Материал: Разработка интегрированной системы проектирования и управления колонны К-4 установки АВТ-4

Разработка интегрированной системы проектирования и управления колонны К-4 установки АВТ-4

Курсовая работа

по курсу “Интегрированные системы проектирования и управления”

На тему «Разработка интегрированной системы проектирования и управления колонны К-4 установки АВТ-4»

Содержание

Задание

Введение

. Формирование требований к АС         

.1 Изучение объекта и существующей АСУТП

.2 Формирование требований пользователя к автоматизированным системам

.2.1 Требования к АСУ в целом

.2.2 Требования к функциям АСУ

.2.3 Требования к подготовленности персонала АСУ

.3 Оформление отчета о выполненной работе

. Разработка концепции АС

.1 Разработка вариантов концепции АС         

.2 Отчет о выполненной работе

. Техническое задание

. Технорабочий проект

. Ввод в действие

Заключение

Литература        

Задание

1.   изучить существующую АСУТП колонны К-4 стабилизации бензина установки АВТ-4 ООО «Новоуфимский НПЗ» (далее - Объект);

2.      выделить недостатки существующей АСУТП;

.        предложить модель новой АСУТП (далее - Система);

.        разработать технический проект РСУ, ПАЗ, привести все необходимые схемы;

.        разработать мнемосхемы технологического процесса.

.        оформить все проделанные работы согласно ГОСТ 34.601-90.

Стадии создания АС по ГОСТ 34.601-90

Данный ГОСТ предусматривает следующие стадии и этапы создания АС:

. Формирование требований к АС

.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС

.2. Формирование требований пользователя к АС

.3. Оформление отчета о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания)

. Разработка концепции АС

.1. Изучение объекта

.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ

.3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя

.4. Оформление отчета о выполненной работе

. Техническое задание

.1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС

. Эскизный проект

.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям

.2. Разработка документации на АС и ее части

. Технический проект

.1. Разработка проектных решений по системе и ее частям

.2. Разработка документации на АС и ее части

.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку

.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации

. Рабочая документация

.1. Разработка рабочей документации на систему и ее части

.2. Разработка или адаптация программ

. Ввод в действие

.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие

.2. Подготовка персонала

.3. Комплектация АС поставляемая изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями)

.4. Строительно-монтажные работы

.5. Пусконаладочные работы

.6. Проведение предварительных испытаний

.7. Проведение опытной эксплуатации

.8. Проведение приемочных испытаний

. Сопровождение АС

.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами

.2. Послегарантийное обслуживание

Данный ГОСТ также допускает:

·    исключение стадии "Эскизный проект" и отдельные этапы работ на всех стадиях;

·        объединение стадий "Технический проект" и "Рабочая документация" в одну стадию "Технорабочий проект";

·        в зависимости от специфики создаваемых АС и условий их создания, выполнение отдельных этапов работ до завершения предшествующих стадий, параллельное во времени выполнение этапов работ, включение новых этапов работ.

Согласно общему плану и приведенным допущениям, был составлен план разработки АСУТП, оптимальный для Объекта.

План разработки АСУ ТП

Формирование требований к АС

.2.     Формирование требований пользователя к АС

1.3.   Оформление отчета о выполненной работе

. Разработка концепции АС

.1. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС

.2. Отчет о выполненной работе

. Техническое задание

.1. Разработка технического задания

. Технорабочий проект

. Ввод в действие

Введение

Стадия сопровождение АСУ ТП предполагает проведение следующих этапов работ:

·        Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами - осуществляются работы по устранению недостатков, выявленных при эксплуатации АСУ ТП в течение установленных гарантийных сроков, внесению необходимых изменений в документацию по АСУ ТП.

·        Послегарантийное обслуживание - осуществляют работы по:

а) анализу функционирования системы;

б) выявлению отклонений фактических эксплуатационных

характеристик АС от проектных значений;

в) установлению причин этих отклонений;

г) устранению выявленных недостатков и обеспечению стабильности эксплуатационных характеристик АСУ ТП;

д) внесению необходимых изменений в документацию на АСУ ТП.

