Система управления производством

Цель и назначение автоматизации

Автоматизация современного производства – это одно из главных направлений совершенствования технологического процесса предприятий. При автоматизации повышается производительность труда, улучшается качество продукции, равномерно используются энергетические и сырьевые ресурсы.

Автоматизация позволяет повысить уровень условий труда, обеспечить безопасность ведения работ, сократить численность обслуживающего персонала.

Развитие автоматизации химической промышленности характеризуется сложностью и многообразием операций и оборудования. Управление такими производствами возможно лишь при широком использовании методов и средств автоматизации.

Развитие автоматизации химической промышленности связано с вопросами взрыво- и пожароопасности перерабатываемого сырья, агрессивностью и токсичностью продуктов, полупродуктов и их компонентов, необходимостью предотвращения вредных выбросов в окружающую среду.

Указанные особенности, высокая чувствительность к нарушению технологического режима, а также необходимого своевременного и соответствующего воздействия на процесс, в случае отклонения от заданных по регламенту условий не позволяют даже опытному оператору обеспечить качественное ведение процесса вручную. Поэтому в настоящее время эксплуатация процессов нефтепереработки без автоматизации не мыслима.

Выбор и обоснование решений по управлению технологическим процессом

Объектом управления является установка полимеризации олефинов фракций С₃ и С₄. Процесс ведется на катализаторе, при температуре 180-240 ^оС и давлении 3, 0 – 4, 0 МПа. Проектируемая мощность установки 204 тысячи тонн в год по сырью. Целью управления процессом является получение целевого продукта - полимердистиллята.

Установка полимеризации олефинов фракций С₃ и С₄, как объект управления является динамической системой, так как все ее параметры изменяются во времени. Основным объектом контроля и управления является реакторы полимеризации Р-1, Р-2, Р-3, Р-4, Р-5, Р-6.

Рассмотрим более подробно в качестве объекта управления – реактор Р-1-6. Трудность регулирования процессом объясняется частотой и амплитудой возмущений. В объекте имеют место такие возмущения, как изменение температуры сырья на входе в реактор, а также температуры в реакторе.

Съем тепла в реакторах осуществляется циркуляцией парового конденсата, который залит в межтрубное пространство корпуса реакторов. Паровой конденсат с низа паровых баранов Е-5А, Е-5Б поступает в межтрубное пространство в нижнюю часть реакторов Р-1¸ 6, температура регистрируется на мониторе компьютера (поз.49-1 ¸ 49-6). Термопары установлены непосредственно на линии входа конденсата в нижнюю часть межтрубного пространства реакторов. Для того, чтобы система управления обеспечивала технологическую и экономическую безопасность работы объекта, предусматривается сигнализация по всем блокам технологической установки, которая предупреждает о нарушении технологического процесса или о приближении заданных параметров к критическим. Сигнализации подлежат параметры, изменение которых может привести к серьезному нарушению технологического режима или к аварийной ситуации. Блокировка в системе реализуется при возникновении нештатных ситуаций при работе оборудования установки, приводящих к его повреждению или нарушению технологического режима, а также представляющих непосредственную опасность для обслуживающего персонала.

Система блокировок технологического оборудования должна обеспечивать автоматическую защиту в случае нарушения протекания технологического процесса и (или) нарушении в работе оборудования, при отсутствии управляющего воздействия, устраняющего возмущение; либо скорость возникновения нештатной ситуации такова, что оператор не успеет устранить причину вызвавшую эту ситуацию.

Обоснование выбора технических средств для реализации решений по управлению технологическим процессом

Для решения задач АСУ ТП по управлению и защите установки полимеризации предусмотрена распределенная система управления Total Plant Solution (TPS-3000) " Honeywell" на базе НРМ для управления процессом и система управления FSC для противоаварийной защиты установки.

Указанная система автоматизации TPS-3000 построена на использовании программного обеспечения фирмы «HONEYWELL» (США) и оборудования фирмы «Yokogawa» (Япония). АСУ ТП установки полимеризации в соответствии с «Общими правилами взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» Госгортехнадзора РФ, ПБ 09-170-97, и в соответствии с техническим заданием должна включать в себя:

- систему контроля, управления, сигнализации,

- ПАЗ (противоаварийной защиты) РСУ;

- полевое оборудование КИП и А;

- исполнительные механизмы и устройства.

В соответствии с техническим заданием структура АСУ ТП установки полимеризации должна отвечать следующим требованиям:

1. Соответствовать магистрально-модульному принципу построения с сетевой организацией обмена информацией между устройствами и иметь распределенное программное обеспечение и базу данных, доступную (с заданными ограничениями) всем абонентам промышленной сети.

2. АСУТП установки полимеризации должна быть 2-х уровневой. Под 2-х уровневой системой понимается система, в которой все реализуемые задачи программно и аппаратно разделяются на два уровня. 1-ый или «нижний» уровень реализует задачи непосредственного управления объектом. 2-ой или «верхний» уровень реализует задачи интерфейса оператора.

3. РСУ и ПАЗ имеют одни и те же каналы получения информации и выхода на исполнительные механизмы.

Системное программное обеспечение системы TPS-3000 автоматически обеспечивает безударный перевод работы на резервные блоки.

Следует подчеркнуть, что диагностические средства системы TPS-3000 фиксируют изменение состояния любого блока, а аппаратные позволяют заменять вышедшие из строя блоки без отключения питания с полевой станции управления, что значительно сокращает время восстановления оборудования и повышает надежность.

ПАЗ обеспечивает аварийный перевод объекта в безопасное состояние.

Оператор имеет возможность влиять на исполнительные механизмы и оборудование РСУ. ПАЗ формирует информационные и аварийные сообщения о состоянии объекта, которые доступны чтению с пультов оператора. ПАЗ также посылает на пульт оператора информацию о технологических параметрах и состоянии исполнительных механизмов.

В системе предусмотрена возможность внедрения функций диагностики КТС, архивирования параметров, формирования таблиц и трендов, сокращения объемов работ по документированию действий персонала, сбоев в работе системы и т.д.

Установка защиты для срабатывания системы ПАЗ базируется на предельно-допустимых значениях параметров технологического процесса.

В качестве базовой системы комплекса технических средств используется электронная система датчиков, имеющих токовый выходной сигнал 4-20 мА и активный искробезопасный барьер KFD для работы с электропневмопреобразователями. Для измерения давления использованы датчики избыточного давления типа EJA - 430А с выходным сигналом 4-20 мА без местного индикатора производства фирмы «Yokogawa» (Япония) с питанием 25V. Для подключения сигналов датчиков к модулям ввода аналоговых сигналов используется искробезопасный барьер KFD.

Для измерения уровня использованы уровнемеры буйкового типа серии 12300 фирмы Masoneilan, смонтированные на выносных камерах и датчики перепада давления серии EJX-110А, 118А, 210А производства фирмы «Yokogawa» (Япония). Для подключения сигналов с датчиков и уровнемеров к модулям ввода аналоговых сигналов используется искробезопасный барьер KFD.Измерение температуры осуществляется с помощью унифицированных термоэлектрических преобразователей с хромель-алюмелевыми электродами КТХАУ с пределами измерения от 0⁰ до 600⁰С и 0⁰ до 1000⁰С с выходным сигналом 4-20 мА производства концерна «Метран». Для подключения сигналов термопар к модулям ввода аналоговых сигналов используется искробезопасный барьер KFD.

Спецификация средств автоматизации

Таблица 3.1

№ пп	№ поз	Место установки клапана	Назначение клапана	Тип клапана	Обоснование выбора клапана

	1а-2	На линии от Н-3, Н-9, Н-9А в линию сырья на установку	Регулятор расхода рисайкла в линию сырья на установку и далее в Е-1	ВЗ	Для поддержания расхода при падении давления воздуха клапан откроется.
	2а	На перепускной линии с выкида на прием Н-1, Н-1Б, Н-1/1, Н-1/2	Регулятор давления на выкиде Н-1, Н-1Б, Н-1/1, Н-1/2	ВЗ	Во избежание повышения давления на выкиде Н-1, Н-1Б, Н-1/1, Н-1/2 выше допустимого при падении давления воздуха клапан откроется.
		На линии продуктов полимеризации из Т-1 в К-1	Регулятор давления	ВЗ	Во избежание повышения давления в реакторах Р-1-6 при падении давления воздуха клапан откроется.
		На линии паров из К-1	Регулятор давления в К-1	ВО	Для поддержания давления в К-1 при падении давления воздуха клапан закроется.
		На линии пара в Т-3	Регулятор температуры низа К-1	ВО	Во избежание превышения температуры в К-1 при падении давления воздуха клапан закроется.
		На линии из Е-2 в топливную линию	Регулятор давления в Е-2	ВО	Для поддержания давления в Е-2 при падении давления воздуха клапан закроется.
		На линии из Е-3 в факельную линию	Регулятор давления в Е-3	ВЗ	Для поддержания давления в Е-3 при падении давления воздуха клапан откроется.
		На линии отработанной ББФ от насоса Н-9, Н-9А Н-3 в колонну К-1	Регулятор температуры верха колонны К-1	ВЗ	Для поддержания и регулирования тем-пературы верха колонны К-1 при падении давления воздуха клапан откроется.
		На линии от Н-6, Н-6А на выходе с установки	Регулятор уровня в Т-5	ВО	Для поддержания уровня Т-5 при падении давления воздуха клапан закроет.


	На линии от Н-4, Н-4А, выход с установки	Регулятор уровня в Е-3	ВЗ	Во избежание переполнения Е-3 при падении давления воздуха клапан откроется.
	На линии от Н-3, Н-9А, Н-9, выход с установки	Регулятор уровня в Е-2	ВО	Для поддержания уровня в Е-2 при падении давления воздуха клапан закроется.
39А	На подаче пара в Т-2	Регулятор температуры сырья на выходе из Т-2	ВЗ	Для поддержания температуры сырья на выходе из Т-2 при падении давления воздуха клапан откроется.
	На линии подачи воздуха на щит КИП в операторной	Регулятор давления воздуха КИПиА на установку	ВЗ	Для поддержания давления при падении давления воздуха клапан откроется.
	На линии подачи острого пара на установку	Регулятор давления острого пара на установку	ВО	Во избежание резкого подъема давления пара при падении давления воздуха клапан закроется.
	На линии химочищенной воды	Регулятор расхода химочищенной воды	ВЗ	Во избежание резкого подъема температуры в реакторах при падении давления воздуха КИПиА клапан откроется.
	На линии парового конденсата	Регулятор уровня в Е-10	ВО	Для поддержания уровня парового конденсата в Е-10 при падении давления воздуха клапан закроется.
	На линии парового конденсата	Регулятор уровня в Е-4	ВЗ	Для поддержания уровня парового конденсата в Е-4 при падении давления воздуха клапан откроется.

продолжение таблицы 3.1


	На линии парового конденсата	Регулятор уровня в Е-8	ВО	Для поддержания уровня в Е-8 при падении давления воздуха клапан закроется
	На линии парового конденсата из Е-5А в Е-10	Регулятор уровня в Е-5А, Е-5Б	ВО	Для поддержания уровня в Е-5-х при падении давления воздуха клапан закроется
	На линии подачи острого пара на реакторный блок	Регулятор давления в Е-5А, Е-5Б	ВЗ	.Для поддержания давления в Е-5-х при падении давления воздуха клапан откроется.
3203-3208	На линии подачи ББФ в реакторы Р-1¸ 6	Регулятор расхода ББФ в Р-1¸ 6	ВО	Для регулирования расхода ББФ в реакторы Р-1-6 при падении давления воздуха клапан закроется
	На линии выхода оборотной воды Т-34	Регулятор температуры сырья на выходе из Т-34	ВО	Для поддержания температуры сырья на входе в Ф-7 при падении давления воздуха КИПиА клапан закроется.
	На разгрузочной линии от Н-1/1, Н-1/2	Регулятор расхода сырьевых насосов	ВЗ	При расходе на выкиде сырьевых насосов ниже 10 м³/ ч при падении давления воздуха КИПиА клапан откроется.
	На линии полимер-бензина из Т-3 в Т-9	Регулятор температуры сырья на выходе из Т-9	ВО	Для поддержания температуры сырья на сырьевые насосы при падении воздуха КИПиА клапан закроется.

продолжение таблицы 3.1

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 Следующая ⇒