• Быков Иван Андреевич , бакалавр, студент
• Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградский государственный технический университет

• ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
• АВТОМАТИЗАЦИЯ
• ПРОЦЕСС
• ОЧИСТКA

Данная публикация посвящена разработке системы управления технологическим процессом очистки природного газа, с целью повышения экономической эффективности, расположенном на предприятии ОАО «Волжский Оргсинтез». В работе разрабатывалась система автоматического управления путем замены устаревших компонентов на современные, с использованием в качестве основы для системы автоматического управления микропроцессорного контроллера фирмы ОВЕН ПЛК 160.

• Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом синтеза аммиака
• О возможности использования наполнителя к смазкам для улучшения приработки пар трения
• Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом разделения воздуха
• Разработка автоматизированной системы управления процессом производства смазывающе-охлаждающей жидкости

Использование природного газа без очистки в технологическом процессе нецелесообразно. Содержащиеся в нем примеси, в частности, этан, пропан и углеводороды высшего ряда, сероводород несовместимы с нормальной работой генератора цианированных газов и приводят к зауглероживанию и отравлению платинового катализатора. Поэтому возникает необходимость в предварительной очистке природного газа.

Автоматизация процесса очистки природного газа позволяет улучшить качество регулирования, улучшает условия труда рабочих, так как применение автоматизации позволяет сократить до минимума пребывания рабочих в производственных помещениях

Рисунок 1. Технологическая схема очистки природного газа.

Основные показатели эффективности:

• Качество конечного продукта: концентрация примесей в газе
• Производительность: количество газа за единицу времени
• Экономические затраты: расход природного газа, расход азота, воды и электроэнергии

Адсорбенты, применяемые в процессах очистки от загрязнений отходящих газов, обязаны удовлетворять надлежащим требованиям:

• обладать большой адсорбционной способностью при впитывании загрязнений при небольших скоплениях их в газовых смесях;
• иметь высокую избирательность;
• обладать высокой механической прочностью;
• иметь способность к восстановлению;
• обладать небольшой стоимостью.

Главными промышленными адсорбентами считаются пористые тела, имеющие большой объем микропор. Характеристики адсорбентов определяются природой материала, из которого они сделаны, и пористой внутренней структурой.

Цели управления: поддерживать концентрацию вредных примесей в газе на минимальном уровне при оптимальном количестве получаемого очищенного газа и минимальных затратах на процесс при условии, что процесс должен быть безаварийным, безопасным и непрерывным.

Выбор регулируемых параметров

Качество не подлежит регулированию, так как отсутствуют средства автоматизации для измерения концентрации примесей в газе.

Параметры влияющие на технологический процесс:

• расход природного газа;
• расход воды;
• расход азота;
• температура природного газа на выходе из холодильника;
• давление в демпферах;
• давление в сборниках.

Контролируемые параметры выбираются из следующих соображений: при минимальном их количестве они должны дать максимум информации о ходе процесса.

Контролю прежде всего подлежат все регулируемые параметры: давление в демпферах, температура природного газа на выходе из холодильника, давление в сборниках, разность давлений в адсорберах.

Контролю подлежат параметры, текущее значение которых необходимо знать для подсчёта технико-экономических показателей: расход воды, азота, продувочного газа, природного газа, температура электродвигателя компрессора.

При выборе сигнализируемых параметров необходимо проанализировать объект на пожаро-взрывобезопасность и выявить параметры, которые могут привести к аварийной ситуации в объекте.

При выборе технических средств в данном проекте предлагается использование следующих элементов:

В качестве датчиков температуры использованы термопары с унифицированным выходным сигналом Метран - 280Ex. В качестве датчиков избыточного давления используются преобразователи давления Метран-150 Ex, предназначенные для непрерывного преобразования избыточного давления в унифицированный выходной токовый сигнал. Для измерения расхода был выбран расходомер Rosemount8800D Ex фирмы Emerson. Для внесения регулирующего воздействия применяются исполнительные механизмы МИМ-250. В качестве электропривода для компрессора выбран частотный преобразователь типа HYUNDAI N700E-2200HF. Электропневматический преобразователь ЭП-Ех используется для преобразования унифицированного непрерывного сигнала постоянного тока в унифицированный пропорциональный пневматический непрерывный сигнал. Пассивный барьер искрозащиты БИП-1 используется для обеспечения искробезопасности цепей электропневмопреобразователей ЭП-Ех и электропневмопозиционеров ЭПП-Ех, находящихся во взрывоопасной зоне. Для питания датчиков, а также модулей контроллера выбран блок питания DLP180-24 24В DC/7,5A фирмы TDK-Lambda. Для контроля и регулирования технологических параметров процесса выбирается программируемый логический контроллер ПЛК160 фирмы ОВЕН.

При определении показателей эффективности процесса был сделан вывод, что основным показателем эффективности является качество получаемого продукта на выходе из объекта управления. В качестве регулирующего контроллера был выбран ОВЕН ПЛК 160, который обеспечивает заданное регулирование процессом получения цианистого водорода.

По сравнению с действующей системой были сформированы и решены основные задачи оптимизации системы управления, такие как составление математической модели объекта управления. Был произведен анализ наблюдаемости и управляемости объекта управления, анализ качества управления объектом. Произведен расчет настроечных коэффициентов П–, ПИ–, ПИД–регуляторов, проведено моделирование процесса управления. В ходе расчетов было выяснено, что ПИД–регулятор обладает наилучшими показателями качества управления.

Список литературы

1. Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Атоматизация производственных процессов в химической промышленности. - М.: Химия 1991. - С. 480.
2. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгертен М. Г. Общая химическая технология. – М. : Высшая школа, 1990. – 387 с.
3. Автоматизированные системы управления в промышленности: учеб. пособие / М. А.Трушников [и др.] ; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград: ВолгГТУ, 2010. - 97 с.
4. Основы автоматизации типовых технологических процессов в химической промышленности и в машиностроении: учеб. пособие / М. А. Трушников [и др.] ; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград: ВолгГТУ, 2012. - 107 с.

Технологические требования при разработке систем автоматического управления

При создании автоматических систем управления технологическими процессами сельскохозяйственного производства одним из наиболее ответственных этапов является разработка оптимального, то есть наиболее эффективного варианта технологического процесса, подлежащего автоматизации.

В связи с тем, что сельское хозяйство характеризуется многообразием отраслей производства и разнообразием технологических процессов, разработка оптимального технологического процесса в каждом конкретном случае представляет собой очень сложную задачу. Развитие унифицированных процессов сельскохозяйственного производства способствует успеху разработки оптимальных, пригодных для автоматизации технологических процессов. Поэтому очень актуальной, особенно в условиях перевода сельского хозяйства на промышленную основу, является проблема типизации, универсализации и даже стандартизации сельскохозяйственных технологических процессов и техники.

Перевод сельского хозяйства на промышленную основу тесно связан с процессами концентрации и интенсификации производства. В этих условиях, когда наряду с большими потоками сырья, энергии, труда идет большой поток взаимосвязанной информации, точное и правильное осмысление этой информации, принятия соответствующих оптимальных решений и вообще полноценное управление производством возможны только при использовании методов и средств автоматизации. Однако применение достижений автоматизации требует определенной технологической подготовки производственных процессов.

Опыт перевооружения ведущих отраслей народного хозяйства показывает, что эффективность автоматизации зависит от взаимосвязанного решения трех основных задач: 1) разработки новых технологических процессов и типизации их; 2) создание технологического оборудования, что обеспечивает качественное выполнение типизированного технологического процесса; 3) выработка алгоритмов эффективного управления технологическими процессами, операциями и оборудованием с помощью технических средств автоматики.

Решение первой задачи требует специальных знаний и необходимого опыта по определению заданных параметров точности, производительности, способов обработки, транспортировки, хранения, по созданию методов типизации технологических процессов и т. д., то есть здесь нужны знания и опыт специалистов-технологов сельскохозяйственного производства, что в полной мере владеют основами технологической науки.

Типизацию технологического процесса в сельскохозяйственном производстве целесообразно начинать с составления так называемого технологической цепочки.

Технологическая цепочка отражает взаимосвязь технологических процессов, отдельных операций и режимов машин, участвующих в их выполнении. Например, технологическую цепочку послеуборочной обработки зерна в потоке включает следующие операции: доставку зерна от комбайна, взвешивания зерна, его разгрузка, транспортировка норией, первичная очистка от крупных примесей на повітрорешітних машинах, транспортировки норией, сушки, охлаждения, транспортировки норией, вторичное очистки от мелких примесей, транспортировки шнеком, сортировка на триерах, сбор в бункер, взвешивания, транспортировки на склад, взвешивания и складирования.

Технологическая цепочка позволяет выявить порядок действия машин в соответствии с требованиями процесса, объем работ по операций, необходимое число машин, установить оптимальное агрегатирования и допустимый степень типизации технологических процессов. Таким образом, технологическая цепочка дает возможность глубоко проникнуть в саму технологию процесса во всех его аспектах.

Приступая к разработке систем автоматического управления, разработчик должен хорошо изучить объект автоматизации, вполне осознать все возможные режимы работы.

Следует иметь в виду, что разрабатывать автоматические системы управления объектом часто приходится для производства различных уровней развития. В связи с этим степень автоматизации и совокупность операции и режимов обусловлены уровнем развития самого производства. Следовательно, любой технологический процесс можно разделить на операции по-разному. Но при этом разделении разработчик всегда должен себе ответить на следующие основные вопросы.

1. Какие цель и задача системы автоматического управления?

2. Какие блоки составляют объект управления?

3. Какие функциональные и управляющие связи имеются между блоками, которые определяют будущую систему?

4. Какие режимы объекта управления и его блоков и сколько технологически допустимых переходов между этими режимами?

5. Какими конкретными алгоритмами описывается тот или иной режим?

6. Какие датчики и исполнительные элементы могут быть применены для данной системы?

7. Какие математические уравнения описывают взаимодействие управляющих сигналов и сигналов возмущения, характеризующие тот или иной режим работы систем?

После анализа технологических процессов или отдельных операций необходимо установить весь объем информационных параметров, характеризующих технологию и все их взаимосвязи.

Накопленная согласно поставленным вопросам информация должна быть отражена в компактной и удобной для дальнейшей работы форме. Именно это дает возможность выявить перечень информационных параметров.

Классификация информационных параметров и технологическую цепочку позволяют составить структурную схему системы управления, которая представляет собой совокупность объекта управления и управляющего устройства.

Следует иметь в виду, что неполная и неточная обработка всей информации приводит к ее искажения на следующих уровнях, к запаздыванию в принятии решений и мероприятий для согласования действий установок, поточных линий, цехов и в итоге к увеличению затрат на производство, снижение рентабельности, порчи продукции и т. д.

Материал темы лекции содержит содержание следующих вопросов: структура АСУТП; назначение, цели и функции АСУТП; примеры информационных и управляющих АСУТП; основные разновидности АСУ ТП; состав АСУ ТП.

Структура АСУТП. См. также содержание лекций 1, 2,3.

При построении средств современной промышленной автоматики (обычно в виде АСУ ТП) используется иерархическая информационная структура с применением на разных уровнях вычислительных средств различной мощности. Примерная общая современная структура АСУ ТП показана на рисунке 14.1:

ИП - измерительные преобразователи (датчики), ИМ - исполнительные механизмы, ПЛК-программируемый логический контроллер, ПрК - программируемый (настраиваемый) контроллер, ИнП- интеллектуальные измерительные преобразователи, ИнИМ - интеллектуальные исполнительные устройства, Модем - модулятор/демодулятор сигналов, ТО - техническое обеспечение (аппаратная часть, «железо»), ИО - информационное обеспечение (базы данных), ПО - программное обеспечение, КО - коммуникационное обеспечение (последовательный порт и ПО). ПОпл - программное обеспечение пользователя, ПОпр - программное обеспечение производителя, Инд - индикатор.

Рисунок 14.1 - Типовая функциональная схема современной АСУ ТП.

В настоящее АСУ ТП обычно реализуются по схемам:

1-уровневой (локальная система), содержащей ПЛК, или моноблочный настраиваемый контроллер (МНК) обеспечивающие индикацию и сигнализацию состояния контролируемого или регулируемого ТП на передней панели,

2-уровневой (централизованная система), включающих:

1. на нижнем уровне несколько ПЛК с подключенными к ним датчиками и исполнительными устройствами,

   на верхнем уровне – одна (возможно несколько) операторских (рабочих) станций (автоматизированных рабочих мест (АРМ) оператора).

Обычно рабочая станция или АРМ - это ЭВМ в специальном промышленном исполнении, со специальным программным обеспечением, – системой сбора и визуализации данных (SCADA-системы).

АСУ ТП показана на рисунке 14.2

Рисунок 14.2 - Типовая функциональная схема одноуровневой системы автоматического управления САУ.

Основные функции элементов:

прием дискретных сигналов от преобразователей технологического оборудования,

аналого-цифровое преобразование (АЦП) аналоговых сигналов, поступающих на входы из преобразователей,

масштабирование и цифровая фильтрация данных после АЦП,

обработка принятых данных по программе функционирования,

генерация (в соответствии с программой) управляющих дискретных сигналов и подача их на исполнительные устройства,

цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) выходных информационных данных в выходные аналоговые сигналы,

подача управляющих сигналов на соответствующие исполнительные устройства,

защита от потери работоспособности из-за зависания процессора с помощью сторожевого таймера,

сохранение работоспособности при временном отключении электропитания (за счет источника бесперебойного питания с аккумулятором достаточной емкости),

контроль за работоспособностью датчиков и достоверностью измеренных величин,

индикация текущих и интегральных значений измеряемых величин,

контрольная сигнализация состояния управляемого процесса,

контрольная световая и символьная сигнализация состояния контроллера,

возможность конфигурации (настройки параметров) через ПК подключаемый, к специальному порту.

Преобразователи (Пр):

преобразование значения измеряемой величины (температуры, давления, перемещения и т.д.) в непрерывный или импульсный (для счетных входов ПЛК) электрический сигнал.

Исполнительные устройства (ИУ):

преобразование управляющих электрических непрерывных или импульсных сигналов в механическое перемещение исполнительных механизмов, электронное управление током в силовых цепях и т.д.

Устройство согласования (при необходимости):

гальваническая или другие виды развязки между ПЛКи исполнительными устройствами (ИУ),

согласование допустимых значений выходного тока управляющих каналов ПЛК и тока, необходимого для нормальной работы ИУ.

При недостаточном числе каналов одного ПЛК используется схема распределенного ввода/вывода с использованием других (управляемых, ведомых ПЛК) или дополнительных контроллеров (модулей) ввода/вывода.

Типовая функциональная схема одноуровневой АСУ ТП с распределенным вводом/выводом показана на рисунке 14.3:

Рисунок 14.3 - Типовая функциональная схема одноуровневой АСУ ТП с распределенным вводом/выводом

Типовая функциональная схема 2-уровневой АСУТП показана на рисунке 14.4.

Рисунок 14.4 - Типовая функциональная схема 2-уровневой АСУТП

Все ПЛКи АРМы объединены промышленной информационной сетью, обеспечивающей непрерывный обмен данными. Преимущества: позволяет распределить задачи, между узлами системы, повысив надежность ее функционирования.

Основные функции нижнего уровня:

сбор, электрическая фильтрация и АЦП сигналов с преобразователей (датчиков);

реализация локальных АСУ технологического процесса в объеме функций ПЛК одноуровневой системы;

реализация аварийной и предупредительной сигнализации;

организация системы защит и блокировок;

обмен текущими данными с ПК верхнего уровня через промышленную сеть по запросам ПК.

Основные функции верхнего уровня:

визуализация состояния технологического процесса;

текущая регистрация характеристик технологического процесса;

оперативный анализ состояния оборудования и технологического процесса ;

регистрация действий оператора, в том числе при аварийных сообщениях;

архивация и длительное хранение значений протоколов технологического процесса;

реализация алгоритмов «системы советчика»;

супервизорное управление;

хранение и ведение баз данных:

параметров техпроцессов,

критических параметров оборудования,

признаков аварийных состояний технологического процесса ,

состава допускаемых к работе с системой операторов (их паролей),

Таким образом, нижний уровень реализует алгоритмы управления оборудованием, верхний - решение стратегических вопросов функционирования. Например, решение включить или выключить насос принимается на верхнем уровне, а подача всех необходимых управляющих сигналов, проверка состояния насоса, реализация механизма блокировок выполняется на нижнем уровне.

