СКАЧАТЬ:  gfu-300-tatneftegazopererabotka.zip [742,31 Kb] (cкачиваний: 418)

Реферат

Курсовой проект по дисциплине: «Автоматизация технологических процессов и производств», на тему: «Блок дебутанизации ГФУ-300».

Данная установка относится к управлению «Татнефтегазпереработка» при ОАО «ТатНефть».

Ключевые слова, использующиеся в данном курсовом проекте:

• ГФУ–газофракционирующая установка;
• ШФЛУ – широкая фракция легких углеводородов;
• УНТКР – установка низкотемпературной конденсации и ректификации;
• УООГ – установка осушки и очистки газа;
• ГПЗ – газоперерабатывающий завод.

Данная работа актуальна, так как в настоящее время возможности нефтепереработки многих стран мира для удовлетворения растущих потребностей в моторных топливах за счет увеличения объемов добычи нефти практически исчерпаны. Исключительно перспективным является прямое использование природного газа в транспортных и энергетических установках. Появляется все больше автомобилей, рассчитанных на использование газового топлива в сжатом или сжиженном состоянии.

Работа включает в себя технологическое описание блока дебутанизации ГФУ-300, модель автоматизированной работы рассматриваемого блока, описание технических средств автоматизации каждого уровня.

Курсовой проект содержит: расчётно-пояснительную записку (80 стр.), состоящая из введения, технологической, технической, расчётной, проектной и графической части; чертёж схемы автоматизации блока дебутанизации ГФУ-300; приложения: примеры видеокадров мнемосхем АРМ, экспликация трубопроводов.

Введение

         В настоящее время возможности нефтепереработки многих стран мира для удовлетворения растущих потребностей в моторных топливах за счет увеличения объемов добычи нефти практически исчерпаны. Для решения этой актуальнейшей проблемы представляют интерес следующие направления сбалансированного развития нефтепереработки, двигателестроения и потребления моторных топлив:

1) углубление и химизация переработки нефти;

2) оптимизация качества моторных топлив с целью расширения ресурсов и снижения фактического их расхода;

3) дизелизация автомобильного парка;

4) применение альтернативных топлив – газообразных, кислородосодержащих и топлив из твердых горючих ископаемых.  

         Процессы газофракционирования предназначены для получения из нефтезаводских газов индивидуальных низкомолекулярных углеводородов (как предельных, так и непредельных) или их фракций высокой чистоты, являющихся компонентами высокооктановых автобензинов, ценным нефтехимическим сырьем, а также для процессов алколирования и производств метилтретбутилового эфира и т.д.

         При фракционировании газов получают следующие узкие углеводородные фракции:

-  метан-этановую (сухой газ), иногда этановую, которую используют как сырье  пиролиза или в качестве хладоагентана установках глубокой депарафинизации масел и т.д.;

- пропановую, используемую как сырье пиролиза, бытовой сжиженный газ и хладоагент для производственных установок;

- изобутановую, являющуюся сырьем установок алкилирования, производств синтетического каучука;

- бутановую для получения бутадиена или используемую как бытовой сжиженный газ и как компонент автобензинов для регулирования пусковых свойств;

- изопентановую, которая служит сырьем для производства изопренового каучука и высокооктановым компонентом автобензинов;

- пентановую фракцию – сырье для процессов пиролиза, изомеризации и т.д.

Одними из самых распространенных процессов разделения жидких смесей являются процессы  ректификации.

         Ректификация  — это тепломассообменный процесс, применяемый для разделения жидких смесей, компоненты которых различаются по температурам кипения. Процесс осуществляется при контактировании потоков пара и жидкости, имеющих разные составы и температуры: пар содержит больше высококипящих компонентов и имеет более высокую температуру, чем вступающая с ним в контакт жидкость.

В данной курсовой работе рассматривается блок дебутанизации ГФУ-300 ОАО «Татнефтегазпереработка».

Основными показателями работы ГФУ (основными объектами которой являются колонны ректификации) является четкость разделения жидких углеводородных смесей на составляющие компоненты и степень чистоты получаемых на установке продуктов. Качество их должно удовлетворять всем требованиям технических условий и стандартов.

Качество получаемой на ГФУ продукции и устойчивость технологических режимов в основном зависят от надежности работы контрольно-измерительных  приборов и автоматических регуляторов. В следствии, этого выбор систем контроля, управления и регулирования является одной из важнейших задач при проектировании ГФУ.

Следует иметь в виду, что при регулировании процесса ректификации всякое изменение режима медленно распространяется от тарелки к тарелке, и только постепенно вновь восстанавливается равновесие; поэтому резкое изменение режима в колонне недопустимо.

Чтобы правильно вести технологический режим, необходимо знать влияние каждого из основных параметров на процесс ректификации и на качество получаемых продуктов.

3. Технологическая часть

3.1. Газофракционирующие установки.

