);

Saturate - нелинейный элемент-ограничитель моделирует ограничение хода исполнительного механизма (70; - 30);

Рис.13 Модель реальной одноконтурной САР и реальной САР с компенсацией возмущений.

4.4 сравнение характеристик идеальных и реальных САР

Рис.14 Отработка задания идеальной и реальной системой.

Рис.15 Отработка возмущением реальной и идеальной одноконтурной САР

Рис.16 Отработка возмущения идеальной и реальной САР с компенсацией возмущения.

ПараметрОтработка заданияОтработка возмущения одноконтурной САР без компенсации возмущенияОтработка возмущения одноконтурной САР с компенсацией возмущенияидеальнаяреальнаяидеальнаяреальнаяидеальнаяреальнаяМаксимальный выброс13,112,831313131Время регулирования, мин16937024047995327Степень затухания0,870,920,890,910,990,99

Идеальная и реальная системы практически не отличаются по максимальному выбросу и по степени затухания, однако реальная система имеет значительно меньшее быстродействие. Опытным путем было установлено, что основное влияние на быстродействие оказывает люфт исполнительного механизма. Следовательно, при выборе средств автоматизации особое внимание следует уделить выбору исполнительного механизма.

5. Расчет регулирующего органа и выбор средств автоматизации

5.1 Расчет регулирующего органа

P1=P2=2кгс/см2

Fmax=115000кг/час = 160 м3/час

Dвн=0.3м

Определение общего перепада давления в сети:

Рассчитаем значение критерия Рейнольдса при максимальномрасходе:

Условие гидравлической гладкости труб:

условие выполняется, следовательно труба не является гидравлически гладкой. Определяем коэффициент трения λ=0,0185, исходя из значения критерия Re и отношения внутреннего диаметра трубы к высоте выступов шероховатости трубопровода по номограмме.

Находим суммарную длину прямых участков трубопровода:

Определение средней скорости в трубопроводе при максимальном расходе:

Вычислим потерю давления на прямых участках трубопровода:

Определим суммарный коэффициент местных сопротивлений трубопровода:

Вычислим потерю давления в местных сопротивлениях трубопровода:

Общие потери давления в линии:

Перепад давления в регулирующем органе при максимальном расходе:

Найдем максимальную пропускную способность регулирующего органа:

Таблица условных пропускных способностей регулирующих органов

Выбираем регулирующий орган с условной пропускной способностью и диаметром условного прохода.

Проверим влияние вязкости на пропускную способность регулирующего органа, для этого произведем перерасчет значения критерия Рейнольдса, в соответствии с диаметром условного прохода регулирующего органа:

Выбираем данный регулирующий орган без определения поправочного коэффициента на вязкость жидкости.

Определим уточненное значение максимального расхода:

Определим относительные значения расходов:

Определение диапазона перемещений для n=0 с линейной характеристикой

Определяем диапазон перемещений для:

а) С линейной характеристикой:

б) С равнопроцентной характеристикой: 0,23 < S < 0,57

Определяем максимальное и минимальное значение коэффициента передачи для рабочего диапазона нагрузок:

а) Для линейной пропускной характеристики:

б) Для равнопроцентной пропускной характеристики:

Значение отношения минимального и максимального значений коэффициента передачи при линейной пропускной характеристике больше, чем при равнопроцентной. Следовательно, выбираем линейную расходную характеристику. Статическая неуравновешенность затвора:

Максимально возможное давление на клапан;

Разность площадей верхнего нижнего корпуса;

Сила давления среды на шток:

Диаметр штока;

Максимальное давление за клапаном

5.2 Выбор технических средств автоматизации

Клапан малогабаритный регулирующий производства фирмы ЛГ Автоматика . Пневматический исполнительный механизм поставляется в комплекте с клапаном.

Условное давление Ру, МПа1,6Условный проход, мм200Пропускная характеристикалинейнаяДиапазон температур регулируемой среды-40. +500Диапазон температур окружающей среды-50…+70Исходные положения плунжера клапанаНЗ - нормально закрытоеМатериал корпуса12Х18Н10ТМатериал дроссельной пары12Х18Н10ТКласс герметичности для регулирующих клапанов по ГОСТ 23866-87 (по DIN) VКласс герметичности по ГОСТ 9544-93В

Изолирующий барьер искрозащитыметран 631 изобар

Основная погрешность барьера при передаче аналогового сигнала: 0,05%

Ограничение входного тока питания: 200мА

Ограничение входного тока питания со стороны датчика: 23.30мА

Напряжение питания, В: 20.30

Маркировка взрывозащиты: ExiaIIC

Время срабатывания, мс: 50

Наработка на отказ, часов: 50000

Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТХАУ Метран 271

Выходной сигнал: 4.20мА

Диапазон температур: - 40…800 оС

Предел допустимой основной погрешности: 0,25%

Зависимость сигнала от температуры: линейная

Виброустойчивость: V1

Маркировка взрывозащиты: ExiaIICT5

Напряжение питания, В: 14.34

Вихревой расходомер Rosemount 8800D

Выходной сигнал: 4.20мА с цифровым сигналом на базе HART протокола, частотно импульсный 0.10кГц, цифровой FF

Диапазон температур среды: - 40…427оС

Предел измерений объемного расхода м3/ч: 27…885

Предел допустимой основной погрешности: 0,65%

Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65

Виброустойчивость: V1

Маркировка взрывозащиты: ExiaIICT6

Максимальное входное напряжение питания: 30В

Максимальный входной ток: 300мА

6. Метрологический расчет измерительных каналов

Блок схема каналов измерения температуры и расхода выглядит следующим образом:

Рис.17 Блок схема измерительных каналов.

Погрешность данной измерительной системы складывается из погрешностей, вносимых чувствительным элементом датчика температуры, нормирующим преобразователем, барьером искрозащиты, линией связи, платой ввода микропроцессорного комплекса.

На данный момент производители кабелей и интерфейсов передачи данных практически свели к нулю погрешность, вносимую линией связи, следовательно, её при расчетах не учитывают. В свою очередь погрешности нормирующего преобразователя, чувствительного элемента а также платы ввода/вывода микропроцессорного комплекса определены фирмой производителем, тогда предел допускаемой погрешности измерительного канала определится как:

γдт =0,25% - погрешность термопреобразователя; γбиз =0,05% - погрешность, вносимая барьером искрозащиты; γлс =0% - погрешность, вносимая линией связи; γв/в

γдт =0,65% - погрешность термопреобразователя;

γбиз =0,05% - погрешность, вносимая барьером искрозащиты;

γлс =0% - погрешность, вносимая линией связи;

γв/в =0,1% - погрешность платы ввода/вывода.

Данная погрешность позволит обеспечить требуемую точность измерения канала.

7. Расчет надежности системы автоматического регулирования

Под надежностью системы управления понимают способность системы выполнять предъявляемые к ней требования за заданное время в пределах, заданных ее техническими характеристиками. Полностью исключить отказ оборудования невозможно, следовательно, надежность СУ не может быть 100% -ной.