Иерархическая структура АСУ технологического процесса подразумевает:

поток команд направлен от верхнего уровня к нижнему,

нижний отвечает верхнему по его запросам.

Это обеспечивает предсказуемое поведение ПЛК при выходе из строя верхнего уровня или промышленной сети, поскольку такие неисправности воспринимаются нижним уровнем как отсутствие новых команд и запросов.

При конфигурации ПЛК устанавливается: до какого времени после получения последнего запроса ПЛК продолжает функционировать, поддерживая последний заданный режим, после чего переходит в нужный при данной аварийной ситуации режим работы.

Например, структура организации АСУТП некоторого производства бетона на бетоносмесительных установках по логике построения можно разделить на два основных уровня:

нижний уровень – уровень реализации задачи на базе промышленных контроллеров (PLC);

верхний уровень – уровень реализации задачи визуализации процессов, происходящих при производстве бетона на БСУ (SCADA).

На нижнем уровне система решает следующие основные задачи:

сбор первичной информации с исполнительных узлов БСУ;

анализ собранной информации;

отработка логики технологического процесса при производстве бетона с учетом всех современных требований;

выдача управляющих воздействий на исполнительные устройства.

На верхнем уровне система решает другие задачи:

визуализация основных технологических параметров с БСУ (состояние исполнительных органов, ток потребления миксера, вес дозируемых материалов и т.д.);

архивирование всех параметров процесса производства бетона;

выдача команд на воздействие исполнительными органами БСУ;

выдача команд на изменение параметров внешних воздействий;

разработка и хранение рецептур бетонных смесей.

Назначение АСУТП. А СУТП предназначена для выработки к реализации управляющих воздействий на технологический объект управления.

Технологический объект управления (АСУТП) представляет собой совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям или регламентам технологического процесса производства продуктов, полупродуктов, изделий или энергии,

К технологическим объектам управления относятся:

технологические агрегаты и установки (группы станков), реализующие самостоятельный технологический процесс;

отдельные производства (цехи, участки), если управление этим производством носит, в основном, технологический характер, то есть заключается в реализации рациональных режимов работы взаимосвязанного технологического оборудования (агрегатов, участков).

Совместно функционирующие ТОУ и управляющая ими АСУТП образуют автоматизированный технологический комплекс (АТК). В машиностроении и других дискретных производствах в качестве АТК выступают гибкие производственные системы (ГПС).

Термины АСУТП, ТОУ и АТК должно употребляться только в приведенных сочетаниях. Совокупность других систем управления с управлением ими технологическим оборудованием не является АТК. Система управления в других случаях (не в АТК) не является АСУТП и т.д. АСУТП - это организационно-техническая система управления объектом в целом в соответствии с принятым критерием (критериями) управления, в которой сбор и обработка необходимой информации осуществляется с применением средств вычислительной техники.

Приведенная формулировка подчеркивает:

во-первых, использование в АСУТП современных средств вычислительной техники;

во-вторых, роль человека в системе как субъекта труда, принимающего содержательное участие в выработке решений по управлению;

в-третьих, что АСУТП - это система, осуществляющая обработку технологической и технико-экономической информации;

в-четвертых, что цель функционирования АСУТП заключается в оптимизации работы технологического объекта управления в соответствии с принятым критерием (критериями) управления путем соответствующего выбора управляющих воздействий.

Критерий управления в АСУТП - это соотношение, характеризующее степень достижения целей управления (качество функционирования технологического объекта управления в целом) и принимающее различные числовые значения в зависимости от ис­пользуемых управляющих воздействий. Отсюда следует, что критерий обычно является технико-экономическим (например, себестоимость выходного продукта при заданном его качестве, производительность ТОУ при заданном качества выходного продукта и т.п.) или техническим показателем (параметра процесса, характеристики выходного продукта).

В случае, если ТОУ управляется АСУТП, весь участвующий в управлении оперативный персонал ТОУ и все средства управления, предусмотренные документацией на АСУТП и взаимодействующие при управлении ТОУ, входят в состав системы, независимо от того, каким путем (нового строительства или модернизации системы управления) создавался АТК.

АСУТП создается путем капитального строительства, т.к. независимо от объёма поставки для её ввода в действие, необходимо проведение строительно-монтажных и наладочных работ на объекте.

АСУТП как компонент общей системы управления промышленным предприятии предназначена для целенаправленного ведения технологических процессов и обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной технико-экономической информации. АСУТП созданные для объектов основного и (или) вспомогательного производства, представляют собой низовой уровень автоматизированных систем управления на предприятии.

АСУТП могут использоваться для управления отдельными производствами, включающими в свой состав взаимосвязанные ТОУ, в том числе управляемые собственными АСУТП низового уровня.

Для объектов с дискретным характером производства в состав гибких производственных систем могут включаться автоматизированные системы технологической подготовки производства (или их соответствующие подсистемы) и системы автоматизированного проектирования технология (САПР-технология).

Организация взаимодействия АСУТП с вышестоящими уровнями управления определяется наличием на промышленном предприятии автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) и автоматизированных систем оперативно-диспетчер­ского управления (АСОДУ).

При их наличии АСУТП в совокупности с ними образуют интегрированную автоматизированную систему управления (ИАСУ). В этом случае АСУТП получает от соответствующих подсистем АСУП или служб управления предприятием непосредственно или через ОСОДУ задания и ограничения (номенклатуру подлежащих выпуску продуктов или изделий, объем производства, технико-экономические показатели, характеризуете качество функционирования АТК, сведения о наличии ресурсов) и обеспечивает подготовку и передачу этим системам необходимой для их работы технико-экономической информации, в частности о результатах работы АТК, основных показателях выпускаемой продукции, оперативной потребности в ресурсах, состоянии АТК (состоянии оборудования, ходе технологического процесса, его технико-экономи­ческих показателях и т.п.),

При наличии на предприятии автоматизированных систем технической и технологической подготовки производства должно быть обеспечено необходимое взаимодействие АСУТП с этими системами. При этом АСУТП получат от них техническую, технологическую и другую информацию, необходимую для обеспечения заданного проведения технологических процессов, и направляют в названные системы фактическую оперативную информацию, необходимую для их функционирования.

При создании на предприятия комплексной системы управления качеством продукции автоматизированные системы управления технологическими процессами выступают в роли ее исполнительных подсистем, обеспечивающих заданное качество продукции ТОУ и подготовку оперативной фактической информации о ходе технологических процессов (статистический контроль и т.д.)

Цели и функции АСУТП. При создании АСУТП должны быть определены конкретные цели функционирования системы и ее назначение в общей структуре управления предприятия.

Примерами таких целей могут служить:

экономия топлива, сырья, материалов и других производственных ресурсов;

обеспечение безопасности функционирования объекта;

повышение качества выходного продукта или обеспечение заданных значений параметров выходных продуктов (изделия);

снижение затрат живого труда;

достижение оптимальной загрузки (использования) оборудо­вания;

оптимизация режимов работы технологического оборудования (в том числе маршрутов обработки в дискретных производствах) и т.д.

Достижение поставленных целей осуществляется системой посредством выполнения совокупности ее функций .

Функция АСУТП представляет собой совокупность действий системы, обеспечивающих достижение частной цели управления.

При этом под совокупностью действий системы понимают описанную в эксплуатационной документации последовательность операций и процедур, выполняемых элементами системы для ее реализации.

Частная цель функционирования АСУТП - цель функциониро­вания или результат ее декомпозиции, для которой удается оп­ределить полную совокупность действий элементов системы, до­статочную для достижения этой цели.

Функции АСУТП по направленности действий (на­значение функции) делятся на основные и вспомогательные , а по содержанию этих действий - на управляющие и информацион­ные.

К основным (потребительским) функциям АСУТП от­носятся функции, направленные на достижение целей функциони­рования системы, осуществляющие управляющие воздействия на ТОУ и (или) обмен информацией со смежными сис­темами управления. Обычно к ним относят также информационные функции, обеспечивающие оперативный персонал АТК информацией, необходимой ему для управления технологическим процессом про­изводства.

К вспомогательным функциям АСУТП относятся функции, направленные на достижение необходимого качества функционирования (надежности, точности и т.п.) системы, реализующие контроль и управление ее работой.

К управляющим функциям АСУТП относятся функции, содержанием каждой из которых является выработка и реализация управляющих воздействий на соответствующем объекте управления -ТОУ или его часть для основных функций и на АСУТП или ее часть для вспомогательных. Например:

основные управляющие функции;

регулирование (стабилизация) отдельных технологических переменных;

однотактное логическое управление операциями или аппа­ратами (защиты);

программное логическое управление технологическими ап­паратами;

оптимальное управление ТОУ;

адаптивное управление ТОУ и т.п.;

вспомогательные управляющие функции;

реконфигурация вычислительного комплекса (сети) АСУТП;

аварийное отключение оборудования АСУТП;

переключение технических средств АСУТП на аварийный ис­точник питания и т.п.

К информационным функциям АСУТП относятся функ­ции, содержанием каждой из которых является получение и преобразования информации о состоянии ТОУ или АСУТП и ее пред­ставление в смежные системы или оперативному персоналу АТК. Например, основные информационные функции:

контроль и измерение технологических параметров;

косвенное измерение параметров процесса (внутренних переменных, технико-экономических показателей);

подготовка и передача информации в снежные системы уп­равления и т.п.;

вспомогательные информационные функции:

контроль состояния оборудования АСУТП;

определение показателей, характеризующих качество функционирования АСУТП или её частей (в частности оперативного персонала АСУТП) и т.п.

Основные разновидности АСУ ТП Различает два режима реализации функций системы: автоматизированный и автоматический - в зависимости от степени участия людей в выполнении этих функций. Для управлявших функций автоматизированный ре­жим характеризуется участием человека в выработке (принятии) решений и их реализации. При этом различают следующие вари­анты:

«ручной » режим, при котором комплекс технических средств представляет оперативному персоналу контрольно-изме­рительную информации о состоянии ТОУ, а выбор и осуществле­ние управляющих воздействий дистанционно или по месту произ­водит человек-оператор;

режим «советчика », при котором комплекс технических, средств вырабатывает рекомендации по управлению, а решение об их использовании реализуется оперативный персоналом;

«диалоговый режим », когда оперативный персонал имеет возможность корректировать постановку и условия задачи, решаемой комплексом технических средств системы при выработке рекомендаций по управлению объектом;

«автоматический режим », при котором функция управления осуществляется автоматически (без участия человека). При этом различают:

• режим косвенного управления, когда средства вычислительной техники изменяют уставки и (или) параметры настройки локальных систем автоматического управления (регулирования) (супервизорное или каскадное управление);

  режим прямого (непосредственного) цифрового управления (НЦУ ), когда управляющее вычислительное устройство непосредственно воздействует на исполнительные механизмы.

Дня информационных функций автоматизированный режим реализации предусматривает участие людей в операциях по получению и обработке информации. В автоматическом режиме все необходимые процедуры обра­ботки информации реализуется без участия человека.

Рассмотрим несколько подробнее схемы управления в АСУТП.

Управление в режиме сбора данных. После этапа идентификации необходимо выбрать схему управления ТП, которая, как правило, строится с учетом применения принципов управления, определяющих режим функционирования АСУТП. Наиболее простой и исторически первой появилась схема управления ТП в режиме сбора данных . При этом АСУ подсоединяется к процессу способом, выбранным инженером-технологом (рисунок 14.5).

Интересующие инженера-технолога переменные преобразуются в цифровую форму, воспринимаемую системой ввода и помещается в памяти ППК (ЭВМ) . Величины на этом этапе являются цифровыми представлениями напряжения, генерируемого датчиками. Эти величины по соответствующим формулам преобразуются в технические единицы. Например, для вычисления температуры, замеряемой с помощью термопары, может использоваться формула T=A*U 2 + B*U + C, где U – напряжение с выхода термопары; A, B и C – коэффициенты. Результаты вычислений регистрируются устройствами вывода АСУТП для последующего использования инженером-технологом. Главной целью сбора данных является изучение ТП в различных условиях. В результате инженер-технолог получает возможность построить и (или) уточнить математическую модель ТП, которым нужно управлять. Сбор данных не оказывает прямого воздействия на ТП, в нем нашел осторожный подход к внедрению методов управления, основанных на применении ЭВМ. Однако даже в самых сложных схемах управления ТП система сбора данных для целей анализа и уточнения модели ТП используется как одна из обязательных подсхем управления.

Рисунок 14.5 - Система сбора данных

Управление в режиме советчика оператора. Этот режим предполагает, что ППК в составе АСУТП работает в ритме ТП в разомкнутом контуре (в реальном времени), т.е. выходы АСУТП не связаны с органами, управляющими ТП. Управляющие воздействия фактически осуществляются оператором-технологом, получающим указания от ППК (рисунок 14.6).

Рисунок 14.6 - АСУТП в режиме советчика оператора

Все необходимые управляющие воздействия вычисляются ППК в соответствии с моделью ТП, результаты вычислений представляются оператору в печатном виде (или в виде сообщений на дисплее). Оператор управляет процессом, изменяя уставки регуляторов. Регуляторы являются средствами поддержания оптимального управления ТП, причем оператор играет роль следящего и управляющего звена. АСУТП играет роль устройства, безошибочно и непрерывно направляющего оператора в его усилиях оптимизировать ТП.

Схема системы советчика совпадает со схемой системы сбора и обработки информации. Способы организации функционирования информационно-сове­тующей системы следующие:

вычисление управляющих воздей­ствий производится при отклонениях параметров управляемого процесса от заданных технологических режимов, которые иниции­руются программой-диспетчером, содержащей подпрограмму ана­лиза состояния управляемого процесса;

вычисление управляющих воздействий инициируется оператором в форме запроса, когда оператор имеет возможность ввести необходимые для расчета дополнительные данные, которые невозможно получить путем измерения параметров управляемого процесса или содержать в системе как справочные.

Эти системы применяют в тех случаях, когда требуется осто­рожный подход к решениям, выработанным формальными мето­дами. Это связано с неопределенностью в математическом описа­нии управляемого процесса:

математическая модель недостаточно полно описывает технологический (производственный) процесс, так как учитывает лишь часть управляющих и управляемых параметров;

математическая модель адекватна управляемому процессу лишь в узком интервале технологических параметров;

критерии управления носят качественный характер и существенно изменяются в зависимости от большого числа внешних факторов.

Неопределенность описания может быть связана с недостаточ­ной изученностью технологического процесса или реализация адекватной модели потребует применения дорогостоящей ППК.

При большом разнообразии и объеме дополнительных данных общение оператора с ППК строится в форме диалога. Например, в алгоритм вычисления технологического режима включаются альтернативные точки, после которых процесс вычисления может продолжаться по одному из нескольких альтернативных вариан­тов. Если логика алгоритма приводит процесс вычисления к опре­деленной точке, то расчет прерывается и оператору посылается запрос о сообщении дополнительной информации, на основе которой выбирается один из альтернативных путей продолжения расчета. ППК играет в данном случае пассивную роль, связанную с обработкой большого количества информации и ее представле­нием в компактном виде, а функция принятия решений возла­гается на оператора.

Основной недостаток этой схемы управления заключается в постоянном наличии человека в цепи управления. При большом числе входных и выходных переменных такая схема управления не может применяться из-за ограниченных психофизических возможностей человека. Однако управление этого типа имеет и преимущества. Оно удовлетворяет требованиям осторожного подхода к новым методам управления. Режим советчика обеспечивает хорошие возможности для проверки новых моделей ТП; в качестве оператора может выступать инженер-технолог, "тонко чувствующий" процесс. Он наверняка обнаружит неправильную комбинацию уставок, которую может выдать не окончательно отлаженная программа АСУТП. Кроме того, АСУТП может следить за возникновением аварийных ситуаций, так что оператор имеет возможность уделять больше внимания работе с уставками, при этом АСУТП следит за большим числом аварийных ситуаций, чем оператор.

Супервизорное управление. В этой схеме АСУТП используется в замкнутом контуре, т.е. установки регуляторам задаются непосредственно системой (Рисунок 14.7).

Рисунок 14.7 - Схема супервизорного управления

Задача режима супервизорного управления – поддержание ТП вблизи оптимальной рабочей точки путем оперативного воздействия на него. В этом одно из главных преимуществ данного режима. Работа входной части системы, и вычисление управляющих воздействий мало отличается от работы системы управления в режиме советчика. Однако, после вычисленных значений уставок, последние преобразовываются в величины, которые можно использовать для изменения настроек регуляторов.

Если регуляторы воспринимают напряжения, то величины вырабатываемые ЭВМ, должны быть преобразованы в двоичные коды, которые с помощью цифро-аналогового преобразователя превращаются в напряжения соответствующего уровня и знака. Оптимизация ТП в этом режиме выполняется периодически, напр. один раз в день. Должны быть введены новые коэффициенты в уравнения контуров управления. Это осуществляется оператором через клавиатуру, или считывая результаты новых расчетов, выполненные на ЭВМ более высокого уровня. После этого АСУТП способна работать без вмешательства извне в течение длительного времени. Примеры АСУТП в супервизорном режиме.

Управление автоматизированной транспортно-складской системы. ЭВМ выдает адреса стеллажных ячеек, а система локальной автоматики кранов-штабелеров отрабатывает перемещение их в соответствии с этими адресами.

Управление плавильными печами. ЭВМ вырабатывает значения уставок электрического режима, а локальная автоматика управляет переключателями трансформатора по командам ЭВМ.

Станки с ЧПУ управление через интерполятор.

Таким образом, супервизорные системы управления функционирующая в режиме супервизорного управления (супервизор - управля­ющая программа или комплекс программ, программа-диспетчер), предназначена для организации многопрограммного режима работы ППК и пред­ставляет собой двухуровневую иерархическую систему, обла­дающую широкими возможностями и повышенной надежностью. Управляющая программа определяет очередность выполнения программ и подпрограмм и руководит загрузкой устройств ППК.

В супервизорной системе управления часть параме­тров управляемого процесса и логико-командного управления управляется локальными автоматическими регуляторами (АР) и ППК, обрабатывая измерительную информацию, рассчитывает и устанавливает оптимальные настройки этих регуляторов. Осталь­ной частью параметров управляет ППК в режиме прямого цифро­вого управления. Входной информацией являются значения неко­торых управляемых параметров, измеряемых датчиками Ду локальных регуляторов; контролируемые параметры состояния управляемого процесса, измеряемые датчиками Дк. Нижний уровень, непосредственно связанный с технологиче­ским процессом, образует локальные регуляторы отдельных технологических параметров. По данным, поступающим от дат­чиков Ду и Дк через устройство связи с объектом, ППК выраба­тывает значения уставок в виде сигналов, поступающих непосред­ственно на входы систем автоматического регулирования.

Непосредственное цифровое управление. В НЦУ сигналы, используемые для приведения в действие управляющих органов, поступают непосредственно из АСУТП, и регуляторы вообще исключаются из системы. Концепция НЦУ, при необходимости, позволяет заменить стандартные законы регулирования на т.н. оптимальные с задаваемой структурой и алгоритмом. Например, может реализоваться алгоритм оптимального быстродействия и др.

АСУТП рассчитывает реальные воздействия, и передает соответствующие сигналы непосредственно на управляющие органы. Схема НЦУ показана на рисунке 14.8.

Рисунок 14.8 - Схема непосредственного цифрового управления (НЦУ)

Уставки вводятся в АСУ оператором или ЭВМ, выполняющей расчеты по оптимизации процесса. При наличии системы НЦУ оператор должен иметь возможность изменять уставки, контролировать некоторые избранные переменные, варьировать диапазоны допустимого изменения измеряемых переменных, изменять параметры настройки и вообще должен иметь доступ к управляющей программе.

Одно из главных преимуществ режима НЦУ заключается в возможности изменения алгоритмов управления для контуров простым внесением изменений в хранимую программу. Наиболее очевидный недостаток НЦУ проявляется при отказе ЭВМ.

Таким образом, системы прямого цифрового управления (ПЦУ) или непосредственного цифрового управления (НЦУ, DDC) . ППК непосредственно вырабатывает оптимальные управляющие воздействия и с помощью соответствующих преобразователей передает команды управле­ния на исполнительные механизмы. Режим непосред­ственного цифрового управления позволяет:

исключить локальные регуляторы с задаваемой уставкой;

применять более эффективные принципы регулирования и управления и выбирать их оптималь­ный вариант;

реализовать оптимизирующие функции и адаптацию к изменению внешней среды и переменным параметрам объекта управления;

снизить расходы на техническое обслуживание и унифицировать средства контроля и управления.

Этот принцип управления применяют в стан­ках с ЧПУ. Оператор должен иметь воз­можность изменять уставки, контролировать выходные пара­метры процесса, варьировать диапазоны допустимого измене­ния переменных, изменять па­раметры настройки, иметь дос­туп к управляющей программе в подобных системах упрощается реализация режимов пуска и останова процессов, переключение с ручного управления на автоматическое, операции переключения исполнительных механизмов. Основной недостаток подобных систем заключается в том что надежность всего комплекса определяется надежностью устройств связи с объектом и ППК, и при выходе из строя объект теряет уп­равление, что приводит к аварии. Выходом из этого положения является организация резервирования ЭВМ, замена одной ЭВМ системой машин и др.

Состав АСУ ТП. Выполнение функций АСУТП достигается путем взаимодействия ее следующих составных частей:

технического обеспечения (ТО),

программного обеспечения (ПО),

информационного обеспечения (ИО),

организационного обеспечения (ОО),

оперативного персонала (ОП).

Эти пять компонентов и образуют состав АСУТП. Иногда рассматривают и другие виды обеспечения, например лингвистическое, математическое, алгоритмическое, но они рассматриваются как компоненты ПО и т.п.

Техническое обеспечение АСУТП представляет со­бой полную совокупность технических средств (в том числе средств вычислительной техники), достаточную для функциониро­вания АСУТП и выполнения системой всех ее функций. Примечание. Регулирующие органы в состав ТО АСУТП не входят.

Комплекс выбранных технических средств должен обеспечить такую систему измере­ний в условиях функционирования АСУ ТП, которые, в свою очередь, обеспечивают необходимую точность, быстродействие, чувствительность и надежность в соответствии с заданными метрологическими, эксплуатаци­онными и экономическими характеристиками. Технические средства можно группировать по эксплуатационным характеристикам, функциям управления, информационным характеристикам, конструктивному сходству. Наи­более удобной считается классификация технических средств по информационным характеристикам. В связи со сказанным комплекс технических средств должен содержать:

средства получения информации о состоянии объекта управления и средства ввода в систему (вход­ные преобразователи, датчики), обеспечивающие преобразование входной информации в стандартные сигналы и коды;

средства промежуточного преобразования информации, обеспечивающие взаимосвязь между устрой­ствами с разными сигналами;

выходные преобразователи, средства вывода информации и управления, преобразующие машинную информацию в различные формы, необходимые для управления технологическим процессом;

средства формирования и передачи информации, обеспечивающие перемещение информации в про­странстве;

средства фиксации информации, обеспечивающие перемещение информации во времени;

средства переработки информации;

средства локального регулирования и управления;

средства вычислительной техники;

средства представления информации оперативному персоналу;

исполнительные устройства;

средства передачи информации в смежные АСУ и АСУ других уровней;

приборы, устройства для наладки и проверки работоспособности системы;

документационная техника, включающая средства создания и уничтожения документов;

конторско-архивная техника;

вспомогательное оборудование;

материалы и инструмент.

Вспомогательные технические средства обеспечивают выполнение второстепенных процессов управле­ния: копирование, печать, обработку корреспонденции, создание условий нормальной работы управленческого персонала, поддержание технических средств в исправном состоянии и их функционирование. Создание типо­вых АСУ ТП в настоящее время невозможно из-за значительного расхождения организационных систем управ­ления предприятиями.

Технические средства АСУ ТП должны соответствовать требованиям ГОСТов, которые направлены на обеспечение различной совместимости объекта автоматизации. Эти требования подразделяются на группы.

Информационные . Обеспечивают информационную совместимость технических средств между собой и с обслуживающим персоналом.

Организационные . Структура управления технологическим процессом, технология управления, техни­ческие средства должны соответствовать друг другу до и после внедрения АСУ ТП, для чего необходимо обес­печить:

Соответствие структур КТС - структуре управления объектом;

Автоматизированное выполнение основных функций, выделение информации, ее передачу, обработку, вывод данных;

возможность модификации КТС;

возможность создания организационных систем контроля работы КТС;

возможность создания систем контроля персонала.

3. Математические . Сглаживание несоответствий работы технических средств с информацией может быть выполнено с помощью программ перекодирования, перевода, пересоставления макетов. Это обуславливает следующие требования к математическому обеспечению:

быстрое решение основных задач АСУ ТП;

упрощение общения персонала с КТС;

возможность информационной стыковки различных технических средств.

4. Технические требования:

необходимая производительность для своевременного решения задач АСУ ТП;

приспособленность к условиям внешней среды предприятия;

надежность и ремонтопригодность;

использование унифицированных, серийно выпускаемых блоков;

простота эксплуатации и обслуживания;

техническая совместимость средств, основанная на общей элементной и конструкторской базе;

требования эргономики, технической эстетики.

5. Экономические требования к техническим средствам:

минимальные капиталовложения на создание КТС;

минимальные производственные площади для размещения КТС;

минимальные затраты на вспомогательное оборудование.

6. Надежность АСУ ТП. При рассмотрении технического обеспечения рассматривается и вопрос на-дежности АСУ ТП. При этом необходимо провести исследования АСУ ТП, выделив следующие моменты:

сложность (большое число различных технических средств и персонала);

многофункциональность;

многонаправленность использования элементов в системе;

множественность видов отказов (причины возникновения, последствия);

взаимосвязь надежности и экономической эффективности;

зависимость надежности от технической эксплуатации;

зависимость надежности от КТС и структуры алгоритмов;

8) влияние персонала на надежность.

Уровень эксплуатационной надежности АСУ ТП определяется такими факторами как:

составом и структурой используемых технических средств;

режимами, параметрами обслуживания и восстановления;

условиями эксплуатации системы и ее отдельных компонент;

Программное обеспечение АСУТП представляет собой совокупность программ и эксплуатационной программной документации, необходимую для реализации функций автоматизированной системой управления технологическим процессом заданного режима функционирования комплекса технических средств АСУТП.

Программное обеспечение АСУТП подразделяется на общее прог­раммное обеспечение (ОПО) и специальное программное обеспечение (СПО).

К общему программному обеспечению АСУТП относят ту часть программного обеспечения, которая поставляется в комплек­те со средствами вычислительной техники или приобретается гото­вой в специализированных фондах алгоритмов и программ. В состав ОПО АСУТП входят программы, используемые для разработки программ, компоновки программного обеспечения, организации функционирования вычислительного комплекса и другие служебные и стандартные прог­раммы (например, организующие программы, транслирующие программы, библиотеки стандартных программ и др.). ОПО АСУТП изготавливается и поставляется в виде продукции производственно-технического назначения заводами-изготовителями средств ВТ (см. п.1.4.7).

К специальному программному обеспечению АСУТП относят ту часть программного обеспечения, которая разрабатыва­ется при создании конкретной системы (систем) и включает прог­раммы реализации основных (управляющих и информационных) и вспомогательных (обеспечение заданного функционирования КТС систе­мы, проверка правильности ввода информации, контроль за работой КТС системы и т.п.) функций АСУТП. Специальное программное обеспечение АСУТП разрабатывает­ся на базе и с использованием программного обеспечения. Отдельные программы или СПО АСУТП в целом могут изготавливаться и поставляться в виде программных средств как продук­ция производственно-технического назначения.

В состав программного обеспечения входят общее программное обеспече­ние, поставляемое со средствами вычислительной техники, в том числе, организующие программы, программы-диспетчеры, транслирующие программы, операционные системы, библиотеки стандартных программ, а также специальное программное обеспечение, которое реализует функции конкретной системы, обеспечивает функцио­нирование КТС, в том числе аппаратным путем.

Математическое, алгоритмическое обеспечение. Как известно, модель - это образ объекта исследо­вания, отображающая существенные свойства, характеристики, параметры, взаимосвязи объекта. Одним из ме­тодов исследования процессов или явлений в АСУ ТП является метод математического моделирования, т.е. путем построения их математических моделей и анализа этих моделей. Разновидностью математического моде­лирования является имитационное моделирование, при котором используется прямая подстановка чисел, ими­тирующих внешние воздействия, параметры и переменные процессов с помощью УВК. Для проведения имита­ционных исследований необходимо разработать алгоритм. Алгоритмы, используемые в АСУ ТП, характеризу­ются следующими особенностями:

временная связь алгоритма с управляемым процессом;

хранение рабочих программ в оперативной памяти УВК для доступа к ним в любой момент времени;

превышение удельного веса логических операций;

разделение алгоритмов на функциональные части;

реализация на УВК алгоритмов в режиме разделения времени.

Учет временного фактора в алгоритмах управления сводится к необходимости фиксации времени приема информации в систему, времени выдачи сообщений оператором для формирования управляющих воздействий, прогнозирования состояния объекта управления. Необходимо обеспечить своевременную обработку сигналов УВК, связанной с управляемым объектом. Это достигается составлением наиболее эффективных по быстро­действию алгоритмов, реализуемых на быстродействующих УВК.

Из второй особенности алгоритмов АСУ ТП вытекают жесткие требования к объему памяти, необходимой для реализации алгоритма, к связанности алгоритма.

Третья особенность алгоритмов обусловлена тем, что технологические процессы управляются на основе ре­шений, принимаемых по результатам сопоставления различных событий, сравнения значений параметров объекта, проверки выполнения различных условий и ограничений.

Использование четвертой особенности алгоритмов АСУ ТП дает возможность разработчику сформулиро­вать несколько задач системы, а затем объединить разработанные алгоритмы этих задач в единую систему. Степень взаимосвязи задач АСУ ТП может быть различной и зависит от конкретного объекта управления.

Для учета пятой особенности алгоритмов управления необходимо разработать операционные системы ре­ального времени и планировать очередность загрузки модулей, реализующих алгоритмы задач АСУ ТП, их вы­полнение в зависимости от приоритетов.

На этапе разработки АСУ ТП создаются измерительные информационные системы, которые обеспечивают полный и своевременный контроль режима работы агрегатов, позволяющих анализировать ход технологиче­ского процесса и ускорить решение задач оптимального управления. Функции систем централизованного кон­троля сводятся к решению следующих задач:

определение текущих и прогнозируемых значений величин;

определение показателей, зависящих от ряда измеряемых величин;

обнаружение событий, являющихся нарушениями и неисправностями на производстве.

Общая модель задачи при оценке текущих значений измеряемых величин и вычисляемым по ним ТЭП в системе централизованного контроля может быть представлена следующим образом: задается совокупность величин и показателей, которые необходимо определять в объекте контроля, указывается требуемая точность их оценки, имеется совокупность датчиков, которые установлены на автоматизируемом объекте. Тогда общая задача оценки значения отдельной величины формулируется следующим образом: для каждой отдельной вели­чины требуется найти группу датчиков, частоту их опроса и алгоритм переработки получаемых от них сигна­лов, в результате которого значение этой величины определяется с заданной точностью.

Для решения задач в условиях АСУ ТП используются такие математические методы, как линейное про­граммирование, динамическое программирование, методы оптимизации, выпуклое программирование, комби­наторное программирование, нелинейное программирование. Методами построения математического описания объекта являются метод Монте-Карло, математическая статистика, теория планирования эксперимента, теория массового обслуживания, теория графов, системы алгебраических и дифференциальных уравнений.

Информационное обеспечение АСУТП включает: перечень и характеристики сигналов, характеризующих состояние АТК:

Описание принципов (правил) классификации и кодирования информации и перечень классификационных группировок,

описания массивов информации, формы документов к видео­кадрам, используемых в системе,

нормативно-справочную (условно-постоянную) информацию, используемую при работе системы.

В состав организационного обеспечения АСУТП вхо­дят описание АСУТП (функциональной, технической и организаци­онной структуры системы) и инструкции для оперативного персонала, необходимые и достаточные для его функционирования в составе АТК.

Организационное обеспечение включает описание функциональной, технической, организационной структур системы, инструкции и регламенты для оперативного персонала по работе АСУ ТП. Оно содержит совокупность правил, предписаний, обеспечивающих требуемое взаимодействие оперативного персонала меж­ду собой и комплексом средств.