Нестабильный бензин, получаемый на газоотбензинивающих установках методом компрессии, абсорбции или низ­котемпературной ректификации или адсорбции, содер­жит углеводороды от этана до гептана и высшие. В зависи­мости от состава отбензиниваемых газов и глубины извле­чения целевых углеводородов, состав нестабильных бен­зинов колеблется в широких пределах. Как товарный продукт нестабильный бензин не находит применения. В народном хозяйстве используются его компоненты: пропан, изобутан, н-бутан, изопентан.

Основное требование к качеству каждого выделяемого углеводорода — это чистота, т. е. высокая концентрация целевого компонента в получаемой фракции. Выделить совершенно чистые (не имеющие примесей) углеводороды в промышленных условиях практически невозможно. Вместе с целевым компонентом в продукте содержатся другие углеводороды, имеющие близкие температуры кипения. Такая смесь носит название фракции того или иного компонента (пропановая фракция, бутановая фрак­ция и т. д.).

Четкое разделение жидких углеводородных смесей до­стигается в колоннах с большим числом ректификацион­ных тарелок, служащих для контактирования паров, поднимающихся снизу колонны, и флегмы, стекающей сверху.

Подогретое сырье подается в среднюю (питательную) часть колонны. Здесь из сырья выделяются пары и устре­мляются вверх в концентрационную часть колонны, а оставшаяся жидкость стекает вниз — в отгонную часть. На верхнюю тарелку колонны подается орошение, представляющее собой конденсат верхнего продукта (дистил­лят). Орошение, стекая с верхней тарелки вниз, создает жидкостный поток — флегму, которая встречается на тарелках с поднимающимся кверху потоком паров. На пи­тательной тарелке поток флегмы увеличивается за счет жидкой части сырья.

Пары, поступающие на каждую тарелку снизу колон­ны, имеют более высокую температуру, чем стекающая на эту тарелку сверху флегма. На каждой тарелке проис­ходит уравнение температур паров и жидкости. При этом из паров, которые охлаждаются, выделяется в жидкую фазу фракция высококипящего компонента (в. к. к.), а из флегмы испаряется фракция низкокипящего компо­нента (н. к. к.), т. е. на каждой тарелке происходит тепло- и массообмен между неравновесными парами и жид­костью.

В парах по мере подъема их по колонне уменьшается концентрация в. к. к., а в опускающейся флегме увели­чивается концентрация в. к. к. и уменьшается концентра­ция н. к. к.

Флегма снизу колонны отводится в кипятильник, где путем подвода тепла подвергается частичному испарению. Образовавшиеся в кипятильнике из флегмы пары возвра­щаются в колонну и образуют восходящий паровой поток, что необходимо для процесса ректификации.

Жидкий остаток из кипятильника состоит главным образом из в. к. к. с незначительным содержанием н. к. к. и отводится в качестве нижнего целевого продукта, а ди­стиллят из емкости орошения состоит из н. к. к. с неболь­шой примесью в. к. к. и является верхним целевым про­дуктом колонны,

В одной ректификационной колонне жидкую угле­водородную смесь можно разделить на две фракции. Для разделения смеси на три фракции требуется двухколон­ная установка. В первой колонне отделяется одна фрак­ция, а смесь двух других разделяется во второй колонне. Для разделения смесей на п фракций требуется п — 1 ректификационных колонн. В каждой колонне получают одну целевую фракцию, а в последней колонне — две.

Основными факторами, определяющими работу ректи­фикационных колонн, являются: давление, температура, число тарелок, кратность орошения, или флегмовое число.

3.2. Назначение технологического процесса.

Газофракционирующая установка (ГФУ-300) предназначена для производства индивидуальных углеводородов фракций (пропана, изобутана, нормального бутана, изопентана, стабильного бензина) методом ректификации жидкого углеводородного сырья.

Сырьем ГФУ является:

- широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) от поставщиков;

- углеводороды жидкие, поступающие с УНТКР завода;

- компрессионный бензин (КБ), поступающий с разделительной емкости    компрессорного цеха сырого газа и с контактора К-1 УООГ в сырьевой парк смешиваясь с основным потоком ШФЛУ.

В состав ГФУ-300 входят:

- блок 5, включающий:

ректификационное оборудование (газофракционирование); технологическая насосная; насосная теплоносителя; контур теплоносителя с печами; дренажную систему и утилизацию факельных газов; факельную систему

- установки утилизации тепла дымовых газов печей.

Производительность установки - 320тыс. т в год по сырью. Установка состоит из одного технологического потока. Число часов работы в году -8400.

3.3. Описание технологической схемы процесса дебутанизации

 и схем автоматизации.

Поступающая на дебутанизацию ШФЛУ подогревается теплоносителем (керосином) от печи П-601 в подогревателе Т-622. Температура ШФЛУ на выходе из подогревателя Т-622 измеряется и регулируется (датчик ТЕ 210а/1) клапаном ТV 210в/1 на трубопроводе теплоносителя от Т-622.

