О САЙТЕ
Добро пожаловать!

Теперь вы можете поделиться своей работой!

Просто нажмите на значок
O2 Design Template

ФЭА / АИТ / ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ УСТАНОВКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО СБРОСА ВОДЫ Курсовой проект по дисциплине «Интегрированные системы проектирования и управления»

(автор - student, добавлено - 30-04-2016, 22:36)

СКАЧАТЬ:  9f34a687ca138fd74ac6dd3f124bed9f.zip [5,55 Mb] (cкачиваний: 49)  

 

 

ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ УСТАНОВКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО СБРОСА ВОДЫ

Курсовой проект по дисциплине

«Интегрированные системы проектирования и управления»

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 57 страниц машинописного текста,
7 таблиц, 16 рисунков, 1 список использованных источников из 4 наименований, 1 альбом графической документации.

КУУН, АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ИЗВЕЩАТЕЛЬ, СИГНАЛИЗАЦИЯ, БЕЗОПАСНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, АСКУЗ, АСПС, АС ТОиР, ПАЗ.

Цель работы заключается в разработке интегрированной автоматизированной системы управления коммерческим узлом учета нефти, включающей в себя ПАЗ (противоаварийную защиту), АСПС (автоматическую систему пожарной сигнализации), АСКУЗ (автоматизированную систему контроля уровня загазованности) и АС ТО и Р (автоматизированную систему технологического обслуживания и ремонта).

В ходе выполнения работы был разработан альбом схем, включающий функциональные схемы автоматизации, схему соединения внешних проводок, принципиальные электрические схемы и структурные схемы.

Разработанная система может применяться в системах контроля, управления и сбора данных на различных промышленных предприятиях. Данная система позволит увеличить производительность, повысить безопасность работы технологического оборудования, сократить число аварий, повысить безопасность труда и производства.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

С.

 

Глоссарий ……………………..………………………………….

7

 

Обозначения и сокращения ……………………………………..

9

 

Введение ……………………………………………...…………..

11

1

Техническое задание …………………………………………….

12

 

1.1 Основные задачи и цели создания ИС ……..………………

12

 

1.2 Назначение и состав АС УПСВ………. ……………….…...

12

 

1.3 Требования к противоаварийной защите …………………..

14

 

1.4 Требования к автоматическим системам пожарной сигнализации …………………………………………….….

16

 

1.5 Требования к автоматическим системам контроля уровня загазованности ……………………………………………

17

 

1.6 Требование к системе управления техническим обслуживанием и ремонтами ………………………………..

18

2

Основная часть …………………………………………………..

20

 

2.1 Построение интегрированной системы управления производством ........................................................................

20

 

2.1.1 Концептуальные проектные решения интеграции автоматизированных систем …………………………..

20

 

2.1.2 Выбор архитектуры ИСПУ ……………………………

21

 

2.2 Разработка АСУ противоаварийной защиты ………………

23

 

2.2.1 HAZOP анализ ………………………………………….

24

 

2.2.2 Описание системы ПАЗ ………………………………..

28

 

2.2.3 Определение уровня SIL для системы ПАЗ ………….

29

 

2.2.4 Расчет уровня SIL ……………………………………...

31

 

2.3 Разработка АСУ пожарной сигнализации …………………

34

 

2.3.1 Характеристика взрыво- и пожароопасности объектов ………..............................................................

35

 

2.3.2 Оценка рисков пожарной опасности ………………….

36

 

2.3.3 Выбор автоматических пожарных извещателей ……..

38

 

2.4 Разработка АСУ контроля уровня загазованности ………..

42

 

2.5 Разработка АС технического обслуживания и ремонта …..

47

 

Заключение ………………………………………………………

55

 

Список использованных источников …………………………..

56

ГЛОСАРИЙ

Термин

Определение

Автоматизированная система

Комплекс технических, программных и других средств, а также обслуживающего персонала, предназначенный для автоматизации различных процессов.

Автоматизированное рабочее место

Программно-технический комплекс, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида.

АСКУЗ

 

Автоматизированная система контроля уровня загазованности, предназначенная для обеспечения безопасности объектов промышленного нефте- и газо-пользования. Система АСКУЗ обеспечивает получение, индикацию, хранение и срабатывание исполнительных устройств (сирен, запорных клапанов, вентиляторов и др.), для остановки работы источников газовыделения или перевод процесса в безопасное состояние при превышении предусмотренных регламентом предельно допустимых значений довзрывных концентраций горючих газов и других критичных для контролируемого объекта параметров.

АСПС

Система автоматической пожарной сигнализации и управления персоналом, предназначенная для автоматического обнаружения и извещения о возникновении очага.