Таким образом, организационная структура управления - это связи между людьми, занятыми экс­плуатацией объекта. Персонал, занятый оперативным управлением, поддерживает технологический процесс в заданных нормах, обеспечивает выполнение производственного плана, контролирует работу технологического оборудования, следит за условиями безопасного ведения процесса.

Эксплуатационный персонал АСУ ТП обеспечивает правильность функционирования КТС АСУ ТП, ведет учет и отчетность. АСУ ТП получает от вышестоящего уровня управления производственные задания, крите­рии реализации этих заданий, передает на вышестоящие уровни управления сведения о выполнении заданий, количественных и качественных показателях продукции и функционировании автоматизированного техноло­гического комплекса.

Для анализа организационной структуры и определения оптимального построения внутренних взаимосвя­зей используют методы групповой динамики. При этом обычно применяют методику и приемы социальной психологии. Проведенные исследования дали возможность сформулировать требования, необходимые для ор­ганизации группы оперативного технологического персонала:

вся производственная информация должна передаваться только через руководителя;

у одного подчиненного должно быть не больше одного непосредственного руководителя;

в производственном цикле информационно взаимодействуют друг с другом только подчиненные одно­го руководителя.

Подразделения технического обслуживания выполняют работы на всех стадиях создания АСУ ТП (проек­тирование, внедрение, эксплуатация), их основными функциями являются:

Обеспечение эксплуатации систем в соответствии с правилами и требованиями технической докумен­тации;

обеспечение текущего и планового ремонта технических средств АСУ ТП;

проведение совместно с разработчиками испытаний АСУ ТП;

проведение исследований по определению экономической эффективности системы;

разработка и реализация мероприятий по дальнейшему развитию системы;

Повышение квалификации работников службы АСУ ТП, изучение и обобщение опыта эксплуатации. Для выполнения функций технологу-оператору должны быть представлены технические и программные

средства, обеспечивающие в зависимости от особенностей технологического процесса требуемые наборы из следующих информационных сообщений:

индикация измеренных значений параметров по вызову;

индикация и изменение заданных границ контроля параметров процесса;

звуковая сигнализация и индикация отклонений параметров за регламентные границы;

звуковая сигнализация и индикация отклонений скорости изменения параметров от заданных значений;

отображение состояния технологического процесса и оборудования на схеме объекта управления;

регистрация тенденций изменения параметров;

оперативная регистрация нарушений технологического процесса и действий оператора.

Информационное обеспечение (ИО) включает систему кодирования технологической и технико-экономической информации, справочную и оперативную информацию, содержит описание всех сигналов и кодов, используемых для связи технических средств. Применяемые коды должны включать минимальное число знаков, иметь логическую структуру и отвечать другим требованиям кодирования. Формы выходных докумен­тов и представлений информации не должны вызывать трудностей при их использовании.

При разработке и внедрении системы ИО АСУ ТП необходимо учитывать принципы организации управ­ления технологическим процессом, которым соответствуют следующие этапы.

Определение подсистем АСУ ТП и типов управленческих решений, по которым необходимо обеспече­ние научно-технической информацией. Результаты этого этапа используются для определения оптимальной структуры массивов информации, для выявления характеристик ожидаемого потока запросов.

Определение основных групп потребителей информации. Потребители информации классифицируются в зависимости от их участия в подготовке и принятии управленческих решений, связанных с организацией тех­нологического процесса. Накопление информации осуществляется с учетом видов задач, решаемых при управ­лении процессами. Потребитель может получить информацию по сопряженным технологическим участкам, также создаются условия для перераспределения информации при изменении потребностей.

Изучение информационных потребностей.

Изучение потоков научно-технической информации, необходимой при управлении процессами, бази­руется на результатах анализа управленческих задач. Наряду с потоками документальной информации анали­зируются факты, отражающие опыт данного и аналогичных предприятий.

Разработка информационно-поисковых систем для управления технологическим процессом.

Для автоматизированных систем характерны процессы переработки информации - преобразование, пере­дача, хранение, восприятие. При управлении технологическим процессом происходит передача информации и переработка управляющей системой входной информации в выходную информацию. При этом необходимы контроль и регулирование, заключающиеся в сравнении информации о результатах предшествующего этапа деятельности с информацией, соответствующей условиям достижения цели, в оценке рассогласования между ними и выработке корректирующего выходного сигнала. Рассогласование вызывается внутренними и внешни­ми возмущающими воздействиями случайного характера. Процесс передачи информации предполагает наличие источника информации и приемника.

Для обеспечения участия человека в управлении технологическим процессом необходимо документирова­ние информации. Для последующих анализов требуется накопление статистических исходных данных посред­ством регистрации состояний и значений параметров процесса во времени. На основе этого проверяется соблю­дение технологического процесса, качество продукции, контролируются действия персонала в аварийных си­туациях, осуществляется поиск направлений совершенствования процесса.

При разработке информационного обеспечения АСУ ТП, связанного с документированием и регистраци­ей, необходимо:

определить вид регистрируемых параметров, место и форму регистрации;

выбрать временной фактор регистрации;

минимизировать количество регистрируемых параметров из соображений необходимости и достаточ­ности для оперативных действий и анализа;

унифицировать форматы документов, их структуру;

ввести специальные реквизиты;

решить вопросы классификации документов и маршрутов их движения;

определить объемы информации в документах, установить место и сроки хранения документов.

Потоки информации в каналах связи АСУ ТП система должна передавать с необходимым качеством ин­формации от места ее образования к месту ее приема и использования. Для этого должны удовлетворяться сле­дующие требования:

своевременность доставки информации;

верность передачи - отсутствие искажений, потерь;

надежность функционирования;

единство времени в системе;

возможность технической реализации;

обеспечение экономической приемлемости информационных требований. Кроме того, система должна предусматривать:

регулирование информационных потоков;

возможность осуществления внешних связей;

возможность расширения АСУ ТП;

удобство участия человека в анализе и управлении процессом.

К основным характеристикам потока информации относятся:

объект управления (источник информации);

цель информации;

формат информации;

объемно-временные характеристики потока;

периодичность возникновения информации;

объект, использующий информацию.

При необходимости характеристики потока детализируются указанием:

вида информации;

наименования контролируемого параметра;

диапазона изменения параметра во времени;

числа одноименных параметров на объекте;

условий отображения информации;

скорости генерации информации.

К основным информационным характеристикам канала связи относятся:

местоположение начала и конца канала связи;

форма передаваемой информации;

структура канала передачи - датчик, кодер, модулятор, линия связи, демодулятор, декодер, устройство отображения;

вид канала связи - телефонный, механический;

скорость передачи и объем информации;

способы преобразования информации;

пропускная способность канала;

объем сигнала и емкость канала связи;

помехоустойчивость;

информационная и аппаратурная избыточность канала;

надежность связи и передачи по каналу;

уровень затухания сигнала в канале;

информационное согласование звеньев канала;

мобильность канала передачи.

В АСУ ТП может быть внесен временной признак информации, который предполагает единую систему времени с централизованной шкалой отсчета. Для информационных связей АСУ ТП характерной чертой явля­ется действие в реальном масштабе времени. Применение единой системы отсчета времени обеспечивает вы­полнение следующих задач:

документирование времени приема, передачи информации;

протоколирование происходящих в АСУ ТП событий;

анализ производственных ситуаций по временному признаку (очередность поступления, длительность);

учет времени прохождения информации по каналам связи и времени обработки информации;

управление очередностью приема, передачи, обработки информации;

задание последовательности управляющих воздействий в пределах единой шкалы времени;

отображение единого времени в пределах зоны действия АСУ ТП.

При создании АСУ ТП основное внимание уделяется сигналам, связанным с взаимодействием отдельных элементов. Изучению подлежат сигналы взаимодействия человека с техническими средствами и одних техни­ческих средств с другими техническими средствами. В связи с этим рассматриваются следующие группы сиг­налов и кодов:

Первая группа - представляет собой стилизованные языки, которые обеспечивают экономный ввод данных в технические средства и вывод их оператору. По характеру информации выделяют технические и экономиче­ские данные.

Вторая группа - решает задачи передачи данных и стыковки технических средств. Здесь основной про­блемой является верность передачи сообщения, для чего используют помехоустойчивые коды. Информацион­ная совместимость технических средств обеспечивается установкой дополнительной согласующей аппаратуры, использованием вспомогательных программ перекодировки данных.

Третья группа - представляет собой машинные языки. Обычно используют двоичные коды с элементами защиты данных по цифровому модулю, с дополнением кода проверочным разрядом.

Общие технические требования к АСУ ТП по информационному обеспечению:

максимальное упрощение кодирования информации за счет кодовых обозначений и кодов повторения;

обеспечение простоты декодирования выходных документов и форм;

3) информационная совместимость АСУ ТП со смежными системами по содержанию, кодированию, форме представления информации;

4) возможность внесения изменений в ранее переданную информацию;

5) обеспечение надежности выполнения системой своих функций за счет помехозащищенности информации.

Персонал АСУ ТП взаимодействует с КТС, воспринимая и вводя технологическую и экономическую ин­формацию. Кроме этого оператор взаимодействует с другими операторами и вышестоящим персоналом. Для облегчения этих связей принимаются меры по формализации потоков информации, их сжатию и упорядоче­нию. ЭВМ передает оператору информацию в виде световых сигналов, изображений, печатных документов, звуковых сигналов.

При взаимодействии оператора с УВК необходимо обеспечить:

Наглядное отображение функционально-технологической схемы объекта управления, информацию о его состоянии в объеме функций, возложенных на оператора;

отображение связи и характера взаимодействия объекта управления с внешней средой;

сигнализацию о нарушениях в работе объекта;

Быстрое выявление и ликвидацию неисправностей.

Отдельные группы элементов, наиболее существенные для контроля и управления объектом, обычно вы­деляют размерами, формой, цветом. Технические средства, используемые для автоматизации управления, по­зволяют вводить информацию только в определенной заранее обусловленной форме. Это приводит к необхо­димости кодирования информации. Обмен данными между функциональными блоками системы управления должен осуществляться законченными смысловыми сообщениями. Сообщения передаются двумя раздельными потоками данных: информационным и управляющим.

Сигналы информационного потока подразделяются на группы:

измеряемого параметра;

диапазона измерения;

состояния функциональных блоков системы;

адреса (принадлежность измеряемого параметра определенному блоку);

• служебный.

Для защиты от ошибок при обмене информацией через каналы связи на входе и выходе аппаратуры следу­ет использовать избыточные коды с их проверкой на четность, цикличность, итеративность, повторяемость. Вопросы защиты информации связаны с обеспечением надежности работы системы управления, формами представления информации. Информацию необходимо защищать от искажения и от использования ее не по назначению. Методы защиты информации зависят от производимых операций, от используемого оборудования

Оперативный персонал АСУТП состоит из технологов-операторов АТК, осуществляющих контроль за работой, и управле­ние ТОУ с использованием информации и рекомендаций по рацио­нальному управлению, выработанных комплексами средств автоматизации АСУТП, и эксплуатационного персонала АСУТП, обеспечива­ющего правильность функционирования комплекса технических и программных средств АСУТП. Ремонтный персонал в состав оперативного персонала АСУТП не входит.

В ходе процесса проектирования АСУТП разрабатывают­ся математическое и лингвистическое обеспечения, которые в явном виде не входят в состав функционирующей системы. Математическое обеспечение АСУТП представляет собой совокупность методов, моделей и алгоритмов, используемых в системе. Математическое обеспечение АСУТП реализуется в виде программ специального программного обеспечения. Лингвистическое обеспечение АСУТП представляет собой совокупность языковых средств для общения оперативного персонала АСУТП со средствами ВТ системы. Описание языковых средств включается в состав эксплуатационной документации орга­низационного и программного обеспечения системы. Метрологическое обеспечение АСУТП - это совокупность работ, проектных решений и технических и программных средств, направленная на обеспечение заданных точностных характеристик функций системы, реализованных на основе измерительной инфор­мация.

В состав оперативного персонала входят технологи-операторы автоматизиро­ванного технологического комплекса, осуществляющие управление технологическим объектом, и эксплуатаци­онный персонал АСУ ТП, обеспечивающий функционирование системы. Оперативный персонал может рабо­тать в контуре управления и вне него. В первом случае реализуются функции управления по рекомендациям, выдаваемым КТС. Во втором случае оперативный персонал задает системе режим работы, контролирует работу системы и при необходимости принимает на себя управление технологическим объектом. Службы ремонта в состав АСУТП не входят.

Диспетчерская служба в АСУ ТП находится на стыке управления технологическим процессом и управления производством. Операторские и диспетчерские пункты АСУ обеспечивают экономичное объедине­ние способностей оперативного персонала и возможностей технических средств.

В организационных структурах оперативного управления предприятием получили распространение сле­дующие виды пунктов оперативного управления:

Местные посты управления. Управление производится отдельными механизмами и агрегатами, об­служиваются мастерами, бригадами, аппаратчиками или обходчиками.

Операторские пункты являются нижней ступенью системы сбора, передачи технологической инфор­мации и управления объектом, организуются на участках, отделениях, цехах. Здесь решаются задачи поддер­жания заданного технологического режима, оптимизации технологического процесса, обеспечения ритмично­сти работы оборудования, устранение отклонений производственного процесса, предупреждение и ликвидация аварийных состояний. Информация на операторские пункты поступает от датчиков или от местных постов управления и воспроизводится в полном объеме. На операторский пункт поступает также плановая, норматив­ная, директивная информация из вышестоящих уровней управления. Операторы выполняют следующие функ­ции:

управление технологическим процессом и оборудованием на участке;

поддержание заданного технологического режима;

обеспечение выполнения сменного задания;

обеспечение ритмичности работы оборудования;

устранение отклонений процесса, предупреждение аварий;

контроль наличия запасов сырья и материалов;

выполнение распоряжений вышестоящего диспетчера;

контроль за работой обходчиков.

3. Диспетчерские пункты. На диспетчерских пунктах осуществляется сбор производственно-статистической информации, необходимой для определения ТЭП процесса, возможности его оптимизации взависимости от качества сырья, запасов, ресурсов, также решаются задачи оперативного контроля, учета, технико-экономического анализа, управления в масштабе участков, цеха. Основная задача управления на этой ступени - распределение и координация материальных и энергетических потоков для получения максимальной эффективности производства. Функциями сменных диспетчеров цеха являются:

1) обеспечение выполнения сменных заданий;

2) оперативное управление технологическим процессом в соответствии с заданиями и с использованием имеющихся технических средств;

координация работы участков цеха;

дистанционное управление поточно-транспортными системами;

контроль за работой оперативного персонала.

4. Центральные диспетчерские пункты:

обеспечение выполнения оперативных планов;

контроль и управление ходом выполнения сменных и суточных плановых заданий цехам и предпри­ятию;

сбор, предварительная обработка информации о состоянии технологического процесса, фиксация от­клонения от плановых показателей;

координация работы цехов и служб предприятия;

формирование отчетной информации о ходе выполнения плановых заданий, состоянии технологиче­ского процесса, оборудования, запасов.

Решение перечисленных задач обеспечивается выполнением следующих функций:

сбор, передача, прием информации, ее первичная обработка, приведение к виду, удобному для опера­тивного контроля и учета;

контроль работы оборудования, выполнения сменных и суточных планов цехов;

устранение аварийных ситуаций;

контроль за временем и причинами простоев оборудования;

учет материалов, топлива, расхода энергии;

координация производственной деятельности цехов, служб предприятия;

Контроль выполнения указаний руководства предприятия.

Диспетчерская служба в АСУ ТП призвана решать задачи:

1) оперативного учета:

выработка продукции за час, смену, сутки;

отгрузка продукции по видам за периоды;

остатки выработанной продукции;

количество нарушений технологических режимов;

время простоев оборудования по причинам за периоды;

время работы оборудования за периоды;

количество остановов оборудования между ремонтами;

потребление сырья, материалов, ресурсов за периоды.