Расход питания колонны К-603/1 регулируется и корректируется по уровню в испарителе Т-605/1. Предельно допустимые верхний и нижний уровни в испарителе Т-605 сигнализируются (поз.LA623б и LA624б соответственно). Содержание пропана в депропанизированная ШФЛУ контролируется лабораторными анализами.

Депропанизированная ШФЛУ из испарителя Т-605/1 через клапан поз. 522д и подогреватель Т-622/1 с температурой 69°С и давлением 0,5МПа (5кгс/см²) поступает в середину колонны К-603/1 на тарелки №18,20,22.

Назначение колонны - дебутанизатора К-603 - извлечение бутановой фракции. Режим работы дебутанизатора К-603/1:

- давление верха - 0.5 МПа (5кгс/см²);

- температура верха - 53.25°С;

- температура куба - 98.7°С.

Рабочий режим дебутанизатора К-603/1 поддерживается следующим образом:

- давление верха измеряется и регулируется (датчик РТ409а/1) клапаном РV 409в/1 на трубопроводе паров верха К-603 к конденсатору Т-609/1-3;

-  предусмотрена предупредительная сигнализация повышения и понижения давления верха (контур поз. 409) и противоаварийная защита (ПАЗ) дебутанизатора отсечкой подачи теплоносителя клапаном поз. 404в в испаритель Т-608/1 при аварийно высоком давлении верха (поз. PISA 404а);

-    контролируется     перепад     давления     в дебутанизаторе    и сигнализируется его повышение (контур поз.405);

-    регистрируется температура в разных точках по высоте колонны (поз.ТЕ 213а,б,в,г);

- сигнализируется повышение (поз.LA632б) и понижение (поз.LA633б) уровеня в кубе дебутанизатора;

-    регулируется расход орошения (контур 523).

Подвод тепла в куб дебутанизатора К-603/1 осуществляется теплоносителем из печей П-601/_3,4 (275°С) через испаритель Т-608/1. Жидкость из куба бутановой колонны К-603/1 с температурой 98,7°С поступает в испаритель Т-608/1, подогревается до температуры 105°С, где из неё отпариваются легкие компоненты. Пары углеводородов с температурой 105°С возвращаются в куб колонны под нижнюю тарелку.

Тепловой режим испарителя Т-608 поддерживается регулированием расхода обратного теплоносителя (контур регулирования поз.525/1) с коррекцией по температуре "контрольной" тарелки дебутанизатора К-603/1.

Пары бутановой фракции от верха К-603/1 с температурой 53,25°С через клапан поз.409в/1 регулятора давления (датчик РТ 409а/1) поступают на конденсацию в аппараты воздушного охлаждения (АВО) Т-609/1-3,затем в концевой холодильник  Т-610/1. Конденсируются, охлаждаются и с температурой 40°С поступают в рефлюксную емкость Е-603/1. Температура продукта на выходе из АВО Т-609/1-3 регулируется автоматически изменением угла поворота лопастей вентилятора Т-609/1-3 (контур поз.219/1-1) и дистанционным управлением жалюзи, регулируется температура продукта на выходе из концевого холодильника Т-610/1 клапаном поз.225в/1 на потоке охлаждающего антифриза из холодильникаТ-610/1.

Бутановая фракция из рефлюксной емкости Е-603/1 с температурой 40°С после насоса НЦ-605/1-2 делится на потока: один из потоков в качестве орошения по расходу через клапан поз.523г/1 подается в бутановую колонну К-603/1, а избыток бутановой фракции при давлении 0,88МПа (8,8 кгс/см²) и температуре 40°С подается в теплообменник Т-611/1, где подогревается до температуры 55°С и направляется в колонну К-604/1 для разделения бутанов на н-бутан и изобутан.

Состав бутановой фракции замеряется и регистрируется поточным хроматографом (поз.QIR 907б/1).

Уровень в рефлюксной емкости Е-603/1 регулируется клапаном поз.640в/1 на трубопроводе бутановой фракции, подаваемой в качестве сырья в колонну для разделения бутанов К-604/1. Газовая фаза в случае повышения давления в емкости Е-603/1 сбрасывается через клапан поз.413д в факельную систему. Давление в рефлюксной емкости Е-603/1 поддерживается в случае переохлаждения продукта перепуском горячих паров из колонны К-603/1 через клапан поз.413г/1.

Схемой автоматизации предусмотрена сигнализация предельно допустимых значений уровня в Е-603/1, максимального (поз.LA 638б/1, LA 681б/1) и минимального (поз. LA 639б/1, LSA 641б/1), максимального давления в Е-603/1 (поз.PLA 413е/1) и максимального перепада давления на сетке каплеотбойника Е-603/1 (контур поз.414/1).

         Безопасная работа насосов НЦ-605/1-2 обеспечивается автоматическими блокировками с отключением каждого насоса при:

- аварийном снижении расхода на нагнетании насоса (поз. FТ 523а/1);

- аварийном понижении уровня в рефлюксной емкости Е-603/1 (поз. LSA 641б/1);

- повышении температуры подшипников (поз.ТSА 101);

- "сухом" протоке через насос (FS 541б/1);

- загазованности в помещении технологической насосной, равной 50% НКПВ;

- возникновении пожара в насосной.