Виды, периодичность и регламент обслуживания технических средств должны быть указаны в соответствующих инструкциях по эксплуатации. Общие требования к системам контроля, управления, сигнализации и противоаварийной защиты при эксплуатации, монтаже, наладке и ремонте определяются ПБ 09-540-03 "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств". Конкретные требования по эксплуатации КИП и СА регламентируются общезаводскими инструкциями.

1. Формирование требований к АС

1.1 Изучение объекта и существующей АСУТП

В качестве объекта был выбран блок стабилизации бензина установки АВТ-4. Стабилизатор К-4 предназначен для стабилизации прямогонного бензина путем отгонки из него углеводородных газов и сероводорода.

Блок стабилизации состоит из ректификационной колонны К-4, рибойлера Т-1, емкости Е-3, теплообменников Т-4/1-4, воздушного холодильника Х-3 и водяного холодильника Х-4.

Колонна К-4 оборудована 35 тарелками из них 15 желобчатые и 20 провального типа.

Описание работы Объекта

Нестабильный бензин прокачивается через межтрубное пространство теплообменников Т - 4/2-4, Т- 4/1 и поступает на 20 тарелку стабилизатора К-4.Температура нестабильного бензина, поступающего на 20 тарелку стабилизатора К-4, составляет 120-160°С.

С верха стабилизатора К-4 углеводородные газы и сероводород направляются в аппарат воздушного охлаждения Х-3, где конденсируются, охлаждаются до 50^оС и поступают в рефлюксную емкость Е-3. Не сконденсировавшийся газ из емкости Е-3 в емкость Е-2а. Рефлюкс с Е-3 подается на орошение стабилизатора К-4, а балансовый избыток откачивается в парк высокого давления или на установки АГФУ, ГФУ.

Температура верха стабилизатора К-4 поддерживается не более 80^оС. Температура паров с верха колонны К-4, после аппарата воздушного охлаждения Х-3, поддерживается не более 50^оС.

Расход орошения составляет 6,0-14,0 м³/час.

При понижении уровня в емкости Е-3 ниже 20% и повышении выше 80% срабатывает сигнализация.

Температура вывода рефлюкса поддерживается не более 50^оС.

При повышении давления в стабилизаторе К-4 более 9 кгс/см² (0,9 МПа) срабатывает сигнализация.

С низа колонны К-4 бензин перетекает в рибойлер Т-1, где отпариваются легкие углеводороды и по шлемовой линии возвращаются в низ К-4, а стабильный бензин из Т-1 через межтрубное пространство теплообменников Т-4/2-4, погружной холодильник Х-4 откачивается в парк.

Температура стабильного бензина на выходе с установки поддерживается не более 50^оС.

Расход стабильного бензина на выходе с установки поддерживается в пределах 20-100 м³/час.

При понижении уровня в рибойлере Т-1 ниже 20% и повышении выше 80% срабатывает сигнализация.

Температура низа колонны К-4 поддерживается не более 150-180^оС.

интегрированный проектирование автоматизированный управление

Таблица 1 - Краткая характеристика технологического оборудования блока стабилизации

Контроль технологических параметров процесса

Всякий технологический процесс характеризуется определенными физическими величинами (параметрами). Для оптимального хода технологического процесса некоторые его параметры требуется поддерживать постоянными, а некоторые - изменять по определенному закону. При работе того или иного объекта на него поступают различные внешние и внутренние возмущающие воздействия, нарушающие оптимальный ход технологического процесса объекта. Одной из основных задач автоматического регулирования является поддержание оптимальных условий протекания технологического процесса.

В качестве контролируемых параметров выбираются возмущения, которые важны для проведения процесса, но на них невозможно или недопустимо воздействовать. В качестве регулируемых параметров выбирают технологические параметры, изменение которых ведёт к нарушению прохождения процессов в аппарате.

Температура:

Необходимо контролировать температуру верха и низа колонны и температуру подачи сырья в колонну после теплообменников Т-4/1 для диагностики работы, проверки соответствия параметров технологическим нормам и правилам и расчета теплового баланса данных технологических аппаратов. От температуры зависит как качество конечного продукта и производительность процесса, так и его безопасность. Изменение температуры в колонне может привести к повышению давления. Необходимость контроля температуры сырья после теплообменника Т-4/1 обуславливается тем, что он должен поступать в колонну с определенной температурой.