АС ТОиР

Специализированные системы, которые позволяют автоматизировать весь процесс технического обслуживания и ремонта технологического оборудования предприятия.

АСУ ТП

Автоматизированная система управления технологи­ческим процессом – человеко-машинный комплекс, обеспечивающий управление технологическими про­цессами на современных механизированных и автома­тизированных промышленных предприятиях.

ИСПУ

Интегрированная компьютерная система управления – совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в которой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как единую АС.

Корпоративная информационная система

Масштабируемая система, предназначенная для комплексной автоматизации всех видов хозяйственной деятельности больших и средних предприятий, в том числе корпораций, состоящих из группы компаний, требующих единого управления.

 

ПАЗ

Система противоаварийной защиты оборудования, персонала, и окружающей среды при отказах программно-технических средств, технологического оборудования, либо ошибочных действиях персонала, базирующаяся на средствах и элементах КИПиА, вычислительной техники и управляемых ими исполнительных устройствах.

Протокол

Набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в соединение программируемыми устройствами

Технологический процесс

Последовательность технологических операций, необходимых для выполнения определенного вида работ.


Обозначения и сокращения

Аббревиатура

Краткая характеристика

IEC

(МЭК)

International Electrotechnical Commission

Международная электротехническая комиссия, международная некоммерческая организация по стандартизации в области электрических, электронных и смежных технологий

PLC

(ПЛК)

Programmable Logic Controllers

Программируемый логический контроллер

АРМ

Автоматизированное рабочее место

АС

Автоматизированная система

АСКУЗ

Автоматизированная система контроля уровня загазованности

АСПС

Автоматизированная система пожарной сигнализации

АСУ

Автоматизированная система управления

ИК

Измерительный канал

ИМ

Исполнительный механизм

ЛВЖ

Легковоспламеняющаяся жидкость

КУУН

Коммерческий узел учета нефти

ГЖС

Газо - жидкостная смесь

КСК

Клеммная соединительная коробка

ОФС

Оценка по фактическому состоянию

НГО

Нефтегазовая отрасль

ПАЗ

Противоаварийная защита

ПИ

Пожарный извещатель

ППКП

Приемно-контрольный прибор

ППР

Планово-предупредительный ремонт

ПО

Программное обеспечение

СУБД

Система управления базами данных

ТЗ

Техническое задание

ТО и Р

Технологическое обслуживание и ремонт

ТОС

Техническое обслуживание по событию

ТП

Технологический процесс

ФСА

Функциональная схема автоматизации

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация – одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоемкость выполняемых операций. Требует дополнительного применения датчиков (сенсоров), устройств ввода, управляющих устройств (контроллеров), исполнительных устройств, устройств вывода, использующих электронную технику и методы вычислений, иногда копирующие нервные и мыслительные функции человека.

В настоящее время для предприятий, независимо от формы собственности, стала актуальной задача повышения эффективности производства и качества выпускаемой продукции, а также обеспечения нового качества управляемости за счет создания единого информационного пространства предприятия. Достичь этого можно лишь обладая полной достоверной оперативной информацией о всех объектах производства. Реальным инструментом для достижения поставленной цели является комплексная интеграция отдельных подсистем управления всего предприятия.

Синергетическим эффектом в результате внедрения ИСПУ является повышение безопасности технологического процесса. Повышение безопасности достигается не простым установление физической связи АС между собой, а их объединением с учетом выполнения нормативов защиты отдельных систем безопасности [1].

1 Техническое задание

1.1Основные цели и задачи создания ИС

Целью межуровневой и внутриуровневой интеграции АС является установление способов (правил) организации взаимосвязи и взаимодействия отдельных подразделений и систем менеджмента предприятии, позволяющее получить синергетический эффект управления производственными процессами.

Основные задачи создания интегрированной системы:

1. обеспечение взаимодействия подсистем (АСУ ПД, ТО и Р, АСКУЭ и др.) между собой при решении задач;

2. облегчение работы операторов за счет исключения случаев повторного ввода данных, дублирования команд на разных подсистемах, облегчения восприятия и анализа данных, единообразно отображаемых на АРМ;

3. автоматизация координации взаимодействия различных служб предприятия, обеспечивающих учет, и информационную поддержку для принятия руководством управленческих решений.

 

 

1.2Назначение и состав автоматизированной системы КУУН

Автоматизированная система КУУН предназначена для автоматизированных измерений в соответствии с требованиями действующей нормативной документации (НД) при проведении коммерческого учета нефти между принимающей и сдающей сторонами. Данная автоматизированная система предназначена для безаварийной эксплуатации оборудования и дистанционного контроля рабочих параметров, а также экологической защиты окружающей среды. Также можно отметить, что автоматизированная система предназначена для облегчения работы операторов.

Автоматизированная система КУУН строится по трехуровневому принципу.

К верхнему уровню системы относятся иерархически связанные диспетчерские пункты в составе:

·сервера ввода-вывода с поддержкой резервирования,

·диспетчерские и инженерные автоматизированные рабочие места,

·коммуникационное и офисное оборудование.

Средний уровень выполнен в шкафах напольного или настенного исполнения и включает в себя:

· программируемый логический контроллер,

· искробезопасные преобразователи,

· система гарантированного электропитания,

· устройства защиты от коммутационных и грозовых помех.

Нижний уровень включает в себя:

· датчики и исполнительные механизмы,

· подсистему охранно-пожарной сигнализации и контроля доступа,

· подсистему жизнеобеспечения насосного блока и блока измерений.

Система выполняет следующие функции:

· сбор информации с подконтрольных объектов о состоянии технологического оборудования и технологических параметров (давление, расход, температура), в том числе данные для работы системы обнаружения утечек;

·управляющее воздействие на подконтрольные объекты (управление запорной арматурой, задание уставок регулирования);

· контроль аварийных параметров (контроль давления, наличие утечек);

· жизнеобеспечение ПКУ (климат-контроль, пожарная сигнализация);

· визуализация технологического процесса;

· выдача информативных и тревожных сообщений, в случае нарушения штатного режима работы технологического оборудования;

· ведение истории изменения технологических параметров;

· контроль нормативных параметров работы УПСВ;

· формирование различных сводок и отчетов.

 

1.3 Требования к противоаварийной защите

Система безопасности (ПАЗ) должна обеспечивать:

·сбор аналоговой и дискретной информации от датчиков технологических параметров, и дискретных параметров состояния исполнительных механизмов;

·выделение достоверной входной информации;

·автоматическую выдачу сигналов управления на исполнительные механизмы;

·передачу оперативной информации от системы ПАЗ в РСУ для сигнализации, регистрации и архивирования (отклонение параметров, срабатывание исполнительных механизмов ПАЗ, и т.п.);

·выделение первопричины останова технологического процесса;

·самодиагностику состояния технических средств системы ПАЗ.

При проектировании ПАЗ должна быть предусмотрена возможность как дистанционного приведения в действие систем безопасности, так и ручного – по месту ее установки. Отказ в цепи автоматического включения не должен препятствовать дистанционному включению и осуществлению функций безопасности. Для дистанционного и ручного включения должно быть достаточным воздействие на минимальное число управляющих элементов.

Проектные решения ПАЗ должны предусматривать сокращение ложных срабатываний и опасных отказов до минимума. ПАЗ должна быть в такой мере отделена от АСУТП, чтобы нарушение или вывод из работы любого элемента или канала АСУТП не влияли на способность ПАЗ выполнять свои функции.

Отказы технических и программных средств и повреждения ПАЗ должны приводить к появлению сигналов на щитах управления и вызывать действия, направленные на обеспечение безопасности технологического процесса.

Должны быть предусмотрены автономные средства, обеспечивающие регистрацию и хранение информации, необходимой для расследования аварий. Указанные средства должны быть защищены от несанкционированного доступа и сохранять работоспособность в условиях проектных аварий и аварий, не предусмотренных проектом [1].

Надежность ПАЗ должна обеспечиваться:

·аппаратурным резервированием необходимого типа;

·информационной, функциональной и временной избыточностью;

·наличием систем оперативной и автономной диагностики.

 

1.4 Требования к автоматическим системам пожарной сигнализации

АСПС должна формировать управляющий сигнал на включение системы оповещения и отключения приточной вентиляции в помещении, где произошел пожар, при условии одновременного срабатывания, не менее двух пожарных извещателей в любом шлейфе пожарной сигнализации. В случае адресной системы пожарной сигнализации достаточно срабатывание одного пожарного извещателя в двухпроводной адресной линии.

Средства обнаружения пожара (пожарные извещатели) должны располагаться таким образом, чтобы обеспечить обнаружение контролируемых факторов пожара в любой точке объекта, где возможно расположение горючей нагрузки, либо появление факторов пожара. Ручные пожарные извещатели должны быть доступны для их активации (включения) при возникновении пожара на объекте и устанавливаться, как правило, на путях эвакуации.

Технические средства АСПС должны быть обеспечены бесперебойным электропитанием на время выполнения ими своих функций. Технические средства АСПС должны быть устойчивы к воздействию электромагнитных помех с предельно допустимым уровнем, характерным для защищаемого объекта. АСПС не должна оказывать отрицательного воздействия электромагнитными помехами на технические средства, применяемые на защищаемом объекте.

Пожарная сигнализация должна представлять собой систему с лучевой архитектурой, в которой ПКП определяет зону возникновения тревожного извещения в шлейфе или двухпроводной адресной линии. В шлейф или двухпроводную адресную линию пожарной сигнализации должны быть включены обычные адресные извещатели и/или обычные пороговые извещатели. При срабатывании извещателя на пульте должен инициироваться номер контролируемой зоны (извещателя).

АСПС должна включать комплекс технических средств, предназначенный для:

·автоматического обнаружения пожара;

·автоматического и дистанционного запуска систем тушения;

·передачи информации о пожаре в технические средства АСУ ТП для отключения систем вентиляции в помещениях, где возник пожар, отключения технологического оборудования;

·включения системы оповещения о пожаре в здании;

·формирования информации о возникновении пожара и ходе его тушения на пунктах управления и в подразделении пожарной охраны.

 

1.5 Требования к автоматическим системам контроля уровня загазованности

АСКУЗ должна обеспечивать в автоматическом режиме сбор и обработку информации о концентрации газа в воздухе у мест установки газоанализаторов его концентрации в объеме, достаточном для формирования соответствующих управляющих воздействий.

АСКУЗ при возникновении аварии, связанной с утечкой, в автоматическом режиме должна включать средства оповещения об аварии и аварийные вентиляционные установки, а так же передавать информацию на АРМ-оператора о соответствующем уровне загазованности в цехе, необходимой для принятия решений по локализации и ликвидации последствий аварии.

Объем информации от установленных газоанализаторов должен быть достаточным для формирования соответствующих управляющих воздействий.

Система контроля уровня загазованности при превышении заданной величины концентрации контролируемого газа должна обеспечивать автоматическое выполнение следующих действий:

·информирование дежурного персонала о заданных уровнях загазованности в цехе посредством световых и звуковых сигналов;

·включение в цехе световой и звуковой сигнализации «Загазованность 20%» при превышении предупредительного уровня концентрации контролируемых газа и паров в воздухе рабочей зоны помещения с одновременным включением аварийной вентиляции этого помещения;

·включение в цехе световой и звуковой сигнализации «Загазованность 50%» при превышении аварийной концентрации контролируемых газа и паров в воздухе рабочей зоны помещения;

·возврат всех систем в исходное состояние при снижении текущего значения концентрации ниже соответствующих уровня без отключения общеобменной вентиляции.

 

1.6 Требования к системе управления техническим обслуживанием и ремонтами

АС ТОиР должна обеспечивать выполнение следующих основных функций:

·прием информации о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков;

·сохранение принятой информации в архивах;

·графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме;

·прием команд оператора и передача их в адрес контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов;

·регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы;

·оповещение эксплуатационного и обслуживающего персонала об обнаруженных аварийных событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и функционированием программно-аппаратных средств АСУ ТП с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях;

·формирование сводок и других отчетных документов на основе архивной информации.

АС ТОиР должна осуществлять следующие учетные задачи:

·учет простоев и работы оборудования;

·учет выявленных дефектов, нарушений и отклонений в работе оборудования;

·учет результатов измеряемых показателей;

·учет результатов диагностики;

·результаты учета должны фиксироваться в специальном журнале учета.

Результаты мониторинга состояния оборудования должны представлять в виде специальных экранных форм диспетчеру.

Статистический контроль данных измерений должен осуществляться в соответствии с ГОСТ Р 50779 «Статистические методы. Карты Шухарта».

 

2. Основная часть

2.1 Построение интегрированной системы управления производством

2.1.1 Концептуальные проектные решения интеграции автоматизированных систем

Целью интеграции АС является установление способов организации взаимосвязи и взаимодействия отдельных подсистем, позволяющих получить синергетический эффект управления производственными процессами.

Применительно к иерархически организованной системе управления производством нефтегазовой отрасли различают горизонтальную и вертикальную интеграции.

Атрибутами вертикального уровня интеграции обычно выбираются два показателя: дискретность оси времени, в единицах которой функционируют информационные системы и объемы данных, обрабатываемые на каждом уровне модели. В общем виде можно сказать, что системы верхнего уровня оперируют агрегированными данными на относительно больших временных промежутках, а системы нижнего уровня имеют дело с большим потоком данных реального времени.

Для создания ИСПУ технологической безопасностью УПСВ будем использовать горизонтальную интеграцию, предполагающую объединение АС одного уровня иерархии управления (в данном случае это АСУТП, ПАЗ, АС ТО и Р, АСПС, АСКУЗ).