Кубовая жидкость К-603 из испарителя Т-608/1 самотеком поступает в колонну К-605/1. Расход питания колонны К-605 регулируется клапаном поз.524д/1   и  корректируется  по уровню  в  испарителе Т-608. Предельно допустимые     верхний     и     нижний     уровни     в     испарителе     Т-608 сигнализируются (поз. LA 635б/1 и LA 636/1 соответственно).

Бутановая фракция подается в теплообменник Т-611, где подогревается до температуры 55°С и направляется в колонну К-604/1. Температура фракции на выходе из Т-611 регулируется клапаном поз.233в/1 на потоке обратного теплоносителя от Т-611/1.

Экспликация оборудования

4. Техническая часть

4.1. Иерархическая многоуровневая структура автоматизированной системы контроля и управления

 На  рис. 1. представлена обобщенная структура АСУ ТП, построенной на базе микропроцессорного программируемого контроллера и  ОС  "Комплекс".

                                SCADA система – «Complex»

                         Последовательный интерфейс RS-232

Рис. 1

Настоящим техническим заданием предусматривается создание двухуровневой системы повышенной мощности высокой информационной надёжности.

4.2. Цели, задачи и выполняемые функции систем автоматизации верхнего и нижнего уровней

  Система предназначена для автоматизированного управления технологическими процессами и противоаварийной защиты технологической линии Миннибаевского ГПЗ.

Подлежащими автоматизации являются следующие функции: информационные, управляющие, включая противоаварийную защиту и вспомогательные.

Конечной целью создания системы является повышение стабильности технологического процесса, защита технологического оборудования от аварий, улучшение условий труда и безопасности ведения процесса, в том числе условий охраны окружающей среды повышение экономической эффективности производства.

Структура системы состоит из следующих целевых подсистем:

1)    информационной, осуществляющей:

-       централизованный контроль параметров состояния технологического объекта управления (ТОУ);

-       косвенное измерение и вычисление показателей процесса, сигнализацию отклонения процесса от регламентных норм;

-       формирование и представление оперативному и административному персоналу необходимой информации;

-       формирование информации для смежных систем управления (при необходимости).

2)    управляющей, осуществляющей:

-       регулирование отдельных технологических переменных;

-       однотактное логическое управление (противоаварийная защита оборудования)

3)    вспомогательной, осуществляющей переконфигурирование системы, архивирование и ведение базы данных.

Создаваемая согласно данному ТЗ АСУТП и ПАЗ представляет собой двухуровневую систему.

На нижнем уровне – уровне технологического оборудования (микроконтроллеры в МПУ и ЦПУ) – реализуются следующие основные функции:

-       сбор и обработка сигналов с датчиков;

-       автоматическое регулирование параметров технологического процесса и оборудования;

-       программно-логическое управление и ПАЗ;

-       передача информации на верхний уровень и получение команд и данных с верхнего уровня.

На верхнем уровне – уровне автоматизированных рабочих мест в ЦПУ – реализуются следующие функции:

-       формирование и отображение оперативной информации о текущих значениях параметров, состоянии оборудования и исполнительных устройств (ИУ), предупредительная и предаварийная сигнализация, тренды;

-       дистанционное управление технологическим оборудованием и ИУ;

-       управление работой контуров регулирования и ПАЗ;

-       ведение базы данных, архивов нарушений, событий, действий оператора, технологического журнала;

-       диагностика состояния технических средств и электрических цепей.

Обмен информацией между уровнями иерархии системы должен производиться по интерфейсным связям. Скорость обмена информацией – 4800 бит/сек, период обмена информацией между нижним и верхним уровнями – 6 сек. Передача команд  с верхнего уровня на нижний выполняется в инициативном порядке со временем не более 1 сек. Цикл обработки информации и выдачи управляющих воздействий в микроконтроллерах не более 0,5 сек.

4.3. Состав комплекса технических средств АСУТП

КТС представляет собой систему, объединяющую логические микpоконтpоллеpы - ломиконты Л-112 и персональные ЭВМ. Каждый АРМ содержит две ПЭВМ и четыре ломиконта. Структурная схема этой системы представлена на рисунке:

                                 К2.1                                    Персональные ЭВМ

     К1.1                                            К1.2

                                                                                 Ломиконты

Ломиконт представляет собой два независимых конструктивно  и  программно устройства (комплекта), синхронно выполняющих одну и ту же программу пользователя (ПрП).

Для обеспечения полной идентичности работы ПpП  в  оба комплекта ломиконта подаются одинаковые входные сигналы от датчиков и команды  и данные от персональных ЭВМ (ПЭВМ).

Выходные сигналы через блоки переключения резерва (БПР) подаются на устройства управления оборудованием, на исполнительные и сигнальные  устройства.

