Проектирование автоматизированной системы управления узла компремирования воздуха

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Институт  «Кибернетики, информатики и связи»

Кафедра Кибернетических систем

специальность 220201 «Управление и информатика  в технических системах» 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту 

по дисциплине: «Интегрированные системы проектирования

и управления SCADA»

на тему: «Проектирование автоматизированной системы управления узла компремирования воздуха» 
 
 
 

Выполнил       ст. гр. УИТС-07-2, Р.Т. Бакиева 

Проверил      к.т.н., доцент, В.В. Фомин 
 

Дата защиты      Оценка       
 
 
 
 

Тюмень 2011 

ЛИСТ  ЗАМЕЧАНИЙ

 

СПИСОК  ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 

       АРМ – Автоматизированное рабоче место;

       ИП  – Измерительные преобразователи;

       КИПиА – Контрольно измерительные приборы и автоматика;

       ОТП - оперативным технологическим персоналом;

       ПЛК – Программируемый логический контроллер;

       РД  – Руководящие документы;

       ТИ  – Телеизмерение;

       ТП - Технологический процесс;

       ТР – Телерегулирование;

       ТС  – Телесигнализация;

       ТУ  – Телеуправление;

       УСО – Устройство связи с объектом;

       ФСА – Функциональная схема автоматизации;

 

       ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

       

1. Наименование  проекта разработки

Проектирование  автоматизированной системы управления узла компремирования воздуха

2. Формулировка проблемы

      Система автоматизации разрабатывается  с целью замены морально устаревшей системы на современную распределенную систему управления и противоаварийную защиту, обладающую гибкостью, широкими возможностями самодиагностики, повышенной надежностью выполнения функций предаварийной защиты, высокой точностью и эффективностью, благодаря применению современных программно-технических средств.

      Основные  проблемы, которые решаются при внедрении  АСУ ТП:

1. максимально возможная степень автоматизации дистанционного управления технологическим оборудованием;
2. своевременная реакция системы управления на предаварийные и аварийные ситуации;
3. строгое соответствие алгоритмов управления оборудованием логике технологического процесса;
4. максимально возможная визуализация состояния оборудования и контролируемых технологических параметров в темпе протекания процессов;
3. Перечень оборудования, узлов и агрегатов подлежащих автоматизации.

     В данном курсовом проекте рассматривается  узел компремирования воздуха, в  состав которого входят следующее технологическое  оборудование:

     - компрессор;

     -фильтр  для атмосферного воздуха; 

     - система охлаждения (2 горизонтальных холодильника и 2 вертикальных холодильника для охлаждения воздуха);

     -воздухосборник;

     -влагоотделитель;

     -сборник  для сбора конденсата.

4. Формулирование функций автоматизированной системы

     Целью автоматизации узла компремирования воздуха является обеспечение работы автоматизируемых объектов с участием минимума персонала и повышение качества работы системы, при уменьшении затрат на её функционирование, уменьшение количества аварийных ситуации, уменьшение случаев выхода из строя и простоя оборудования, уменьшение влияния «человеческого фактора».

1. Сбор технологических данных

     Система должна обеспечивать сбор технологических  данных таких как: давление смазочного масла в компрессоре; давление нагнетания первой, второй и третьей ступеней сжатия; давление воздуха  на входе  в воздухосборник; температура воздуха  после каждой ступени сжатия; расход охлаждающей воды к компрессору; давление на линии дросселирования воздуха.

2. Контроль параметров

     Давление  смазочного масла в компрессоре  М-31 контролируется по прибору PT1 с сигнализацией нижнего предаварийного значения и одновременным остановом компрессора при снижении давления смазочного масла до 0,11 МПа.

     Давление  на нагнетании первой ступени компрессора  М-31 контролируется по прибору PT2 с сигнализацией верхнего предаварийного значения и одновременным остановом компрессора при достижении давления 0,33 МПа.

     Давление  на нагнетании второй ступени компрессора  М-31 контролируется по прибору PT3 с сигнализацией верхнего предаварийного значения и одновременным остановом компрессора при достижении давления 1,5 МПа.

     Давление  на нагнетании третьей ступени компрессора  М-31 контролируется по прибору PT4 с сигнализацией верхнего предаварийного значения и одновременным остановом компрессора при достижении давления 2,4 МПа.

     Расход  охлаждающей воды к компрессору  М-31 контролируется по прибору FT1 с сигнализацией нижнего предаварийного значения и одновременным остановом компрессора при отсутствии расхода воды.

     Температура воздуха на нагнетании первой, второй, третьей ступени компрессора М-31, контролируется по приборам TE1, TE2, TE3, соответственно, с сигнализацией верхнего предупредительного значения при превышении заданной уставки.

3. Сигнализация, блокировка

     Для обеспечения работы компрессоров М-31 предусмотрена система сигнализации, которая осуществляет аварийное  прекращение работы компрессора  с остановкой приводного электродвигателя в следующих случаях:

     - при превышении температуры воздуха после каждой ступени сжатия;

     - при падении давления масла в циркуляционной системе смазки механизма движения;

     - при недопустимом уменьшении протока охлаждающей воды;

     - при превышении давления нагнетания выше допустимого;

     - при КЗ и повреждениях в системе электропривода и управления.

4. Режимы управления: автоматическое, автоматизированное

     При нормальном режиме работы оперативный  технологический персонал контролирует работу системы управления и ПАЗ  по показаниям приборов, а система  управления ведет процесс в автоматическом режиме. Оператор имеет возможность  переключения некоторых видов оборудования в дистанционный режим и ручного  управления этим оборудованием с  АРМ оператора. А также предусмотрена  периодическая продувка от конденсата и уносимого смазочного масла. Периодичность продувки осуществляется автоматически и зависит от режима работы компрессора и наличия влаги в атмосферном воздухе.

     В случае выхода контролируемых параметров за регламентные границы система  управления осуществляет предупредительную  сигнализацию. При этом оператор должен принять необходимые меры для  возвращения параметров в регламентные границы. Если оператору не удастся  это сделать, то система обеспечивает автоматический перевод оборудования в безопасное состояние в соответствие с утвержденными алгоритмами.

5. Контуры регулирования

     Предусматриваются контуры регулирования стабилизации давления на линии дросселирования воздуха до 1,6 МПа на двух параллельно работающих регулирующих клапанах PIRC-16.

5. Исходные данные (источники информации) для проектирования (перечислить тех.паспорта, РД, ГОСТ)

• ГОСТ 21.404-85
• ГОСТ 8. 401-80
• РМ4-2-96
• Технологический регламент отделения С-14 цеха подготовки, розлива углеводородных фракций (ЦПРУФ) ООО «Тобольск-Нефтехим»
• Технические паспорта: «Интеллектуальные датчики давления серии Метранн100 модели 1050», «Преобразователи термоэлектрические ТП модели ТП-2088»,  «Реле потока FS-1R, «Прибор технологического контроля СТК-033», «Кнопка взрывозащищенная КВ-2». Отсечной клеточно-плунжерный клапан  КМО-Э ЛГ с электроприводом МЭПК- 6300, Соленоидный клапан YCST21, Клапан регулирующий Clorius Controls M1F-040 с электроприводом  V1К.

6. Технические требования к разрабатываемой системе

1. Требования к метрологическому обеспечению (взрывобезопасность, класс точности прибора)

     Требуемые классы точности измерительных приборов: давление смазочного масла в компрессоре, давление нагнетания первой, второй и  третьей ступеней сжатия, давление воздуха  на входе в воздухосборник, температура воздуха после каждой ступени сжатия, давление на линии  дросселирования воздуха -1.0; температура воздуха на выходе из теплообменника Т-35-1,5.

2. Требования к быстродействию

     Система не должна обеспечивать высокое быстродействие, т.к. процесс изменения температуры  и давления не является слишком быстротечным. При этом процесс изменения параметров технологического процесса может протекать  лавинообразно, что может повлечь  за собой аварию.

     На  основе выше изложенного имеет смысл  принять скорость обновления информации от датчиков и скорость реагирования на изменения параметров порядка 0,7 – 1,3 с.

3. Требования к контурам регулирования

- допустимое  перерегулирование-20%

- время  регулирования-1с.

7. Требования к аппаратному обеспечению ПЛК

1. Типы ПЛК (моноблочный, 2-ф модульных, на архитектуре PC-based)-Decont-182(ДЭП), SLC-500 (5/05), ACE 3600, i-8000(ICP DAS)
2. Минимальный объем обрабатываемых сигналов (входных и выходных)

ТИ –12; ТР – 2; ТС – 21; ТУ – 24.

 

       РЕФЕРАТ 

       Пояснительная записка содержит 71 стр., 21 таблиц, 23 рисунков, 12 источников, 6 приложений.

       АВТОМАТИЗАЦИЯ, АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ, КОНТРОЛЛЕР, ОПЕРАТОРСКИЙ ИНТЕРФЕЙС, РЕГУЛИРОВАНИЕ, СИГНАЛИЗАЦИЯ, СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ, УПРАВЛЕНИЕ, MMI, RTU, SCADA, SLC-500.

       Объектом  управления является узел компремирования  воздуха расходного склада хлора  С-14, который входит в состав цеха подготовки и розлива углеводородных фракций ООО «Тобольск-Нефтехим».

       Цель  проекта: спроектировать систему автоматизированного контроля и управления технологическим процессом, освоить принципы и масштабы разработки SCADA-систем, приобрести навыки создания операторского интерфейса и написания программ для контроллеров на базе программных пакетов фирмы Rockwell Software.