2) оперативного анализа:

анализ выполнения плана, обнаружение помех;

оценка предаварийных ситуаций, выявление тенденций;

определение изменения ритмичности выпуска продукции;

анализ состояния оборудования и причин простоев;

выявление узких мест и резервов;

анализ тенденций изменения ТЭП;

анализ тенденций изменения запасов, транспортных средств;

определение наличия энергоресурсов;

контроль выработки, отгрузки, остатков готовой продукции;

анализ выполнения плана выпуска продукции с учетом отклонений;

анализ технологических параметров, качества продукции;

оценка отклонений параметров продукции от требуемых;

анализ фактических значений технологических параметров;

анализ отклонений технологических параметров;

анализ работы и видов простоя оборудования;

выявление отклонений от норм потребления сырья, энергоресурсов;

анализ качества сырья, ресурсов;

определение запасов сырья, транспортных средств;

анализ ТЭП за периоды;

выявление отклонений ТЭП от нормативов.

3) оперативного планирования:

выработка продукции за периоды;

элементы производства за периоды;

выработка продукции и расхода элементов производства.

4) оперативного прогнозирования:

выработка продукции за период;

предвидение аварийных ситуаций;

расчет ТЭП.

5) оперативного управления:

координация нагрузок исполнителей, оборудования, транспорта;

предотвращение аварийных ситуаций;

корректировка графиков ремонта оборудования;

изменение режимов работы оборудования.

Работа диспетчера требует высокой скорости принятия оптимальных решений, для чего необходимо зара­нее подготовить набор основных ситуаций и наилучших решений для каждой ситуации. Для производства це­лесообразно разработать технологический процесс работы каждого диспетчера. В начале определяются основ­ные функции и задачи, которые должен выполнять диспетчер, составляется укрупненная технология работы диспетчера. Затем на основе укрупненной технологии разрабатываются подробные технологические карты управления. Структура диспетчерского управления определяется организационной структурой предприятия, допустимой степенью централизации управления для данного производства.

При централизованной системе управления в цехах организуется ряд операторских пунктов, позволяющих управлять в соответствии с указаниями руководства предприятия.

Операторы в АСУ ТП осуществляют управление технологическими объектами. Они могут работать в кон­туре и вне контура управления. В контуре управления оператор выполняет функции управления, используя ре­комендации по рациональному управлению, выработанные техническими средствами. Вне контура управления оператор задает системе режимы работы, контролирует работу системы и при необходимости (авария, отказ) принимает на себя управление технологическим объектом. Работа оператора в АСУ ТП характеризуется нали­чием сложной техники, большими потоками информации, ограниченным временем для принятия решений.

Сложность работы оператора в АСУ ТП определяется необходимостью изучения технологии управляемого процесса, большим числом контрольно-измерительных приборов и органов управления, размещенных на пульте управления, значительной психологической нагрузкой. При управлении технологическим объектом оператор обеспечивает:

Закрепление технических знаний по участку (оборудование, режимы), связи с другими участками; рас­положение приборов контроля, управления, защиты, сигнализации;

слежение за ходом технологического процесса;

оценку качества работы автоматики, стабилизации параметров, характера внешних возмущений;

Дистанционное управление в различных ситуациях, регулирование параметров в условиях решения по­точных задач, минимизацию числа приборов;

проведение действий по включению и отключению вспомогательного оборудования;

формирование сообщений оперативному персоналу;

диагностирование неисправностей и их устранение;

быстрое считывание показаний приборов.

Основная литература

Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка. – M.: Инфра-Инженерия, 2008. – 928 с.

Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП: Методическое пособие. Книга 1. – СПб.: Издательство ДЕАН, – 2006. – 757 с

Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП: Методическое пособие. Книга 2. – СПб.: Издательство ДЕАН, – 2009. – 944 с

Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию и применению автоматизированных систем управления технологическими процессами в отраслях промышленности (ОРММ – 3 АСУТП), - М.: ГКНТ. 1986г

Дополнительная литература

Материалы информационных порталов: www.kazatomprom.kz , www.kipiasoft.com, www.automatization.ru , www.scada.ru, www.automation-drives.ru , www.siemens.com , www.ad.siemens.de

Технологические параметры, объекты систем автоматического контроля. Понятия датчика и преобразователя. Преобразователи перемещения. Дифференциальные и мостовые схемы подключения датчиков. Датчики физических величин - температуры, давления, механических усилий.Контроль уровней сред. Классификация и схемы уровнемеров. Методы контроля расходов жидких сред. Расходомеры переменного уровня и переменного перепада давления. Ротаметры. Электромагнитные расходомеры. Реализация расходомеров и область применения. Способы контроля плотности суспензий. Маномет-рический, весовой и радиоизотопный плотномеры. Контроль вязкости и состава суспензий. Автоматические гранулометры, анализаторы. Влагомеры продуктов обогащения.

7.1 Общая характеристика систем контроля. Датчики и преобразователи

В основе автоматического управления - непрерывное и точное измерение входных и выходных технологических параметров процесса обогащения.

Следует различать основные выходные параметры процесса (или конкретной машины), характеризующие конечную цель процесса, например, качественно-количественные показатели продуктов переработки, и промежуточные (косвенные) технологические параметры, определяющие условия протекания процесса, режимы работы оборудования. Например, для процесса обогащения угля в отсадочной машине, основными выходными параметрами могут быть выход и зольность выпускаемых продуктов. В тоже время на указанные показатели влияет ряд промежуточных факторов, например, высота и разрыхленность постели в отсадочной машине.

Кроме того, существует ряд параметров, характеризующих техническое состояние технологического оборудования. Например, температура подшипников технологических механизмов; параметры централизованной жидкой смазки подшипников; состояние перегрузочных узлов и элементов поточно-транспортных систем; наличие материала на ленте конвейера; присутствие металлических предметов на ленте конвейера, уровни материала и пульпы в емкостях; длительность работы и время простоев технологических механизмов и т.д.

Особую трудность вызывает автоматический оперативный контроль технологических параметров, определяющих характеристику сырья и продуктов обогащения, таких как зольность, вещественный состав руды, степень раскрытия минеральных зерен, гранулометрический и фракционный состав материалов, степень окисленности поверхности зерен и пр. Данные показатели или контролируются с недостаточной точностью или не контролируются совсем.

Большое число физических и химических величин, определяющих режимы процессов переработки сырья, контролируется с достаточной точностью. К ним можно отнести плотность и ионный состав пульпы, объемные и массовые расходы технологических потоков, реагентов, топлива, воздуха; уровни продуктов в машинах и аппаратах, температура среды, давление и разряжение в аппаратах, влажность продуктов и т.д.

Таким образом, многообразие технологических параметров, их важность при управлении процессами обогащения требуют разработки надежно действующих систем контроля, где оперативное измерение физико-химических величин основано на самых различных принципах.

Нужно отметить, что надежность работы систем контроля параметров в основном определяет работоспособность систем автоматического управления процессами.

Системы автоматического контроля служат основным источником информации при управлении производством, в том числе в АСР и АСУТП.

Датчики и преобразователи

Основным элементом систем автоматического контроля, который определяет надежность и работоспособность всей системы, является датчик, непосредственно контактирующий с контролируемой средой.

Датчиком называется элемент автоматики, осуществляющий преобразование контролируемого параметра в сигнал, пригодный для ввода его в систему контроля или управления.

Типовая система автоматического контроля в общем случае включает первичный измерительный преобразователь (датчик), вторичный преобразователь, линию передачи информации (сигнала) и регистрирующий прибор (рис. 7.1). Зачастую система контроля имеет только чувствительный элемент, преобразователь, линию передачи информации и вторичный (регистрирующий) прибор.

Датчик, как правило, содержит чувствительный элемент, воспринимающий величину измеряемого параметра, а в некоторых случаях и преобразующий ее в сигнал, удобный для дистанционной передачи на регистрирующий прибор, а при необходимости – в систему регулирования.

Примером чувствительного элемента может быть мембрана дифференциального манометра, измеряющего разность давлений на объекте. Перемещение мембраны, вызванное усилием от разности давлений, преобразуется с помощью дополнительного элемента (преобразователь) в электрический сигнал, который легко передается на регистратор.

Другой пример датчика – термопара, где совмещены функции чувствительного элемента и преобразователя, так как на холодных концах термопары возникает электрический сигнал, пропорциональный измеряемой температуры.

Подробнее о датчиках конкретных параметров будет изложено ниже.

Преобразователи классифицируются на однородные и неоднородные. Первые имеют одинаковые по физической природе входную и выходную величину. Например, усилители, трансформаторы, выпрямители – преобразуют электрические величины в электрические с другими параметрами.

Среди неоднородных самую большую группу составляют преобразователи неэлектрических величин в электрические (термопары, терморезисторы, тензометрические датчики, пьезоэлементы и пр.).

По виду выходной величины данные преобразователи подразделяются на две группы: генераторные, имеющие на выходе активную электрическую величину – ЭДС и параметрические – с пассивной выходной величиной в виде R, L или С.

Преобразователи перемещения. Наибольшее распространение получили параметрические преобразователи механического перемещения. К ним относятся R (резисторные), L (индуктивные) и С (емкостные) преобразователи. Данные элементы изменяют пропорционально входному перемещению выходную величину: электрическое сопротивление R, индуктивность L и емкость С (рис. 7.2).

Индуктивный преобразователь может быть выполнен в виде катушки с отводом от средней точки и перемещающимся внутри плунжером (сердечником).

Рассматриваемые преобразователи обычно подключаются к системам контроля с помощью мостовых схем. В одно из плеч моста (рис. 7.3 а) подключается преобразователь перемещения. Тогда выходное напряжение (U вых), снимаемое с вершин моста А-В, будет изменяться при перемещении рабочего элемента преобразователя и может быть оценено выражением:

Напряжение питания моста (U пит) может быть постоянного (при Z i =R i) или переменного (при Z i =1/(Cω) или Z i =Lω) тока с частотой ω.

В мостовую схему с R элементами могут подключаться терморезисторы, тензо- и фоторезисторы, т.е. преобразователи выходной сигнал которых – изменение активного сопротивления R.

Широко применяемый индуктивный преобразователь обычно подключается к мостовой схеме переменного тока, образованной трансформатором (рис. 7.3 б). Выходное напряжение в этом случае выделяется на резисторе R, включенном в диагональ моста.

Особую группу составляют широко применяемые индукционные преобразователи - дифференциально-трансформаторные и ферро-динамические (рис. 7.4). Это – генераторные преобразователи.

Выходной сигнал (U вых) данных преобразователей формируется в виде напряжения переменного тока, что исключает необходимость применения мостовых схем и дополнительных преобразователей.

Дифференциальный принцип формирования выходного сигнала в трансформаторном преобразователе (рис. 6.4 а) основан использовании двух вторичных обмоток, включенных навстречу друг другу. Здесь выходной сигнал – векторная разница напряжений, возникающих во вторичных обмотках при подаче напряжения питания U пит, при этом выходное напряжение несет две информации: абсолютное значение напряжения – о величине перемещения плунжера, а фаза – направление его перемещения:

Ū вых = Ū 1 – Ū 2 = kХ вх,

где k – коэффициент пропорциональности;

Х вх – входной сигнал (перемещение плунжера).

Дифференциальный принцип формирования выходного сигнала увеличивает чувствительность преобразователя в два раза, так как при перемещении плунжера, например, вверх, растет напряжение в верхней обмотке (Ū 1) из-за роста коэффициента трансформации, на столько же снижается напряжение в нижней обмотке (Ū 2).

Дифференциально-трансформаторные преобразователи получили широкое распространение в системах контроля и регулирования благодаря своей надежности и простоты. Их размещают в первичных и вторичных приборах измерения давления, расхода, уровней и пр.

Более сложными является ферродинамические преобразователи (ПФ) угловых перемещений (рис. 7.4 б и 7.5).

Здесь в воздушном зазоре магнитопровода (1) помещен цилиндрический сердечник (2) с обмоткой в виде рамки. Сердечник установлен с помощью кернов и может поворачиваться на небольшой угол α вх в пределах ± 20 о. На обмотку возбуждения преобразователя (w 1) подается переменное напряжение 12 – 60 В, в результате чего возникает магнитный поток, пересекающий площадь рамки (5). В ее обмотке индуцируется ток, напряжение которого (Ū вых) при прочих равных условиях пропорционально углу поворота рамки (α вх), а фаза напряжения изменяется при повороте рамки в ту или иную сторону от нейтрального положения (параллельно магнитному потоку).

Статические характеристики преобразователей ПФ показаны на рис. 7.6.

Характеристику 1 имеет преобразователь без включенной обмотки смещения (W см). Если нулевое значение выходного сигнала нужно получить не в среднем, а в одном из крайних положений рамки, следует включить обмотку смещения последовательно с рамкой.

В этом случае выходной сигнал – сумма напряжений снимаемых с рамки и обмотки смещения, чему соответствует характеристика 2 или 2 " , если изменить подключение обмотки смещения на противофазное.

Важным свойством ферродинамического преобразователя является возможность изменения крутизны характеристики. Это достигается изменением величины воздушного зазора (δ) между неподвижным (3) и подвижным (4) плунжерами магнитопровода, ввинчивая или вывинчивая последний.

Рассмотренные свойства преобразователей ПФ используют при построении относительно сложных систем регулирования с выполнением простейших вычислительных операция.

Общепромышленные датчики физических величин.

Эффективность процессов обогащения во многом зависит от технологических режимов, которые в свою очередь определяются значениями параметров, влияющих на эти процессы. Многообразие обогатительных процессов обуславливает большое количество технологических параметров, требующих своего контроля. Для контроля некоторых физических величин достаточно иметь стандартный датчик с вторичным прибором (например, термопара - автоматический потенциометр), для других необходимы дополнительные устройства и преобразователи (плотномеры, расходомеры, золомеры и пр.).

Среди большого количества промышленных датчиков можно выделить датчики, широко применяемые в различных отраслях промышленности в качестве самостоятельных источников информации и как составные элементы более сложных датчиков.

В данном подразделе рассмотрим наиболее простые общепромышленные датчики физических величин.

Датчики температуры. Контроль тепловых режимов работы котлоагрегатов, сушильных установок, некоторых узлов трения машин позволяет получить важную информацию, необходимую для управления работой указанных объектов.

Манометрические термометры . Данное устройство включает в себя чувствительный элемент (термобаллон) и показывающий прибор, соединенных капиллярной трубкой и заполненных рабочим веществом. Принцип действия основан на изменении давления рабочего вещества в замкнутой системе термометра в зависимости от температуры.

В зависимости от агрегатного состояния рабочего вещества различают жидкостные (ртуть, ксилол, спирты), газовые (азот, гелий) и паровые (насыщенный пар низкокипящей жидкости) манометрические термометры.

Давление рабочего вещества фиксируется манометрическим элементом – трубчатой пружиной, раскручивающейся при повышении давления в замкнутой системе.

В зависимости от вида рабочего вещества термометра пределы измерения температуры составляют от – 50 о до +1300 о С. Приборы могут оснащаться сигнальными контактами, записывающим устройством.

Терморезисторы (термосопротивления). Принцип действия основан на свойстве металлов или полупроводников (термисторы ) изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Эта зависимость для терморезисторов имеет вид:

где R 0 – сопротивление проводника при Т 0 =293 0 К;

α Т – температурный коэффициент сопротивления

Чувствительные металлические элементы изготавливают в виде проволочных катушек или спиралей в основном из двух металлов – меди (для низких температур – до 180 о С) и платины (от -250 о до 1300 о С), помещенных в металлический защитный кожух.

Для регистрации контролируемой температуры терморезистор, как первичный датчик, подключается к автоматическому мосту переменного тока (вторичный прибор), данный вопрос будет рассмотрен ниже.

В динамическом отношении терморезисторы можно представить апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией W(p)=k/(Tp+1) , если же постоянная времени датчика (Т ) значительно меньше постоянной времени объекта регулирования (контроля), допустимо принимать данный элемент как пропорциональное звено.

Термопары. Для измерения температур в больших диапазонах и свыше 1000 о С обычно применяют термоэлектрические термометры (термопары).

Принцип действия термопар основан на эффекте возникновения ЭДС постоянного тока на свободных (холодных) концах двух разнородных спаянных проводников (горячий спай) при условии, что температура холодных концов отличается от температуры спая. Величина ЭДС пропорциональна разности этих температур, а величина и диапазон измеряемых температур зависит от материала электродов. Электроды с нанизанными на них фарфоровыми бусами помещаются в защитную арматуру.

Подключение термопар к регистрирующему прибору производится специальными термоэлектродными проводами. В качестве регистрирующего прибора может использоваться милливольтметр с определенной градуировкой или автоматический мост постоянного тока (потенциометр).

При расчете систем регулирования термопары могут представляться, как и терморезисторы, апериодическим звеном первого порядка или пропорциональным.

Промышленность выпускает различные типы термопар (табл. 7.1).

Таблица 7.1 Характеристика термопар

Датчики давления. Датчики давления (разряжения) и перепада давления получили самое широкое применение в горно-обогатительной отрасли, как общепромышленные датчики, так и в качестве составных элементов более сложных систем контроля таких параметров, как плотность пульп, расход сред, уровень жидких сред, вязкость суспензии и п.п.

Приборы для измерения избыточного давления называются манометрами или напоромерами , для измерения вакуумметрического давления (ниже атмосферного, разряжение) – вакуумметрами или тягомерами, для одновременного измерения избыточного и вакуумметрического давления - мановакуумметрами или тягонапорометрами.

Наибольшее распространение получили датчики пружинного типа (деформационные) с упругими чувствительными элементами в виде манометрической пружины (рис. 7.7 а), гибкой мембраны (рис. 7.7 б) и гибкого сильфона.

.

Для передачи показаний на регистрирующий прибор в манометрах может быть встроен преобразователь перемещения. На рисунке показаны индукционно-трансформаторные преобразователи (2), плунжеры которых связаны с чувствительными элементами (1 и 2).

Приборы для измерения разности двух давлений (перепада) называются дифференциальными манометрами или дифманометрами (рис. 7.8). Здесь давление воздействует на чувствительный элемент с двух сторон, эти приборы имеют два входных штуцера для подачи большего (+Р) и меньшего (-Р) давления.

Дифманометры можно разделить на две основные группы: жидкостные и пружинные. По виду чувствительного элемента среди пружинных наиболее распространены мембранные (рис. 7.8а), сильфонные (рис.7.8 б), среди жидкостных - колокольные (рис. 7.8 в).

Мембранный блок (рис. 7.8 а) обычно заполняется дистиллированной водой.

Колокольные дифманометры, у которых чувствительным элементом является колокол, частично погруженный вверх дном в трансформаторное масло, являются наиболее чувствительными. Они применяются для измерения небольших перепадов давления в пределах 0 – 400 Па, например, для контроля разряжения в топках сушильных и котельных установок

Рассмотренные дифманометры относятся к бесшкальным, регистрация контролируемого параметра осуществляется вторичными приборами, на которые поступает электрический сигнал от соответствующих преобразователей перемещения.

Датчики механических усилий. К этим датчикам относятся датчики, содержащие упругий элемент и преобразователь перемещения, тензометрические, пьезоэлектрические и ряд других (рис. 7.9).

Принцип работы данных датчиков ясен из рисунка. Отметим, что датчик с упругим элементом может работать с вторичным прибором – компенсатором переменного тока, тензометрический датчик – с мостом переменного тока, пьезометрический – с мостом постоянного тока. Подробнее этот вопрос будет изложен в последующих разделах.

Тензометрический датчик представляет собой подложку на которую наклеено несколько витков тонкого провода (специальный сплав), либо металлической фольги как показано на рис. 7.9б. Датчик наклеивается на чувствительный элемент, воспринимающий нагрузку F, с ориентацией длинной оси датчика по линии действия контролируемой силы. Этим элементом может быть любая конструкция, находящаяся под воздействием силы F и работающая в пределах упругой деформации. Этой же деформации подвергается и тензодатчик, при этом проводник датчика удлиняется либо сокращается по длинной оси его установки. Последнее приводит к изменению его омического сопротивления по известной из электротехники формуле R=ρl/S.

Добавим здесь, что рассмотренные датчики могут быть использованы при контроле производительности ленточных конвейеров (рис.7.10 а), измерении массы транспортных средств (автомобилей, железнодорожных вагонов, рис. 7.10 б), массы материала в бункерах и пр.

Оценка производительности конвейера основана на взвешивании определенного участка нагруженной материалом ленты при постоянной скорости ее движения. Вертикальное перемещение весовой платформы (2), установленной на упругих связях, вызванное массой материала на ленте, передается на плунжер индукционно-трансформаторного преобразователя (ИТП), который формирует информацию на вторичный прибор (U вых).

Для взвешивания железнодорожных вагонов, груженых автомобилей весовая платформа (4) опирается на тензометрические блоки (5), представляющие собой металлические опоры с наклеенными тензометрическими датчиками, которые испытывают упругую деформацию, зависящую от массы объекта взвешивания.

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение ВПО

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт Кафедра систем автоматизации производства Дипломный проект на тему: Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата Пояснительная записка ОГУ 220 301.65.1409.5ПЗ Зав. кафедрой САП Н.З. Султанов

«Допустить к защите»

«____"__________________2009 г.

РуководительЮ.Р. Владов Дипломник П. Ю. Кадыков Консультанты по разделам:

Экономическая часть О.Г. Гореликова-Китаева Безопасность труда Л. Г. Проскурина Нормоконтролер Н. И. Жежера РецензентВ.В. Турков Оренбург 2009

Кафедра____САП_____________________

Утверждаю: Зав. кафедрой_____________

«______"_____________________200____г.

ЗАДАНИЕ ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТУДЕНТ Кадыков Павел Юрьевич

1. Тема проекта (утверждена приказом по университету от «26» мая 2009 г. № 855-С) Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата

3. Исходные данные к проекту Технические характеристики компрессорной установки 4ГЦ2−130/6−65; описание режимов работы компрессора 4ГЦ2−130/6−65; правила разборки и сборки компрессорной установки 4ГЦ2−130/6−65; руководство по эксплуатации комплекса средств контроля и управления МСКУ-8000.

1 анализ режимов работы газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2

2 описание действующей системы автоматики

3 сравнительный анализ существующих программно-технических комплексов автоматизации газоперекачивающих агрегатов

4 обзор и описание технологии ОРС

5 выбор значимых технологических параметров ГПА, для которых рекомендуется использование системы автоматического контроля по отклонению в сторону граничных значений

6 описание разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

7 разработка и описание схемы лабораторного стенда для испытаний разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей) Редуктор и приводная часть компрессора, ФСА (А1)

Сравнительные характеристики существующих САУ ГПА, таблица (А1)

Система автоматического контроля технологических параметров, схема функциональная (А1)

Изменение технологического параметра во времени и принцип обработки текущих данных, теоретическая диаграмма (А2)

Аппроксимация и вычисление прогнозируемого времени, формулы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, схема программы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, листинг программы (А2)

Система автоматического контроля технологических параметров и панель управления оператора, экранные формы (А1)

Нормальный останов ГПА, схема программы (А2)

Аварийный останов ГПА, схема программы (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема электрическая принципиальная (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема структурная (А2)

6. Консультанты по проекту (с указанием относящимся к ним разделом проекта) О.Г. Гореликова-Китаева, экономическая часть Л. Г. Проскурина, безопасность труда Дата выдачи задания «20» февраля 2009 г.

Руководитель ____________________________________ (подпись) Задание принял к исполнению «20» февраля 2009 г.

_____________________________ (подпись студента) Примечания: 1. Это задание прилагается к законченному проекту и вместе с проектом предоставляется в ГЭК.

2. Кроме задания, студент должен получить от руководителя календарный график работы над проектом на весь период проектирования (с указанием сроков выполнения и трудоемкости отдельных этапов).

1 Общая характеристика производства

2.1 Общие характеристики

2.2 Система смазки

2.3 Панель управления СГУ

2.4 Патрон СГУ

2.5 Система буферного газа

2.6 Азотная установка

3 Описание технологического процесса и технологической схемы объекта

4 Порядок технического обслуживания процесса

5 Описание действующей системы автоматики

5.1 Обзор технологии OPC

6 Сравнение существующих готовых решений САУ ГПА

6.1 Программно-технический комплекс АСКУД-01 НПК «РИТМ»

6.2 Программно-технический комплекс САУ ГПА СНПО «Импульс»

7 Выбор значимых технологических параметров

8 Описание разработанной системы автоматического контроля технологических параметров

8.1 Функциональное назначение программы

8.1.1 Область применения

8.1.2 Ограничения применения

8.1.3 Используемые технические средства

8.2 Специальные условия применения

8.3 Руководство пользователя

9 Лабораторный стенд

9.1 Описание лабораторного стенда

9.2 Структура лабораторного стенда

9.3 Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда

10 Обоснование экономического эффекта от применения САК

10.1 Расчет затрат на создание САК

10.2 Расчет экономического эффекта от применения САК

11 Безопасность труда

11.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

11.3 Возможные чрезвычайные ситуации

11.4 Расчет продолжительности эвакуации из здания Заключение Список использованных источников

Введение Проблему контроля технологических параметров газоперекачивающих агрегатов (ГПА) существующие системы автоматизации решают только частично, сводя ее к комплексу условий в виде граничных значений для каждого параметра, при достижении которых происходит строгая последовательность действий АСУ. Чаще всего при достижении каким-либо параметром одного из своих граничных значений, происходит лишь автоматическая остановка самого агрегата. Каждая такая остановка вызывает существенные потери материальных и экологических ресурсов, а также повышенный износ оборудования. Такую проблему можно решить введением системы автоматического контроля технологических параметров, которая могла бы динамически отслеживать изменение технологических параметров ГПА, и заблаговременно выдавать сообщение оператору о стремлении какого-либо из параметров к его граничному значению.

Поэтому актуальной и значимой задачей является разработка инструментальных средств, способных оперативно отслеживать изменения технологических параметров и заблаговременно сообщать на автоматизированное рабочее место оператора информацию о положительной динамике какого-либо параметра в отношении его граничного значения. Такие инструментальные средства могут помочь предотвратить часть остановок ГПА.

Цель дипломной работы: повышение эффективности функционирования газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2.

Основные задачи:

— разработка программной системы автоматического контроля технологических параметров;

— разработка фрагмента ФСА газоперекачивающего агрегата с указанием значимых технологических параметров, подлежащих автоматическому контролю.

1 Общая характеристика производства Оренбургский газоперерабатывающий завод (ОГПЗ) является одним из самых крупных заводов в России по переработке углеводородного сырья. В 1974 году Государственная приемочная комиссия СССР приняла в эксплуатацию пусковой комплекс первой очереди ОГПЗ с выработкой готовой товарной продукции. Далее последовали введение в работу второй и третьей очередей ОГПЗ.

Основными товарными продуктами при переработке сырого газа на газоперерабатывающем заводе являются:

стабильный газовый конденсат и фракция углеводородная многокомпонентная, которая транспортируется на дальнейшую переработку на Салаватский и Уфимский нефтеперерабатывающие заводы Республики Башкортостан;

сжиженные углеводородные газы (смесь пропан-бутана технического), которые используются в качестве топлива для коммунально-бытовых нужд и в автомобильном транспорте, а также для дальнейшей переработки в химических производствах; направляются потребителю в железнодорожных цистернах;

сера жидкая и комковая — поставляется на предприятия химической промышленности для производства минеральных удобрений, фармацевтической промышленности, сельского хозяйства; отправляется потребителям железнодорожным транспортом в вагонах-цистернах (жидкая) и в полувагонах (комковая);

одорант (смесь природных меркаптанов) применяется для одорирования природного газа, поступающего в коммунально-бытовую сеть.

Вся товарная продукция добровольно сертифицирована, соответствует требованиям действующих государственных, отраслевых стандартов, технических условий и контрактов, конкурентно способна на внутреннем и внешнем рынках. Все виды осуществляемой на заводе деятельности лицензированы.

Организационная структура Газоперерабатывающего завода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Организационная структура Оренбургского газоперерабатывающего завода В состав ОГПЗ входят основные технологические цеха № 1, № 2, № 3, которые занимаются очисткой и осушкой газа от сернистых соединений, а также получением одоранта, стабилизацией конденсата, регенерацией аминов и гликолей. Также в каждом цеху есть установки получения серы и очистки отходящих газов.

У такого крупного предприятия имеется большое количество вспомогательных цехов к ним относятся: ремонтно-механический (РМЦ), электроцех, цех по ремонту и обслуживанию контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), а также водоцех, обеспечивающий все производство паром и водой.

Немаловажное значение на таком производстве отводится и автотранспортному цеху (АТЦ), так как все грузоперевозки внутри завода и за его пределами осуществляется своим автотранспортом.

2 Характеристики центробежного компрессора 4ГЦ2−130/6−65

2.1 Общие характеристики Центробежный компрессор 4ГЦ2−130/6−65 331АК01−1(331АК01−2) предназначен для компремирования высокосернистых газов расширений (выветривания) и стабилизации, вырабатываемых в процессе переработки нестабильного конденсата I, II, III очередей завода, экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания с установок 1,2,3У-70; У-02,03; 1,2,3У-370; У-32; У-09.

Компрессорная установка (рисунок 2) установлена в помещении цеха, подключена к существующим цеховым системам газо-, водо-, воздухоснабжения, электрической сети, САУ цеха (таблица 1.1). Состав установки согласно таблице 1.2.

Рисунок 2 — Компрессорная установка с масляной системой концевых уплотнений Сжатие газа осуществляется центробежным компрессором 4ГЦ2−130/6−65 (1.495.004 ТУ, ОКП 3 643 515 066, далее по тексту «Компрессор»).

Компрессор спроектирован ЗАО «НИИТурбокомпрессор» им. В. Б. Шнеппа в 1987 г., изготовлен и поставлен в 1989—1991 гг., в эксплуатации с 2003 г. (№ 1 с 22.03.2003, № 2 с 5.05.2003 г.). Наработка на начало реконструкции: № 1 — 12 678 часов, № 2 — 7 791 час (20.06.2006). Гарантийный срок завода-изготовителя истек.

Таблица 1 — Расшифровка маркировки компрессора:

Приводом компрессора служит синхронный электродвигатель СТДП-6300−2Б УХЛ4 6000 мощностью 6.3 МВт и скоростью вращения ротора 3000 об/мин.

Повышение скорости вращения обеспечивается горизонтальным одноступенчатым мультипликатором с эвольвентным зацеплением (0.002.768 ТО).

Соединение валов компрессора и электродвигателя с валами мультипликатора обеспечивается зубчатыми муфтами со шпоночным способом посадки на вал (0.002.615 ТО).

Подшипники компрессора масляного типа. Подача масла в подшипники обеспечивается маслосистемой в составе компрессорной установки.

Система подогрева и охлаждения масла водяная.

Товарный газ на входе в компрессор проходит сепарацию и очистку. После первой и второй секций товарный газ охлаждается в АВО газа (охлаждение воздушное), проходит сепарацию и очистку.

В систему СГУ через панель управления СГУ подается буферный газ и технический азот, вырабатываемый азотной установкой из воздуха КИП. Буферный газ и воздух КИП подаются из цеховых магистралей. Состав и свойства товарного газа и буферного газа согласно таблицам 1.5 и 1.6, параметры воздуха КИП согласно таблице 1.1.

Система автоматического управления компрессорной установки выполнена на базе на МСКУ-СС-4510−55−06 (СС.421 045.030−06 РЭ) и подключена к САУ цеха.

Рисунок 3 — Компрессорная установка с системой СГУ Таблица 2 — Условия, обеспечиваемые цеховыми системами

Наименование условия	Значение
Помещение закрытое, отапливаемое с температурой окружающего воздуха, С	От плюс 5 до плюс 45
Максимальное содержание сероводорода (H2S) в окружающем воздухе, мг/м3:
Постоянно
В аварийных ситуациях (в течение 2−3 часов)
Высотная отметка от пола, м
Напряжение питающей сети, В	380, 6000, 10 000
Частота питающей сети, Гц
Система КИП и А	МСКУ-СС 4510−55−06
Регулируемый (поддерживаемый) параметр в КИПиА	Потребляемая мощность (5.8 МВт), давление (6.48 МПа) и температура газа (188С) на выходе из компрессора
Воздух КИП	По ГОСТ 24 484 80
Давление абсолютное, МПа	Не менее 0.6
Температура, С
Класс загрязненности по ГОСТ 17 433-83	Класс «I», Н2S до 10 мг/нм3
Буферный газ	Таблицы 4−5
Давление абсолютное, МПа	от 1.5 до 1.7
Температура, С	от минус 30 до плюс 30
Производительность объемная при стандартных условиях (20С, 0.1013 МПа), нм3/час
	Не более 3 мкм
Тип масла для смазки подшипников корпуса сжатия компрессора и муфт	ТП-22С ТУ38.101 821−83

В состав компрессорного агрегата входят:

— блок корпуса сжатия;

— электродвигатель;

— агрегат смазки;

— блок маслоохладителей;

— промежуточный и концевой охладители газа;

— входной промежуточный и концевой сепараторы;

— система смазки, включая межблочные трубопроводы;

— трубные сборки газовых коммуникаций;

— система КИП и А.