Давление:

Для безопасной эксплуатации колонны необходимо контролировать давление в ней. Очень важно контролировать в колонне, т.к. изменение давления может привести к ухудшению качества нефтепродуктов и к взрывоопасным ситуациям на установке.

Уровень:

Необходимо контролировать уровень в ёмкости Е-3 для обеспечения непрерывности технологического процесса. Изменение уровня может привести к переполнению нефтепродуктов в ёмкости, следовательно попадание их в другие технологические аппараты.

Расход:

Расход на входных и выходных потоках необходимо контролировать для оценки эффективности работы блока и материального баланса установки. Расход влияет на качество получаемого продукта. Нарушение работы расходомера может привести к колебаниям температуры и давления в колонне.

1.1.2 Существующая АСУ

В настоящее время на установке "АВТ-4" используется система управления Centum-XL. Это программно-аппаратный комплекс фирмы Yokogawa второго поколения.

В системе Centum-XL станция оператора (EOPS) выполняет функции индикации промышленных регуляторов, а станция управления участком EFCS/EFCD производит регулирование.

Микропроцессор в EFCS/EFCD производит обработку для 80 контуров регулирования.

Функции таких стандартных аналоговых приборов, как регуляторы и индикаторы, заложены в программном обеспечении микропроцессора станции управления участком. Панели настройки всех приборов, имеющихся в виде программных алгоритмов в станции EFCS/EFCD могут быть показаны на экране. Каждая станция управления участком может содержать до 255 приборов. Выходы от регуляторов, подключаемые к участку, обрабатываются многоточечной платой аналоговых входов/выходов МАС2, многоточечной платой импульсных входов/аналоговых выходов РАС или индикаторами контуров CLDU.

Функции соединения контуров CENTUM идентичны соответствующим функциям соединения клемм приборов проводами в стандартных аналоговых устройствах (или трубками в пневматических системах). Функции соединения контуров могут, например, объединять два регулятора в каскад (для управления), соединять регулятор и селектор (для автоселекторного управления), или регулятор и блок задания соотношения (для управления соотношением).

В станциях управления участком внутренние соединения - все соединения, кроме подключения кабелей с участка к платам входа/выхода, создаются в программном обеспечении. Внутренние соединения включают в себя соединения между приборами CENTUM, a также между приборами CENTUM и платами входа/выхода.

В систему включены разнообразные функции проверки тревоги, такие как проверка на превышение порогов тревоги выше верхнего, ниже нижнего пределов, превышение верхнего и нижнего пределов тревоги, отклонение, диагностика неисправности приборов по скорости изменения сигнала.

Сигнал тревоги может сгенерировать состояние тревоги и вывести на экран сигнализаторы, вывести на печать сообщения и активизировать функции логического управления.

Операторская станция EOPS обеспечивает работу и функции наблюдения, требуемые для управления в целом системы CENTUM-XL. Расширенная емкость применения поддерживает до 16000 позиций, 300 страниц графических панелей и свыше 2300 точек записи трендов на одну операторскую станцию. Разнообразные функции записи трендов объединены с возможностями эффективного анализа производства и наблюдения. Техника развитого программного обеспечения позволяет обеспечить время доступа 1 секунда ко всем дисплеям.

Несмотря на все достоинства этой передовой для своего времени системы, в настоящее время она морально устаревает. Современные аппаратные и программные средства способны обеспечить более высокую мощность и скорость обработки сигналов, а следовательно более точное регулирование процессов, в результате чего повышается качество продуктов. Также серьезным недостатком является отсутствие совместимости системы CENTUM-XL с современным программным обеспечением, т.к. в настоящее время разработано огромное количество программ для анализа систем и происходящих в них процессов, анализа экономической эффективности этих систем и процессов.

В настоящее время, с учетом указанных недостатков разработана система третьего поколения CENTUM CS3000.

1.2 Формирование требований пользователя к автоматизированным системам.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ (ГОСТ 24.104-85)

1.2.1 Требования к АСУ в целом

·        АСУ любого вида должна соответствовать требованиям настоящего стандарта, требованиям технического задания на ее создание или развитие (далее - ТЗ на АСУ), а также требованиям нормативно-технических документов, действующих в ведомстве заказчика АСУ.

·        Ввод в действие АСУ должен приводить к полезным технико-экономическим, социальным или другим результатам, например: