Автоматизация процесса производства смолы БЖ3

надежность.dwg

Рис.1. Переходная характеристика
Передаточная функция объекта управления
- коэффициенты усиления обекта управления; Т 1
- постоянные времени первого и второго звена; z - время запаздывания объекта управления.
НАДЕЖНОСТЬ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Вероятноятность безотказной работы i-го элемента
-интенсивность отказов i-го элемента
при расчете принимаем t=2000ч
Pрез.плс(t)=1-(1-0.97)
Pрез.эпп(t)=1-(1-0.91)
Pрез.им(t)=1-(1-0.925)
После резервирования
Интенсивность отказа контура системы
i=-ln0.922000=4.1 10 1час
Средняя наработка на отказ
Тс=14.1 10 =23986 часов
ФГУП"Завод им.Я.М.Свердлова
Автоматизация получения
ДП-НГТУ-2102-05-05-АХТ.3

СВП.dwg

ДП-НГТУ-2102-05-05-АХТ.2
ФГУП"Завод им.Я.М.Свердлова
Автоматизация получения
Регулирование тем-ры
Управление клапанами на наполнении
СТАТИВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Коробка соединительная У615
Кабели контрольные ГОСТ1508-78Е
Коробка соединительная У614

КТС-О.dwg

Автоматизация холодильного
отделения производства
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КТС
ФГУП"Завод им.Я.М.Свердлова
ДП-НГТУ-2102-05-05-АТХ.4
Автоматизация получения смолы БЖ-3
Структурная схема КТС
ДПИ НГТУ гр. 99-АТПП-2

Блок-схема.dwg

ФГУП"Завод им.Я.М.Свердлова
Автоматизация получения
Возьмите пробу реакц.смеси
алгоритма управления
ДП-НГТУ-2102-05-05-АХТ.6
Блок-схема алгоритма загрузки реактора

экономика.dwg

ФГУП"Завод им.Я.М.Свердлова
Автоматизация получения
экономических показателей
ДП-НГТУ-2102-05-05-АХТ.7
Таблица технико-экономических показателей
Наименование показателя
Полная себестоимость
Уровень рентабельности
капитальных вложений
Чистый дисконтированный

ФСА1.dwg

Условные обозначения
ФГУП"Завод им.Я.М.Свердлова
Автоматизация получения
Функциональная схема
Управление эл.двигателем насоса
Сигнализация работы насоса
Управление клапанами на нагнетании
Сигнализация при L > 2400 мм
Управление клапаном подачи щелочи
Сигнализация при L>2800 мм
Давление в линии нагнетания щелочи
Сигнализация при Р Мпа
Сигнализация при Т> 60 °C
Управление клапаном подачи воды
Сигнализация при L> 1200 мм
Вакууметрическое давление
Сигнализация при Р -0
Сигнализация при Р> -0
Сигнализация при L>1900 мм
Сигнализация при L>1800 мм
Управление клапанами подачи воды
Управление клапаном подачи формалина
Сигнализация при F>80 кгч
Регулирование температуры
Сигнализация при Т> 70 °C
Сигнализация при L>2000 мм
Сигнализация при F>40 кгч
Подача оборотной воды
Регулирование температуры водой
Регулирование температуры паром
Сигнализация при Т> 100 °C
Сигнализация понижения скорости вращения
Скорость вращения мешалки
Сигнализация работы мешалки
Управление эл.двигателем мешалки
Управление клапаном подачи пара
Сигнализация при F>90 кгч
Управление клапаном заполнения
Бак закольцованной воды V=2
Стационарное хранилище
Приемник щелочи V=10м
Приемник формалина V=10м

Аннотация.doc

Данный дипломный проект посвящен модернизации существующей системы управления производства фенолоформальдегидной смолы.
В проекте произведен анализ производства бакелита жидкого как объекта автоматизации дана оценка основных технических решений по автоматизации процесса существующих на настоящее время. Для производства подобраны новые современные приборы и средства автоматизации разработана микропроцессорная система контроля и управления технологическим процессом. Рассчитана надежность системы управления и произведен расчет сужающего устройства расходомера для учета расхода пара. Кроме того в дипломном проекте разработаны мероприятия по безопасности и экологичности проекта а также произведен расчет экономической эффективности модернизации системы управления.
Дипломный проект состоит из пояснительной записки и графической части.
Пояснительная записка выполнена на страницах формата А4.
Графическая часть – 8 чертежей.

4.Постановка задач автоматизации.doc

4 Постановка задач автоматизации требования к системе автоматизации технологического процесса разработка алгоритма управления
Рассматриваемый технологический процесс производства БЖ-3 является периодическим процессом. Это означает что в процессе производства осуществляются определенные циклы в рамках которого осуществляется функционирование объекта управления по определенному алгоритму. Осуществляется определенное количество операций по открытию и закрытию клапанов включению и отключению насосов в строго определенном порядке. На основании этого можно сделать вывод о том что при сведении к минимуму ручного труда автоматизировать данный процесс только средствами локальной автоматизации не представляется возможным. Таким образом необходимо использовать средства вычислительной техники и автоматизировать объект на уровне АСУ ТП. Кроме того данные средства необходимо использовать в системе автоматизации для ее соответствия требованиям [ 2 ] согласно которым система автоматизации технологического процесса должна строится на средствах микропроцессорной техники.
Исходя из вышеизложенного следует что к системе автоматического управления технологическим процессом предъявляются повышенные требования:
постоянный контроль за параметрами процесса решение задачи согласования работы основного технологического оборудования;
формирование и выдачу на устройства отображения сообщений об отклонениях технологического процесса;
регистрацию срабатывания и контроль за работоспособным состоянием средств ПАЗ;
постоянный контроль за состоянием воздушной среды в пределах объекта;
постоянный анализ изменения параметров в сторону критических значений и прогнозирование возможной аварии;
действие средств управления и ПАЗ прекращающих развитие опасных ситуаций;
действие средств локализации аварийной ситуации выбор и реализацию оптимальных управляющих воздействий;
проведение операций безаварийного пуска остановки и всех необходимых для этого переключении;
выдачу информации о состоянии безопасности на объекте в вышестоящую систему управления.
Реализовать перечисленные требования можно с помощью микропроцессорной (контроллеры) и дисплейной (персональные ЭВМ) техники.
Создание АСУТП на базе микропроцессорной техники дает ряд преимуществ перед системами автоматизации организованными на базе локальных средств автоматизации:
возрастает быстродействие как по информационным так и по управляющим каналам;
появляются широкие и эффективные возможности по представлению информации на экране дисплея в виде шкал таблиц графиков мнемосхемы технологического процесса и ее фрагментов с указанием текущих значений параметров и состояния исполнительных механизмов и т. п. для визуального контроля;
появляется возможность оперативного реагирования на возникающие аварийные ситуации исключается при этом участие человека;
расширяются возможности представления информации через печать (циклическая печать печать по вызову внеочередная печать отклонений параметров распечатка режимных листов и т.п.);
снимаются проблемы по оптимальной организации рабочего места оператора-технолога как с точки зрения способа представления информации и воздействия оператора на технологический процесс так и с точки зрения эргономических требований.
Для рассматриваемого технологического процесса необходимо обеспечить выполнение как информационных задач автоматизации так и задач автоматического управления.
В рамках информационных задач необходимо обеспечить функции индикации и регистрации технологических параметров а также функции сигнализации выхода параметров за установленные пределы и функции сигнализации положения технологического оборудования. Эти функции обеспечат контроль за безопасным ведением процесса. А также контроль за соблюдением технологического режима.
В рамках задач автоматизации управления необходимо обеспечить функции стабилизации технологических параметров а также функции программно-логического управления процессом в целом. Эти функции обеспечат поддержание технологических параметров в установленных регламентом пределах а также функционирование технологическою оборудования как единого целого по алгоритму регламентируемому технологией производства.
1 Программное управление
Первоначально параметры загрузки сырья заносятся в память ПК. Предусмотрена возможность ручной корректировки когда управляющие параметры могут быть изменены оператором процесса. После передачи полученных значений в микроконтроллер идет пуск программы управления микроконтроллера.
Происходит открытие клапана стартует первая стадия – «загрузка фенола».
В течение первой стадии происходит заполнение реактора фенолом из приемника фенола. Загрузка производится вакуумом для чего происходит открытие клапанов поз.28-1 28-2 для заполнения реактора вакуумом. При достижении заданного уровня в приемнике происходит закрытие отсечных клапанов поз.26-1 26-2 включается мешалка и программа переходит на вторую стадию «Загрузка формалина».
Вторая стадия – «Загрузка формалина».
Формалин в реактор загружается насосом поз. 8112. При достижении заданного значения массового расхода происходит закрытие запорно – регулирующего клапана поз.22-5 и отключение насоса.
После этого включается счетчик времени длительности процесса и реакционная смесь перемешивается в течение 10-15 минут.
Затем производится отбор пробы на определение коэффициента рефракции.
При получении удовлетворительного результата происходит переход на третью стадию.
Третья стадия – «Загрузка щелочи».
В течение третьей стадии в реактор порциями сливается едкий натр. Температура смеси в реакторе при этом не должна превышать 420С. Катализатор загружается из преемника щелочи насосом поз.87. Контроль за сливом ведется по величине массового расхода и при достижении заданного значения происходит закрытие клапана поз.22-7 отключение насоса и переход на стадию поликонденсации
2 Стабилизация температуры процесса с использованием
Получение фенолоформальдегидной смолы – процесс в течение которого происходит поглощение (разогрев) и выделения (реакция) тепла. При протекании процесса происходит уменьшение не прореагировавших углеводородов что ведет к замедлению скорости реакции. Уменьшается выделение теплоты при этом меняются характеристики объекта. Чтобы обеспечить автоматическое регулирование температуры при тепловыделении и теплопоглощении рабочей среды мы будем использовать два регулятора.
Управление разогревом реактора производится путем изменения задания регуляторам температуры с допустимой скоростью. При разогреве задания регуляторам температуры выше фактической температуры поэтому регуляторы приоткрывают регулирующий клапан на подаче пара. При реакции (стадия поликонденсации) задания регуляторам температуры задается оптимальная температура Т для проведения процесса. Если фактическая температура выше задания регулятору то регулятор прикрывает регулирующий клапан тем самым уменьшая расход теплоносителя и наоборот тем самым стабилизируется температура. Если регулирующий клапан на подаче пара закрылся а фактическая температура повышается то происходит переключение на подачу охлаждающей (оборотной) воды. Происходит охлаждение реакционной массы и стабилизация температуры. Если регулирующий клапан на подаче охлаждающей (оборотной) воды закрылся а фактическая температура снижается ниже оптимальной температуры Т происходит переключение на теплоноситель пар происходит нагрев и стабилизация температуры реакционной массы.
Вопрос точности поддержания температурного режима является очень важным с точки зрения качества получаемого продукта. Равномерный разогрев и стабильная температура в режиме реакции обеспечивают правильный ход полимеризации что способствует повышению выхода продукции.
Таблица 4.2 – Перечень управляемых и контролируемых параметров
Наименование параметра
Функции автоматизации
Управляющее воздействие
Уровень в хранилищах поз.6512 701-4
Уровень в приемниках поз.88 8
Уровень в приемниках поз.8012
Положение отсечных клапанов поз.
Управление клапанами
Уровень в реакторе поз.12-4
Температура в реакторе поз.12-4
Расход теплоносителя
Температура после холодильника поз.67
поз.7412 64. 87 6612 6412 68 8112
Расход формалина едкого натра

Список литерауры.doc

Список использованной литературы
Регламент технологического процесса
Общие правила взрывобезопасности ПБ 09-540-03 для взрывопожароопасных химических нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Москва ПИО ОБТ 1999.
Параметрическая оптимизация линейной автоматической системы регулирования часть 12: Метод. указания к лаб. работе для студентов спец. 21.02 Сост.: А.А. Попов С.А. Рузанов. Н. Новгород 1998.
Правила устройства электроустановок. (ПУЭ). М.: Энергоатомиздат 1986.
Методическое указание по установке сигнализаторов и газоанализаторов контроля довзрывоопасных и предельно допустимых концентраций химических веществ в воздухе производственных помещений ВСН 64-80
Инструкция по охране труда цеха фенолоформальдегидных смол.
Лазарев Н.. Вредные вещества в промышленности. Т.1-3.-Л.:Химия1976.
СанПиН 2.2.12.1.1.567-96. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий сооружений и иных объектов. -М.:Минздрав РФ1976.
Строительные нормы и правила. Отопление вентиляция и кондиционирование. (СНиП 2.04.05-91*). М.: ГП ЦПП 1994.
ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М.: Изд. Стандартов 1988.
ГОСТ 12.1.003-83. Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности. М.: Изд. Стандартов 1983.
ГОСТ 12.1.012-90. Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования. М.: Изд. Стандартов 1990.
Строительные нормы и правила Российской Федерации Естественное и искуственное освещение. (СНиП 23-05-95). М.: Минстрой России 1995.
Справочная книга для проектирования электрического освещения под ред. Г.М. Кнорринга. Л.: Изд. Энергия 1976.
Статическое электричество в химической промышленности Под ред. Б.И.Сажина – Л.:Энергия1977.
Правила защиты от статического электричества в производстве химической нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия 1973.
Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87). М.: Госстройиздат 1998.
Пожарная опасность веществ и материалов применяемых в химической промышленности: Справ. Под ред. И.В.Рябова – М.Химия 1970.
ГОСТ 12.1.011-78 Система стандартов безопасности труда. Смеси взрывоопасные. Классификация. М.: Изд. Стандартов 1978.
СанПиН 2.2.2.542-96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. М.:Госкомсанэпиднадзор России 1996.
СНиП 11-89-80* «Генеральные планы промышленных предприятий».
Методические указания к выполнению технико-экономической части дипломных проектов для студентов специальности 2102 «Автоматизация технологических процессов и производств» всех форм обучения НГТУ;Сост.: Э.М.Мончарж В.В.Позднякова и др. Н.Новгород 2002.

1.Описание технологического процесса.doc

1 Описание технологического процесса и его аппаратурного оформления регламент технологического процесса
Получение бакелитов жидких основано на реакции поликонденсации фенола с избытком формальдегида в присутствии щелочного катализатора.
Поликонденсации фенола с формальдегидом – сложная совокупность последовательных и параллельных реакций. Наиболее типичные и многократно повторяющиеся – присоединение формальдегида к фенолу при этом получается смесь фенолоспиртов.
Общее уравнение полимеризации может быть представлено следующим образом: [ 1 ]
(m+n+1)C6H5OH + (2n+m) CH2O H - [-C6H2(OH) (CH2OH) - CH2-]n- - [-C6H2(OH) – CH2-]m – C6H4OH + (n + m) H2O
где:n – среднее число звеньев содержащих метилольную группу;
m – среднее число звеньев не содержащих метилольную группу.
Получение бакелита жидкого осуществляется периодическим способом.
Технологический процесс производства БЖ-3 состоит из следующих стадий:
)Прием хранение транспортирование сырья;
)Стадия приготовления раствора поликонденсации фенола с формалином и введение катализатора;
)Стадия поликонденсации;
)Стадия вакуум – сушки;
Рецепт бакелита жидкого указан в таблице 1.1
Таблица 1.1 – рецепт бакелита жидкого марки БЖ-3
Наименование компонента
Количество массовых частей
для реактора объемом
1 Прием хранение транспортирование сырья
Формалин поступает в цех в алюминиевых или стальных железнодорожных цистернах которые устанавливаются под соответствующей сливной точкой.
При поступлении формалина в начальной стадии полимеризации формальдегида (формалин мутный) производится его деполимеризация (растворение мути) путем циркуляции через теплообменник поз.63 обогреваемый паром.
В люк железнодорожной цистерны устанавливаются два сифона один из которых подсоединяют к трубопроводу слива а другой к трубопроводу возврата формалина от теплообменника поз.63 в железнодорожную цистерну.
По окончании процесса деполимеризации из железнодорожной цистерны формалин сливается насосомпоз.64 в хранилище 651-5. При наполнении одного хранилища производится переключение на свободное.
Из стационарных хранилищ поз.651-5 формалин центробежным самовсасывающим насосом поз.64 перекачивается в приемники формалина поз.8012 откуда используется на производство БЖ-3.
Фенол поступает в цех в железнодорожных цистернах из нержавеющей хромникелиевой стали снабженных устройством для обогрева. Для расплавления фенола в рубашку железнодорожной цистерны через гибкий шланг подсоединенный к паропроводу подается пар через открытый люк железнодорожной цистерны устанавливается змеевик один конец которого при помощи резинового шланга соединяется с паропроводом (подается пар) а другой конец змеевика крепится к резиновому шлангу и выводится наружу (сливается конденсат).
По окончании расплавления фенол из железнодорожной цистерны вихревым насосом поз.7412 сливается в хранилища фенола поз.701-4.
Из хранилищ поз.701-4 фенол вихревым насосом поз.7412 перекачивается в приемник фенола поз.8.
2 Технологический процесс получения БЖ -3
В освобожденный от предыдущей операции (или промытый после синтеза смол других марок) проверенный на чистоту отсутствие посторонних предметов реактор поз.11-4 из сборника поз.8 вакуумом загружается фенол.
Включаются в работу мешалки и подается охлаждающая вода в рубашки реакторов поз.11-4.
К реактору поз.11-4 подключается обратный холодильник поз.121-4.
После слива фенола в реактор поз.11-4 сливается формалин. Слив производится порциями при этом температура при сливе повышается и должна быть не более 450С. Скорость подъема температуры не должна превышать 1.5 0С в минуту.
Поскольку формалин выделяет газообразный формальдегид даже при комнатной температуре то в реакторах поз.11-4 образуется парогазовая смесь которая поднимаясь вверх поступает в трубное пространство холодильника поз.121-4 в межтрубное пространство которых подается охлаждающая (оборотная) вода парогазовая смесь охлаждается и конденсат стекает по трубопроводу обратно в реакторы поз.11-4.
Реакционная смесь перемешивается в течение 10-15 минут затем производится отбор пробы на определение коэффициента рефракции который должен быть в пределах 1461-1462.
При получении неудовлетворительного анализа добавляется недостающий компонент и вновь анализируется в цеховой лаборатории.
Если коэффициент рефракции менее 1.461 – добавляется фенол если больше 1462 –добавляется формалин.
При получении удовлетворительного результата анализа в реактор поз.11-4 порциями сливается едкий натр.
При сливе едкого натра температура должна быть 38-420С за счет тепла экзотермической реакции.
Содержимое реактора поз.11-4 подогревается до температуры не менее 600С и перемешивается в течение 15-20 минут.
Для подогрева реакционной массы в рубашки реакторов поз.11-4 подается пар давлением Р=03 МПа. Подогрев реакционной массы производится в течение 20-25 минут.
При достижении температуры не менее 600С подача пара прекращается. За счет тепла экзотермической реакции температура самопроизвольно повышается до 72-750С.
Скорость подъема реакционной смеси в реакторах поз.11-4 не должна превышать 150С в минуту.
За счет тепла экзотермической реакции температура продолжает самопроизвольно повышаться и при достижении 80-830С в рубашку реакторов подается охлаждающая (оборотная) вода.
При достижении температуры 95-1000С – кипение смолы – производится выдержка в течение 60-90 минут. При этом температура поддерживается за счет подачи пара или охлаждающей воды в рубашки реакторов поз.11-4.
Контроль за процессом поликонденсации ведется по величине коэффициента рефракции который дожжен быть в пределах 1503-1.504.
При удовлетворительном результате анализа реакционная смесь охлаждается до температуры не более 800С.
По окончании процесса поликонденсации реакторы поз.11-4 переключаются на отгон конденсата в реакторе создается вакуум вакуум-насосом поз.6412 и постепенно повышается до минус 7 – минус 85 МПа.
Время набора вакуума в реакторах поз.12-4 15-20 минут при этом температура содержимого в реакторе понижается до 60-700С.
Контроль за вакуум-сушкой ведется по величине вязкости.
Первая проба отбирается через 3 часа от начала вакуум-сушки затем отбор проб осуществляется по указанию мастера-технолога.
При достижении показателей:
Коэффициент рефракции1575-1577
Процесс вакуум-сушки заканчивается.
Затем снимается вакуум с реакторов прекращается подача пара в рубашки реакторов поз.11-4.
Готовый продукт охлаждается до температуры не менее 400С подачей охлаждающей (оборотной) воды в рубашки реакторов. После охлаждения до температуры не менее 400С отбирается проба на анализ.
Бакелит жидкий должен удовлетворять следующим показателям:
Коэффициент рефракции1575-1577.
Таблица 1.2 - Регламентные ограничения на технологические параметры
Наименование параметра
Минимально допустимое значение
Максимально допустимое значение
Избыточное давление пара
Давление в линии нагнетания формалина после насоса поз.64
Температура после холодильника поз.67
Уровень воды в баке закольцовки поз.65
Уровень фенола в хранилище по.701-4
Уровень формалина в хранилище поз.6512
Уровень щелочи в приемнике поз.88
Вакуумметрическое давление создаваемое насосами поз.6412
Уровень вакуум-приемника поз.6312
Уровень формалина в приемниках поз.8012
Температура в приемниках поз.8012
Уровень в реакторе поз.11-4
Температура в реакторе поз.11-4
Помещение в котором располагается основное технологическое оборудование относится к категории А по взрывопожарной опасности. Класс помещения В-Iа. Класс опасности вещества -2.

2.Анализ технологичского процесса.doc

2 Анализ технологического процесса как объекта управления
Установка получения БЖ-3 является взрывоопасной и относится к категории А. Поэтому все измерительные приборы предусмотренные проектом отвечают требованиям ПУЭ. Класс помещения В-Iа категория взрывоопасной смеси - 2 группа взрывоопасности - Т2.
Для контроля и регулирования технологического процесса проектом предусмотрены приборы и автоматические регуляторы серийно выпускаемые отечественной промышленностью.
Для получения качественной продукции в соответствии с техническими условиями в период проведения процесса контролировать и регулировать следующие параметры: температуру и давление а также контролировать уровень заполнения аппарата.
Любой технологический процесс как объект управления характеризуется следующими основными группами переменных:
- переменные характеризующие состояние процесса (их совокупность можно обозначить как вектор Y). Эти переменные в процессе управления необходимо поддерживать на заданном уровне или изменять по заданному закону. Вектор Y часто называют вектором регулирующих величин.
- переменные изменением которых система регулирования может воздействовать на объект с целью управления (совокупность этих переменных можно обозначить вектором Xр).
- переменные изменения которых не связаны с воздействием системы регулирования. Эти изменения отражают влияние на управляемый объект внешних условий изменение характеристик самого объекта и т.п. Их называют возмущающими воздействиями (обозначают вектором Хв). Вектор возмущающих воздействий в свою очередь можно разбить на две составляющие – первую можно измерить а вторую – нельзя. Возможность измерения возмущающего воздействия позволяет ввести в систему регулирования дополнительный сигнал что улучшает возможности системы регулирования.
Рис. 2.1. Структурная схема объекта управления
В рассматриваемом технологическом процессе производства БЖ-3 имеют место как управляемые так и неуправляемые технологические параметры.
К управляемым параметрам относятся:
- уровень в реакторе поз.14;
- температура реакционной массы в реакторе поз.14;
- уровень воды в баке закольцовки поз.65;
- уровень фенола в хранилище поз.701-4;
- уровень формалина в хранилище поз.651.2;
- уровень щелочи в приемнике поз.88;
- уровень вакуум-приемника поз.6312;
- уровень формалина в приемниках поз.8012;
К неуправляемым параметрам относятся:
Процесс получения смолы БЖ-3 является взрывоопасным. Для контроля и регулирования технологического процесса проектом предусмотрены приборы и автоматические регуляторы.
Получение необходимого качества (количества) выпускаемой продукции обеспечивается поддержанием оптимального режима функционирования технологического процесса. Оптимальным является режим при котором обеспечивается строгое соблюдение всех основных регламентных норм и ограничений на параметры технологического процесса.
Основным параметром необходимыми для получения качественной продукции и для избежания взрывоопасной ситуации является температура в реакторе.
Для поддержания заданной температуры предусмотрен подогрев или охлаждение реакционной массы паром или водой которые подается в рубашку реактора расход которых контролируется клапаном на линии подачи теплоносителя в зависимости от требуемой температуры в реакторе. Превышение температуры выше 1000С (кипение смолы) существенно сказывается на качестве выпускаемой продукции. При загрузке щелочи происходит реакция с выделением тепла поэтому для подержания температуры в реакторе необходимо контролировать расход катализатора. В противном случае это приведет к резкому повышению температуры и может повлечь за собой аварийную ситуацию на производстве.
Важной стадией процесса является получение вакуума. Для этого предусмотрена вакуумная система которая включает в себя: вакуумный насос поз.641.2 бак закольцовки поз.65 центробежный насос поз.6612 холодильник поз.67 вакуум – приемник поз.6312. На этой стадии очень важны параметром является наличие нижнего уровня в баке закольцованной воды которая используется в вакуум-насосе. Для этого осуществляется управление подпиткой воды из сети. Минимальный уровень воды должен составлять 20% объема бака. В противном случае при недостатке воды в вакуум-насосе возможно попадание паров формальдегида до взрывоопасной концентрации.
Уровни в хранилищах и приемниках регулируются степенью открытия клапана того или иного продукта.
Таким образом получение качественной продукции обеспечивается подержанием оптимального режима управления процессом с соблюдением всех основных регламентных норм и ограничений на параметры процесса.

5.Синтез САР.doc

5 Синтез системы автоматического регулирования
В настоящем проекте предлагается совершенствование контуров аналогового регулирования с целью повышения точности регулирования и уменьшения расхода энергоносителей.
1. Получение передаточной функции теплообменника
Регулирование температуры необходимо для деполимеризации (растворение мути) формальдегида. Оно осуществляется путем изменения расхода греющего пара в межтрубное пространство теплообменника в трубное пространство которого поступает формальдегид.
Объект регулирования представляет собой вертикальный кожухотрубчатый теплообменник изготовленный из стали 12Х18Н10Т объемом 5 м3. Для данного аппарата известна переходная характеристика полученная на режимно-наладочных испытаниях (рис. 5.1 кривая 1).
Переходная характеристика была аппроксимирована методом "трёх точек". Передаточная функция W(S) объекта рассматривалась в виде:
где Т1 Т2 - постоянные времени с;
k0 - коэффициент усиления;
- время запаздывания с.
По методике описанной в [3] были определены вышеперечисленные параметры передаточной функции:
Т1 = 428 с; Т2 = 834 с; k0 = 092 0 =5 с.
На одном графике (рис.5.1) были построены исходная и аппроксимирующая переходные характеристики. Сравнение площадей под кривыми 1 и 2 (рис.5.1) позволило определить ошибку аппроксимации. Она оказалась равной 115% что можно считать хорошим результатом при аппроксимации данным методом.
Окончательно передаточная функция объекта регулирования имеет вид:
Рис. 5.1 - Исходная (1) и аппроксимирующая (2) переходные характеристики
По передаточной функции рассчитаны частотные характеристики объекта регулирования графики которых показаны на рис. 5.2 - 5.5.
Амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) определяется выражением:
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) имеет вид:
Рис. 5.2 - Амплитудно-частотная характеристика
Рис. 5.3 - Фазо-частотная характеристика
Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) определяется следующим образом:
Расширенные частотные характеристики получаем путем замены в передаточной функции (5.2) S = -m+i.
Расширенная амплитудно-фазовая характеристика (РАФХ) выглядит как:
где m - степень колебательности.
РАФХ (рис. 5.4) была построена при степени колебательности m=0366 что соответствует степени затухания =09 принимаемой для электрических регуляторов.
Расширенные АЧХ и ФЧХ имеют вид:
Рис. 5.4 - Амплитудно-фазовая характеристика
Рис. 5.5 - Расширенная амплитудно-фазовая характеристика
2 Параметрическая оптимизация контура регулирования давления в аппарате воздухоудаления
В рассматриваемом технологическом процессе требуется поддерживать заданное значение температуры. Рабочая температура - 92940С. Диапазон изменения: от 800С до 1000С. В этом случае статическая ошибка при регулировании нежелательна динамическая ошибка не должна превышать 20С следовательно регулятор должен иметь интегральную составляющую. Изменение возмущающего воздействия на входе происходит относительно медленно. Исходя из этого для регулирования выбираем ПИ-алгоритм.
Расчет настроек регулятора будем вести методом РАФХ который относится к точным методам расчета.
РАФХ ПИ-регулятора определяется по формуле:
где C1 - коэффициент усиления регулятора C0 - передаточный коэффициент интегральной составляющей.
Согласно алгоритма расчёта методом РАФХ для ПИ-регулятора [1] с использованием формул (5.10) найдем пары условно оптимальных значений (С1 С0).
где М(m P) f(m P) - расширенные АЧХ и ФЧХ объекта регулирования P - рабочая частота.
Для нахождения условно оптимальных настроек построим кривую равной колебательности (рис. 5.6). Рабочую частоту оценим по формуле:
где 0 - частота в вершине кривой равной колебательности. По кривой равной колебательности рассчитаем рабочую частоту и определим настройки по формулам (5.10).
Выбор оптимальных настроек осуществляем непосредственным сравнением качества переходных процессов в замкнутой системе "объект-регулятор" по величине интегрального квадратичного критерия (Iкв) - наилучший процесс отвечает минимуму данного критерия.
Рис. 5.6 - Кривая равной колебательности
Для построения переходных процессов в замкнутой системе при нанесении единичного ступенчатого воздействия на входе воспользуемся выражением:
где WЗ.С.(S) - передаточная функция замкнутой системы L-1 - знак обратного преобразования Лапласа.
Переходная характеристика полученная по формуле (5.12) для оптимальной точки с использованием программного пакета MathCad 7.0 имеет вид:
Результаты расчетов сведем в табл. 5.1. Ее анализ показывает что наилучшее качество переходного процесса наблюдается при следующих настройках:
С1 = 377474; С0 = 009273.
График переходного процесса в замкнутой системе при оптимальных настройках показан на рис. 5.7. Анализ переходного процесса позволил определить временные показатели качества (табл. 5.2).
Таблица 5.1 – Величины условно-оптимальных настроек
Рис. 5.7 - Переходный процесс в замкнутой системе при оптимальных настройках
Таблица 5.2 -Прямые показатели качества оптимального переходного процесса
Промышленные настройки которые необходимо выставить непосредственно на регуляторе имеют вид:
где KP - коэффициент усиления регулятора
ТИ - время интегрирования
ТИЗ - время изодрома.
Таблица 5.3 – Промышленные настройки регулятора
Составляющая закона регулирования
Вывод: После параметрической оптимизации контура регулирования температуры формальдегида путем изменения расхода греющего пара в межтрубное пространство теплообменника позиции 63 получены оптимальные настройки ПИ-регулятора обеспечивающие минимум интегрального квадратичного критерия. Для организации стандартного ПИ-регулирования необходимо установить следующие настройки: KP = 37747 ТИ = 1078 с.

6.Обоснование решений.doc

6 Обоснование принятых проектных решений выбор приборов и средств автоматизации
1 Предложение по модернизации системы автоматизации
Выбор приборов и средств автоматизации определяется условиями и особенностями проведения процесса а также выполняется с учетом правил безопасной эксплуатации оборудования.
Производственное помещение относится к категории А с классом взрывоопасной зоны В-Ia – это зоны расположенные в помещениях где при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются а возможны только в результате аварий и неисправностей. Устанавливаемое оборудование должно иметь маркировку не ниже 1ExdIIAT1 согласно правилам устройства электроустановок [ 4 ]. Это необходимо учитывать при выборе средств автоматизации устанавливаемых в производственных помещениях.
Оборудование в производственном помещении должно иметь уровень защиты «взрывобезопасное электрооборудование» вид взрывозащиты d (взрывонепроницаемая оболочка).
В рамках модернизации существующей системы автоматизации предлагается заменить датчики не удовлетворяющие требованиям проведения технологического процесса на более современные. Применяемые в настоящее время приборы и средства автоматизации несколько устарели и не удовлетворяют требованиям к точности надежности и ремонтопригодности. При выборе приборов будем отдавать предпочтение более дешевым датчикам произведенным отечественными приборостроительными заводами и имеющим унифицированный выходной сигнал.
Для сигнализации давления запроектируем электроконтактный сигнализирующий манометр ДМ2005СгЕх и вакуумметр ДВ2005СгЕх Томского манометрового завода. Также для измерения давления будем использовать датчики разряжения Метран-100-Ех-ДВ модель 1243.
Для измерения расходов формалина и щелочи применим ультразвуковой расходомер «Взлет» во взрывозащищенном исполнении.
Для контроля за скоростью вращения мешалок будем использовать то же устройство контроля скорости УКС201И что применялось и до реконструкции.
В качестве температурного датчика будем использовать термопреобразователь сопротивления с унифицированным выходным сигналом ТСПУ-205Ех изготавливаемый концерном «Метран» в г.Челябинске.
В системе средств воздействия на объект управления используются регулирующие отсечные и запорно-регулирующие клапаны с пневматическим исполнительным механизмом:
запорно-регулирующие
Для контроля довзрывоопасной концентрации применим сигнализатор СТМ-30 во взрывозащищенном исполнении. Пробоотборные устройства сигнализаторов согласно [ 5 ] следует размещать по высоте помещений в соответствии с плотностями газов и паров. Так как фенол имеет плотность паров по воздуху 293 тогда пробоотборное устройство должно находиться не более 05 метров над полом а для формалина с плотностью паров по воздуху 11 пробоотборное устройство размесим на высоте источника или ниже его не более чем на 07 метров
Согласно [ 2 ] контроль за параметрами определяющими взрывоопасность технологических процессов с блоками I категории взрывоопасности осуществляется не менее чем от двух независимых датчиков с раздельными точками отбора.
1.2 Средний уровень
Рассмотрим более подробно техническое оформление среднего уровня АСУТП.
Одной из важнейших проблем сегодняшнего дня и ближайшего будущего России является срочная необходимость возрождения производства на основе улучшения качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции. Этого можно достичь только путем высокоэффективной автоматизации промышленного производства.
Именно в хорошем качестве продукции и автоматизации на современном уровне каждого конкретного производства заинтересованы те отрасли которые видят перспективу в модернизации производства и выпуске высококачественной и конкурентоспособной продукции.
Выбор контроллера для осуществления функции автоматизации в той или иной системе управления производится на основании известной информационной нагрузке объекта управления. Под информационной нагрузкой понимается число каналов вводавывода (дискретных и аналоговых) технологического объекта управления. В данном проекте информационная нагрузка известна и приведена в таблице 6.1
Таблица 6.2 - Информационная нагрузка технологического объекта управления
Вид канала вводавывода
Число каналов вводавывода
Для сравнения зададимся двумя наиболее важными критериями: во-первых стоимость контроллера а во-вторых надёжность которой обладает тот или иной контроллер (в качестве показателей надёжности будем рассматривать наработку на отказ). Результаты сравнения контроллеров сведены в таблицу 6.2 (конфигурации контроллеров рассчитаны в соответствии с необходимой информационной нагрузкой).
Таблица 6.3 - Сравнительная таблица технических и стоимостных характеристик контроллеров
Наименование контроллера
Наработка на отказ час
Simatic S7-300 фирмы SIEMENS
Приведем возможности и свойства этого открытого модульного наращиваемого контроллера:
- построение простых и сложных распределенных систем автоматизации на базе стандартных интерфейсов и сетевых протоколов отвечающих всем требованиям систем реального времени включая синхронизацию контроллеров по времени и поддержку «полевых» сетей реального времени;
- интегрирование и единую систему АСУ Т контроллеров различных производителей выполненных в стандарте открытых систем;
- возможность связи с целым рядом покупных (Tract Mode и др.) или разработанных пользователем SCADA пакетов по протоколам ModBUS и Ethernet а также возможность стыковки со встраиваемыми плоскими панелями оператора различного типа и различных производителей;
- поэтапное наращивание системы с сохранением прежних наработок высокая адаптируемость к работе как по стандартным так и уникальным протоколам позволяющие осуществлять частичную или поэтапную модернизацию и реконструкцию что обеспечивается высокой степенью стандартизации интерфейсов и протоколов модульностью и структурированностью аппаратных и программных средств;
- одновременное обслуживание нескольких процессов (например приемпередача данных по нескольким направлениям с различными протоколами наряду с выполнением задач контроля и управления объектом) благодаря предустановленной многозадачной операционной системе реального времени OS-9;
- стандартный выход на современные проводные модемы и радио-модемы.
Программное обеспечение (ПО)
Встроенное ПО. В основе базового программного обеспечения контроллера лежи многозадачная операционная система реального времени OS-9 обеспечивающая:
)гарантированное время реакции на программные и аппаратные прерывания и время переключения между задачами что соответствует требованиям «жесткого» реального времени;
)механизмы синхронизации процессов;
)наличие службы времени;
Использование открытой программной архитектуры дает возможность свободно адаптировать контроллер к стандартным и нестандартным протоколам и оснащать его разнообразными прикладными задачами используя традиционное С-программирование.
Инструментальное ПО. Контроллеры снабжаются мощным программным инструментарием который позволяет вести разработку прикладного программного обеспечения:
с помощью инструментального пакета HAWK под MS Windows и Un
с помощью инструментального пакета ISaGRAF под MS Windows с использованием стандартных языков программирования PLC контроллеров. Разработка ведется на инструментальном РС-совместимом компьютере. Целевая система (контроллер) подключается через интерфейс RS232. Результатом является исполнительный код прикладной задачи загружаемый в целевую систему.
Интеллектуальная подсистема вводавывода
Все модули УСО контроллера имеют встроенный бортовой микропроцессор выполняющий независимо и асинхронно по отношению к центральному процессору различные функции по обработке сигналов и диагностике оборудования. При этом обеспечиваются следующие качества контроллера:
повышение надежности контроллера за счет сокращения объема аппаратуры модулей и непрерывной самодиагностики;
повышение живучести контроллера за счет децентрализации и автономного выполнения различных функций;
повышение производительности и уменьшение времени цикла контроллера за счет сокращения нагрузки на центральный процессор по объему вычислений и интенсивности обмена данными с модулями УСО;
расширенная номенклатура модулей (модули вводавывода объектно-ориентировочные модули модули микроконтроллеров);
простота и переносимость технологических программ снижение затрат на их разработку и отладку за счет их независимости от способов построения и работы аппаратуры вводавывода аналоговых и дискретных сигналов датчиков и исполнительных органов;
возможность контроля управления и тестирования модуля в автономном режиме с помощью переносного пульта настройки или компьютера через последовательный порт модуля с интерфейсом
масштабируемость подсистемы вводавывода (до 32 модулей на четырех последовательных шинах SPI).
Модули вводавывода (унифицированные сигналы тока и напряжения сигналы термопар и термопреобразователей сопротивления дискретные сигналы низкого и высокого уровней и т.д.) осуществляют автономное без участия центрального процессора управление в циклическом режиме процедурами вводавывода аналого-цифрового и цифро-аналового преобразования а также предварительную обработку сигналов (фильтрация линеаризация заводская калибровка) широтно-импульсное модулирование импульсных выходных сигналов установку выходов в заданное состояние в аварийных ситуациях. Коэффициенты калибровки аналоговых входов и таблицы линеаризации характеристик наиболее распространенных датчиков заносятся в память модуля в процессе его производства чем обеспечивается взаимозаменяемость модулей по времени их эксплуатации. Тип датчика коэффициенты фильтрации требуемые состояния выходов в аварийных ситуациях и т.п. заносятся в память модуля пользователем при настройке модуля на условия эксплуатации.
Объектно-ориентировочные модули контроля и управления исполнительными органами осуществляют автономное выполнение всех процедур контроля и управления арматурой и ее приводом по одной команде от центрального процессора «открыт» или «закрыт» в том числе управление режимом движения широтно-импульсное модулирование сигналов для исполнительных механизмов постоянной скорости учет технического ресурса арматуры и т.п.
Модули микроконтроллеров осуществляют автономное выполнение функций в соответствии с занесенной в них технологической программой. Программа разрабатывается и заносится в память модуля пользователем на технологическом языке функциональных блоков с помощью инструментальной системы программирования устанавливаемой на персональном компьютере. Максимальный объем технологической программы -128 алгоритмических блоков. Библиотека алгоритмов языка содержит алгоритмы вводавывода сигналов выполнения арифметических и динамических преобразований.
Высокая надежность контроллера обеспечивается следующими техническими решениями:
использование микромощной элементной базы ведущих зарубежных фирм;
использование высоконадежного программного обеспечения имеющего сотни тысяч инсталляций;
резкое снижение числа межмодульных контактных соединений за счет использования последовательной внутренней SPI-магистрали (4 сигнальных провода);
непрерывная внутримодульная диагностика наличие сторожевых таймеров во всех модулях;
защита модулей УСО от короткого замыкания;
возможность дублирования с заданной кратностью каналов и модулей вводавывода внутриконтроллерной шины блоков питания;
возможность автономного дублирования на интеллектуальных модулях с заданной кратностью особо опасных функций центрального процессора;
возможность «горячей» замены модулей УСО;
возможность резервирования и дублирования модулей УСО.
На верхнем уровне АСУТП размещается станция оператора. Она представляет персональный компьютер соединенный с контроллером сетью.
Станция оператора выполняет следующие функции:
Связь с контроллером по сети.
Визуализация технологического процесса.
Сигнализация о нарушениях и отклонениях параметров технологического процесса от регламентных значений.
Печать отчетов “операционных листов”.
Архивация данных о процессе.
Для выполнения перечисленных функций устанавливается программное обеспечение – SCADA-система (TraceMode) для визуализации технологических процессов. Комплектация станции оператора представлена в таблице 6.4.
Таблица 6.4 - Комплектация станции оператора
Процессор Intel Pentium -4 24ГГц
FDD 35” 144 Мб Panasonic
Видеокарта SVGA 64МБ
Монитор Samsung SM955 19”
Принтер лазерный HP LaserJet 1010 А4
В качестве системы визуализации для данного проекта выбрана система TraceMode.
Структура системы TraceMode состоит из инструментальной системы и исполнительных (run-time) модулей. При помощи инструментальной системы осуществляется разработка всех проектов создаваемых с помощью TraceMode. Исполнительные модули служат для запуска в реальном времени проектов разработанных в инструментальной системе TraceMode. В зависимости от их роли в распределенной системе АСУТП TraceMode run-time системы имеют различные функции.
TraceMode позволяет создавать резервированные многоуровневые АСУТП масштаба предприятия.
Связь между контроллерами и МРВ может осуществляться многими способами:
- по последовательному интерфейсу (RS232485);
- по сети Ethernet Arcnet Tok
- через полевые шины;
В TraceMode разработаны уникальные алгоритмы адаптивной настройки регуляторов позволяющие отслеживать динамику объекта и автоматически рассчитывать оптимальные настойки П ПИ ПИД и модальных регуляторов. Адаптивные алгоритмы позволяют сократить время пуска сложных систем с месяцев до дней улучшают качество регулирования снижают износ оборудования.
2 Описание функциональной схемы автоматизации
Функциональная схема разработана на основании поставленных задач и с учетом требований к системе автоматизации процесса получения бакелита жидкого изложенных выше а также с учетом выбранных приборов и технических средств автоматизации. Описание функциональной схемы производится со ссылками на номера позиций приборов и исполнительных механизмов. Это существенно облегчает чтение функциональной схемы.
Контроль уровня в аппаратах поз.701-4 65 6512 801 802 88 631632 осуществляется с помощью преобразователей измерительных уровня взрывозащищенных Сапфир-22ДУ-Ех поз. 5-1 8-1 6-1 12-1 15-1 16-1 19-1 21-1 работающих в комплекте с блоками преобразования сигналов БПС-90 поз.5-2 8-2 6-2 12-2 15-2 16-2 19-2 21-2. Сигнал с них идет на аналоговый вход контроллера и преобразуясь поступает с аналогового выхода (4 20mA) на электропневмопреобразователи включающими в свой состав блок искрозащиты пассивный БИП и электропневмопозиционер ЭПП-Ех-“Ор” (поз. 5-3 8-3 6-3 12-3 15-3 16-3 19-3 21-3). Полученный пневматический сигнал (20 100кПа) подается на мембранные исполнительные механизмы регулирующих органов.
Контроль уровня в аппарате поз. 8 осуществляется с помощью ультразвукового уровнемера УДУ-25В во взрывозащищенном исполнении. Атчик имеет выходной сигнал 4-20mА и сигнал с него идет на аналоговый вход контроллера.
Для контроля расхода щелочи и формалина применяем ультразвуковой расходомер «Взлет РС» поз 27-1 22-1. Этот расходомер имеет индикацию расхода на лицевой панели прибора. Сигнал с датчика поступает непосредственно на контроллер. При достижении необходимого значения расхода сигнал поступает на электропевмопреобразователь. Полученный пневматический сигнал подается на регулирующие органы.
Контроль вращения мешалок на аппаратах поз.11-4 осуществляется однотипными датчиками. Контроль осуществляется следующим образом. Измеряется частота срабатывания датчика (поз.31-1) входящего в комплект устройства контроля скорости которая однозначно связана со скоростью вращения контролируемого механизма. От датчика сигнал 4 20mA поступает в контроллер где обрабатывается и выдается на дисплей операторской станции в виде показаний или сигнализации (при остановке мешалки).
Регулирование температуры осуществляется в аппаратах поз. 11-4. Она измеряется с помощью термометра сопротивления с унифицированным выходным сигналом ТСПУ-205Ех. Аналоговый сигнал 4 20mA с него проходит непосредственно в контроллер. Далее с аналогового выхода управляющее воздействие поступает на электропневмопреобразователь (БИП+ЭПП) и на соответствующий регулирующий орган. Когда необходим только контроль температуры (аппараты поз. 8012 8) сигнал заводится в контроллер и отображается на станции оператора.
Рассмотрим более подробно контур управления температурой в реакторе поз.11-4. Происходит регулирование при участии регулирующего клапана на подаче пара в рубашку реактора поз.30-4 30-5. При повышении температуры контроллер закрывает отсечные клапана на подаче пара и открывает отсечные клапана на холодной воде поз.30-7 30-8. Температура начинает снижаться когда происходит обратное переключение клапанов и регулирующий клапан включается в работу.
Контроль давления на линии нагнетания насосов поз.87 661.2 производится электроконтактным сигнализирующим манометром ДМ2005СгЕх имеющим дискретный выходной сигнал. На станции оператора осуществляется сигнализация превышения давления (это может означать забивку линии нагнетания поэтому необходимо отключение насоса что и произведет контроллер автоматически).
Вакуумметрическое давление в линии нагнетания насоса поз. 6412 контролируется вакуумметром ДВ2005СгЕх.
Давление разрежения в общей линии вакуума измеряется датчиком давления разрежения Метран-100-Ех-ДВ. Сигнал с датчика 4 20mA поступает на контроллер и далее на операторскую станцию в виде показаний. При вакуумметрическом давлении ниже заданного на операторской станции происходит сигнализация.
Необходим строгий контроль за работой насосов и отключение их в следующих ситуациях: повышении давления в линии нагнетания (эта ситуация была рассмотрена ранее) или отсутствии жидкости в насосе поз. 6612 (для избежания выхода из строя насоса при работе вхолостую). В каждом из этих случаев на станции оператора сработает сигнализация.
3 Описание схемы внешних проводок и комплекса технических средств
Схема внешних проводок изображена на чертеже
Наименьшее допустимое сечение жил кабелей применяемых для электропроводок во взрывоопасных зонах должно быть не менее 1 мм2.
В данном дипломном проекте применяется кабель КВВГ.
Сигнал от датчика с унифицированным выходом проходит по кабелю КВВГ 4х1 и заводится в соединительные взрывозащищенные коробки У614 на 10 зажимов и У615 на 20 зажимов. С коробок сигналы поступают на статив преобразователей где расположены блоки питания искрозащиты и вторичные преобразователи датчиков или же заводятся непосредственно в контроллер на соответствующий модуль. После статива преобразователей стандартные сигналы также поступают в контроллер причем аналоговые и дискретные входные и выходные сигналы ведутся отдельными кабелями. В контроллере они обрабатываются и выдаются управляющие воздействия на объект управления. Также сигнал проходит и на станцию оператора для визуализации и архивации.
Структурная схема комплекса технических средств изображена на чертеже
В состав контроллера входят: блок питания модулей процессорный модуль модули вводавывода и интерфейсный модуль.
Блок питания DC-245 предназначен для питания всех модулей в каркасе.
К процессорному блоку SM2-CPU-15 осуществляется подключение РС кабеля (MPI интерфейс) позволяющего передавать сигналы со станции оператора на контроллер и в обратном направлении.
К модулям аналогового ввода АI-8 подключаются датчики с аналоговыми выходными сигналами которые измеряют те технологические параметры процесса управление которыми не нужно а нужен только контроль значения этого параметра.
Модули АIO1-84 предназначены для осуществления регулирования то есть все регулирующие цепочки проходят через эти модули. С выхода этого модуля идут стандартные сигналы 4 20mA и заводятся на электропневмопреобразователи расположенные на стативе преобразователей и далее на регулирующие клапаны.
Датчики имеющие дискретный выходной сигнал подключаются к модулю дискретного ввода DI1-16
Модуль дискретного вывода DO1-16 предназначен для выдачи дискретных сигналов на преобразователи и далее на отсечные клапаны.
Интерфейсные модули ИСК1 предназначены для связи двух каркасов контроллера между собой.
4 Расчет сужающего устройства
Характеристика измеряемой среды
Измеряемая среда – ПАР
Барометрическое давление ..762 мм рт.ст
Избыточное давление ..2 кгссм2
Абсолютное давление ..303593 кгссм2
Температура .1450 0С
Плотность в рабочих условиях ..1.58639 кгм3
Показатель адиабаты ..1.3123
Динамическая вязкость ..0.0000139 Па*с
Характеристика сужающего устройства
Сужающее устройство:
Диафрагма с угловым способом отбора давления
Диаметр сужающего устройства
в стандартных условиях 5074413 мм
в рабочих условиях 5084984 мм
Материал сужающего устройства .Сталь 12Х18Н9Т
Поправочный коэффициент на расширение
материала сужающего устройства 100208
Радиус закругления входной кромки 005 мм
Поправочный коэффициент на неостроту
входной кромки диафрагмы ..100504
Наибольшее значение шероховатости
поверхности входного торца диафрагмы .0.00508 мм
отверстия диафрагмы .000051 мм
поверхности выходного торца диафрагмы ..001 мм
Толщина диафрагмы от .066282 мм
Допуск на изготовление диаметра СУ 003552 мм
Способ определения радиуса вх. кромки диафрагмы
визуальным или табличным методом
Характеристика трубопровода
Диаметр трубопровода в стандартных условиях 9997 мм
Диаметр трубопровода в рабочих условиях 10012177 мм
Материал трубопровода Сталь 20
материала трубопровода 1.00152
Абсолютная эквивалентная шероховатость
стенок трубопровода .02 мм
Поправочный коэффициент на шероховатость
трубопровода .1.00319
Способ определения шероховатости трубопровода
Характеристика измерительного участка
Местные сопротивления расположенные на расстоянии 100D до СУ:
Первое (против потока) местное сопротивление
Второе (против потока) местное сопротивление
Местное сопротивление после сужающего устройства
Расстояние между первым местным сопротивлением и
сужающим устройством 3500 мм
Диаметр трубопровода между 1-м и 2-м МС ..99.97 мм
Расстояние между первым и вторым местными
сопротивлениями 1500 мм
Расстояние между сужающим устройством и местным
сопротивлением после него ..1000 мм
Суммарная погрешность вводимая в связи с сокращением
длин прямых участков трубопровода ..00%
Место установки гильзы термометра
После сужающего устройства
Диаметр гильзы термометра 20 мм
Длина прямого участка от сужающего устройства до места
установки гильзы термометра .700 мм
Погрешность вводимая в связи с сокращением прямого
участка трубопровода между сужающим устройством
и гильзой термометра ..0.0%
Комплексные параметры расходомера
Относительный диаметр СУ ..05079
Число Рейнольдса при максимальном
измеряемом расходе 317688.59
Перепад давления на сужающем устройстве 2500 кгсм2
Коэффициент расхода сужающего устройства 0.625
Коэффициент расширения .097281
Коэффициент истечения 060387
Потери давления 180090448 кгсм2
Верхний предел измеряемого расхода .1250 кгч
Расчет расхода (проверка) при верхнем пределе
перепада давления: ..
Объемный расход в рабочих условиях ..787940347 м3ч
Массовый расход .1249983 тч
Верхний предел измерений барометра .825 мм рт.ст
Нижний предел измерений барометра .607 мм рт.ст
Погрешность измерения барометрического давления:
Систематическая ..0170%
Избыточное давление:
Верхний предел измерения ..4 кгссм2
Погрешность 1-го преобразователя (систематич.) 0.250%
Погрешность 2-го преобразователя (систематич.) .0100%
Погрешность 3-го преобразователя (систематич.) .0.150%
Погрешность планиметра .0200%
Диапазон измерений температуры:
Верхний предел измерения температуры 200 0С
Нижний предел измерения температуры 0 0С
Погрешность 1-го преобразователя .0.150+000150t 0С
Погрешность планиметра .0.200%
Верхний предел перепада давления 2500 кгссм2
Функция преобразования 1-го преобразователя - Линейная
Погрешность 1-го преобразователя (систематич.) .0.250%
Функция преобразования 2-го преобразователя - Квадратичная
Погрешность 2-го преобразователя (систематич.) 0250%
Функция преобразования 3-го преобразователя - Линейная
Погрешность 3-го преобразователя (систематич.) 0.150%
Погрешность определения интервала времени измерения ..0.350%
Таблица 6.5 – Расчет погрешностей измерения расхода при заданных отклонениях температуры и давления среды и заданных значениях перепада давления
Перепад давления кгсм2 (%)
Под значением погрешности в таблице указан массовый расход тч при соответствующих значениях температуры давления и перепада давления.
Таблица 6.6 – Расчет погрешностей измерения количества при заданных отклонениях температуры и давления среды и заданных значениях перепада давления
Перепад давления кгсм2
5 Расчет надежности контура регулирования температуры в реакторе
Рисунок 6.1 - Структурная схема контура аналогового регулирования
Д – датчик ТСП-205Ех
ЭЛС – электрическая линия связи
К – контроллер КРОСС
ЭПП – электропневмопреобразователь
ПЛС – пневматическая линия связи
ИМ – исполнительный механизм
5.1 Исходные данные для расчета
)Датчик ТСП-205Ех. Вероятность безотказной работы Рд(t)=0.99
)Электрическая линия связи. Средняя наработка до отказа Тэлс=47500 часов
Интенсивность отказов lэлс=2.1×10-5 1час
)Контроллер КРОСС. Средняя наработка до отказа Тк=100000 часов
Интенсивность отказов lк=1×10-5 1час
)Электропневмопреобразователь. Вероятность безотказной работы Рэпп(t)=0.91
)Пневматическая линия связи. Средняя наработка до отказа Тплс=73600 часов
Интенсивность отказов lплс=1.36×10-5 1час
)Исполнительный механизм. Вероятность безотказной работы регулирующего клапана Рим(t)=0.925
5.2 Расчет вероятностей безотказной работы для всех элементов схемы
Вероятность безотказной работы i-го элемента схемы надежности при экспоненциальном законе распределения времени до отказа определяется по формуле 5.2.1:
где li – интенсивность отказов i-го элемента 1час
t – время при расчете надежности принимаем t=2000ч
Интенсивность отказов i-го элемента находится в обратной зависимости от его средней наработки до отказа :
Pэлс(t)= e –0.000021×2000 =0.96
Pк(t)= e –0.00001×2000 =0.98
Pплс(t)= e –0.0000136×2000 =0.97
5.3 Расчет показателей надежности контура в целом
Вероятность безотказной работы всей системы при последовательном ее соединении определяется выражением:
Рс=Рд×Рэлс×Рк×Рэлс×Рэпп×Рплс×Рим(6.3)
Рс= 0.99×0.96×0.98×0.96×0.91×0.97×0.925=0.72
т.к. Рс должна быть не менее 0.92 то производим дублирование наименее надежных элементов схемы.
Наименее надежными элементами в нашем случае считаются электропневмопреобразователь пневматическая линия связи и исполнительный механизм.
Ррез. эпп=1-(1-0.91)2 =0.992
Ррез. плс=1-(1-0.97)2 =0.999
Ррез. им=1-(1-0.925)2 =0.994
Пересчитаем вероятность безотказной работы всей системы при ее резервировании:
Рс=0.99×0.96×0.98×0.96×0.992×0.999×0.994=0.92
Интенсивность отказа контура системы определяем по формуле:
li=-ln 0.922000= 4.1×10-5 1час
Среднюю наработку до отказа контура системы определяем по формуле:
Тс=14.1×10-5 =23986 часов
5.4 Вывод по расчету
Вероятность безотказной работы технических средств автоматизации контура регулирования температуры в реакторе поз.11-4 составила 0.92. Этот показатель достаточно высок так как использовалось резервирование электропневмопреобразователя пневматической линии связи и исполнительного механизма являющихся наименее надежными элементами системы. Надежность других контуров управления будет не ниже рассчитанной.

ВВЕДЕНИЕ.doc

Сегодня когда рынок промышленных товаров предъявляет все более и более жесткие требования к качеству продукции автоматизированный контроль качества технологических процессов играет первостепенную роль в повышении производительности и улучшения качества выпускаемой продукции а также снижения ее производственной себестоимости. Вновь проектируемые производства оснащаются передовыми системами автоматического контроля. На существующих промышленных объектах производится модернизация автоматизированного контроля качества потому что при одинаково высоком показателе качества продукции спрос на рынке найдет более дешевый товар. Снижение себестоимости одна из задач при внедрении системы автоматизации. Как правило существует несколько способов провести автоматизацию. Нужен оптимальный подход так как ошибка на стадии проектирования ведет к сбою технологического процесса. Неэффективно построенная система контроля может привести к снижению надежности системы из-за превышенного числа средств автоматизации. Отсюда технологические сбои и брак испорченное сырье энергетические потери. Сложность системы может привести к превышению разумных сроков окупаемости внедрения. Поэтому необходимо предусмотреть выполнение всех функций системы требуемых технологией данного производства наиболее оптимальным способом. Стоит учитывать стоимость приборов руководствоваться функциональностью и надежностью выбираемых средств автоматизации. Выбор правильного пути автоматизации процесса даст наибольшую экономию.
В данной дипломной работе рассматривается задача связанная с автоматизацией процесса получения фенолоформальдегидной смолы а именно бакелита жидкого (БЖ-3).

7 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНСТЬ ПРОЕКТА.doc

7 Безопасность и экологичность проекта
Главными задачами стоящими перед промышленностью в области охраны труда является создание здоровых и безопасных условий труда на предприятии. Составляются инструкции правила и нормы техники безопасности пожарной безопасности и промышленной санитарии на производстве нарушение которых могут привести к травматизму и профессиональным заболеваниям.
Во избежание аварий и несчастных случаев (отравлений ожогов и т.п.) а также для предупреждения профессиональных хронических заболеваний обслуживающий персонал должен тщательно изучить и строго выполнять все инструкции и нормы по технике безопасности и противопожарной технике. Наряду с изучением технологического процесса и физико-химических свойств сырья и продуктов работающие в данном производстве должны: [6]
Хорошо знать физиологическое действие на организм человека всех применяемых в цехе материалов;
Соблюдать правила личной гигиены;
Уметь пользоваться средствами индивидуальной защиты и средствами гашения пламени;
Уметь оказывать первую медицинскую помощь пострадавшему;
Знать и выполнять правила безопасного обращения с электрооборудованием;
Один раз в году проходить профилактический медицинский осмотр.
2 Характеристика опасных и вредных производственных факторов
Процессу получения фенолоформальдегидной смолы марки БЖ-3 присущи следующие опасные и вредные производственные факторы: физические химические и психофизиологические.
К числу физических факторов относятся: вращающиеся механизмы повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте напряжение электрической цепи замыкание которой может произойти через тело человека повышенный уровень статического электричества повышенная или пониженная влажность воздуха пониженная освещенность рабочей зоны.
Химические факторы подразделяются:
- по характеру воздействия на организм человека – токсические раздражающие сенсибилизирующие канцерогенные мутагенные и влияющие на репродуктивную функцию;
- по пути проникновения в организм человека – через органы дыхания желудочно-кишечный тракт кожные покровы и слизистые оболочки.
К химическим факторам относится постоянная загазованность рабочей зоны парами фенола и формальдегида.
К психофизиологическим факторам относят:
- физические перегрузки (статические динамические);
- нервно-психические (умственное перенапряжение монотонность руда эмоциональные перегрузки).
Основная цель данного раздела проекта – разработка мероприятий направленных на исключение возможности производственного травматизма профессиональных заболеваний возникновения взрывоопасных и аварийных ситуаций при осуществлении технологического процесса.
2. Санитарно-гигиенические мероприятия
2.1 Токсические свойства обращающихся в производстве веществ. Меры и средства обеспечивающие безопасную работу
Характеристики свойств наиболее опасных веществ сведены в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 - Характеристика токсических свойств сырья полупродуктов готового продукта и отходов производства.
Наименование вещества
Агрегатное состояние
Плотность паров или газов по воздуху
ПДК в воздухе рабочей зоны мгм3
Класс опасности вещества
В зависимости от выделяемых вредных веществ и условий технологического процесса а также от способов и эффективности очистки выбрасываемых в атмосферу токсичных газов паров и пыли все промышленные предприятия делятся на пять классов. В зависимости от того к какому классу относится предприятие устанавливают санитарно-защитные зоны – разрывы отделяющие данное предприятие от ближайшего жилого района. С учетом характера производства класс данного промышленного предприятия первый. Для предприятий первого класса разрыв должен быть не менее 2000 метров. Также производство бакелита жидкого как выделяющее в атмосферу вредные для здоровья газы необходимо располагать с подветренной стороны от жилого района. [ 8 ]
В производстве смолы используется лабораторный периодический метод контроля наличия вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Контроль содержания вредных веществ в воздухе проводится на наиболее характерных рабочих местах. Содержание вредного вещества в данной конкретной очке характеризуется следующим суммарным временем отбора: для токсических веществ – 15 мин для веществ преимущественно фиброгенного действия – 30 мин. За указанный период времени может быть отобрана одна или несколько последовательных проб через равные промежутки времени. Периодичность контроля устанавливается в зависимости от класса опасности вредного вещества. Для веществ II класса опасности – не реже 1 раза в месяц. Методики и средства должны обеспечивать избирательное измерение концентрации вредного вещества в присутствии сопутствующих компонентов на уровне не ниже 0.5 уровня ПДК. Суммарная погрешность измерений концентраций вредного вещества не должна превышать 25%.
Приведем характеристику действия веществ на организм человека:[ 7 ]
Токсическое действие. Возможны отравления парами (особенно при нагревании) мелкой пылью образующейся из конденсирующих паров а главное – при попадании на кожу. Действие на кожу зависит не столько от концентрации раствора сколько от длительности воздействия и площади соприкосновения. На месте действия ощущается покалывание и онемение. В производстве смол фенол дает около 20% дерматитов. Кожа становится белой и морщинистой а через несколько дней ее поверхностный слой слущивается. При вдыхании паров фенола в легких задерживается от 60 до 88%. При хроническом отравлении – раздражение дыхательных путей расстройство пищеварения тошнота рвота по утрам общая и мышечная слабость потливость слюнотечение кожный зуд раздражительность бессонница. Тяжесть отравления парами фенола и при попадании на кожу зависит от скорости оказания первой помощи.
Неотложная терапия. При смачивании одежды фенолом – немедленное удаление с работы даже при кажущемся хорошем состоянии пострадавшего. Немедленно сменить одежду. Обтирание пораженных мест 10-40% этиловым спиртом или растительными маслами. Обмывание всего тела водой с мылом (теплый душ). При отравлении через рот дать выпить несколько стаканов теплой воды или взвеси жженой магнезии в воде (20:200) вызвать рвоту.
Токсическое действие. Пары формальдегида обладают резким запахом действуют на слизистые оболочки глаз и дыхательные пути: слезоточение резь в глазах першение в горле насморк чихание и кашель боль и чувство давления в груди одышка удушье. Одновременно нарастает общая слабость потливость головная боль.
Неотложная терапия. При отравлении путем вдыхания вынести пострадавшего на свежий воздух. Затем вдыхание водяных паров с добавлением нескольких капель нашатырного спирта. При раздражении слизистых оболочек дыхательных путей – щелочные или масляные ингаляции. При отравлении через рот – незамедлительное промывание желудка 3% раствором карбоната или ацетата натрия. При попадании на кожу – немедленное обмывание водой.
Токсическое действие. Действует на ткани прижигающим образом растворяя белки с образованием щелочных альбуминатов. Опасно попадание даже самых малых количеств в глаза: поражается не только роговица но вследствие быстрого проникания вглубь страдают и глубокие части глаза. Исходом может быть слепота.
Неотложная терапия. При попадании на кожу – обмывание пораженного участка струей воды в течение 10 мин затем примочки из 5% раствора уксусной виннокаменной соляной или лимонной кислоты. При попадании в глаза – тщательное немедленное промывание струей воды или физиологическим раствором в течение 10-30 мин. Затем закапать 2% раствор новокаина или 0.5% раствор дикаина.
Исключительно важным для безопасной работы в химических цехах является наличие достаточных средств индивидуальной защиты и умение обслуживающего персонала своевременно их использовать.
Для работающих в производстве фенолоформальдегидных смол предусмотрены индивидуальные средства защиты: [ 6 ]
белье нательное мужское
белье нательное женское
ботинки полуботинки мужские и женские антистатические
герметичные защитные очки
перчатки для защиты рук
фильтрующие противогазы марки А.
Лица работающие при пониженных температурах должны обеспечиваться курткой ватной валенками на резиновой подошве или бурками с калошами.
Защитные средства выдаваемые в индивидуальное пользование должны находиться у работника в исправном состоянии. Все работники должны быть обучены правилам пользования защитными средствами с учетом конкретных условий в которых они применяются.
2.2 Метеорологические условия. Вентиляция. Отопление
Показателями характеризующими микроклимат являются:[ 9 ]
)Температура воздуха;
)Относительная влажность воздуха;
)Скорость движения воздуха;
Оптимальные показатели микроклимата распространяются на всю рабочую зону допустимые показатели устанавливаются дифференцированно для постоянных и непостоянных рабочих мест. Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях когда по технологическим требованиям техническим и экономическим причинам не обеспечиваются оптимальные нормы.
В соответствии с [ 10 ] выполняемые работы на станции оператора относятся к категории Iа (легкой тяжести – легкие физические работы с энергозатратами до 120 ккалчас производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением) которой соответствуют следующие оптимальные и допустимые параметры метеорологических условий воздуха рабочей зоны:[ 9 ]
Оптимальные и допустимые нормы для холодного и теплого периода года указаны в таблице 7.2
Таблица 7.2 - Оптимальные и допустимые нормы температуры относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне.
Скорость движения мс
Допустимая граница на рабочих местах
Для обеспечения необходимых санитарно-гигиенических условий предусмотрено устройство общеобменной приточно-вытяжной вентиляции обеспечивающее требуемую кратность воздухообмена не менее 20.Аварийную вентиляцию следует выбирать в зависимости от категории помещения по взрывной взрывопожарной и пожарной опасности. Для данных помещений существует аварийная вентиляция с искусственным побуждением.
Согласно [ 9] системы приточной вентиляции с искусственным побуждением для производственных помещений работа в которых производится более восьми часов в сутки как правило следует совмещать с воздушным отоплением.
Учитывая категорию помещения по взрывной взрывопожарной и пожарной опасности предусматриваем воздушное отопление.
Для обеспечения чистоты и нормальных метеоусловий в воздухе станции оператора предусмотрено кондиционирование второго класса (для обеспечения метеорологических условий в пределах оптимальных санитарных норм или требуемых для технологических процессов; скорость движения воздуха допускается принимать в обслуживаемой зоне на постоянных и непостоянных рабочих местах в пределах допустимых норм).
Системы кондиционирования предназначенные для круглосуточного и круглогодичного обеспечения требуемых параметров воздуха в помещениях следует предусмотреть не менее чем с двумя кондиционерами. При выходе из строя одного из кондиционеров необходимо обеспечить не менее 50% требуемого воздухообмена и заданную температуру в холодное время года.
2.3 Характеристика производственного шума и вибрации
Рассматриваемый нами процесс получения бакелита жидкого сопровождается шумом и вибрацией. Источниками шума являются работающие электродвигатели насосы приборы КИПиА и вентиляторы. На предприятии встречается механический шум который возникает при трении и биении узлов деталей машин и механизмов (насосы компрессоров электродвигатели).
Согласно [ 11] шум по характеру спектра в производственном помещении является широкополосным так как имеет непрерывный спектр шириной более 1 октавы. По временным характеристикам – постоянный так как уровень звука за восьмичасовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБ.
Характеристику вибрации приведем в виде таблицы 7.3
Таблица 7.3 - Характеристика вибрации
Передается всему телу человека от работающих механизмов на рабочем месте через контактную опору
Воздействует на операторов стационарных машин или передающаяся на рабочие места не имеющие источников вибрации
Допустимое значение вибрации на рабочих местах указано в таблице 7.4. [ 12 ]
Таблица 7.4 - Допустимое значение вибрации на рабочих местах
Допустимое значение вибрации по виброскорости дБ
Значение шума на рабочих местах указаны в таблице 7.5 [ 11 ]
Таблица 7.5 - Значение допустимых уровней шума на рабочих местах
Уровни звукового сигнала в октавных полосах со среднегеометрической частотой дБ
Уровни звука или эквивалентные уровни звука
Помещения программистов ЭВМ
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях
Для снижения уровня шума и вибрации проводят ряд мероприятий:
- операторов размещают в отдельном помещении от производственных площадей (ЦПУ);
- используется точная балансировка вращающихся частей;
- своевременное проведение планово – профилактических работ (ППР);
- используют комбинированные амортизаторы;
- насосы снабжают защитными кожухами звукоизоляторами ставят насосы на упругие изолирующие элементы;
- система кондиционирования воздуха должна быть оснащена устройством защиты от шума обеспечивающего дополнительные уровни звукового давления и уровни звука на рабочих местах в помещении ЦПУ.
2.4 Освещение центрального пульта управления
Для производства бакелита жидкого предусмотрены следующие виды освещения:
Для внутреннего освещения технологических аппаратов во время их осмотра и ремонта должны применяться переносные светильники во взрывозащищенном исполнении напряжением не более 12В защищенные металлической сеткой. [ 13 ]
В ЦПУ оператор должен вести контроль за состоянием параметров с небольшими перерывами жесткая фиксация взгляда не является обязательной. Зрительные работы на станции оператора согласно [ 13] относятся к работам средней точности (разряд В) разряд – IV (наименьший размер объекта различения 05 – 10 мм) подразряда – в.
В связи с тем что технологический процесс является непрерывным рабочее место оператора то есть помещение станции оператора должно освещаться круглосуточно. В дневные часы суток достаточным является естественное освещение – боковое одностороннее через проемы в наружных стенах.
Нормированное значение КЕО (LN) следует определять по формуле:
где N – номер группы обеспечения естественным светом;
mN – коэффициент светового климата.
Для работы средней точности IV разряда при боковом естественном освещении:[ 14 ]
Так как производство находится в Нижегородской области то группа административного района по ресурсам светового климата определяем по [ 13] как mN=1.
В помещении станции оператора необходимо предусмотреть аварийное освещение для освещения производственных помещений так как отключение рабочего освещения может вызвать прерывание процесса контроля и управления технологическим процессом. Длительное нарушение технологического процесса может вызвать взрыв или пожар отравление людей работающих непосредственно на промышленном объекте а также возрастает опасность травматизма.[ 14 ]
Освещение безопасности (аварийное) должно создавать на рабочих поверхностях в помещениях требующих обслуживания при отключении рабочего освещения наименьшую освещенность в размере 5% освещенности нормируемой для рабочего освещения от общего освещения но не менее 1лк для территорий предприятий.[ 14 ]
Для эвакуации людей применяем аварийное освещение так как в производственных помещениях где постоянно работает персонал при выключении освещения возникает опасность травматизма. Эвакуационное освещение совмещаем с аварийным так как светильники освещения безопасности можно использовать для эвакуационного обеспечения.
Согласно [ 4 ] источником питания аварийного освещения является электросеть не зависящая от сети рабочего освещения. Питание рабочего и аварийного освещения выполняется от разных не зависимых источников: двух трансформаторов с независимым питанием.
Согласно [ 13] осветительные приборы аварийного освещения (освещения безопасности эвакуационного) предусматриваем горящими включаемыми одновременно с основными осветительными приборами нормального освещения.
В качестве рабочего освещения в темное время суток применяется общее искусственное освещение (светильники размещаются в верхней зоне равномерно).
Выбираем тип светильника в зависимости от условий среды для помещений управления промышленных предприятий. Исполнение – незащищенное; вид помещения – сухое нормальное. В качестве источников света используются люминесцентные лампы типа ЛД (лампы дневного света). Согласно [ 13 ] нормированная освещенность для работ IV разряда подразряда -в при общем искусственном освещении составляет 200 лк.
Для светильников типа ЛД отношение расстояния между рядами светильников к высоте их установки над освещаемой поверхностью обеспечивающими необходимую равномерность освещения принимаем равным 14. Тогда расстояние между рядами светильников считается по формуле:[ 14 ]
где Н - высота подвеса м.
При высоте подвеса светильников 3 м. получаем:
При ширине помещения 6 м. принимаем 2 ряда светильников расстояние от стены до ряда светильников получаем 09 м. Это значение удовлетворяет требованию: расстояние от стены не должно быть больше 025 03 расстояния между рядами.[ 14 ]
Как определено ранее нормированное значение освещенности составляет 200 лк. Площадь помещения 12х6 м. составляет 72 м2.
Принимаем коэффициент запаса 14.[ 14 ]
Индекс помещения определяем по формуле:[ 14 ]
где А - длина помещения м;
В - ширина помещения м;
НР - высота подвеса светильников м.
Следовательно индекс помещения будет равен:[ 14 ]
Принимаем коэффициент отражения потолка стен пола соответственно 70% 50% 10%.[ 14 ]
По рассчитанному индексу помещения и выбранным коэффициентам отражения выбираем коэффициент использования светового потока j = 042
Определим световой поток лампы по формуле:[ 14 ]
где Еh - нормированная освещенность лк;
S - площадь освещаемого помещения 72м2;
K - коэффициент запаса;
Z - коэффициент минимальной освещенности для люминесцентных ламп Z = 11;
Np - количество рядов;
n1 - количество светильников в ряду;
n2 - количество ламп в светильнике;
j - коэффициент использования светового потока.
Выбираем лампу наиболее приближающуюся по своему световому потоку к полученному значению: лампа типа ЛД 40-10 имеющая световой поток 2500 лм и мощность 40 Вт.[ 14 ]
Отклонение светового потока обеспечиваемого выбранной лампой от требуемого (расчетного) светового потока составляет:
Данное расхождение находится в пределах нормы (-10% +20%).
Таким образом для обеспечения нормируемой освещенности необходимо иметь 10 светильников типа ЛД40 распределенных равномерно в два ряда по 5 светильников в ряду.
3 Электробезопасность. Защита от статического электричества. Молниезащита
Электрооборудование установленное в цехе питается переменным электрическим током напряжением 380В а электрооборудование установленное на станции оператора – переменным электрическим током напряжением 220В с частотой 50Гц. [ 1 ]
Цех относится к 3 классу опасности поражения электрическим током – особоопасное помещение где выполняются условия: [ 4 ]
- токопроводящие полы;
- возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей механизмам и технологическим аппаратам с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования с другой.
А помещение ЦПУ относится ко 2 классу – помещение с повышенной опасностью (наличие только одного условия). [ 4 ]
К способам защиты от поражения электрическим током относятся: зануление 4-ой жилы питающего кабеля заземление кабельных трасс и отдельно стоящих конструкций электрическое сопротивление заземления электрооборудования не должно превышать 4Ом. Напряжение питания ручного электрифицированного инструмента и переносных светильников не более 42В внутри аппаратов и на улице – 12В. [ 4 ]
Пути образования статического электричества – относительное перемещение находящихся в контакте слоев жидких материалов. [ 15 ]
В соответствии с правилами защиты от статического электричества для предупреждения возможного возникновения искровых разрядов статического электричества предусмотрены следующие мероприятия:
- отвод зарядов статического электричества путем заземления оборудования коммуникаций воздуховодов;
- снабжение аппаратов сифонами для исключения разрыва струи при транспортировании жидкости;
- сопротивление заземляющего устройства предназначенного исключительно для защиты от статического электричества не должно быть больше 04 Ом. [ 16 ]
Как правило такие заземляющие устройства объединяют с заземляющими устройствами для электрооборудования;
- заземляющие проводники в местах присоединения к технологическому оборудованию маркировать одной красной полосой шириной 15 мм.
Все средства защиты от статического электричества должны быть в исправном состоянии.
Осмотр и измерение электрического сопротивления заземляющих устройств для защиты от статического электричества должны проводиться одновременно с проверкой заземления электрооборудования цеховых установок в соответствии с [ 4 ].
В производственном здании имеются помещения относящиеся к классу зоны В-Iа следовательно это здание относится ко II-ой категории молниезащиты и должно быть защищено от прямых ударов молний вторичных ее воздействий и заноса высокого потенциала по коммуникациям.[ 17 ]
-Защита от прямых ударов молний – путем установки стержневых молниеприемников на стенах и кровле корпуса;
-Присоединение металлических корпусов аппаратов к магистралям заземления корпуса и все подземные металлические коммуникации вводимые в корпус должны у мест их вводов в здание также присоединяться к магистрали заземления;
-Защита от электромагнитной индукции выполнена установкой металлических перемычек через каждые 30 м между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами расположенными друг от друга на расстоянии не более 10 см;[ 16 ]
-Защита от заноса высоких потенциалов через трубопроводы проложенных на эстакадах осуществляется путем присоединения трубопроводов у мест их вводов в здание к ближайшей зданию опоры к заземлителю с импульсным сопротивлением растекании тока не более 10 Ом.
Во время грозы запрещается:
-Держать открытыми окна и двери в производственных и бытовых помещениях;
-Находиться на эстакадах и крышах производственных зданий;
-Продувать аппараты от горючих газов и паров с выбросами их в атмосферу.
4 Пожарная безопасность
Свойства веществ обращающихся в технологическом процессе обуславливающие его пожарную и взрывную опасность сведены в таблицу 7.6
Таблица 7.6 - Свойства веществ обращающихся в технологическом процессе обуславливающие его пожарную и взрывную опасность.
Температура вспышки оС
Температура самовоспламенения оС
Пределы воспламенения смеси с воздухом концентрационные %об
Категория взрывоопасной смеси
Группа взрывоопасной смеси
Помещение в котором расположено основное оборудование производства по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с НПБ 105-95 относится к взрывопожароопасной категории А.
Согласно [ 4 ] помещение цеха в котором расположено основное оборудование производства относится к взрывоопасной категории В-Iа.
Маркировка оборудования по ГОСТ: 1ExiIIBT2
Этажность сооружений для категории - А допускается принимать до 6
Степень огнестойкости зданий и сооружений – I
В случае возникновения пожара должны быть предусмотрены эвакуационные пути. В нашем здании их два.
Необходимо также предусмотреть устройства позволяющие обеспечить безопасные с точки зрения взрыва и пожара условия ведения технологического процесса.
Импульсами воспламенения могут быть:
б) действие высоких температур при нагреве;
в) переход механической энергии в тепловую например при отсутствии или недостаточной смазке движущихся частей;
г) искрения трения и удара;
д) переход электрической энергии в тепловую например вследствие перегрузок или короткого замыкания статического электричества.
Установка по производству БЖ-3 снабжена первичными средствами пожаротушения и пожарным инвентарем. Для тушения пожаров рекомендуется применять воздушно-механическую пену а также песок асбестовое полотно войлок.
При загорании надо пользоваться всеми средствами пожаротушения.
При загорании электропроводки надо пользоваться всеми средствами пожаротушения кроме воды и огнетушителей ОХП-10.
Пожарная связь телефонная. Кроме того используется пожарная сигнализация:
) электрическая лучевая на лестничных площадках;
) автоматическая дымовая в самом помещении.
5 Гигиенические требования к рабе с видеодисплейными терминалами (ВДТ) и персональным ЭВМ (ПЭВМ). Эргономические требования по организации рабочего места
При размещении рабочих мест с ПЭВМ расстояние между рабочими столами с мониторами (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого монитора) должно быть не менее 20м. а расстояние между боковыми поверхностями мониторов – не менее 12м.
Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600 – 700 мм но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.
Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей характера выполняемой работы. При этом допускается использование рабочих столов различных конструкций отвечающих современным требованиям эргономики. Поверхность рабочего стола должна иметь коэффициент отражения 05-07.
Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе на ПЭВМ позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейной-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Тип рабочего стула следует выбирать с учетом роста пользователя характера и продолжительности работы с ПЭВМ.[ 20 ]
Рабочий стул должен быть подъемно-поворотным регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки а так же расстоянию спинки от переднего края сиденья при этом регулировка каждого параметра должна быть независимой легко осуществляемой и иметь надежную фиксацию.
Поверхность сиденья спинки и других элементов стула должна быть полумягкой с нескользящим слабо электризующимся и воздухопроницаемым покрытием обеспечивающим легкую очистку от загрязнений.
Высота рабочей поверхности стола должна регулироваться в пределах 680-800 мм при отсутствии такой возможности высота рабочего стола должна составлять 725 мм.
Размеры рабочего стола должны соответствовать: ширина 800 1000 1200 1400 мм глубина 800 и 1000.
Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм шириной – не менее 500 мм глубиной на уровне колен – не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног – не менее 650 мм.
Конструкция рабочего стула должна обеспечивать:
- ширину и глубину поверхности сиденья не менее 400 мм;
- поверхность сиденья с закругленным передним краем;
- регулировку высоты поверхности сиденья в пределах 400-500 мм и углам наклона вперед до 15 град и назад до 5 град.;
- высоту опорной поверхности спинки 300 +-20 мм ширину – не менее 380 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости – 400 мм;
- угол наклона спинки в вертикальной плоскости в пределах +- 30 градусов;
- регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260-400 мм;
- стационарные или съемные подлокотники длиной не менее 250 мм и шириной – 50-70 мм;
- регулировку подлокотников по высоте над сиденьем в пределах 230+-30 мм и внутреннего расстояния между подлокотниками в пределах 350-500 мм.
Рабочее место пользователя ПЭВМ следует оборудовать подставкой для ног имеющей ширину не менее 300 мм глубиной не менее 400 мм регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20 градусов. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм.
Клавиатуру следует располагать по поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края обращенного к пользователю или на специальной регулируемой по высоте рабочей поверхности отделенной от столешницы.
Допустимые визуальные параметры устройств отображения информации
- яркость белого поля – не менее 35 кдкв.м
- неравномерность яркости рабочего поля – не более +- 20%
- кратность (для монохромного режима) – не менее 3:1
- временная нестабильность изображения (не преднамеренное изменение во времени яркости изображения на экране дисплея) – не должна фиксироваться
- пространственная нестабильность изображения (не преднамеренные изменения положения фрагментов изображения на экране) – не более 2 * 10 (-4L) где L- проектное расстояние наблюдения мм.
Для дисплеев на ЭЛТ частота обновления изображения должна быть не менее 75 Гц при всех режимах разрешения экрана гарантируемых нормативной документации на конкретный тип дисплея и не менее 60 Гц для дисплея и на плоских дискретных экранах (жидкокристаллических плазменных и т.п.) [ 20 ]
6 Основные требования безопасности к разрабатываемым системам автоматизации технологических процессов
Выбор систем контроля управления и ПАЗ а также системы связи и оповещения об аварийных ситуациях по надежности быстродействию допустимой погрешности измерительных систем и другим техническим характеристикам осуществляется с учетом особенностей технологического процесса и в зависимости от категории взрывоопасности технологических блоков входящих в объект. [ 2 ]
Категорию взрывоопасности блоков следует принимать на одну выше если обращающиеся в технологическом блоке вещества относятся к I или II кассу опасности или обладают механизмом остронаправленного действия. Производство бакелита жидкого имеет в своем составе технологические блоки I категории взрывоопасности.
Технологические объекты имеющие в своем составе технологические блоки I категории оснащаются системами контроля управления и противоаварийной защиты пуска и выхода на режим работы в регламентированном режиме и остановки. [ 2 ]
Для производств имеющих в своем составе технологические блоки I и II категории взрывоопасности разработаны специальные меры:
- размещение технологического оборудования в специальных взрывозащищенных конструкциях;
- оснащение технологической системы автоматизированными системами управления и противоаварийной защиты с применением микропроцессорной техники обеспечивающей автоматическое регулирование процесса и безаварийную остановку производства по специальным программам определяющим последовательность и время выполнения операций отключения при аварийных выбросах снижающей или отключающей возможность ошибочных действий производственного персонала при ведении процесса пуске и остановке производства и др. меры.
Для максимального снижения выбросов в окружающую среду горючих и взрывопожароопасных веществ при аварийной разгерметизации системы предусматривается установка автоматических быстродействующих запорных и отсекающих устройств с временем срабатывания не более 12 с.
Помещения управления и анализаторные помещения устраиваются как правил отдельно стоящими вне взрывоопасной зоны. Допускается в отдельных случаях при соответствующем обосновании пристраивать их к зданиям с взрывоопасными зонами. При этом запрещается:
- размещать над (или под) взрывопожароопасными помещениями помещениями с химически активной и вредной средой приточными и вытяжными венткамерами помещениями с мокрыми процессами;
- размещения в них оборудования и других устройств не связанных с системой управления технологическим процессом;
- транзитная прокладка трубопроводов воздуховодов кабелей и .п. через помещения управления; устройство парового или водяного отопления; ввод пожарных водопроводов импульсных линий и других трубопроводов с горючими взрывоопасными и вредными продуктами. [ 2 ]
Электроснабжение объектов осуществляется не ниже чем по I категории надежности. при этом должна быть обеспечена возможность безаварийного перевода технологического процесса в безопасное состояние во всех режимах функционирования производства в том числе и при одновременном прекращении подачи электроэнергии от двух независимых взаиморезервирующих источников питания.
Линии электроснабжения от внешних источников независимо от класса напряжения питающие потребителей особой группы I категории надежности электроснабжения не должны оборудоваться устройствами автоматической частотной разгрузки.
Прокладку кабелей по территории предприятия и установок рекомендуется выполнять открыто: по эстакадам в галереях и на кабельных конструкциях.
Допускается также прокладка кабелей в каналах засыпанных песком и траншеях. Кабельные эстакады и галереи могут быть как самостоятельными так и на общих строительных конструкциях с технологической эстакадой. Размещать кабельные сооружения на технологических эстакадах следует с учетом обеспечения монтажа и демонтажа трубопроводов.
Кабели прокладываемые по территории технологических установок и производств должны иметь изоляцию и оболочку из материалов не распространяющих горение. Выбор изоляции и оболочек кабелей должен производиться с учетом вредного воздействия на них паров продукта имеющихся в зоне прокладки. Запрещается применение проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией или оболочкой.
7 Экологичность проекта
Для технологических целей и охлаждения оборудования используется грунтовая вода. Использованная вода поступает на станцию повторного использования или в канализацию условно чистых вод.
Надсмольная вода в виде паровоздушной смеси и конденсата через холодильники поступает в брызгоуловители откуда конденсат вихревым насосом подается в железнодорожную цистерну на сжигание
8 Безопасность в условиях чрезвычайных ситуаций
8.1 Характеристика рассматриваемого производства с точки зрения безопасности в условиях чрезвычайных ситуаций
Транспортной тарой для упаковки готового продукта являются – бочки стальные по ГОСТ 6247-79 или ГОСТ 13950-91.
Допускается по соглашению упаковка бакелита жидкого во фляги по ГОСТ 5799-78 а также стальные и оцинкованные бидоны и банки полиэтиленовые контейнеры.
При отгрузке автомобильным транспортом - кузов автомобиля проверяется на пригодность к погрузке: должен быть исправный чистый сухой не должно быть выступающих гвоздей щелей осадков внутри вагона должна быть исключена возможность попадания влаги осадков внутри кузова. [ 1 ]
Участок где расположено здание характеризуется спокойным и ровным рельефом.
Вертикальная планировка решена в полной увязке с существующим рельефом и обеспечивает свободный отвод атмосферных вод от здания.
Территория цеха отличается очень плотной застройкой в пределах 50%. Здания в основном из кислотостойкого кирпича разной этажности.
К зданию подведены подземные и надземные инженерные коммуникации железнодорожный путь и автодорога. Подъезды и подходы к зданиям имеют асфальтовое покрытие.
Вертикальная планировка железнодорожный путь автодорога технологические эстакады и размещение инженерных коммуникаций соответствуют [ 21 ].
Все стоки и отходы собираются в промышленную канализацию что препятствует заражению грунтовых вод.
8.2 Организация оповещения работающих об угрозе возникновения чрезвычайной ситуации
С целью снижения потерь работающих для своевременного оповещения персонала цеха об угрозе ЧС предусмотрены сигналы оповещения. Сигнал оповещения – это условный сигнал передаваемый в системе оповещения ГО и являющийся командой для осуществления определенных мероприятий ГО органами осуществляющими управление гражданской обороной службами и силами ГО населением.
Сигналы оповещения ГО
Наименование сигнала
Порядок подачи сигнала
Подается для предупреждения населения о непосредственной угрозе нападения противника или заражения. Сигнал доводится при помощи сирен непрерывным звучанием в течение 3 мин повторяется несколько раз и дублируется прерывистыми гудками на предприятии
Подается с возникновением непосредственной угрозы нападения противника. Сигнал доводится при помощи сирен по сетям проводного вещания радиовещания и телевидения с прерывистым звучанием в течение 3 мин. Сигнал повторяется несколько раз и дублируется прерывистыми гудками на предприятии
Отбой воздушной тревоги
Подается если удар не состоялся или его последствия не представляют опасности для укрываемых. Сигнал доводится по проводным сетям вещания радио телевидения подвижными громкоговорящими установками
Радиационная опасность
Подается при непосредственной угрозе радиоактивного заражения или при его обнаружении. Для подачи сигнала используется радио телевидение а также другие местные технические средства связи и оповещения. Сигнал дублируется звуковыми световыми и другими средствами
Подается при угрозе или обнаружении химического а также бактериологического заражения. Для подачи сигнала используются все местные средства связи и оповещения.
При получении сигнала гражданской обороны или аварии дежурный диспетчер отдает распоряжение по телефону начальникам смен цехов на включение электросирен. Включение электросирен осуществляется с пультов управления цехов. Звучание электросирен обозначает предупредительный сигнал «ВНИМАНИЕ ВСЕМ» и должен быть не более 5 минут.
Электросирены могут быть включены с пульта управления области города независимо от дежурного диспетчера. После завершения звучания электросирен дежурному диспетчеру будет передан по телефону соответствующий сигнал от оперативного дежурного Управления по делам ГО и ЧС города Дзержинска содержание которого необходимо довести до персонала завода.
На основе анализа условий труда технологического процесса его аппаратурного оформления обращающихся в производстве веществ с точки зрения возможности возникновения в процессе эксплуатации производства опасных и аварийных ситуаций в данном разделе дипломного проекта была разработана совокупность мероприятий по безопасности труда исключающих возможность производственного травматизма отравлений и профессиональных заболеваний возникновения пожароопасных и аварийных ситуаций а также загрязнения окружающей среды. Это достигается внедрением и усовершенствованием автоматического управления производственным оборудованием системы автоматического контроля сигнализации и блокировки обеспечивающей аварийное отключение оборудования в случае его неисправности а также внедрением технических средств обеспечивающих защиту работающих от поражения электрическим током.

Рецензия.doc

НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ СТУДЕНТА
РЕЦЕНЗИЯ ДОЛЖНА ОБЯЗАТЕЛЬНО ВКЛЮЧАТЬ:
Заключение о степени соответствия выполненного дипломного проекта дипломному заданию.
Характеристику выполнения каждого раздела проекта степени использования дипломником последних
достижений науки и техники и передовых методов работы.
Оценку качества выполнения графической части проекта и пояснительной записки к нему.
Перечень положительных качеств дипломного проекта и его основных недостатков (если последние имеют
Отзыв о проекте в целом и его общую оценку по пятибалльной системе.
должность подпись фамилия имя отчество

Спецификация.DOC

Спецификация комплекса технических средств автоматизации
Наименование параметра среда и место отбора импульса
Наименование и характеристики прибора
Приборы и средства автоматизации
Давление на линии нагнетания насоса поз.87
Манометр электроконтактный сигнализирующий д.о.п.±15% верхн. предел 06МПа маркировка по взрывозащите 1ЕхdIIBT4
Давление на линии нагнетания насоса поз. 6612
Давление на лини нагнетания насоса поз.8112
Давление на линии нагнетания насоса поз. 6412
Вакуумметр электроконтактный сигнализирующий д.о.п.±15% предел измерения от-01 до 0 МПа маркировка по взрывозащите 1ЕхdIIBT4
Вакуумметрическое давление в общей линии
Датчик давления разряжения сигнализирующий Кл.т. 025 предел измерения от -01 до 0 МПа
Метран100-Ех-ДВ модель 1243
Искробезопасный блок питания
Расход пара в теплообменники
Расходомер с унифицированным выходным сигналом 4-20мА взрывзащищенный
Нормирующий преобразователь осн. погрешность 10% вых. сигнал 0 5mA
блок искрозащиты пассивный
Саранский приборостроительный завод
Электропневмопреобразователь
Регулирующий клапан НЗ Ду=80мм
Отсечной клапан НЗ Ду=80 м
Расход формалина из поз.8012
Ультразвуковой расходомер Ду25мм 4 20мА
Запорно-регулирующий клапан Ду=50мм
Отсечной клапан НЗ Dу=25мм
Расход щелочи из поз.8012
Запорно-регулирующий клапан Ду=25мм
Скорость вращения мешалки в аппаратах поз11234
Устройство контроля скорости:
- взрывозащищенный датчик
- вторичный преобразователь
Температура в реакторе поз.11.234
Термопреобразователь сопротивления с унифицированным выходным сигналом 4 20mA взрывозащищенный НСХ 100П
Регулирующий клапан НЗ Ду=80 мм
Отсечной клапан НЗ Ду=80 мм
Эектропневмопреобразователь
Регулирующий клапан НЗ Ду=40 мм
Отсечной клапан НЗ Ду=40 мм
Температура воды после холодильника поз. 67
искробезопасный блок питания
Температура формалина в емкости поз.8012
Температура фенола в приемнике поз.8
Уровень щелочи в приемнике щелочи поз.88
Преобразователь измерительный уровня буйковый взрывозащищенный маркировка взрывозащиты - 0ЕхiaIICT6
Сапфир-22ДУ-Ех. Модель 2622
Блок преобразования сигналов
Отсечной клапан НЗ Ду=25
Уровень фенола в стационарном хранилище поз. 701-4
Ультразвуковой уровнемер взрывозащищенный
- блок гальванической развязки
Уровень формалина в стационарном хранилище поз.6512
Уровень воды в баке закольцовки
Уровень вакуумприемника поз.6312
Уровень фенола в приемнике фенола поз.8
Блок гальванической развязки
Управление клапанами на всасе и нагнетании насосов поз.7412
Отсечной клапан НЗ Ду=40мм
Уровень формалина в приемнике формалина
Сапфир-22ДУ-Ех модель 2622
Управление клапанами на всасе и нагнетании насоса поз.64
Расход готового продукта
Ультразвуковой расходомер-счетчик для вязких жидкостей
Сигнализатор довзрывоопасных концентраций
Вязкость готового продукта
Вискозиметр вибрационный низкочастотный
Агрегатные комплексы и средства вычислительной техники
1. Технологическая станция
Процессорный модуль
Модуль аналогового ввода
Модуль аналогового вывода
Модуль ввода с температурного датчика
Модуль дискретного ввода
Модуль дискретного вывода
2. Станция оператора
Intel Pentium-4 2.4ГГц
FDD35” 144 Мб Panasonic
Система визуализации

3.Оценка основных решений.doc

3 Оценка основных решений по автоматизации процессов существующих на настоящее время
Контроль и управление технологическим процессом должен осуществляться с помощью программно-технических средств на базе микропроцессорных контроллеров и пульта управления на базе рабочих станций и частично местных приборов контроля и кнопок управления.
Основные недостатки имеющиеся у существующей на данный момент системы автоматизации касаются в основном устаревшей технической базы приборов и средств автоматизации.
Датчики работающие в составе системы автоматизации не удовлетворяют тем требованиям которые предъявляются к современным средствам измерения и контроля. Учитывая необходимость оснащения установки современной системой автоматизации становится понятно что во-первых точность установленных датчиков (класс точности 11.5) является слишком низкой. При такой точности измерений представляется затруднительным объективно оценивать состояние конкретного параметра: датчики с пневматическим выходным сигналом имеют большую протяженность линий связи со вторичными приборами что отражается на быстродействии и точности всего контура измерения. Существующие датчики имеют унифицированные пневматические сигналы (0.21кгссм²) что затрудняет их подключение к современным средствам автоматизации технологических процессов (программируемые микропроцессорные контроллеры измерительные преобразователи многоканальные микропроцессорные регуляторы и прочие электронные приборы). Также установленные датчики имеют большие вес и габаритные размеры.
На производстве массовый расход формалина и щелочи измеряется с помощью мерников. Такое измерение имеет достаточно большую погрешность. Неточность измерений может привести к созданию взрывоопасной ситуации на производстве. Также незначительное превышение массового расхода существенно сказывается на качестве выпускаемой продукции.
Поэтому мерники заменим на ультразвуковой расходомер «Взлет РС» который отвечает заданным условиям и имеет индикацию расхода на лицевой панели прибора.
Средства регулирования представленные на настоящий момент локальными пневматическими регуляторами типа ПР3.31 не соответствуют тем функциям для которых они предназначаются. Скорость их реакции на возмущение очень низка по причине как невысокого быстродействия самого регулятора так и по причине большой протяженности пневматических линий связи с регулирующим органом.
Для более точного регулирования расхода поменяем пневматические регулирующие клапаны эксплуатируемые вместе с позиционерами на регулирующие клапаны нового класса – клеточные. Эти регулирующие клапаны имеют добротную. гибкую удобную в эксплуатации и универсальную конструкцию. Величина протечек клеточных клапанов в закрытом состоянии уменьшилась по сравнению с пневматическими в 500-1000 раз увеличилась надежность и срок службы сальниковых уплотнений клапаны надежно работают на всех типах сред в том числе и на вязких. Кроме того клеточные клапаны обеспечивают низкие эксплуатационные затраты. возможность по месту изменять характеристики клапана и его замену можно проводить без реконструкции трубопровода.
Уровень фенола и формалина в стационарных хранилищах измеряется с помощью буйковых уровнемеров. Но этот прибор не может использоваться так как его температурный предел не соответствует регламентным нормам. Заменим его на преобразователь уровня с устройством для обогрева буйка который имеет широкий диапазон температур и небольшую погрешность измерения.
В настоящее время на производстве БЖ-3 контроль и управление процессом происходит дистанционно с пульта управления удаленного на безопасное расстояние от основного помещения. В пультовой комнате находится щит КИПиА с показывающими и регистрирующими приборами
Большое количество точек контроля характерное для такого крупного производства влечет за собой проблемы трубно разрешимые с помощью традиционных щитовых систем КИП. Во-первых большое количество измерительных приборов трудно разместить на ограниченном пространстве щита КИП. Во-вторых обслуживание большого разнообразия измерительных приборов и сложных кабельных коммуникаций требует увеличения персонала КИП. В-третьих затруднен обзор измерительных данных разбросанных на большой площади щита КИП.
Запись информации о процессе происходит в основном на диаграммы поэтому быстрый и полный отчет о состоянии процесса получить невозможно. Обработка диаграмм занимает довольно большое время поэтому отчет происходит с запозданием что естественно сказывается на качестве конечного продукта.
Также большими недостатками применяемой системы автоматизации являются:
-использование ручного управления особенно при пуске;
-отсутствие оперативного контроля за качеством продукта:
Все выше перечисленное с учетом важности производства нитробензола для предприятия определяет необходимость коренной модернизации системы автоматизации.

8.Экономика.doc

8 Расчет экономической эффективности системы автоматизации
1 Технико-экономическое обоснование внедрения и модернизации системы управления
В настоящее время для управления процессом используют средства локальной автоматизации (щиты и пульты) с широким применением ручного труда. В процессе полимеризации (экзотермический процесс) параметры объекта управления ухудшаются и для получения более качественного продукта необходимо изменить параметры.
Корректировка параметров вручную очень трудоемкий процесс потому что человек в силу своих ограниченных способностей не может переработать большое количество информации. Таким образом неточное соблюдение длительности операции: неточность дозировок нарушений регламента невнимательности ведет к дополнительным затратам тепловой и электрической энергии на единицу продукции увеличению производственного цикла или неисправимому браку (1-3% от годового выпуска продукции). Из этого видно что первым «узким» местом производства БЖ-3 является применение ручного труда.
Вторым «узким» узким местом является применение широкого спектра автоматических средств автоматизации которые обладают низкой надежностью.
К третьему « узкому» месту можно отнести дискретное управление клапанами подачи теплоносителя что ведет к неэкономному расходу тепловой энергии.
Применение разработанной схемы управления процессом позволяет за короткий отрезок времени подкорректировать параметры объекта управления и тем самым добиться получения более качественного продукта
Применение современных высоконадежных средств автоматизации и повышение уровня автоматизации до АСУТП позволит свести потери и брак практически к нулю и увеличить годовой выпуск продукции в среднем на 5 %.
Отсюда следует что модернизация системы управления процессом приведет к стабильно высокому качеству продукции снижению себестоимости и увеличению прибыли и как следствие более высокой конкурентоспособности продукции.
2 Расчет капитальных затрат
2.1 Стоимость оборудования
В расчет капитальных затрат входит расчет стоимости приобретенной технологической станции станции оператора КИП затрат на доставку монтаж и проектирование. [ 22 ]
Стоимость оборудования и величина амортизационных отчислений до и после реконструкции рассчитывается в таблице 8.1.
Таблица 8.1 - Стоимость оборудования
Амортизационные отчисления
Оборудование не подлежащее замене и списанию до и после реконструкции
Демонтируемое и заме-няемое оборудование
Вновь устанавливаемое оборудование
Станция оператора на базе ЭВМ Pentium
Из таблицы 8.1 видно что замена старых приборов новыми более надежными и современными приводит к увеличению стоимости оборудования на 527000 руб.
Таблица 8.2 - Затраты на доставку (отправку) и монтаж (демонтаж) оборудования
Демонтируемое оборудование
Стоимость оборудования (таблица 8.1)
демонтируемое оборудование
вновь устанавливае-мое оборудование
Транспортные расходы и стоимость запасных частей
КИП и их монтаж (демонтаж)
Производственный и хозяйственный инвентарь
Срок эксплуатации оборудования составляет 6 лет. Данные приборы предполагается передать в центральный КИП и использовать их в качестве резервных в других цехах.
Таблица 8.3 - Сводная смета капитальных затрат по проекту тыс. руб.
Затраты на реконструкцию
Действующие используемые фонды
Всего с четом используемых фондов
Итого основные фонды (строки 1-2)
Затраты на доставку и монтаж вновь
устанавливаемого оборудования
Затраты на отправку и демонтаж оборудования
Работы сторонних организаций (контрагентов)
Стоимость лома (вычитается)
Остаточная стоимость (вычитается)
Всего капитальные затраты
Из таблицы 2.3 видно что затраты на реконструкцию приборов КИПиА составили 751912 руб. что привело к увеличению капитальных затрат до 696912 руб.
2.2 Труд и заработная плата
Таблица 8.4 - Численность и заработная плата обслуживающего персонала по категориям
До реконструкции (аналог)
После реконструкции (проект)
годовой фонд заработной платы с доплатами руб.
Рабочие всего в том числе:
Основные производ-ственные рабочие
Вспомогательные рабочие по уходу и надзору за оборудованием
Вспомогательные по ремонту оборудования
Прочие вспомогательные рабочие (лаборанты)
Таким образом годовой фонд заработной платы на действующем предприятии составляет 912030 руб.
По данным таблицы 8.4 определяем величину заработной платы на действующем предприятии в месяц:
на 1 работающего 912030 : (27х12)=2815 руб.
на 1 рабочего 701530 : (22х12)=26573 руб.
2.3Расчет количества и стоимости электроэнергии расходов на пар и воду
Таблица 8.5 - Расход и стоимость материальных ресурсов топлива и энергии
Планово-заготовительная цена руб.
Затраты на единицу продукции
Затраты на годовой выпуск
Затраты на материальные и энергетические ресурсы на годовой выпуск составили 835240 руб.
3 Составление сметы расходов по содержанию и эксплуатации оборудования
Таблица 8.6 - Смета расходов по содержанию и эксплуатации оборудования
после рекон-струкции
Содержание и расходы по эксплуатации производственного оборудования аппаратуры и транспорта:
Заработная плата рабочих по надзору и уходу за оборудованием (без ремонтных рабочих)
Начисления на заработную плату
Смазочные и обтирочные материалы мелкие запасные части и пр.
Текущий ремонт оборудования
Заработная плата рабочих по ремонту оборудования
Стоимость материалов запасных частей услуг ремонтно-механического цеха
стоимости оборудования
Амортизация производственного оборудования аппаратуры и транспортных средств
Внутризаводское перемещение грузов возмещение износа малоценных и быстроизнашивающихся инструментов приспособлений а также прочие расходы связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования
-20% от суммы расходов по статьям 1-3
Итого по смете (строки 1-4)
На 1 т. выпускаемой продукции
Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования на 1 т продукции уменьшились на 2418 руб за счет экономии материалов и запасных частей и прочих расходов и составили 90635 руб.
Таблица 8.7 - Смета цеховых расходов
Заработная плата цехового персонала:
Таблица 8.4 без премий
Содержание производственных зданий и сооружений
-7% от стоимости зданий и сооружений
Текущий ремонт производственных зданий и сооружений
-3% от стоимости зданий и сооружений
Расходы по охране труда
% для вредных и 20% для особо вредных производств от фонда заработной платы всех работующих
Износ малоценного и быстроизнаши-вающегося инвентаря расходы по испытаниям опытам и пр.
Итого по смете (строки 1-6)
Цеховые расходы после ремонта уменьшились на 10 руб с 1 т продукции и составили 71346 руб.
Таблица 8.8 - Калькуляция себестоимости продукции (бакелит жидкий 1000 тгод)
на единицу продукции
На годовой проектируемый объем
Заработная плата основных производственных рабочих
Расходы на подго-товку и освоение производства
Расходы на содер-жание и эксплуата-цию оборудования всего в том числе амортизация производственного оборудования и пр.
Итого цеховая себестоимость
Общезаводские расходы
-15% от цеховой себестоимости за вычетом стоимости сырья
Прочие производственные расходы
Итого себестоимость производства
Внепроизводствен-ные расходы
% от себестоимости производства
Итого полная себестоимость
Себестоимость 1 т продукции после реконструкции уменьшилась на 4387 руб за счет экономии воды пара расходов по содержанию и эксплуатации оборудования и цеховых расходов.
4 Расчет основных технико-экономических показателей эффективности проведения реконструкции
Прибыль от реализации товарной продукции до (Пр1) и после (Пр2) проведения реконструкции;
Пр1=(Цо1- Сп1)· В1(8.4.1)
Пр2=(Цо2- Сп2)· В2(8.4.2)
Цо1 Цо2 – оптовая цена единицы продукции до и после проведения реконструкции
Сп1 Сп2 – полная себестоимость единицы продукции до и после проведения реконструкции
В1 В2 – выпуск продукции за год до и после проведения реконструкции
Пр1=(5000-436511)·950=6031455 руб.
Пр2=(5000-432124)·1000=678760 руб.
Общая рентабельность производства (Ро1 Ро2) %
Пб1 Пб2 – балансовая прибыль до и после проведения реконструкции принимаем условно за Пр1 и Пр2 .
Со1 Со2 – средне годовая стоимость основных производственных фондов до и после проведения реконструкции (табл. 8.3)
Со1 =3734000 ; Со2 =4261000
Сн1 Сн2 –нормируемые оборотные средства до и после проведения реконструкции (5% от ОПФ)
Производительность труда до Пт1 и после Пт2 проведения реконструкции руб.
на 1 основного производственного рабочего
РР1 РР2 – численность всех работающих в цехе
РО1 РО2 – численность основных производственных рабочих
Прирост производительности труда
Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат
Таблица 8.9 - Сравнительная таблица технико-экономических показателей
Наименование показателя
Годовой выпуск продукции
в натуральном исчислении
в стоимостном исчислении
Количество единиц основного оборудования
Производительность единицы оборудования в единицу времени
Численность работующих всего
в том числе основные производственные рабочие
Среднегодовая выработка
в ценностном исчислении
Капитальные затраты всего
в том числе на реконструкцию
Полная себестоимость единицы продукции
Оптовая цена единицы продукции
Уровень рентабельности
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений

Содержание.doc

Описание технологического процесса и его аппаратурного оформления регламент технологического процесса
1 Прием хранение транспортирование сырья
2 Технологический процесс получения БЖ -3
Анализ технологического процесса как объекта управления
Оценка основных решений по автоматизации процессов существующих на настоящее время
Постановка задач автоматизации требования к системе автоматизации технологического процесса разработка алгоритма управления
1 Программное управление
2 Стабилизация температуры процесса с использованием систем управления
Синтез системы автоматического регулирования
1 Получение передаточной функции теплообменника
2 Параметрическая оптимизация контура регулирования давления в аппарате воздухоудаления
Обоснование принятых проектных решений выбор приборов и средств автоматизации
1 Предложение по модернизации системы автоматизации
2 Описание функциональной схемы автоматизации
3 Описание схемы внешних проводок и комплекса технических средств
4 Расчет сужающего устройства
5 Расчет надежности контура регулирования температуры в реакторе
Безопасность и экологичность проекта
1 Характеристика опасных и вредных производственных факторов
2. Санитарно-гигиенические мероприятия
3 Электробезопасность. Защита от статического электричества. Молниезащита
4 Пожарная безопасность
5 Гигиенические требования к рабе с видеодисплейными терминалами (ВДТ) и персональным ЭВМ (ПЭВМ). Эргономические требования по организации рабочего места
6 Основные требования безопасности к разрабатываемым системам автоматизации технологических процессов
7 Экологичность проекта
8 Безопасность в условиях чрезвычайных ситуаций
Расчет экономической эффективности системы автоматизации
1 Технико-экономическое обоснование внедрения и модернизации системы управления
2 Расчет капитальных затрат
3 Составление сметы расходов по содержанию и эксплуатации
4 Расчет основных технико-экономических показателей эффективности проведения реконструкции
Список использованной литературы

заключение.DOC

В проекте разработана функциональная схема автоматизации схема внешних проводок и комплекс технических средств. Приборы и средства автоматизации электрические проводки выбраны в соответствии с требованиями технической безопасности автоматизированного производства.
В проекте разработана система визуализации технологического процесса для станции оператора. Для одного из контуров аналогового регулирования рассчитаны настройки ПИ-регулятора произведен расчет показателей надежности на примере контура регулирования температуры и расчет сужающего устройства.
Результатом применения контроллера в процессе получения бакелита жидкого станет не только повышение качества выпускаемой продукции но и повышение надежности КТС. Повышение надежности всей АСУТП приведет к значительному повышению безопасности технологического процесса облегчению труда аппаратчиков ремонтных рабочих и работников по уходу и надзору за оборудованием.
В проекте разработаны мероприятия направленные на обеспечение безаварийной работы оборудования безопасной работы трудящихся снижение риска профзаболеваний и производственного травматизма. Кроме того предусмотрены меры по минимизации вредного воздействия производства на окружающую среду.
По результатам расчета технико-экономических показателей можно сделать вывод что модернизация системы регулирования существующей на данный момент является целесообразной с точки зрения получения прибыли. Это подтверждается тем что рентабельность проектируемой системы несколько увеличилась по сравнению с рентабельностью действующей.
Таким образом модернизация принесет не только экономический эффект но обеспечит безопасность труда а также улучшит качество готового продукта.