Таблица 3 — Основные характеристики компрессорного агрегата 4ГЦ2

Характеристика	Значение
Производительность при нормальных условиях	40 000 мі/час (51 280 кг)
Давление начальное, МПа (кгс/смІ)	0,588−0,981 (6−10)
Температура газа начальная, К/єС	298−318 (25−45)
Давление конечное, МПа (кгс/смІ)	5,97−6,36 (61−65)
Температура газа конечная, К/єС
Мощность, потребляемая, кВт
Частота вращения нагнетателя, С?№ (об/мин)
Мощность электродвигателя, кВт
Тип электродвигателя	ТУ СТДП 6300−2БУХЛЧ синхронный
Напряжение сети
Частота вращения ротора двигателя номинальная, (об/мин)

2.2 Система смазки Система смазки предназначена для подачи смазки в подшипники корпусов сжатия компрессора, электродвигателя, мультипликатора и зубчатых муфт. На время аварийной остановки компрессора при неработающих электрических масляных насосах подача масла к подшипникам осуществляется из аварийного бака, расположенного над компрессором.

Таблица 3 — Условия нормальной работы агрегата смазки

Параметр	Значение
Температура масла в напорном коллекторе, єС
Давление (избыточное) масла в напорном коллекторе, МПа (кгс/смІ)	0,14−0,16 (1,4−1,6)
Максимально допустимый перепад на фильтре МПа (кгс/смІ)
Давление (избыточное) нагнетания маслонасосов МПа (кгс/смІ)	0,67−0,84 (6,7−8,4)
Производительность маслонасосов, мі/сек (л/мин)	0,0065(500)-0,02(1200)
Номинальный объем маслобака, мі (литры)
Максимальный объем маслобака, мі (литры)
Применяемые масла	ТП-22С ТУ38.101 821−83

Агрегат смазки (АС-1000) состоит из двух блоков фильтров, двух электронасосных агрегатов, бака масляного, агрегата тонкой очистки, двух маслоохладителей.

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей.

Агрегат тонкой очистки масла предназначен для сепарации масла от воды и механических примесей и состоит из центробежного сепаратора УОР-401У и электродвигателя, смонтированных на общей раме.

Бак масляный — это резервуар в котором собирается, хранится и отстаивается от посторонних примесей (воды, воздуха, шламов), масла, сливающиеся из узлов трения. Бак представляет собой сварную прямоугольную ёмкость, разделённую перегородками на 2 отсека:

— сливной для приёма и предварительного отстоя масла;

— заборный.

Слив масла из системы осуществляется через пеногаситель. В верхней части бака расположен люк для очистки закрытый крышкой. На линии соединения бака с атмосферой установлен огневой преградитель, для предотвращения попадания огня в маслобак. Для подогрева масла, маслобак снабжён змеевиковым подогревателем. Для предотвращения попадания пара (парового конденсата) в маслобак в случае разгерметизации змеевика имеется защитный кожух, заполненный маслом.

Для охлаждения масла имеется маслоохладитель, который представляет собой кожухотрубный аппарат горизонтального исполнения с неподвижными трубными досками. Масло охлаждается подачей воды из оборотного водоснабжения в змеевик маслоохладителя.

Сухие газодинамические уплотнения предназначены для гидрозатвора концевых уплотнений корпусов сжатия для центробежных компрессоров типа 4ГЦ2−130/6−65 331АК01−1(2).

В состав сухих газодинамических уплотнений входят:

— панель управления СГУ;

— патроны СГУ;

— установка газоразделительная мембранная МВа-0.025/95, далее по тексту;

— «Азотная установка».

Агрегат смазки (АС-1000) состоит из 2-х блоков фильтров, 2-х электронасосных агрегатов, бака масляного, агрегата тонкой очистки, 2-х маслоохладителей.

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей. Агрегат тонкой очистки масла предназначен для сепарации масла от воды и механических примесей и состоит из центробежного сепаратора УОР-401У и электродвигателя, смонтированных на общей раме.

Электронасосные агрегаты предназначены для подачи масла в узлы трения при пуске, работе, остановке компрессора и состоят из насоса и электродвигателя. Один из насосов является основным, другой — резервным.

Слив масла из системы осуществляется через пеногаситель. В верхней части бака расположен люк для очистки закрытый крышкой. На линии соединения бака с атмосферой установлен огневой преградитель, для предотвращения попадания огня в маслобак. Для подогрева масла, маслобак снабжён змеевиковым подогревателем. Для предотвращения попадания пара (парового конденсата) в маслобак в случае разгерметизации змеевика имеется защитный кожух, заполненный маслом. Для охлаждения масла имеется маслоохладитель, который представляет собой кожухотрубный аппарат горизонтального исполнения с неподвижными трубными досками. Масло охлаждается подачей воды из оборотного водоснабжения в змеевик маслоохладителя.

2.3 Панель управления СГУ Панель управления СГУ предназначена для управления и контроля работы патронов СГУ и представляет собой трубную конструкцию из нержавеющей стали, с расположенной на ней контрольно-измерительными приборами и регулирующей арматурой, установленная на собственной раме.

Панель управления СГУ включает в себя:

— систему буферного газа, обеспечивающую подачу на узлы СГУ очищенного газа;

— систему контроля утечек газа;

— систему разделительного газа.

Таблица 4 — Основные параметры панели СГУ:

Наименование параметра	Значение
Тип панели управления СГУ
Конфигурация	Трубная конструкция
Класс взрывозащиты
Система подачи буферного газа
Давление абсолютное, МПа
Температура, С	от -с 20 до + 30)
Расход, нм3/час
Максимальный перепад давления на фильтре, кПа
Система подачи разделительного газа	На входе в панель СГУ (один вход)	На выходе из панели СГУ (на два патрона)
Давление абсолютное, МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Максимальный размер твердых частиц, мкм
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса, кг

2.4 Патрон СГУ Патрон СГУ разделяет перекачиваемый, товарный (уплотняемый) газ и атмосферный воздух и предотвращает попадание утечек газа в полость подшипниковых камер и попадания масла в проточную часть компрессора.

Патрон СГУ состоит из двух механических уплотнений, расположенных друг за другом (тандем). Тип патрона по направлению вращения — реверсивный.

Уплотнительная ступень патрона СГУ представляет собой два кольца: неподвижное (статорная часть или торец) и вращающееся на валу ротора (роторная часть или седло). Через зазор между ними газ перетекает из области высокого давления в область низкого давления.

Торец уплотняется О-образным кольцом в качестве вторичного уплотнения.

На внутренней поверхности втулки уплотнения устанавливаются кольца допуска (вставляются в специально выточенные канавки и приклеиваются по месту).

Статорная часть пары трения выполнена из графита. Роторная часть выполнена из карбидвольфрамового сплава с канавками. Канавки спиралевидной формы выполняют в однонаправленных по направлению вращения уплотнениях, канавки симметричной формы — в уплотнениях реверсивного типа Наличие канавок на роторной части уплотнительной пары при вращении вала приводит к возникновению подъёмной силы, которая препятствует исчезновению зазора. Постоянное наличие зазора между кольцами обеспечивает отсутствие сухого трения между поверхностями колец.

Симметричная форма канавок в реверсивном уплотнении относительно радиальной линии обеспечивает работу патрона СГУ при вращении в любом направлении.

Закрутка потока в зазоре позволяет отбросить твердые частицы к выходу из зазора. Величина твёрдых частиц, попадающих в зазор не должна превышать по величине минимальной рабочей величины зазора (от 3 до 5 мкм),

Величина зазора в уплотнительной ступени патрона СГУ зависит от параметров газа перед уплотнением (давления, температуры, состава газа), скорости вращения ротора, конструктивной формы элементов уплотнения.

При увеличении давления перед уплотнением величина зазора уменьшается, осевая жёсткость газового слоя возрастает. С увеличением скорости вращения ротора увеличивается зазор, и возрастают утечки газа через ступень уплотнения.

Патрон отделен от проточной части концевым лабиринтным уплотнением, от подшипниковых камер — барьерным уплотнением (графитовое уплотнение типа Т82).

Давление перед концевыми лабиринтами первой и второй секции соответствует давлению во всасывающей камере первой секции.

Для предотвращения попадания газа компремирования из проточной части в патрон СГУ на первую ступень патрона СГУ (со стороны проточной части) подается буферный (очищенный товарный) газ.

Большая часть (более 96%) буферного газа поступает через лабиринтное уплотнение в проточную часть компрессора, а меньшая просачивается в полость между уплотнительными ступенями патрона, откуда обеспечивается контролируемый сброс утечек на свечу (первичная утечка менее 3%).

Вторая (внешняя) ступень патрона работает под давлением близким к атмосферному. Она запирает первичную утечку, а также является страховочной на случай разгерметизации первой уплотнительной ступени патрона. В случае сбоя первичного уплотнения, вторичное уплотнение берет на себя его функции и работает как одинарное уплотнения В качестве разделительного газа в линию барьерного уплотнения подводится технический азот, который производит из воздуха КИП азотная установка.

Азот подается в канал барьерного графитового уплотнения со стороны подшипниковых камер и предотвращает попадание масла и его паров на вторую ступень патрона, а также газа в подшипниковую камеру (22, https://сайт).

Азот не образует взрывоопасной смеси с газом в полости вторичной утечки и «выдувает» её на свечу. Величина вторичной утечки не контролируется.

Патрон СГУ обеспечивает уплотнение и безопасную работу компрессора в диапазоне его рабочих режимов и при остановке компрессора под давлением в контуре.

Таблица 5 — Основные параметры патрона СГУ

Наименование параметра	Значение
Тип патрона СГУ
Конфигурация	Тандем двухстороннего действия
Тип барьерного уплотнения	Малорасходное графитовое уплотнение типа Т82
Направление вращения патрона СГУ	Реверсивного типа
Скорость вращения ротора, об/мин
Уплотняемая среда	Товарный газ (таблица 1.5)
Максимальное уплотняемое давление абсолютное, МПа
Температура уплотняемого газа, С	От плюс 25 до плюс 188
Разделительный газ	технический азот по ГОСТ 9293-74
Параметры первичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5)
Давление (абсолютное), МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Параметры вторичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5) и разделительный газ
Давление абсолютное, МПа
Температура, С
Расход, нм3/час
Буферный газ, нм3/час
Разделительный газ, нм3/час
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм
Диаметр по валу, мм
Максимальный наружный диаметр, мм
Масса, кг
Масса роторной части, кг

2.5 Система буферного газа Буферный газ из заводской магистрали проходит тонкую очистку в моноблоке фильтров John Crane (двойной фильтр — один фильтр рабочий, один резервный) и далее дросселируется до параметров, необходимых на входе в патроны СГУ.

Моноблок фильтров производства коМПании Джон Крейн — это дублированная система фильтров. Во время работы действует только один фильтр. Не останавливая компрессор, можно переключиться с одного фильтра на другой.

Моноблок фильтров имеет клапан переключения и байпасный клапан. Байпасный клапан создаёт давление в полостях клапана переключения с обеих сторон, чтобы избежать сбоя при односторонней загрузке в течение длительного времени. Кроме того, этот байпасный клапан наполняет газом корпус второго фильтра. При переключении на второй фильтр, поток не прерывается. В нормальных условиях эксплуатации байпасный клапан должен быть открыт. Он должен быть закрыт только в случае замены фильтра. Диаметр отверстия перепускного клапана минимизирован до 2 мм. Это гарантирует выброс очень небольшого количества газа в атмосферу в случае, если байпасный клапан будет случайно оставлен открытым во время замены фильтроэлементов.

Все шаровые краны А2 — А9, входящие в моноблок фильтров, закрыты в вертикальном положении и открыты в горизонтальном положении рычага.

На каждой стороне моноблока для каждого фильтра имеется выпускное отверстие и канал продувки. На нижней стороне каждого из корпусов расположены дренажные отверстия, закрытые заглушками.

Фильтр должен проверяться не реже чем раз в 6 месяцев на предмет образования конденсата и/или засорения. На начальном этапе эксплуатации рекомендуется проводить еженедельные визуальные проверки фильтрующих элементов.

Каждый патрон СГУ снабжен системой контроля утечек газа и отвода первичной утечки газа на свечу и вторичной утечек газа в атмосферу.

Разделительный газ подается в панель СГУ и дросселируется до давления необходимого на входе в патроны СГУ. Система предназначена для предотвращения утечек газа в подшипниковый узел, исключения взрывоопасной концентрации перекачиваемого газа в полостях компрессора, а также защиты СГУ от попадания масла из полостей подшипников. Система оснащена байпасным каналом, включающим предохранительный клапан, который направляет избыточное давление прямо на свечу.

2.6 Азотная установка Азотная установка включает в себя блок подготовки воздуха, блок разделения газов и систему управления и контроля. Основными элементами установки являются два мембранных газоразделительных модуля на основе полых волокон. Модули работают по методу мембранного разделеня. Суть этого метода заключается в различной скорости проницания газов через полимерную мембрану за счёт перепада парциальных давлений. Модули предназначены для разделения газовых смесей.

Кроме модулей в установку входят:

— адсорбер АД1 для очистки воздуха;

— электронагреватель Н1 для подогрева воздуха;

— фильтры Ф1, Ф2, Ф3 и Ф4 для окончательной очистки воздуха;

— шкаф контроля и управления.

Модуль состоит из корпуса и размещённым в нём пучком полых волокон. Воздух подаётся внутрь полых волокон и кислород, проникая через стенки волокон, заполняет межволоконное пространство внутри корпуса и выходит через патрубок «Выход пермеата» наружу, а оставшийся внутри волокон газ (азот) подаётся через патрубок «Выход азота» на стойку управления СГУ.

Фильтры Ф1-Ф4 предназначены для очистки воздуха от капельного масла и пыли.

Адсорбер АД1 предназначен для очистки воздуха от паров масла. В металический корпус, между решётками, засыпается активированный уголь. На нижнюю решётку к сетке прикреплено фильтровальное полотно. Активный уголь СКТ-4 и фильтровальное полотно «Фильтра-550» подлежит замене через 6000 часов работы адсорбера.

Электронагреватель предназначен для подогрева поступающего в модуль воздуха. Электронагреватель представляет собой сосуд с теплоизолированным от внешней среды корпусом и размещённым в нём трубчатым нагревателем (ТЕН).

Штуцеры шт.1, шт.2 и наконечники нк-1, нк-2 предназначены для отбора анализа от модулей ММ1 и ММ2 при настройке установки. Для отбора анализа следует надеть резиновый шланг на соответствующий наконечник, соединить его с газоанализатором и ключом отвернуть на 1/3 оборота против часовой стрелки.

Поверхность волокна имеет пористую структуру с нанесённым на его газоразделительным слоем. Принцип действия мембранной системы основан на различной скорости проникновения компонентов газа через вещество мембраны, из-за разницы парциальных давлений на различных сторонах мембраны.

Азотная установка работает полностью в автоматическом режиме. Система контроля и управления обеспечивает контроль параметров установки и защиту от аварийных ситуаций, отключение в случае неисправности автоматически.

Таблица 6 — Основные параметры азотной установки

Наименование параметра	Значение
Тип установки
Конструктивное исполнение	Модульное
Класс взрывозащиты
Вид климатического исполнения по ГОСТ 150 150-69
Параметры воздуха на входе
Температура, С	(от плюс 10 до плюс 40)2
Давление абсолютное, МПа
Относительная влажность, %
Параметры технического азота на выходе
Объёмный расход при стандартных условиях (20С, 0.1013 МПа), нм3/час
Температура, С	Не более 40
Давление абсолютное, МПа
Объемная доля кислорода не более, %
Точка росы не выше, С
	Не более 0,01
Относительная влажность, %
Объёмный расход пермиата (обогащённого кислородом воздуха) на выходе, нм3/час
Электропитание	Однофазный, напряжение 220 В, 50 Гц
Потребляемая мощность, кВт
Время выхода на режим, мин	Не более 10
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса установки, кг	Не более 200

3 Описание технологического процесса и технологической схемы объекта При работающем блоке очистки и стабилизации конденсата (У-331) газ стабилизации из 331В04 направляется в сепаратор 331АС104, где отбивается от жидкости и через отсекатель 331ААУ1−1 поступает на узел редуцирования с клапанами PCV501−1 и PCV501−2, регулирующими давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7−7,5 кгс/см2.