Произведем расчет вероятности возникновения внезапных отказов измерительного канала если известно, что: для контроллеров ExperionC300 среднее время наработки на отказ t ср. н = 150000 часов; для термопреобразователя ТХАУ Метран 271 время наработки на отказ t ср. н =20000 часов; для расходомера Rosemount 8800Dвремя наработки на отказ t ср. н =50000 часов; для барьеров искрозащиты Метран 631 время наработки на отказ t ср. н =50000 часов; для соединительных проводов вероятность отказа за 2000 часов составляет 0,004.

Условно примем, что закон распределения отказов экспоненциальный, тогда вероятность безотказной работы определяем по формуле: , где λ =1/t ср. н .

Вероятность безотказной работы контроллера ExperionC300:

Вероятность безотказной работы термопреобразователя ТХАУ Метран 271:

Вероятность безотказной работы барьера искрозащиты Метран 631":

Вероятность безотказной работы расходомера Rosemount 8800D:

Вероятность безотказной работы линий связи:

Аннотация

Введение

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

1) обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,

2) приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,

3) увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,

4) повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,

5) увеличивает экономичность работы парогенератора.

Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.

Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенераторной установки, а так же в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.), предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.

1. Описание технологического процесса

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

1) процесс горения топлива,

2) процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой,

3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.

В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.

Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом.проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.

Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации, называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

2. Технология производства тепловой энергии в котельных

Котельные установки в промышленности предназначаются для получения пара, применяемого в паровых двигателях и при различных технологических процессах, а также для отопления, вентиляции и бытовых нужд.

Глава 7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

7.1. ЗАДАЧИ И СТРУКТУРА СЛУЖБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ НА ПРЕДПРИЯТИИ

Основной задачей при эксплуатации приборов и средств автоматизации является обеспечение надежной и правильной работы отдельных звеньев и всего комплекса этих устройств. Задача решается путем непрерывного наблюдения, создания нормальных эксплуатационных условий и своевременного устранения всех возникающих дефектов, для чего на предприятии организуется служба эксплуатации систем автоматизации.

Пуск, нормальная работа, останов и ремонт - таковы основные этапы эксплуатационного цикла как технологического оборудования, так и приборов и средств автоматизации, обслуживающих это оборудование. На каждом из перечисленных этапов служба эксплуатации выполняет работы, обеспечивающие надежное и правильное функционирование системы автоматизации.

В 70-х годах действовало Положение о службе КИПиА на предприятиях пищевой промышленности, разработанное НПО "Пищепром-автоматика". В связи с внедрением в нашей стране метрологической службы СССР, которая состоит из государственной и ведомственной метрологических служб, на каждом предприятии организуется ведомственная метрологическая служба. Поэтому указанное положение было заменено новым Типовым положением о метрологической службе предприятия пищевой промышленности, в соответствии с которым на каждом пищевом предприятии организуется метрологическая служба.

Структура метрологической службы (МС) пищевого предприятия определяет звенья, входящие в ее состав, распределение функций между звеньями, их подчиненность и взаимосвязь. Структуру МС разрабатывают с учетом структуры и особенностей функционирования предприятия (его подчиненность, категория, число и взаимосвязи производств, сезонность их работы, число смен в цехах), оснащенности и особенностей функционирования службы (объем работ, количественный и качественный состав средств измерения и автоматизации, наличие материально-технической базы, состояние и расположение помещений службы, наличие и квалификация персонала, возможность кооперации по ремонту и др.), а также перспективы развития службы

На ближайшие 3-5 лет.

На предприятиях 1-3-й категорий МС организуется в виде лаборатории, на предприятиях 4-6-й категорий,- в виде лаборатории или группы. Категория предприятия зависит от объема производства и сложности получения продукции. Метрологическую службу возглавляет главный метролог предприятия, который подчиняется главному

Инженеру предприятия.

В основе построения МС лежит следующая структурная цепочка:

Звено (группа) - бригада. В состав лаборатории на предприятиях 1-3-й категорий входят шесть звеньев: метрологическое обеспечение производства; техническое обслуживание систем автоматизации, средств измерения и автоматизации (СИА); ремонт СИА; развитие и внедрение систем автоматизации производства; поверка средств измерения; учет, хранение и выдача СИА. Первые три звена входят и в состав лаборатории (группы), которая организуется на предприятиях 3- 6-й категорий.

Звенья обслуживания и ремонта СИА обычно состоят из бригад специального и общего назначения. Уровень специализации персонала в группе или бригаде обслуживания должен обеспечить возможность взаимозаменяемости в пределах двух-трех зон обслуживания. В зависимости от номенклатуры, количества и сложности СИА звено ремонта организуется из бригад с закреплением за ними ремонта одного или нескольких типов СИА: пирометрических и теплотехнических; давления, разрежения и расхода; электронных и пневматических;

Массы и точной механики; количества и состава веществ, содержащих ртуть; радиоактивных и Ионизирующих излучений; электроизмерительных и электромеханических; исполнительных механизмов и

Механических устройств.

На головном (базовом) предприятии комбината, промышленного или агропромышленного объединения может организовываться центральная МС (лаборатория), которая наряду с шестью звеньями метрологической службы предприятия 1-3-й категорий может содержать Также звенья координации и планирования, монтажа и наладки, снабжения и комплектации и др. В этом случае на остальных предприятиях (производствах) объединения создаются звенья технического обслуживания. Метрологи, возглавляющие МС этих предприятий, подчиняются главному метрологу объединения (комбината, базового предприятия).

При небольшом числе СИА на предприятии по согласованию с базовой организацией на предприятиях 4-6-й категорий допускается организация группы метрологического обеспечения и технического обслуживания в составе службы главного механика или энергетика, который в этом случае выполняет обязанности главного метролога предприятия. Группу МС возглавляет начальник группы - старший инженер. Руководство группой, выполняющей обслуживание и ремонт, допускается старшим мастером или мастером. Специалисты, работающие на этих должностях, осуществляют административно-техническое управление бригадами. Заместителем главного метролога обычно является руководитель одного из важнейших звеньев.

Численность и состав МС определяется расчетным путем с учетом количества и номенклатуры СИЛ, видов и объемов выполняемых работ, категории предприятия, условий эксплуатации системы автоматизации и СИЛ, условий работы производства (сменности и сезонности), уровня организации труда и установленной структуры МС. Явочная численность персонала службы

Где Т I , - затраты времени на выполнение конкретного і-го вида работ; А I , - среднее число смен в календарном году для персонала службы, выполняющего 1-й вид работ (при односменном выполнении таких работ, как ремонт, поверка и т. п., А I , = 1); k I , - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации СИА и периодичность работ; (Сд - коэффициент, учитывающий разные дополнения и ограничения; Ф Н - номинальный фонд рабочего времени в течение года (Ф Н = 2050...2100 ч); fee - коэффициент списочного штата персонала службы (k C = 0,8...0,9).