Конструктивно один из комплектов ломиконта является основным (ОКЛ), другой - резервным (РКЛ).

При нормальной работе обоих комплектов ломиконтов управление производится с ОКЛ, при отказе ОКЛ и работоспособном РКЛ производится автоматическое переключение на управление с РКЛ.

После восстановления ОКЛ переход на управление с ОКЛ производится вручную.

Каждая ПЭВМ связана с ОКЛ и РКЛ отдельными каналами адаптера. В нормальном режиме работы по каналу 1 (К1.1; К1.2) производится опрос ломиконта и передача в ломиконт команд,  по каналу 2 (К2.1; К2.1) - только передача команд.

Благодаря такой схеме обе ПЭВМ получают от комплектов ломиконта одинаковую информацию и синхронно обрабатывают её.

Команды и данные могут вводиться с любой ПЭВМ, при этом они одновременно передаются в оба комплекта ломиконта.

Для обеспечения переключения выходных цепей с основного комплекта ломиконта на резервный и обратно применяются блоки БПР-5 и модули МПР устройства сопряжения КУС. Блоки БПР-5 и модули МПР для ПАЗ дублируются.

Каждая ПЭВМ связана с ломиконтами 8-канальным адаптером ИРПС-RS232.

В комплект ПЭВМ включается алфавитно-цифровая клавиатура, которая подключается только при работе с  информационной базой АРМа.

Ломиконт.

ПО ломиконта предназначено для реализации функций сбора и обработки информации, автоматического управления процессом,  дистанционного управления и блокировки.

Во всех ПрП производится диагностика измерительных каналов, диагностика отказов основных комплектов ломиконта и переключение с основного комплекта на резервный.

Опрос входных сигналов производится системными программами ломиконта.

Для составления ПрП используется язык программирования МИКРОЛ. Для реализации отдельных типовых алгоритмов используется библиотека стандартных алгоритмов управления, хранящаяся в модуле постоянной памяти ПЗУ2. 

Длительность выполнения одного цикла ПрП, т. е. время, разделяющее два последовательных опроса входных сигналов от  датчиков, для разных ломиконтов находится в интервале 0,21¸0,4 сек, что удовлетворяет требованиям скорости реакции на изменение величин параметров технологических процессов.

         Входными данными ПрП являются аналоговые и дискретные сигналы, поступающие от технологических объектов, а также команды и данные, поступающие с ПЭВМ. Выходные данные ПрП используются в качестве управляющих воздействий на электрооборудование, исполнительные устройства.

Все входные и выходные данные поступают в персональные ЭВМ и используются для дальнейшей обработки.

Датчик давления Метран-100

1. Назначение.

Датчики давления Метран-100 (в дальнейшем датчики) предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления-разрежения, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи и цифровой сигнал на базе HART-протокола.

Датчики предназначены для преобразования давления рабочих сред: жидкости, пара, газа (в т.ч. газообразного кислорода и кислородосодержащих газовых смесей) в унифицированный токовый сигнал и цифровой сигнал на базе HART-протокола. Датчики предназначены для работы во взрывобезопасных и взрывоопасных условиях.

Датчики предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, воспринимающими стандартные сигналы постоянного тока 0-5 или 4-20 мА и цифрового сигнала на базе HART-протокола.

Датчики с HART-протоколом могут передать информацию об измеряемой величине в цифровом виде по двухпроводной линии связи вместе с сигналом постоянного тока 4-20 мА. Этот цифровой сигнал может приниматься и обрабатываться любым устройством, поддерживающим протокол HART. Цифровой выход используется для связи датчика с портативным ручным HART-коммуникатором или с персональным компьютером через стандартный последовательный порт и дополнительный HART-модем, при этом может выполняться настройка датчика, выбор его основных параметров, перестройка диапазонов измерений, корректировка нуля и ряд других операций.

1. Технические данные.

Датчики Метран-100 являются многопредельными и настраиваются на верхний предел измерений или диапазон измерений от минимального верхнего предела до максимального верхнего предела измерений.

Наименование и обозначение датчика, модель датчика, максимальный верхний предел измерений или диапазон измерений модели Р_мин; минимальный верхний предел измерений или диапазон измерений модели Р_макс, верхние пределы измерений или диапазоны измерений по ГОСТ 22520 приведены в таблице 1. 

Таблица 1

3. Датчик состоит из преобразователя давления (сенсорный блок) и электронного преобразователя. Датчики имеют унифицированный электронный преобразователь. Измеряемая входная величина подается в камеру сенсорного блока и преобразуется в деформацию чувствительного элемента (тензопреобразователя), вызывая при этом изменение электрического сопротивления его тензорезисторов. Электронный преобразователь датчика преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал. Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Позиционеры электропневматические ЭПП,

 ЭПП-Ех, ЭПП-«Ор», ЭПП-Ех-«Ор»

1. Назначение.

Позиционеры электропневматические ЭПП, (в дальнейшем – позиционеры), позиционеры электропневматические взрывозащищенные ЭПП-Ех, предназначены для уменьшения рассогласования хода и повышения быстродействия поршневых возвратно-поступательных и поворотных исполнительных пневматических механизмов одно- и двустороннего действия и мембранных пневматических исполнительных механизмов путем введения жесткой обратной связи по положению выходного звена исполнительного механизма.

Область применения – системы автоматического регулирования или дистанционного управления технологическими процессами в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, криогенной и других отраслях промышленности.

         Позиционеры электропневматические взрывозащищенные состоят из блока позиционера электропневматического (собственно позиционера) и барьера искрозащиты пассивного БИП-1. БИП-1 обеспечивает искробезопасность входной цепи и устанавливается вне взрывоопасной зоны.

         Позиционеры не имеют самостоятельного применения, являются комплектующими изделиями для исполнительных механизмов.

1. Исполнения позиционеров:

1)    по стойкости и механическим воздействиям – виброустойчивое и вибропрочное с группой исполнения №3 по ГОСТ 12997-84;

2)    по защищенности от воздействия окружающей среды вводное устройство и оболочка позиционера имеют степень защиты IP54 по ГОСТ 14254-96;

3)    по защищенности от воздействия окружающей среды позиционеры могут быть коррозионностойкого исполнения;

4)    по устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха позиционеры соответствуют климатическому исполнению для работы при температуре от минус 50 до плюс 60 град.С и относительной влажности 95% при 35 град.С.

1. Основные технические данные и характеристики.

Диапазон изменения входного электрического сигнала постоянного тока для барьера БИП-1 0-5; 0-20; 4-20 мА; для позиционера – 0-5; 0-20; 4-20 мА.

Диапазон изменения входного электрического сигнала постоянного тока, поступающего от искробезопасных выходов барьера БИП-1 0-5; 0-20; 4-20 мА.

Входное сопротивление в зависимости от диапазона изменения входного сигнала, не более: 580 +- 30 Ом – для диапазона входного сигнала 0-5 мА; 115 +- 15 Ом – для диапазонов входных сигналов 0-20; 4-20 мА.

Давления воздуха питания 250, 400, 600, 630 кПа.

Класс точности 1,0.

Гистерезис – 1%.

Порог чувствительности не более 0,1% диапазона изменения входного сигнала.

Максимальный расход воздуха на выходе позиционера в переходном режиме при давлении воздуха питания 400 кПа – 18 м3/час.

Классы загрязненности воздуха питания 1 или 3 класса по ГОСТ 17433-

80. Допускается содержание сероводорода в воздухе питания позиционеров коррозионностойкого исполнения до 10 мг/м3 и (или) сернистого ангидрида до 10 мг/м3.

Позиционеры с возвратно-поступательным движением выходного вала исполнительного механизма обеспечивают условный ход исполнительного механизма, соответствующий ряду 10, 16, 25, 40, 60, 100 мм. Позиционеры для поворотных исполнительных механизмов имеют угол поворота выходного вала 90 градусов.

Блоки преобразования сигналов БПС-90

1. Назначение.

Блоки обеспечивают питание преобразователей Сапфир-22-Ех и преобразование выходного сигнала 4-20 мА преобразователя Сапфир-22-Ех в выходные сигналы 0-5, 0-20 и 4-20 мА. Блоки имеют устройство для сигнализации отклонения выходного сигнала от 2-х заданных предельных значений параметра (сигнальное устройство).

По виду преобразования входного сигнала блоки разделяются на 2 группы исполнений:

блоки БПС-90П, имеющие пропорциональную (линейную) номинальную статическую характеристику преобразования и работающие с преобразователями Сапфир-22-Ех всех моделей, обеспечивая линейную зависимость между измеряемым параметром (давлением, разностью давлений, уровнем) и выходным сигналом блока;

блоки БПС-90К, имеющие корнеизвлекающую номинальную статическую характеристику и работающие с преобразователем Сапфир-22ДД-Ех, обеспечивая линейную зависимость между измеряемым расходом и выходным сигналом блока.

1. Технические данные.

Пределы изменения входного сигнала постоянного тока 4-20 мА.

Входное сопротивление 200 +- Ом.

Пределы изменения выходного сигнала постоянного тока 0-5 , 0-20 или 4-20 мА.

Максимальное нагрузочное сопротивление 2,5 кОм для выходного сигнала 0-5 мА и 1кОм – для выходных сигналов 0-20 и 4-20 мА.

Напряжение холостого хода на искробезопасном входе не более 24 В.

Питание блоков осуществляется от сети переменного тока напряжения 220 или 240 В, частотой 50 или 60 Гц.

Потребляемая мощность не более 12 В А.

Значения уставок – в пределах от 15 до 90% от диапазона изменения выходного сигнала.

Погрешность срабатывания сигнального устройства не превышает        +-2,5% от диапазона изменения выходного сигнала.