Горизонтальная интеграция объединяет данные, поставляемые различными подсистемами, на диспетчерском уровне управления. Это позволяет более эффективно управлять производством и транспортированием нефтегазовой продукции.

Для выбора концептуального решения интеграции АС необходимо выявить и описать межфункциональный процесс производственной деятельности, который подлежит интегрированному управлению.

Межфункциональный процесс – это процесс, который направлен на решение некоторой особенно важной задачи производства, в выполнении которой участвуют несколько функционально-независимых подразделений цеха. Такую деятельность рассматривают как сквозной бизнес-процесс, т.к. для предприятия в целом важна не эффективность деятельности отдельных служб, а общий результат – эффективное производство продукции. В данном случае межфунциональным процессом является повышение безопасности и надежности функционирования автоматизированной системы УПСВ.

 

Рис. 2 – Горизонтальная интеграция

2.1.2 Выбор архитектуры ИСПУ

Архитектура автоматизированной системы управления – это наиболее абстрактное ее представление, которое включает в себя идеализированные модели компонентов системы, а также модели взаимодействий между
АС-компонентами, которые находятся во взаимосвязи, образуя, в том числе, комплексную автоматизирован­ную систему (ИСПУ) и обеспечивая решение поставленной задачи автоматизации на архитектурном уровне [1].

Согласно синергетической теории для непрерывной эволюции архитектура системы автоматизированного управления предприятием должна быть открытой.

Основным приемом построения открытой архитектуры ИСПУ служит построение функционального стандарта автоматизированного предприятия, его ИТ-профиля.

ИТ-профиль – это согласованный набор базовых стандартов, предназначенный для решения задачи информационного управления предприятием. Его построение позволяет проектировать и развивать ИСПУ на всем его жизненном цикле наиболее экономичным образом. Если все программно-аппаратные средства, поставляемые различными производителями, будут соответствовать профилю, то они будут работать в единой среде, где будет обеспечена переносимость приложений, взаимодействие и функциональная расширяемость.

Основой технического регулирования (стандартов) в области автоматизированных систем безопасности (в частности, ПАЗ, АСКУЗ и АСПС, security-системы) являются Конституция Российской Федерации, общепризнанные принципы и нормы международного права, международные договоры РФ, Федеральный закон «О техническом регулировании», ФЗ и нормативные правовые акты РФ, регулирующие вопросы обеспечения аварийной и пожарной безопасности объектов (продукции) нефтегазовой отрасли.

В качестве основного стандарта интеграции, составляющего профиль, в данном курсовом проекте был выбран стандарт BACnet, рекомендуемый международным подготовительным комитетом автоматизации безопасности.

BACnet – это независимый стандарт протокола передачи данных для сетей управления и автоматизации зданий (Building Automation and Controlnetworks). Его официальное наименование ANSI/ASHRAE Standard 135-1995 (ISO 16484-5). При его разработке преследовалась цель стандартизировать связь между устройствами автоматизации сооружений (в том числе устройств их безопасности и корпоративного учета энергии) от различных производителей (позволив им обращаться к взаимным данным). Это обеспечивает необходимую открытость систем безопасности в ИСПУ.

И ПАЗ, и АСПС, и АСКУЗ без проблем могут использовать BACnet, так как системы, построенные на основе этого стандарта, могут предоставлять диспетчерскому уровню критически важные данные только в режиме для чтения. Охранные приемно-контрольные панели при этом сами принимают решения в соответствии с заложенными в них алгоритмами и, как правило, не нуждаются в постоянной централизованной перенастройке и программировании.

2.2 Разработка АСУ противоаварийной защиты

Системы противоаварийной защиты включаются в общую систему управления технологическим процессом. Формирование сигналов для ее срабатывания должно базироваться на регламентированных предельно допустимых значениях параметров, определяемых свойствами обращающихся веществ и характером процесса.

Система противоаварийной защиты должна строиться на автономно функционирующих средствах микропроцессорной техники, измерительных датчиках и исполнительных механизмах, и обеспечивать гарантированную реализацию алгоритмов защиты технологического процесса в предаварийных ситуациях [2].

Проектирование автоматизированной системы ПАЗ будем осуществлять в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:

·ГОСТ 27.310-95, «Анализ видов, последствий и критичности отказов»;

·ГОСТ Р МЭК 61508-2007 «Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью»;

·ГОСТ Р МЭК 61511-2011 «Безопасность функциональная. Системы безопасности приборные для промышленных процессов»;

·ГОСТ Р 51901.11-2005.

 

2.2.1 HAZOP анализ

HAZOP – это структурированный и систематический анализ планируемого или существующего процесса или операции, с целью выявления и оценки проблем, которые могут представлять собой риск для персонала или оборудования, или предотвратить эффективной работы. В таблице 1 представлена рабочая таблица, полученная после проведения HAZOP анализа для сепаратора.

В данном курсовом проекте будет реализована ПАЗ для сепаратора. Основным и часто встречающимся типом отказа на данном объекте является повышение либо понижение уровня в технологическом оборудовании, что непосредственно может нарушить целостность технологического оборудования и его останов.

В соответствии с рекомендациями ГОСТ Р 51901.11-2005 для анализа причин возникновения аварийных ситуаций построим «дерево» событий (отказов). Структура «дерева» событий включает одно головное событие (аварию, инцидент), которое соединяется с набором соответствующих нижестоящих событий (ошибок, отказов, неблагоприятных внешних воздействий), образующих причинные цепи (сценарии аварий). Знак «ИЛИ» означает, что вышестоящее событие может произойти вследствие возникновения одного из нижестоящих событий [1].

Полученное дерево отказов, головное событие которого «Превышение давления в блоке измерения».

 


Таблица 1 – Рабочая таблица HAZOP для КУУН

Заголовок исследования: Блок измерения

Состав группы: Жоров П.А.

Пересмотр (номер):

Дата: 24.12.2015

Рассматриваемая часть: Блок измерения

Цель проекта: ВХОДЫ: НЕФТЬ

Действия: УЧЕТ И СДАЧА НЕФТИ

Управляющее слово

Элемент

Отклонение

Возможные причины отклонения

Последствия

Существующие меры безопасности

Примечание

Требуемые действия

Ответственный

1

БОЛЬШЕ

Товарная нефть

Расход

Высокое давление входного потока нефти

Нестабильная работа МН, вызывающая ускоренный износ

Блок управления снижает частоту насоса.

Следить за давлением и расходом нефти

 

2

МЕНЬШЕ

Товарная нефть

Расход

Недостаточная производительность насоса

Нестабильная работа МН, вызывающая ускоренный износ

Следить за уровнем жидкости внутри ЭГ

 

3

БОЛЬШЕ

Товарная нефть

Давление входящей нефти превышает допустимое значение

Скорость подающего насоса больше необходимой

Увеличивается уровень смеси внутри сепаратора быстрее, чем необходимо

Следить за скорость перекачки насосом входного потока жидкости

 

4

НЕТ

Товарная нефть

Отсутствует входной поток нефти в блок

Отказ насоса, подающего нефть

Поломка насоса, выход из строй блоку управления

Следить за давлением и расходом

 

5

БОЛЬШЕ

Давление внутри

Давление внутри сепаратора больше необходимого

Количество жидкости внутри сепаратора больше необходимого

Возможен взрыв сепаратора

Защитный клапан по сбросу давления в сепараторе

Следить за давлением внутри сепаратора

 


Рис. 3 – Дерево отказов


Таблица 2 – Исходные события дерева отказов

№ п/п

Событие или состояние модели

1

Скорость подающего насоса высокая

2

Скорость выкачивающего насоса низкая

3

Не поступил сигнал на открытие задвижки сброса воды

4

Не поступил сигнал на открытие задвижки продукта

5

Кабельная линия, соединяющая датчик и АРМ оператора повреждена

6

Отсутствует подключение кабельной линии к датчику

7

Датчик вышел из строя

8

Чувствительный элемент неисправен

9

Оператора АРМ отсутствовал на рабочем месте в момент поступления предупреждающего сигнала с датчика уровня

10

Оператор АРМ не знал о действиях, необходимых предпринять в случае поступления предупреждающего сигнала

 

2.2.2 Описание системы ПАЗ

Система ПАЗ – это логическая контрольно-измерительная система, которая обнаруживает ненормальные события в технологическом процессе (превышение уровня в сепараторе) и инициирует автоматические действия по размыканию электрической цепи, питающей подающий насос, и останову технологического объекта для приведения нарушения технологического режима к безопасному уровню и исключения, таким образом, возможных рисков.

В рамках данного курсового система противоаварийной защиты состоит из последовательного соединения электрических ключей (считаем их абсолютно надежными), сигнализатора уровня и контроллера. Основные показатели надежности элементов системы ПАЗ приведены в таблице 3.