При определении численности по разрядам работ расчеты производятся отдельно по каждому разряду.

Группа и бригада обычно организуются в составе не менее пяти человек и включают рабочих следующих профессий: слесарь-ремонтник; слесарь-механик; дежурный слесарь; наладчик систем автоматизации и СИЛ; монтажник электромеханических, радиотехнических систем и СИА; лаборант измерительной лаборатории; лаборант электромеханических испытаний и измерений; испытатель средств измерений;

Испытатель электрических машин и аппаратов и др. При наличии на предприятии АСУ метрологическая служба входит в виде самостоятельных звеньев в эту службу. Такое подразделение предприятия возглавляется обычно заместителем главного инженера предприятия или начальником службы, выполняющим одновременно обязанность главного метролога.

Структурно служба АСУ состоит из тех звеньев, которые входят в метрологическую службу предприятия, и лаборатории АСУ. Основные функции последней связаны с эксплуатацией вычислительного центра (ВЦ) и его внешних устройств (подробно структура службы АСУ рассмотрена в п. 3.1).

7.2. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Метрологическое обеспечение представляет собой комплекс научно-технических основ и организационных мероприятий, обеспечивающих единство и требуемую точность измерений. Научно-технические основы МО включают метрологию как науку об измерениях, методах и средствах обеспечения единства измерений и необходимой точности и стандарты Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) как комплекс установленных стандартами взаимоувязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению

Точности измерений.

ГСИ включает два вида нормативных документов: базовые стандарты, в том числе ГОСТ "Единицы физических величин", и стандарты четырех других групп - государственных эталонов, методов и средств поверки мер и измерительных приборов, норм точности измерений и методик выполнения измерений (МВИ). К ним относятся также типовые программы испытаний.

Организационной основой МО является метрологическая служба СССР, которая в соответствии с ГОСТ 1.25-76 состоит из государственной и ведомственной метрологических служб. В государственную метрологическую службу (ГМС), возглавляемую Госстандартом СССР, входят следующие подразделения:

Главный центр ГМС (Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологической службы - ВНИИМС), осуществляющий научно-методическое руководство метрологической службой страны и государственной службой стандартных данных;

Главные центры и центры государственных эталонов (научно-исследовательские институты в Москве, Харькове, Свердловске и т. д. и их филиалы), которые проводят научно-исследовательские и другие работы по совершенствованию метрологического обеспечения в

Стране;территориальные органы Госстандарта в союзных республиках,

Возглавляемые республиканскими управлениями Госстандарта СССР и включающие республиканские центры метрологии и стандартизации;

Республиканские, межобластные, областные и межрайонные лаборатории государственного надзора (ЛГН) за стандартами и измерительной

Техникой, а также их отделения.

Наряду с перечисленными в состав ГМС входят также государственная служба стандартных образцов во главе с главным центром стандартных образцов, государственная служба стандартных справочных данных во главе с главным центром стандартных справочных данных, государственная служба времени и частоты СССР, Всесоюзное объединение "Эталон", объединяющее заводы, которые изготовляют и

Ремонтируют образцовые СИ.

Основными направлениями деятельности ГМС являются создание и непрерывное совершенствование государственной системы эталонов единиц; обеспечение непрерывного совершенствования парка СИ, применяемых в стране; передача размеров единиц физических величин всем средствам измерений, применяемым в народном хозяйстве;

Государственный надзор за состоянием и правильностью применения СИ на предприятиях и в организациях; стандартизация методик выполнения измерений.

Ведомственная метрологическая служба, возглавляемая главным метрологом министерства или ведомства, состоит из подразделения министерства или ведомства, которое руководит службой; головной организации службы, которая методически, научно, технически и организованно руководит работой базовых организаций метрологической службы (МС) и МС предприятий; базовых организаций ведомственной МС, которые осуществляют научно-техническое и организационно-методическое руководство по метрологическому обеспечению (МО) производства закрепленных за ними групп продукции или видов деятельности, а также по МО прикрепленных предприятий или организаций; метрологических служб предприятий или организаций.

Метрологическое обеспечение производства направлено на получение качественной и достоверной информации путем измерения. Недостатки в МО производства приводят к ошибочным выводам и значительно увеличивают брак; повышение же уровня МО производства позволяет улучшить качественные и экономические показатели выпускаемой продукции.

Основными задачами звена МО метрологической службы пищевого предприятия являются: координация и осуществление методического руководства работами, направленного на обеспечение единства и требуемой точности измерений во всех подразделениях предприятия;

Систематический анализ состояния измерений, разработка и осуществление мероприятий по совершенствованию МО предприятия, включая предложения по назначению СИА и методики выполнения измерений для управления технологическими процессами, контроля сырья и испытания продукции; внедрение нормативно-технической документации (НТД), регламентирующей нормы точности измерений, метрологические характеристики СИА, методики выполнения измерений, методы и средства поверки и другие требования по метрологическому обеспечению подготовки производства; разработка ТЗ на проектирование и изготовление нестандартных СИА, вспомогательного оборудования, стендов, приспособлений для осуществления необходимых измерений, испытаний и контроля; организация и участие в проведении метрологической экспертизы нормативно-технической, конструкторской, проектной и технологической документации, в том числе разрабатываемой на предприятии; участие в анализе причин нарушения технологических режимов, брака продукции, непроизводительного расхода сырья, материалов и других потерь, связанных с состоянием СИА; повышение квалификации работников МС предприятия и подготовка кадров для МО предприятия.

Звено МО осуществляет также связь с органами Госстандарта СССР при осуществлении ими госнадзора за МО подготовки производства и испытаний продукции, состоянием, применением, ремонтом и поверкой СИА на предприятии, другой деятельностью МС предприятия. В территориальные органы Госнадзора СССР и базовую организацию метрологической службы (БОМС) отрасли звено МО представляет сведения о состоянии планов внедрения новых" методов и СИА, которые после разработки и согласования с базовой организацией утверждаются руководством предприятия. С БОМС согласовываются также стандарты и другие НТД предприятия по МО. Звено метрологического обеспечения участвует также в разработке и выполнении заданий, предусмотренных комплексными программами МО отрасли, разрабатывает предложения к проектам годовых и перспективных планов МО отрасли.

Планирование деятельности МС, осуществляемое звеном МО, регламентируется методическими указаниями ВНИИМС и осуществляется с учетом производственной мощности предприятия, номенклатуры выпускаемой продукции и технических возможностей. В этих планах предусматривают работы, направленные на обеспечение планов государственной и отраслевой стандартизации и метрологического обеспечения деятельности подразделений предприятия; разработку или пересмотр стандартов предприятия (СТП), поверочных схем, методик выполнения измерений, а также задания по внедрению СТО, ГОСТов и ОСТов.

Метрологическая экспертиза является, как следует из приведенного выше перечня задач звена МО, частью общего комплекса работ по метрологическому обеспечению производства. Метрологическая экспертиза (МЭ) включает анализ и оценку технических решений по выбору параметров, подлежащих измерению, установлению норм точности и обеспечению методами и средствами измерений.