3. Блок состоит из корпуса и выдвижного шасси, на котором закреплены: общая коммутационная плата печатного монтажа с расположенными на ней силовым трансформатором, сетевыми предохранителями, пятью разъемами с вставленными в них пятью модулями на печатных платах с элементами электрической схемы; планки с направляющими для установки модулей; передняя панель с расположенными на ней модулем с цифровым индикатором и элементами устройства сигнализации; задняя панель с разъемами для подключения линии связи с преобразователем Сапфир-22-Ех, линий питания, нагрузки и сигнализации. Блок предназначен для щитового крепления, которое осуществляется с помощью монтажных деталей.

4.4. Прикладное программное обеспечение для верхнего уровня АСУТП, созданное с помощью SCADA-системы

Автоматизированные рабочие места (АРМ) включают следующее программное обеспечение (ПО).  

Программное  обеспечение  (ПО) операторской станции (ОС) "Комплекс" включает в себя набор программных средств, предназначенных для генерации и компоновки программного  и  информационного  обеспечения конкретных  АСУ ТП без работ по программированию. Имеющиеся средства генерации позволяют описать:

1) Техническую структуру конкретной системы по составу и характеристикам контроллеров, датчиков и т.д.;

2) Информационную структуру системы по составу групповой сигнализации, мнемосхем, групп графиков, групп параметров и контуров  регулирования и других информационных структур.

Программное обеспечение ОС "Комплекс" предназначено для работы на ПЭВМ типа IBM PC, укомплектованной цветным дисплеем типа ЕGA/VGA, принтером  и клавиатурой общего назначения и специализированной технологической клавиатурой, которая предназначена для работы  оператора-технолога в режиме реального времени.

Программное обеспечение ОС "Комплекс" можно разделить на инструментальные и прикладные программы.

Инструментальные средства состоят из трех частей:

1) программа "PR21",  описывающая техническую структуру системы управления,  т.е.  контроллеры (типы, линии связи, скорости обмена), аналоговые и дискретные сигналы (адреса подключения к  контроллерам, шкалы и т.д.);

2) программа "FORM",  описывающая информационную структуру системы управления;

3) программы "GRAD" и "GRADU", которые позволяют создавать мнемосхемы.

Прикладные программы реализуют работу в реальном времени и включены в состав ОС "Комплекс".

Инструментальные программы  служат для получения на ПЭВМ информационной среды,  соответствующей конкретной системе управления

технологического объекта и включают:

- средства описания характеристик контроллеров и входных переменных;

- программы формирования базы данных для каждой прикладной функции;

- средства построения мнемосхем.

Прикладные программы ПЭВМ решают следующие задачи:

- сбор и первичная обработка технологических данных от контроллеров Ломиконт;

- обобщенная сигнализация;

- архивация аналоговых сигналов;

- архивация технологических нарушений;

- архивация нарушений регламентных границ;

- архивация событий;

- архивация действий оператора;

- управление мнемосхемой;

- построение и вывод на экран гистограмм параметров;

- регулирование и управление контурами;

-         построение и вывод на экран графиков изменения технологических     переменных;

- ведение и вывод технологического журнала;

- инициализация системы;

- диагностика и представление на экране монитора состояния системы.

Загрузочный модуль операторской станции  "Комплекс"  COMPLEX  и инструментальные программы  выполняются в среде операционной системы MS DOS версии 3.1 и выше.

К числу технологических операций, выполняемых оператором с  помощью ОС "Комплекс", относятся:

-              контроль параметров технологических процессов и состояния оборудования;

-              управление технологическими процессами, оборудованием и исполнительными устройствами;

-              операции, выполняемые при появлении сигналов нарушений;

-              вспомогательные технологические операции;

-              операции, выполняемые с архивом данных.

Для контроля и управления используются видеокадры:

-             мнемосхемы (схемы технологических узлов, таблицы параметров, схемы размещения датчиков загазованности, схемы электрооборудования);

-             группы параметров;

-             параметры регулирования;

-             графики.

Первые три группы видеокадров используются для управления, четвёртая – только для контроля.

Аналоговые переменные.

Аналоговые переменные отображаются на мнемосхемах, в группах параметров и на графиках. Информация о единицах измерения, пределах измерения, уставках сигнализации отображается в видеокадрах групп параметров.

Все сигналы нарушения  можно условно разделить на предупредительные и предаварийные.

К предупредительным относятся сигналы, свидетельствующие об отклонениях от нормального хода технологического процесса, но для приведения процесса в норму имеется достаточно времени. Как правило, предаварийные сигналы отображаются как дискретные сигналы.

К предаварийным относятся сигналы, которые требуют принятия срочных мер по нормализации хода технологического процесса.

Характер сигнала определяется цветом:

-     зелёный - в норме;

-     желтый  -  предупредительный;

-     красный -  предаварийный.

Определив группу параметров, где имеется нарушение, оператор  должен вызвать с клавиатуры мнемосхему, где отображается соответствующий узел, и принять необходимые меры по ликвидации нарушения или проверить правильность срабатывания блокировки.

Ряд аналоговых переменных устанавливается ручным вводом с АРМа.

К ним относятся:

-     ввод плотности жидкости или массы 1 К-моля газа по данным лабораторных анализов;

-     задание доли расхода теплоносителя на печь П-601₃;

-     задание номера оператора АРМа, заступившего на смену.

Ввод данных производится путём вызова соответствующей группы параметров, в ней необходимого параметра и изменения значения параметра.

Аналогичным образом производится дистанционное управление углом поворота жалюзи холодильников. Значение угла поворота жалюзи в виде выходного аналогового сигнала подаётся на вход мембранного исполнительного механизма привода жалюзи.

Дискретные сигналы.

В системе широко используются дискретные сигналы (ДС):

-     технологических параметров;

-     исчезновение напряжения;

-     контуров автоматического аналогового регулирования;

-     позиционного автоматического регулирования;

-     исполнительных устройств (отсечные клапаны, шаровые краны, электрозадвижки);

-     электрооборудования (насосы, дымососы, холодильники воздушного охлаждения, вентиляторы);

-     загазованности;

-     защиты печей;

-     диагностики и самодиагностики.

В настоящем разделе рассматриваются ДС технологических параметров, исчезновения напряжения, диагностики и самодиагностики.

Все изменения состояния ДС отображаются на мнемосхемах и в группах параметров.

При возникновении сигнала изменения ДС идентифицируется соответствующий обзорный кадр. Оператор с функциональной клавиатуры (ФК)  должен вызвать данный обзорный кадр, а следом мнемосхему или группу параметров.

После определения изменённого ДС следует квитировать мигающий свет и звук, находясь в соответствующем обзорном кадре.

ДС технологических параметров отображаются на мнемосхемах и в видеокадрах групп параметров. Каждый ДС отображается двумя состояниями:

-     норма – зелёным цветом;

-     нарушение – красным цветом.

Если произошло предаварийное нарушение, при котором сигнализация сопровождается блокировкой, оператор должен проконтролировать срабатывание блокировки. При несрабатывании блокировки на мнемосхеме появляется соответствующий светозвуковой сигнал. Он снимается путем включения с АРМа поля отключения несрабатывания блокировки (ПОНБ). Пока есть нарушение и электрооборудование либо ИУ не заблокировано, сигнал несрабатывания блокировки отключить невозможно.

В случаях, когда после срабатывания блокировки предаварийное состояние параметра сохраняется, что не даёт возможности возобновить ведение процесса или осуществить пуск оборудования (например, отсутствие давления при закрытом отсечном клапане или отсутствие перепада давления при остановленном насосе), предусмотрено отключение сигнала нарушения через 2-3 минуты после срабатывания блокировки. В течение указанного времени сигнал отображается, как нарушенный (красным цветом), а затем – как нормальный (зелёным цветом). После подачи команды на открытие ИУ или пуск оборудования в течение установленного времени параметр должен прийти в норму, иначе должна сработать блокировка.

4.5. Объем автоматизации технологических объектов

Система контроля и управления  ГФУ, как и любого другого сложного технологического процесса, предназначена для оперативного учета, поддержания заданных значений параметров технологического процесса и предотвращения возникновения аварийных ситуаций.

1. На потоке депропанизированной ШФЛУ предусмотрены замеры расхода и температуры (датчики FЕ 522а, РI 403а и ТЕ 210а соответственно).

Температура депропанизированной ШФЛУ регулируется клапаном ТV 210в/1 на выходе теплоносителя из Т-622. Контур: TE210a/1 – TIC – TY210б/1 - ТV 210в/1.

2. Рабочий режим дебутанизатора К-603 поддерживается следующим образом:

-    давление верха К-603 измеряется и регулируется (датчик РТ409а/1) клапаном РV409в/1 на трубопроводе паров верха К-603 к конденсатору Т-609/1-3;

-    сигнализируются    предельные    отклонения    давления    верха    К-603    от регламентных значений (PICA);

-    измеряется     перепад     давления     по     укрепляющей     части     К-603     и сигнализируется повышение перепада давления до 0.023 МПа (датчик РDТ 405а/1);

-    измеряется температура в кубе (датчик ТЕ 213д/1), на тарелке №34 (датчик ТЕ 213г/1), на тарелке №18 (датчик ТЕ 213в/1) и на верху (датчик ТЕ 213б/1) дебутанизатора;

-    сигнализируется аварийно высокое давление верха 0.6 МПа (РIS 404а/1) и ПАЗ дебутанизатора отсечкой подачи теплоносителя в испаритель Т-608 клапаном РV 404в/1;

-    сигнализируется высокий 1400 мм (LISA 632б/1) и низкий 1100 мм (LISA 633б/1) уровень в кубе дебутанизатора К-603;

-    регулируется расход (датчик FТ 523б/1) орошения в дебутанизатор К-603 клапаном РV 523г/1 на трубопроводе орошения.