Уровень жидкости в сепараторе 331С104 измеряется прибором LT104 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331АС104 до 50% (700 мм) включается сигнализация 331LAH104 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа стабилизации измеряется прибором FT510, температура — прибором ТЕ510, давление — прибором РТ510 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в трубопроводе газа стабилизации от 331В04 до клапанов 331PCV501−1 и 331PCV501−2 контролируется прибором РТ401 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 6 кгс/см2 автоматически открывается клапан 331PCV501А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа стабилизации. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором 331РТ501, регулируется клапанами 331PCV501−1 и PCV501−2, которые установлены на трубопроводе подачи газа стабилизации во входной коллектор. При понижении давления ниже 6 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL501 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения и выветривания из 331В05А направляются в сепаратор 331АС105, где отбиваются от жидкости и через отсекатель 331ААУ1−2 поступают на узел редуцирования с клапаном 331PCV502, регулирующим давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7−7,5 кгс/см2.

Уровень жидкости в сепараторе 33А1С105 измеряется прибором LT105 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331С105 до 50% (700 мм) включается сигнализация 331LAH105 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа расширения и выветривания измеряется прибором FT511, температура — прибором позиции ТЕ511, давление — прибором РТ511 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Давление в трубопроводе газа расширения и выветривания от 331В05А до клапана PCV502 контролируется прибором РТ402 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 10 кгс/см2 автоматически открывается клапан PCV502А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа выветривания. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором РТ502 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном PCV502, который установлен на трубопроводе подачи газа выветривания во входной коллектор. При понижении давления ниже 10 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL502 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения, выветривания и стабилизации после узлов редуцирования объединяются в общий коллектор (количество до 40 000 м3/час) и с температурой от 25 до 50 оС подаются во входные сепараторы 331С101−1 или 331С101−2, расположенные на всасе 1-ой ступени центробежных компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2). Возможна подача экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания во входной коллектор из коллектора низконапорных газов, поступающих с установок 1,2,3У70, У02,03, 1,2,3У370, У32, У09.

Расход низконапорных газов измеряется прибором FT512, температура — прибором ТЕ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в коллекторе низконапорных газов измеряется прибором РТ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Давление газа стабилизации во входном коллекторе измеряется по месту техническим манометром и приборами РТ503 и PIS503 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления менее 5,7 кгс/см2 включается сигнализация PAL503 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении давления более 6,5 кгс/см2 включается сигнализация РАН503 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. От превышения давления во входном коллекторе предусмотрена защита. При повышении давлении во входном коллекторе более 7,5 кгс/см2 автоматически открывается клапан PCV503.

Газы стабилизации проходят через сепаратор 331С101−1 (331С101−2), отбиваются от жидкости и поступают на всас 1-ой ступени компрессора.

Давление газа на всасе 1-ой ступени измеряется приборами РТ109−1 (РТ109−2), РТ110−1(РТ110−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на всасе компрессора измеряется приборами ТЕ102−1(ТЕ102−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С101−1 (331С101−2) измеряется приборами LT825−1 (LT825−2), LT826−1 (LT826−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 7% (112 мм) включается сигнализация 331LAH825−1 (331LAH825−2), 331LAH826−1 (331LAH826−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах 331С101−1, 331С101−2 до 81% (1296 мм) включается блокировка 331LAHH825−1(2), 331LAHH826−1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01−1 или 331АК01−2. При этом автоматически отключаются электродвигатели вентиляторов АТ101−1,2,3,4 (АТ102−1,2,3,4), закрывается на нагнетании основной кран КШ114−1 (КШ114−2) и кран-дублёр КШ116−1 (КШ116−2), открывается антипомпажный клапан КД101−1 (КД101−2), открываются краны:

— КШ121−1 (КШ121−2) — сброс на факел с трубопроводов всаса;

— КШ122−1 (122−2) — сброс на факел с трубопроводов нагнетания 1-ой ступени;

— КШ124−1 (124−2) — сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени;

— КШ115−1 (КШ115−2) — байпас основного крана на нагнетании;

— КШ125−1 (125−2) — сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени между кранами КШ114−1 (КШ114−2) и КШ116−1 (КШ116−2);

закрывается основной кран на всасе КШ102−1 (КШ102−2) и далее идёт операция «Продувка после остановки».

Продувка компрессоров 331АК01−1 или 331АК01−2 производится чистым (товарным) газом. При продувке компрессоров автоматически открывается КШ131−1 (КШ131−2) по подаче товарного газа на продувку компрессоров. Через 7 минут после начала продувки закрываются КШ121−1 (КШ121−2) и КШ122−1 (КШ122−2). В следующие 7 минут при условии, что давление нагнетания 2-ой ступени менее 2 кгс/см2, закрываются КШ131−1 (КШ131−2), КШ124−1 (КШ124−2), КШ125−1 (КЩ125−2) и отключаются маслонасосы уплотнений Н301−1 (Н301−2), Н302−1 (Н302−2), закрывается КШ301−1 (КШ301−2) по подаче буферного газа, отключаются маслонасосы системы смазки Н201−1 (Н201−2), Н202−1 (Н202−2) и вентилятор наддува главного электродвигателя. Аварийный останов завершён.

По окончании продувки газом проводится продувка азотом, которая осуществляется открытием вручную вентиля по подаче азота и дистанционно крана КШ135−1 (КШ135−2).

Давление товарного газа до обратного клапана измеряется прибором РТ506 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления газа до 20 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL506 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Давление товарного газа после обратного клапана, измеряется приборами РТ507, PIS507 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления газа до 30 кгс/см2 включается сигнализация PAL507 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход товарного газа измеряется приборами FE501, FE502 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 1100 м3/час включается сигнализация 331FAL501, 331FAL502 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура товарного газа измеряется приборами ТЕ502, ТЕ503 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа до 30оС включается сигнализация TAL502, TAL503 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления газа в сепараторах 331С101−1 (331С101−2) измеряется приборами позиции 331РdТ824−1 (331PdT824−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления газа более 10 кПа включается сигнализация 331PdAH824−1 (331РdАН824−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 1-ой ступени компрессоров с давлением до 24,7 кгс/см2 и температурой 135оС подается в аппарат воздушного охлаждения АТ101−1 (АТ101−2), где охлаждается до температуры 65оС. Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессоров измеряется приборами ТЕ104−1 (ТЕ104−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа на нагнетании 1-ой ступени компрессора измеряется приборами РТ111−1(2), РТ112−1(2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении давления газа стабилизации с нагнетания 1-ой ступени компрессора до 28 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН111−1 (331РАН111−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессора измеряется прибором ТЕ103−1 (ТЕ103−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на выходе с АТ101−1 (АТ101−2) измеряется приборами ТЕ106−1 (ТЕ106−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ101−1 (АТ101−2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL106−1 (331ТАL106−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Поддержание температуры газа на выходе из АТ101−1 (АТ101−2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды; отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха — в зимнее время. Регулирование температуры газа на выходе из АТ101−1(АТ101−2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ101−1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН (L)106−1 в следующем режиме:

Таблица 7 — Режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ101−1 (АТ101−2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ120−1 (ТЕ120−2), ТЕ122−1 (ТЕ122−2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и приточными жалюзи осуществляется сезонно вручную. При понижении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101−1 (АТ101−2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL122−1 (331ТАL122−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101−1 (АТ101−2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАН122−1 (331ТАН122−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры газа на выходе из АТ101−1 (АТ101−2) до 90 оС включается сигнализация 331ТАН106−1 (331TAН106−2), на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении температуры до 95оС включается блокировка 331TAHН106−1 (331ТАНН106−2) на мониторе рабочего места оператора поступает звуковое сообщение и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331К01−1 или 331К01−2 в той же последовательности.

Охлажденный в 331АТ101−1 (331АТ101−2) газ стабилизации проходит через сепараторы 331С102−1 (331С102−2), отбивается от жидкости и поступает на всас 2-ой ступени компрессоров.

Давление газа на всасе 2-ой ступени компрессоров измеряется приборам РТ123−1 (РТ123−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления газа на сопле сужающего устройства СУ102−1 (СУ102−2), установленного между сепараторами 331С102−1 (331С102−2) и всасом 2-ой ступени, измеряется прибором PdT120−1 (PdT120−2) и на мониторе рабочего места оператора регистрируются показания.

Температура газа на всасе 2-ой ступени компрессора измеряется приборами ТЕ108−1 (ТЕ108−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С102−1 (331 102−2) измеряется приборами LT805−1 (LT805−2), LT806−1 (LT806−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17% (102 мм) включается сигнализация 331LAH805−1 (331LAH805−2), 331LAH806−1 (331LAH806−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах до 84% (504 мм) включается блокировка позиции 331LAHH805−1 (331LAHH805−2), 331LAHH806−1 (331LAHH806−2) поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01−1 или 331АК01−2 в той же последовательности.

Перепад давления газа в сепараторах 331С102−1 (331С102−2) измеряется приборами 331РdT804−1 (331PdT804−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH804−1 (331PdAH804−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до 331АТ102−1 (331АТ102−2) измеряется приборами РТ-124−1 (РТ124−2), РТ125−1 (РТ125−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на 2-ой ступени (всас — нагнетание) измеряется приборами 331PdТ122−1 (331PdТ122−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до АТ102−1 (АТ102−2) измеряется прибором ТЕ109−1 (ТЕ109−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Температура газа на входе в АТ102−1 (АТ102−2) измеряется приборами ТЕ110−1 (ТЕ110−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 2-ой ступени компрессоров с давлением до 65 кгс/см2 и температурой 162 — 178 оС подаётся в аппарат воздушного охлаждения АТ102−1 (АТ102−2), где охлаждается до температуры 80 — 88 оС.

Температура газа на выходе из АТ102−1 (АТ102−2) измеряется приборами ТЕ113−1 (ТЕ113−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ102−1 (АТ102−2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАL113−1 (331ТАL113−2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. Поддержание температуры газа на выходе из АТ102−1 (АТ102−2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды, отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха — в зимнее время.

Регулирование температуры газа на выходе из АТ102−1 (АТ102−2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ102−1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН (L)113−1 в следующем режиме:

Таблица 8 — режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ102−1 (АТ102−2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ121−1 (ТЕ121−2), ТЕ123−1 (ТЕ123−2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и преточными жалюзями осуществляется сезонно вручную. При повышении температуры в 331АТ102 до 105 оС включается сигнализация 331ТАН113−1 (331ТАН113−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

При дальнейшем повышении температуры на 331АТ102 до 115оС срабатывает блокировка 331ТАНН113−1 (331ТАНН113−2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01−1 или 331АК01−2 в той же последовательности.

Охлажденный в АТ102−1 (АТ102−2) газ компримирования проходит через сепараторы 331С103−1 (331С103−2), отбивается от жидкости, поступает в общий коллектор и далее через отсекатели 331А-АУ4, 331А-АУ-5 направляется на I, II, III очереди завода на переработку.

Уровень жидкости в 331С103−1 (331С103−2) измеряются приборами LT815−1 (LT815−2), LT816−1 (LT816−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17% (102 мм) включается сигнализация 331LAH815−1 (331LAH815−2), 331LAH816−1 (331LAH816−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления в сепараторах 331С103−1 (331С103−2) измеряется приборами 331PdT814−1 (331PdT814−2). При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH814−1 (331PdAH814−2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2) после 331С103−1 (С103−2) до основного крана КШ114−1 (КШ114−2) измеряется прибором РТ128−1 (РТ128−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа в коллекторе нагнетания после КШ114−1 (КШ114−2) измеряется прибором РТ129−1 (РТ129−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2) после диафрагмы ДФ101−1 (ДФ101−2), установленной между основным краном КШ114−1 (КШ114−2) и краном-дублёром основного крана КШ116−1 (КШ116−2), измеряется приборами РТ136−1 (РТ136−2), РТ137−1 (РТ137−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на диафрагме ДФ101−1 (ДФ101−2) измеряется приборами PdT138−1 (PdT138−2), PdT139−1 (PdT139−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2) после основного крана КШ114−1 (КШ114−2) измеряется прибором ТЕ111−1 (ТЕ111−2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном КД102−1 (КД102−2), который установлен на трубопроводе подачи горячего газа с нагнетания компрессоров 331АК01−1 (331АК01−2) на смешение с охлажденным газом после сепараторов 331С103−1 (331С103−2).

При понижении давления газа до 61 кгс/см2 включается сигнализация 331PAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При повышении давления газа до 65 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура скомпримированного газа в выходном коллекторе измеряется прибором ТЕ501 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Расход скомпримированного газа на выходном коллекторе измеряется прибором FТ504 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 20 600 м3/час включается сигнализация 331FAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Заполнить форму текущей работой

Частота обертання шпинделя n = 1000V/ПD = 1000 179.9/ 3.14 25.35 = 2260 об/хв. Перехід. Точити поверхню діаметром 30к6 остаточно до діаметра 30.16h11 на l = 20 мм. Частота обертання шпинделя n = 1000V/ПD = 1000 171/3.14 30.46 = 1788 об/хв nд = 1800 об/хв. Частота обертання шпинделя n = 1000V/ПD = 1000 171/3.14 30.3 = 1797.3 об/хв nд = 1800 об/хв. Частота обертання шпинделя n = 1000V/ПD = 1000...

Курсовая

Различной величиной магнитной проводимости пластин магнитопровода вдоль и поперек направления проката; Короткозамкнутые контуры в магнитопроводе датчика, а также короткозамкнутые витки в выходных катушках приводят к фазовому сдвигу потока, пронизывающего эти контуры, следствием чего является дополнительный фазовый сдвиг между напряжениями в левой и правой половине выходной обмотки. Отличие угла...

Увеличилось как скачкообразное, так и установившееся значение тока. Что свидетельствует об увеличении нагрузки. При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид: Математическая модель с нелинейностью и раскрытым двигателем. Воздействие момента сопротивления - шаговое. Воздействие момента сопротивления равно 0 Нм. При этом график переходного процесса угловой скорости...

Дипломная

Как уже было сказано выше, смесь во фризер периодического действия (ОФА и ОФА-М) поступает под действием гравитационных сил. Резервуар со смесью в них расположен над замораживающим цилиндром, и смесь поступает в цилиндр через калиброванное отверстие в основании трубопровода смеси. При поступлении смеси в цилиндр воздух втягивается одновременно с ней, и взбивание происходит при атмосферном...

При планировке мест на участке, обычно предусматриваются средства для хранения и размещения приспособлений, инструментов, заготовок, полуфабрикатов, готовых изделий, производственной мебели, средства ухода за оборудованием, оградительные и предохранительные устройства и др. Важное значение имеет планировка рабочего места, под которой понимается целесообразное пространственное размещение...

Контрольная

Устройство для вварки труб в трубную решетку имеет электроды в виде катящихся шариков (пат. ФРГ № 1 085 073). Смазку валков прокатного стана осуществляют только при наличии металла в клети (пат. Англ. № 1 287 244). При покраске цилиндрических деталей на них с избытком подают краску (окунают в ванну), а затем вращением детали (авт. св. № 242 714) лишнюю краску удаляют. Для хранения бревен в воде...

Для заготовки получаемой методом штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах значения коэффициентов в формуле (7) следующие: Определим, стоимость заготовок получаемых, по первому и второму методу подставляя, выбранные данные в формулу (7) получим: Определим общую стоимость по первому и второму методу получения заготовки с учётом найденных значений: После разработки и проведения...

Курсовая

По законам пропорциональности находят характеристики насоса. соответствующие новой частоте вращения вала рабочего колеса. Результаты расчета представлены в табл. 5. Таблица 5 Рабочие характеристики насоса при регулировании его работы на сеть изменением частоты вращения рабочего колеса.