Метрологической экспертизе подвергаются разделы документов, отражающие требования к установленным нормам точности или содержащие сведения о средствах и методах измерений. При метрологической экспертизе технической документации, в которой решается задача выбора измерительных средств - технологических регламентов, карт технологических процессов с операциями контроля, функциональных и принципиальных схем устройств с измерительными средствами, оценивается правильность выбора измерительного прибора или устройства.

При метрологической экспертизе технической документации, которая определяет параметры, свойства или характеристики машин, материалов или процессов, вначале выявляют, какие элементы, параметры или свойства подлежат контролю при их изготовлении или функционировании, а затем путем перебора вариантов стандартных методик определяют контролепригодность объекта. Если при этом окажется, что из-за необоснованно узких полей допуска контролируемых параметров невозможно обеспечить контроль, применяя стандартные приборы, необходимо прежде всего проанализировать возможность расширения полей допусков.

Особую важность имеет МЭ производственного процесса, во время которой устанавливается соответствие технологического процесса требованиям конструкторской, технологической и другой НТД по метрологическому обеспечению. Одним из основных документов, который должен проходить МЭ на предприятии, является технологический регламент производства продукции.

7.3. ПОВЕРОЧНЫЕ РАБОТЫ

Поверка средств измерений, как и другие мероприятия по метрологическому контролю, является задачей звена поверки МС пищевого предприятия. Поверка призвана обеспечить единство и достоверность измерений в стране и способствует постоянному совершенствованию средств измерений.

Измерительные приборы, как и любые другие средства автоматизации, подвержены со временем износу и старению даже в случае строгого соблюдения всех требований их эксплуатации и хранения. Износ и старение являются основными причинами постепенного изменения метрологических характеристик средств измерений, поэтому необходимо систематически проверять их, чтобы отклонения показаний не выходили за допускаемые пределы.

Поверка средств измерений (СИ) - это определение метрологическим органом погрешностей и установление его пригодности к применению. В процессе поверки происходит передача размера единиц физических величин от эталона к рабочим СИ. В общем случае передача размера единиц - это нахождение метрологических характеристик поверяемого или аттестуемого СИ при помощи более точного СИ. Схемы такой передачи включают эталоны, образцовые и рабочие СИ (рис. 7.1).

Первичный эталон - это эталон наивысшей, достижимой в данный момент точности, официально утвержденный в качестве государственного первичного эталона. В одной стране он может быть только один. Рабочие эталоны (их число не ограничено) предназначены для передачи размеров физических величин образцовым СИ первого разряда и самым точным рабочим СИ. Чтобы разгрузить первичный эталон от работ по передаче размеров единиц физических величин и снизить его износ, создают эталон-копию, который является вторичным эталоном и предназначен для передачи размеров физических величин рабочему эталону. Образцовые СИ также предназначаются для передачи размеров физических величин и делятся на разряды (максимально их может быть пять), причем номер разряда означает число ступеней передачи размера единицы данному образцовому СИ. Уменьшение числа разрядов снижает погрешность передачи размера единиц, однако уменьшает и производительность поверки. Рабочие СИ используются только

Рис. 7.1. Схема передачи размеров единиц от эталона " к рабочим средствам измерения

Для измерений, не связанных с передачей размеров единиц физических величин, и, как видно из рис. 7.1, также разделяются на пять классов.

Для определения достоверной погрешности рабочего СИ достаточно того, чтобы погрешность образцового средства была в 10 раз меньше погрешности рабочего СИ. Из-за трудностей в реализации такого соотношения обычно используют соотношения 1:3, 1:4, 1:5, в виде исключения допускается соотношение 1:2.

Основным исходным документом для организации поверки конкретных рабочих СИ является поверочная схема. Поверочные схемы могут быть общесоюзными и локальными. Общесоюзные поверочные схемы разрабатываются метрологическими институтами и утверждаются Госстандартом СССР. Они являются основанием для разработки локальных поверочных схем, государственных стандартов и методик на методы и средства поверки образцовых и рабочих СИ. Локальные поверочные схемы разрабатывает при необходимости и внедряет звено поверки МС. Они согласовываются с территориальными органами Госстандарта, которые выполняют поверку исходных образцовых средств измерений, включенных в локальную поверочную схему. Последняя охватывает образцовые и все рабочие средства измерений данной физической величины, которые находятся в эксплуатации на предприятии или выпускаются в обращение промышленностью, а также методы их поверки. На чертеже поверочной схемы, выполняемом в соответствии с ГОСТ 8.061-73, указывают наименование СИ, диапазоны значений физических величин, обозначения и оценки погрешностей, наименование метода поверки.

Из методов поверки наиболее распространены следующие:

Непосредственное сличение, заключающееся в сопоставлении показаний поверяемого и образцового СИ;

Компарирование - в сличении СИ с образцовым при помощи измерительного прибора сравнения (компаратора);

По образцовым мерам - в измерении значения физической величины, которая воспроизводится образцовой мерой или одновременно сопоставляется со значением образцовой меры.

По времени проведения различают первичную, периодическую, внеочередную и инспекционную поверки. Первичную поверку осуществляют при выпуске средств измерения из производства или ремонта, периодическую - в процессе эксплуатации через установленные межповерочные интервалы. Внеочередную поверку проводят независимо от сроков периодической поверки в случаях, когда необходимо удостовериться в исправности средств измерений или перед вводом в эксплуатацию импортных средств измерений. Необходимость внеочередных поверок возникает также при контроле результатов периодической поверки или проведении работ по корректированию межповерочных интервалов, при повреждении поверительного клейма, пломбы и утрате документов, подтверждающих проведение поверки.

Внеочередную поверку производят и при вводе в эксплуатацию средств измерений после хранения, в течение которого не было периодической поверки, или при установке их в качестве комплектующих изделий после истечения половины гарантийного срока на них, указанного поставщиком в сопроводительной документации. Инспекционная поверка сопутствует метрологической ревизии средств измерений предприятий, которые осуществляют ремонт, эксплуатацию, хранение и продажу этих средств.

В зависимости от назначения поверяемых средств измерений поверка может быть государственной или ведомственной. Из применяемых на предприятиях пищевой промышленности обязательной государственной поверке подлежат следующие средства измерений:

Используемые в качестве исходных образцовых средств измерений (СИ) в органах ведомственных метрологических служб; принадлежашиє предприятиям и используемые в качестве образцовых СИ органами государственной метрологической службы; выпускаемые при-бороремонтными предприятиями после ремонта, выполненного для других предприятий; предназначенные для применения в качестве рабочих средств для измерений, связанных с учетом материальных ценностей, взаимными расчетами и торговлей, охраной здоровья трудящихся, обеспечением безопасности и безвредности труда в соответствии с перечнем, утвержденным Госстандартом СССР. Остальные рабочие средства измерений, применяемые на предприятиях пищевой промышленности, подлежат ведомственной поверке.

В соответствии с номенклатурным перечнем, утвержденным Госстандартом СССР, обязательной госповерке, в частности, подлежат расходомеры для жидкостей, пара и газа с вторичными приборами, промышленные газо-, водо- и теплосчетчики, счетчики нефти, нефтепродуктов, спирта и других промышленных жидкостей и пищевых продуктов, дозаторы жидких пищевых продуктов, массоизмеритель-ные приборы и устройства, штриховые меры длины, промышленные счетчики электрической энергии трехфазного тока, рефрактометры, сахариметры, фотоэлектроколориметры и плотномеры, применяемые для расчетов с потребителями.

Государственную поверку приборов выполняют метрологи-пове-рители органов государственной метрологической службы. При наличии необходимых помещений, всех нормативных документов, образцовых средств измерения, прошедших государственную поверку, а также метрологов-поверителей органы Госстандарта СССР выдают органам ведомственных метрологических служб регистрационные удостоверения на право проведения поверки, которые могут быть совмещены с удостоверениями на право изготовления и ремонта средств измерений. Метрологи-поверители проходят специальное обучение и сдают экзамены в органах государственной метрологической службы.

Если звено поверки МС пищевого предприятия не имеет право на проведение ведомственной поверки определенных средств измерения, то последние проходят поверку в базовых органах ведомственной МС отрасли или органах государственной метрологической службы. Поверку средств измерений предприятий органы Госстандарта СССР проводят в стационарных или передвижных лабораториях, а также непосредственно на предприятиях командированными госповерителями.

Средства измерений и автоматизации, подлежащие поверке, поверяют согласно графикам государственной или ведомственной поверки, составленным звеном поверки МС предприятия, согласованным с местным органом госнадзора и утвержденным главным инженером предприятия. Обычно графики поверок составляют на приборы и средства автоматизации по видам измерения.

Периодичность поверки СИ устанавливают в соответствии с методическими указаниями Госстандарта СССР по определению межповерочного интервала рабочих СИ с учетом фактической стабильности показаний, условий эксплуатации и степени загруженности средств измерений. Периодичность поверки средств измерений, принадлежащих предприятию и подлежащих ведомственной поверке, должна быть согласована с базовой организацией. Средства измерений на предприятиях пищевой промышленности проходят ведомственную поверку, как правило, один раз в год. Исключение составляют потенциометры и мосты, амперметры и вольтметры, миллиамперметры, милливольтметры, ваттметры и фазометры, которые поверяют через каждые 6 мес.

Для средств измерений, находящихся на хранении, межповерочные интервалы определяют равными удвоенным межповерочным интервалам аналогичных средств измерений, находящихся в эксплуатации. Исключение составляют средства измерения, поступившие на хранение после их выпуска, для которых межповерочный интервал не должен превышать гарантийного срока завода-изготовителя, и средства измерений, которые хранятся в условиях, обеспечивающих их исправность, и которые поверяют только перед началом эксплуатации.

Средства измерений поверяют в соответствии с государственными стандартами на методы и средства поверки или по инструкциям Госстандарта СССР и методическим указаниям его метрологических институтов. При отсутствии указанных нормативных документов разработчики соответствующих средств измерений должны составлять методические указания или инструкции по их поверке, которые утверждаются руководителем ведомственной метрологической службы предприятия, применяющего эти средства измерения, или руководителем вышестоящей ведомственной метрологической организации.

В продессе поверки ведут протокол, куда заносят ее результаты и вывод о пригодности средств измерений к применению. Пригодный прибор пломбируют или ставят на него поверительное клеймо. Пригодность прибора к эксплуатации в течение межповерочного интервала может также удостоверяться аттестатом или другим техническим документом. Отметку о поверке приборов с указанием даты и ее результатов делают в паспорте прибора или другом документе, заменяющем паспорт. Паспорта на средства измерений оформляются группой учета МС предприятия по заявкам звена технического-обслу-живания предприятия. В паспорте приводятся подробная техническая характеристика прибора, сведения о поверке, эксплуатации и ремонте.

На некоторых предприятиях пищевой промышленности применяются средства измерений несерийного выпуска, импортных поставок или серийно выпускаемые СИ с внесенными изменениями, вследствие чего они по метрологическим характеристикам не соответствуют требованиям нормативно-технической документации. Для таких средств измерения группа поверки МС предприятия осуществляет метрологическую аттестацию, во время которой устанавливают номенклатуру метрологических характеристик, подлежащих определению;

Численные значения метрологических характеристик; порядок метрологического обслуживания приборов при их эксплуатации (аттестация или поверка). По результатам метрологической аттестации составляют протокол в двух экземплярах, которые подписывают руководитель группы и исполнители. При положительном исходе метрологической аттестации на каждое средство измерений выдается свидетельство (удостоверение).

Группа поверки МС пищевого предприятия наряду с перечисленными функциями выполняет и ряд других:

обеспечивает хранение и сличение в установленном порядке рабочих эталонов и стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; поддерживает в надлежащем состоянии образцовые средства измерения и обеспечивает их эксплуатацию;

контролирует состояние и применение СИА, средств испытаний продукции, наличие и правильность применения методик выполнения измерений и соблюдение метрологических правил во всех подразделениях предприятия;

выполняет приемку и аттестацию поступающих на предприятие нестандартизированных СИА;

осуществляет контроль за метрологическим обеспечением всей производственной деятельности подразделений предприятия, внедрением планов организационно-технических мероприятий по метрологическому обеспечению их деятельности, внедрением в производство новых СИА.

7.4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Основными задачами технического обслуживания являются непрерывное наблюдение за работой приборов и средств автоматизации и создание условий, обеспечивающих их исправность, работоспособность и необходимый ресурс в процессе эксплуатации. Для выполнения этих задач в составе метрологической службы создается звено (группа) технического обслуживания систем автоматизации и СИА, состоящее из сменных бригад.

В состав сменной бригады МС пищевого предприятия входят дежурные слесари и бригадир (мастер или высококвалифицированный рабочий V-VI разрядов). Сменный персонал МС входит в состав смены технологического цеха и поэтому имеет двойную подчиненность. Административно и технически он подчинен главному метрологу, а оперативно - начальнику смены (дежурному инженеру) технологического цеха. Оперативное подчинение заключается в том, что сменный персонал выполняет работы по указанию или с ведома начальника Смены.

Работы по техническому обслуживанию систем автоматизации включают в себя составление графиков технического обслуживания и их выполнение, а также внеплановое техническое обслуживание,связанное прежде всего с оперативным ремонтом или заменой отказавших СИЛ; осуществление оперативного контроля за состоянием и функционированием систем автоматизации и СИА, обеспечение их надлежащего технического состояния, включая текущий ремонт СИА и трубных трасс, снятие и установку СИА для ремонта и поверки; контроль за правильной эксплуатацией и рациональным использованием систем автоматизации и соблюдением действующих правил эксплуатации.

Оперативный контроль за состоянием и функционированием систем автоматизации заключается в систематическом ежесменном или ежесуточном наблюдении за работой СИА, установленных как на пунктах управления, так и в производственных помещениях, в целях выявления возникающих неисправностей и предупреждения их развития. Эти работы выполняются путем визуального наблюдения за состоянием СИА. Во время таких осмотров выявляют и устраняют нарушения уплотнений соединительных трубных линий и арматуры, осматривают и очищают приборы, проверяют правильность установки диаграммы записывающего прибора по времени и значению контролируемой величины, а также наличие на диаграмме необходимых записей (позиций прибора и дат записи), заменяют диаграмму, заправляют чернилами перья самописцев, проверяют работу переключателей, наличие питания и смазки, контролируют работу автоматических регуляторов.

При смене диаграмм и рулонов регистраторов у приборов, имеющих интегратор, на диаграмме или рулоне проставляют время их замены и показания интегратора, причем в первую очередь осуществляют смену диаграмм и рулонов у приборов, по показаниям которых ведут расчеты за использованное сырье или энергию. Контроль за работой автоматических регуляторов осуществляют путем сопоставления характера изменения регулируемой величины с показаниями и записями приборов, контролирующих величины, связанные с регулируемой.

Техническое обслуживание (ТО) систем автоматизации и СИА, осуществленное в соответствии с графиком ТО, который утверждается главным инженером предприятия, включает следующие операции:

Внешний осмотр, очистка от пыли и остатков технологических продуктов, проверка исправности линий связи и сохранности пломб;

Проверка работоспособности по контрольным точкам, выявление и устранение мелких дефектов, возникших в процессе эксплуатации;

Замена диаграмм, чистка самопишущих устройств и заправка их чернилами, смазка механизмов движения, доливка или смена специальных жидкостей, устранение их утечки;

Проверка работы системы автоматизации в случае обнаружения несоответствия в ходе процесса и показаниях средств измерений;

Промывка измерительных камер, заправка ртутью дифманомет-ров, исправление уплотнений и крепежа, проверка отборных устройств давления, расхода и др.;

Сушка элементов СИА и зачистка контактов;

проверка холодильников, фильтров, водоструйных насосов, источников питания, показывающих и регистрирующих узлов средств измерений состава и свойств веществ;

чистка, смазка и проверка реле, датчиков и исполнительных механизмов регуляторов;

проверка на плотность импульсных и соединительных линий, замена неисправных отдельных элементов и узлов;

проверка наличия питания в схемах управления и сигнализации, опробование звуковой и световой сигнализации;

проверка срабатывания схем и правильности заданий на их срабатывание;

осмотр щитов автоматизации, блокировочных устройств, средств сигнализации и защиты.

Периодичность техобслуживания составляет в среднем один раз в

I-2 мес. Для счетчиков количества жидкости и газа, трубного дифманометра, гидравлических регуляторов разрежения, давления и расхода с мембранным измерительным устройством, гидравлических исполнительных механизмов, задатчика к электронным регулирующим приборам, электроизмерительных приборов и релейной аппаратуры периодичность техобслуживания может быть увеличена до 6 мес, а для редукторов воздуха, пневматических панелей дистанционного управления, регулирующих клапанов с пневматическим мембранным или электрическим моторным приводом, электрических исполнительных механизмов, регуляторов давления газа или мазута прямого действия, регулирующих пневматических блоков, индукционных расходомеров, термопар и термометров сопротивления - до 3 мес. Преобразователи рН-метров и массоизмерительные устройства подлежат тех- обслуживанию один раз в 10 сут. В помещениях, где температура продолжительное время превышает 30 °С, периодичность плановых работ сокращается в 2 раза, в пыльных помещениях (технологическая пыль проникает внутрь аппаратуры) - в 3 раза, в помещениях с химически активной (относительно изоляции и других частей аппаратуры) средой - в 4 раза.

В соответствии с графиками планово-предупредительных ремонтов (ППР) сменный персонал производит также замену приборов, отправляемых в ремонт. Порядок проведения плановых работ во время смены регламентируется должностными инструкциями сменного персонала МС.

Звено технического обслуживания наряду с техническим обслуживанием и оперативным контролем участвует в рассмотрении причин аварий из-за отказов систем автоматизации и СИА и разработке мероприятий по их устранению; организует и обучает производственный персонал правилам технической эксплуатации систем автоматизации и СИА; контролирует качество монтажных и наладочных работ и их соответствие технической документации при выполнении этих работ специализированными организациями; участвует в испытаниях и приемке в эксплуатацию вновь смонтированных и налаженных систем автоматизации от монтажных и наладочных организаций; проводит наладочные работы перед пуском сезонных производств и при внедрении новых и усовершенствовании существующих систем автоматизации и СИЛ; совершенствует организацию технического обслуживания систем автоматизации.

Во время смены ведется оперативный журнал дежурного персонала, в котором фиксируются все случаи отказов приборов и средств автоматизации независимо от причин их возникновения, принятые меры по ликвидации отказов, оперативные переключения, замены приборов и средств автоматизации, технические осмотры и другие работы, выполненные дежурными. Сдача и прием смен оформляются подписями старших дежурных в оперативном журнале. Сдающий смену должен обратить внимание принимающего на "узкие места" системы автоматизации.

Сменный персонал должен обладать определенными производственными навыками и знаниями. Поэтому дежурные предварительно проходят инструктаж по технике безопасности и проверку знаний по системе автоматизации того технологического объекта, который им предстоит обслуживать. Дежурные должны хорошо знать технологическую схему обслуживаемого производственного комплекса, процесс управления им, план расположения технологического оборудования и трубопроводов, назначение каждого элемента системы автоматизации, месторасположение первичных воспринимающих элементов и регулирующих органов^приборов по месту, их взаимосвязь, расположение и направление трасс.

Для проведения всего комплекса профилактических работ участки эксплуатации оснащают переносными лабораторными приборами (потенциометрами, мостами, магазинами сопротивлений, контрольными манометрами, вольтамперметрами, ртутными термометрами, мегомметрами, индикаторами напряжения), инструментами (набором слесарного инструмента, электродрелью, паяльниками, переносной лампой) и материалами (чернилами и диаграммной бумагой, проводами и изоляционной лентой, крепежными изделиями, сухими гальваническими элементами, обтирочным материалом, смазочными маслами, бензином, керосином, спиртом).

Для проведения технического обслуживания дежурные слесари дополнительно получают специальные приспособления и приборы для проверки отдельных узлов и деталей устройств автоматического контроля и регулирования. Кроме того, участок эксплуатации должен иметь резервные приборы и средства автоматизации взамен направляемых в ремонт в соответствии с графиками ППР и вышедших из строя в результате внеплановых отказов. С этим подразделением МС тесно взаимодействует группа учета, хранения и выдачи СИА, которая создает обменный и прокатный фонд СИА, ведет их технический учет и т. п.

СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Техническое обслуживание ЭВМ включает комплекс организационно-технических мероприятий, проводимых в целях обеспечения требуемых параметров надежности. Оно может быть индивидуальным и централизованным. В первом случае состав смены, обслуживающей ЭВМ, комплектуется с учетом соображений, приведенных в п. 7.1. При централизованном обслуживании техническое обслуживание осуществляется силами специальных центров по договорам, заключаемым с предприятиями.

При обслуживании систем и средств вычислительной техники также различают плановые и внеплановые работы. Плановые работы проводят в соответствии с графиком планово-профилактических работ (ППР), которые определяют периодичность, регламент и вид работ. Например, для машины ЕС-1030 рекомендуются следующие регламент и периодичность ППР (в ч): ежедневная проверка 1, двухнедельная 4, ежемесячная 8 и полугодовая 72.

Ежедневная профилактика обычно включает осмотр устройств, прогон теста быстрой проверки их работоспособности, а также чистку, смазку, регулировку и другие работы, предусмотренные инструкцией по эксплуатации внешних устройств. Каждые две недели проводятся прогон диагностических тестов, а также все виды двухнедельных профилактических работ, предусмотренные инструкцией по внешним устройствам. Ежемесячно проверяется функционирование технических средств машины, входящих в состав ее программного обеспечения при номинальных значениях напряжений и профилактических изменениях их на ± 5 %. Негодные типовые элементы заменяются исправными. Такие же работы проводятся и при полугодовой профилактике. Во время ежемесячной и полугодовой профилактики выполняются также соответствующие профилактические работы, предусмотренные инструкциями по эксплуатации внешних устройств.

К работам по техническому обслуживанию ЭВМ допускаются специалисты, сдавшие экзамены по устройствам ЭВМ, схемной документации и техническому описанию, изучившие инструкции по эксплуатации и получившие удостоверение на право их эксплуатации. Для проведения всего комплекса профилактических работ обслуживающий персонал обеспечивается средствами диагностики неисправности, запасными инструментом, приборами, деталями и т. п. (ЗИП), сервисной аппаратурой для проверки внешних устройств, сменных функциональных узлов и блоков питания. В состав сервисной аппаратуры входят стенды для проверки блоков питания, логических и специальных типовых элементов, ячеек внешних устройств.

Основными эксплуатационными документами ЭВМ являются формуляр» инструкция по эксплуатации ЭВМ и устройств, руководства по эксплуатации диагностических и функциональных тестов, диагностические справочники и журнал эксплуатации ЭВМ.

7.5. РЕМОНТНЫЕ РАБОТЫ

ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Ремонтные работы проводятся в целях устранения дефектов, вызвавших изменение технических характеристик приборов и средств автоматизации. Для средств измерений - это прежде всего метрологические характеристики, а также внешний вид прибора (состояние отсчетного устройства, корпуса и его элементов, присоединительных и вспомогательных устройств). Требования, предъявляемые к техническим характеристикам приборов и средств автоматизации, регламентируются нормативно-технической документацией.

Ремонт приборов и средств автоматизации на пищевом предприятии осуществляет группа ремонта метрологической службы. При отсутствии в этой группе подразделений, выполняющих ремонт некоторых средств измерений, ремонт последних осуществляется в специальных прибороремонтных организациях, имеющих регистрационное удостоверение органов Госстандарта СССР на право ремонта средств измерений.

Существуют плановый ремонт, который проводится по графикам ППР, и внеплановый. Необходимость проведения первого обусловлена постоянным изменением характеристик приборов и средств автоматизации в результате износа и старения. Износ связан прежде всего с изменением состояния трущихся поверхностей и размеров изделий, загрязнением узлов кинематики в местах сочленения, возникающими под действием электрического тока электрохимическими процессами, и т. п. Однако даже в нерабочем состоянии приборы и средства автоматизации подвержены старению, связанному с необратимыми физико-химическими изменениями.

Скорость протекания процессов износа и старения зависит прежде всего от условий эксплуатации приборов и средств автоматизации: температуры и влажности окружающей среды, запыленности, присутствия агрессивных паров и газов, действия магнитных и электрических полей, вибрации и различных излучений. В неизменных эксплуатационных условиях влияние всех перечисленных факторов может быть оценено с точки зрения определения плановых межремонтных интервалов, обеспечивающих эксплуатацию приборов и средств автоматизации при условии нормального выполнения заданных функций.

Преждевременный выход из строя приборов и средств автоматизации возникает в результате перегрузки устройства из-за его неправильного включения или небрежного обращения. Такие виды отказов выявляются либо непосредственно в результате работы, либо при проведении периодической поверки средств измерений. В этом случае необходим внеплановый ремонт.

Плановый ремонт приборов и средств автоматизации чаще всего проводят в период ремонта технологического оборудования после окончания сезона переработки пищевого сырья. Внеплановый ремонт желательно выполнять с заменой ремонтируемых приборов- и средств автоматизации резервными устройствами.

К приборам и средствам автоматизации, направляемым в ремонт, должны быть приложены паспорта, аттестаты или другие технические документы о проведении поверки (если они имеются) и дефектные ярлыки с указанием вида ремонта (плановый или внеплановый). При внеплановом ремонте в ярлыке указывают характер неисправности, вызвавшей ремонт.

В зависимости от характера неисправности прибора и объема повреждений различают текущий и капитальный ремонты. Первый обычно производится на месте установки прибора силами ремонтного персонала, однако может проводиться и в ремонтной мастерской. Текущий ремонт - это минимальный по объему выполняемых работ вид ремонта, при котором обеспечивается нормальная эксплуатация средств измерения и автоматизации (СИА). Наряду с работами по техническому обслуживанию СИА текущий ремонт включает следующие работы:

Частичная разборка и сборка измерительных систем с заменой отдельных негодных деталей (колец, винтов, стрелок);

Частичная разборка и регулировка подвижных систем, исправление или замена поврежденных деталей (пружин, трубок, винтов, крепежных деталей), чистка и смазка узлов;

Замена элементов СИА, отработавших ресурс, устранение мелких поломок;

Проверка качества изоляции и состояния цепей измерения и питания СИА;

Исправление уплотнений, устранение люфтов в отдельных механизмах, набивка сальников, замена стекол и шкал;

Устранение неисправностей в сочленениях подвижных деталей.

На пищевых предприятиях большинство СИА подлежат текущему ремонту один раз в 6 мес, а приборы для измерения температуры и газоанализаторы - раз в 4 мес. Поверка завершает текущий ремонт.

Капитальный ремонт СИА проводится в ремонтной мастерской МС или в специализированной организации. Ему подвергаются приборы, имеющие значительный износ деталей, а также повреждения и поэтому требующие восстановления полного или близкого к полному ресурса с заменой или ремонтом любых деталей или узлов.

При капитальном ремонте наряду с выполнением части работ, входящих в текущий ремонт, могут осуществляться также следующие работы:

Установка и регулировка новых шкал или циферблатов;

Ремонт корпуса с рихтовкой установочных поверхностей;

Полная разборка и сборка измерительной части и отдельных узлов, промывка, ремонт или замена деталей (подпятников, пружин, подвесок, грузов и пр.), ремонт узлов или их полная замена;

Разборка и сборка механизмов записи СИ, их ревизия, чистка и замена;

Проверка измерительной схемы средства измерения (СИ), регулировка и подгонка показаний по контрольным точкам, подготовка СИ для сдачи поверителю.