Основные показатели надежности элементов системы ПАЗ приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Основные показатели элементов системы ПАЗ

Элемент системы ПАЗ

Оборудование

Показатели надежности и безопасности

Источник

Исполнительные механизмы

Однополюсные двунаправленные переключатели SPDT

Примем абсолютно надежными

Датчик уровня

Rosemount

5301

SIL2 (SFF =91%)

λSD=0

λSU=60

λDD=965

λDU=96

http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/pm%20rosemount%20documents/5300_fmeda_c-rev1.1.pdf

Контроллер

Контроллер СПАЗ Planar-4 компании HIMA

MTBF = 200 лет = 1752000ч.

http://www.hima.com/products/Planar4_default.php

 

 

2.2.3 Определение уровня SIL для системы ПАЗ

Стандарт IEC 61508 вводит единую меру снижения риска. Эта мера определяется интегральным уровнем безопасности – Safety Integrity Level (SIL). Проще говоря, чем более ответственным является объект, тем более надежной должна быть система [2].

Рис. 4 – Граф риска (общая схема)

 

На рисунке 4 изображен граф риска из ГОСТ МЭК 61511 часть 3 (2011 год).

 

Среди последствий ( ) данному производству соответствует – выброс в пределах ограждения (предприятия, объекта) с причинением значительного вреда.

Из возможных факторов заселенности ( ), который определяется как доля времени пребывания людей в области, подвергающейся опасности, по отношению к величине периода работы, выберем – от редкого до более частого нахождения в опасной области. Обитаемость меньше чем 0,1.

В качестве фактора вероятности избежать опасного события ( ), если отказывает система защиты выберем – отсутствие дополнительных мер защиты.

Частота обращений к системе соответствует величине .

Таким образом, проектируемой системе противоаварийной защиты для системы УПСВ должен соответствовать системный уровень надежности SIL 2.

 

2.2.4 Расчет уровня SIL

Ни для каких систем, ни при каких обстоятельства нельзя давать постоянное разрешение на постоянную одноканальную работу [2].

А значит, несмотря на то, что системы изначально соответствует заданному уровню надежности (SIL 2), необходимо использовать резервирование. В расчетах примем, что – интервал времени между поверочными тестами, – среднее время восстановления (1 рабочая смена). В качестве структуры резервирования для системы ПАЗ выберем структуру, показанную на рисунке 5, согласно ГОСТ МЭК 61508-2007, реализующую функцию безопасности для уровня SIL 2.

Рис. 5 – Структурная схема ПАЗ

 

Так как контроллер поддерживает двуканальную работу, то он способен один обеспечить архитектуру 1оо2. Произведем расчет значение для контроллера.

Найдем эквивалентное среднее время простоя канала и голосующей группы для архитектуры 1оо2:

Найдем среднюю вероятность отказа по запросу:

где – доля обнаруженных опасных отказов по общей причине;

– доля необнаруженных опасных отказов по общей причине.

Теперь необходимо посчитать значение , для этого определим все интенсивности:

 

 

Найдем эквивалентное среднее время простоя канала и голосующей группы для архитектуры 2oo2:

 

Найдем среднюю вероятность отказа по запросу:

 

Таблица 4 – Ранжирование уровня SIL в зависимости от других параметров

 

Таким образом, для системы ПАЗ общее значение для двух элементов составит:

Значит, после структурного резервирования система стала соответствовать уровню SIL4, согласно таблице 4 (ГОСТ МЭК 61508 и 61511).

Разработанные схемы (функциональная схема автоматизации и схема соединений внешних проводок) показаны в альбоме схем на листах ФЮРА.425280.001.ЭС.01 и ФЮРА.425280.001.ЭС.02, соответственно.

 

2.3 Разработка АСУ пожарной сигнализации

При проектировании системы АС пожарной сигнализации будем использовать следующую нормативную документацию:

·НПБ 110-03 «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией»;

·НПБ 105-03 «Нормы пожарной безопасности «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»;

·РД 09-536-03 «Методические указания о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на химико-технологических объектах»;

·СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений»;

·СТО Газпром 2-2.3-351-2009 «Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «Газпром».

Автоматическая система пожарной сигнализация (АСПС) - это комплекс технических средств, предназначенный для обнаружения признаков возгорания на объекте и подачи сигнала тревоги на пульт охраны, а также управление системами оповещения, автоматического тушения пожара и инженерными системами здания [1].

АСПС состоит из приемно-контрольного прибора (ППКП), соединенного шлейфами с пожарными извещателями (пожарными датчиками) различного типа, установленными по охраняемому объекту, и оповещателями.

ППКП осуществляет контроль сопротивления шлейфов и при его значительном изменении выдает сигнал тревоги. Как правило, пожарные извещатели (ПИ) объединены в группы (шлейфы) согласно плана защищаемых помещений. Для электропитания пожарной сигнализации используется резервированный источник питания, обычно встроенный в ПКП.

Выделяют следующие три класса АСПС:

1. традиционная пороговая неадресная сигнализация - нижний класс АСПС;

2. адресная пороговая - средний класс АСПС;

3. адресно-аналоговая - наиболее эффективная и надежная АСПС.

В рамках курсового проекта реализуем адресную пороговую АСПС, в которой анализ состояния окружающей среды и формирование сигнала производится датчиком, а в шлейфе сигнализации реализуется протокол обмена, позволяющий определить, какой именно ПИ сработал, что предоставляет более точную информацию о зоне пожара.

 

2.3.1 Характеристика взрыво- и пожароопасности объектов

Территория, на которой необходимо спроектировать АСПС, состоит из двух помещений:

1. Насосный блок;

2. здание ПКУ;

Согласно ПУЭ, перечисленные помещения относятся к следующим зонам взрывоопасности:

·насосный блок относится к зоне класса В – Iа, так как при нормальной эксплуатации взрывоопасных горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а их образования возможны только в результате аварий или неисправностей (нефтяные, газонасосные, компрессорные, цехи нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств) [4];

·здание ПКУ к зоне класса В – IIа, так как взрывоопасные концентрации пыли с воздухом могут образоваться только в результате аварии или неисправности;

Согласно НПБ 105-03 «Нормы пожарной безопасности «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» данные помещения имеют следующий класс взрывопожарной опасности:

·насосный блок имеет класс Б (горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа), так как нефть – это ЛВЖ с температурой вспышки от 35 до 120 ºС [3];

·здание ПКУ имеет класс Д (негорючие вещества и материалы в холодном состоянии);

 

2.3.2 Оценка рисков пожарной опасности

Оценка пожарного риска на производственном объекте предусматривает анализ пожарной опасности производственного объекта. Для оценки пожарных рисков используется дерево событий. Разработанное дерево событий, показанное на рисунке 6, отражает различные варианты сценарий аварии в результате разлива нефти из-за утечки нефти в насосном блоке.

Рис. 6 – Дерево событий аварии в насосном блоке

 

Известно, что вероятность разлива нефти в насосном блоке в год составляет , таким образом, вероятность развития каждого из сценариев составит:

1. – прекращение горения или ликвидации аварии.

2. – разрушение соседнего оборудования.

3. – эффекта «домино» нет.

4. – разрушение соседнего оборудования.

5. – ликвидация аварии

6. – отсутствие источника.

7. – пожар пролива.

8. – горение или взрыв облака.

Значит, сценарии № 1, 5 и 6 приносят минимальный ущерб предприятию, сценарии № 3 и 7 – средний ущерб, а сценарии № 2, 4 и 8 – обладают наибольшим ущербом.

 

2.3.3 Выбор автоматических пожарных извещателей

Выбор типов автоматических пожарных извещателей выполнен в соответствии с требованиями СП 5.13130.2009, приложение М:

·дымовой или тепловой извещатель – для ПКУ (административно-хозяйственные помещения, машиносчетные станции, пульты управления, жилые помещения);

·извещатель пламени или тепловой – для насосного блока (помещения для оборудования и трубопроводов по перекачке горючих жидкостей и масел, для испытаний двигателей внутреннего сгорания и топливной аппаратуры, наполнения баллонов горючими газами);

В состав АСПС входит следующее оборудование:

·пульт контроля и управления «С2000»;

·прибор приемно-контрольный охранно-пожарный «Сигнал-10»;

·пожарные извещатели (ДИП 34-ПА, С2000-ИП-ПА, ИП 101-07ем, ИПР513-3ПАМ);

·пожарные оповещатели;

·блок резервного питания «РИП 24» (с интерфейсом RS-485).

«С2000» предназначен для информационного объединения приборов с целью организации единого центра управления и сбора системных сообщений, объединения шлейфов сигнализации в разделы, создания перекрестных связей между разделами и выходами разных приборов, расширения возможностей отображения информации. Взаимодействие между пультом «С2000» и другими приборами по интерфейсу RS-485 происходит с передачей информации в протоколе «Орион» [4].

«Сигнал-10» предназначен для использования в автономном режиме или в составе системы для контроля различных типов охранных и пожарных неадресных извещателей, пожарных адресно-пороговых извещателей производства НВП «Болид», контакторов и сигнализаторов с нормально-замкнутыми или нормально-разомкнутыми контактами и релейного управления внешними исполнительными устройствами [4].

Внешний вид прибора приемно-контрольного охранно-пожарного
«Сигнал-10», а также пульта контроля и управления «С2000» показаны на рисунке 8.

 

Рис. 7 – Внешний вид ППК «Сигнал


Ключевые слова -


ФНГ ФИМ ФЭА ФЭУ Яндекс.Метрика
Copyright 2021. Для правильного отображения сайта рекомендуем обновить Ваш браузер до последней версии!