Капитальный ремонт СИ на пищевом предприятии обычно проводится раз в 12 мес. Группа ремонта МС выдает также заявки подразделениям предприятия на изготовление и приобретение деталей, материалов и запчастей для ремонта СИА.

ПРОВОДКИ И ОБОРУДОВАНИЕ

Ремонт проводок и оборудования включает демонтаж, ремонт и монтаж отборных устройств и узлов установки первичных воспринимающих элементов, встроенных в технологическое оборудование, трубных проводок и кабельных линий, щитов, пультов и т. п. На пищевом предприятии эти работы выполняет группа технического обслуживания, а в центральной МС - группа монтажа и наладки в период остановки и ремонта технологического оборудования.

Остановка технологического оборудования бывает аварийной и плановой. Первая, как правило, кратковременная. Поэтому в этот период выполняют первоочередные неотложные работы, которые нельзя выполнить в процессе нормальной эксплуатации установки. Осмотру и проверке при этом подлежат те узлы систем автоматизации, исправность которых вызывала сомнения при текущем обслуживании приборов и средств автоматизации. Результаты аварийных монтажно-ремонтных работ фиксируют в оперативном журнале дежурного персонала.

При плановой остановке технологической установки в соответствии с действующими инструкциями и указаниями начальник смены последовательно отключает приборы и средства автоматизации, о чем делаются отметки в оперативном журнале. К монтажно-ремонтным работам приступают только после полной остановки технологической установки и отключения приборов и средств автоматизации. Вначале демонтируют те приборы и средства автоматизации, кабельные и трубные проводки, которые из-за своего расположения вблизи технологического оборудования и трубопроводов могут быть повреждены во время ремонта.

Монтажно-ремонтные работы ведут на основании дефектной ведомости, в которой указываются очередность и сроки выполнения работ, и общего графика проведения ремонтных работ. При составлении дефектной ведомости учитывают замечания эксплуатационного персонала.

При плановой остановке монтажно-ремонтные работы ведут в такой последовательности. В первую очередь выполняют работы, которые не могут быть произведены на работающем технологическом оборудовании, что связано с нарушением герметичности технологического оборудования и трубопроводов. К ним относится ремонт отборных устройств, регулирующих органов, сужающих устройств, трубных проводок, подключенных к отборным устройствам без запорной арматуры, и т. п. Во вторую очередь проводят работы, выполнение которых на действующем оборудовании связано со значительными трудностями или опасностью, как, например, ремонт соединительных трасс, проложенных в труднодоступных местах с высокой температурой окружающей среды. В третью очередь осуществляют ремонтные работы систем автоматизации, на которые отсутствует эксплуатационный резерв, а затем все остальные монтажно-ремонтные работы. Результаты плановых монтажно-ремонтных работ фиксируются в дефектной ведомости или специальных журналах.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К главе1

1. Назовите виды технической документации.

2. Какие основные разделы проекта Вы знаете?

3. В каких режимах может функционировать АСУ ТП?

4. Как осуществляется проектирование локальных систем автоматизации?

5. Как осуществляется проектирование автоматизированных систем управления?

К главе 2

1. Что такое структурные схемы?

2. Какие задачи решаются при проектировании структурных схем управления и контроля?

3. Что такое схема автоматизации?

4. Назовите задачи проектирования схем автоматизации.

5. Как осуществляется выбор измерительных приборов?

6. Как проводится выбор регулирующих приборов?

7. Каков порядок выполнения схем автоматизации?

8. Что такое принципиальная схема?

9. Назовите требования, предъявляемые к принципиальным схемам?

10. Какое управление называют централизованным?

11. Что такое алгоритм работы схемы?

12. Назовите методы разработки структурной схемы.

13. Какие требования необходимо учитывать при переходе к принципиальной схеме?

14. Как должны изображаться элементы на принципиальных электрических схемах?

15. Назовите особенности разработки принципиальных пневматических схем.

16. Назовите задачи проектирования систем электропитания.

17. Как осуществляется выполнение принципиальных электрических схем питания?

18. Как осуществляется выбор типа и конструкции щитов и пультов?

19. Назовите методы выполнения схем соединений внутрищитовых проводок.

20. Какие задачи стоят при проектировании электропроводок? трубных проводок?

К главе 3

1. Назовите виды обеспечении АСУ.

2. Какие структуры АСУ ТП Вы знаете?

3. Назовите функции оперативного персонала АСУ ТП.

4. Что входит в проектную документацию по организационному обеспечению?

5. Какие подсистемы входят в техническое обеспечение?

6. Какие документы входят в проектную документацию по техническому обеспечению АСУТП?

7. Какова структура программного обеспечения?

8. Назовите операционные системы.

9. Что относится к информационному обеспечению?

10. Что представляет собой метрологическое обеспечение?

11. Какими признаками характеризуются технологические комплексы?

К главе 4

1. Какие виды обеспечении характерны для систем автоматизированного проектирования?

2. Чем вызвана необходимость создания САПР?

3. Назовите уровни САПР.

4. Назовите задачи методологического обеспечения САПР.

5. Какие основные типы вычислительной техники Вы знаете?

6. Что такое автоматизированное рабочее место?

7. Назовите специфические операторы языка Бейсик,

8. Как осуществляется модификация информации?

9. Назовите принципы сохранения математического и программного обеспечении.

10. Как реализуются графические операции на микроЭВМ?

11. Изложите методику использования примитивов при вводе графической информации.

12. В чем состоит компоновка аппаратуры по щитам и пультам?

13. В чем заключаются задачи размещения?

К главе 5

1. Как организуются монтажные и наладочные работы?

2. Как монтируются отборные устройства и первичные измерительные преобразователи?

3. Как осуществляется монтаж приборов, регуляторов и исполнительных устройств?

4. Назовите этапы наладки локальных систем автоматизации.

К главе 6

1. В чем состоит организация работ при монтаже и внедрении АСУ?

2. Назовите стадии работ при монтаже АСУ.

3. Что входит в проект производства монтажных работ?

4. Назовите этапы наладки технических средств.

5. Назовите типы отладок.

6. Какие Вы знаете методы обнаружения и локализации ошибок в комплексах программ?

7. В чем состоит тестирование и что это? виды его?

8. В чем состоят комплексная наладка и отладка системы?

К главе7

1. Назовите задачи эксплуатации приборов и средств автоматизации.

2. Что включает метрологическое обеспечение службы эксплуатации систем автоматизации?

3. Что такое поверка средств измерений?

4. В чем состоит назначение первичного эталона?

5. В чем состоят задачи технического обслуживания службы эксплуатации систем автоматизации?

6. Назовите цель и средства ремонтных работ.

Возможно, будет полезно почитать: