Автоматизация газовой котельни

Автоматизация также способствует безаварийной работе оборудования, снижает риски производственного травматизма. Автоматизация и газификация снижают вредные выборосы в атмосферу и снижают загрязнение окружающей среды. Автоматизация позволяет более рационально использовать топливо. Экономия при автоматизации котельных достигает 10%. На промышленных предприятиях и в сфере жилищно-коммунального хозяйства все больше внимание уделяется автоматизации котельных. Любой проект ставит своей целью решение ряда проблем поэтому особое внимание уделяется управлению проектом.Основными целями автоматизации котельной являются:повышение надежности котельной;снижение затрат на эксплуатацию котельной;снижение рисков возникновения аварийных ситуаций;повышение производительности труда;снижение вредных выбросов в атмосферу;улучшение экономической эффективности;снижение рисков производственного травматизма;повышение качества параметров теплоносителя.Кроме целей при проектировании систем автоматизации ставятся задачи и разрабатываются решения поставленных задач. К задачам автоматизации относятся:улучшение качества регулирования;повышение коэффициента готовности оборудования котельной;улучшение эгрномики труда операторов котельной;хранение информации о технологическом процессе.За каждый шаг проектирования и внедрения проекта отвечают различные менеджеры и специалисты, поэтому необходимо рассмотреть и организационную структуру предприятия ООО «НовосибХимФарм». Структура предприятия - это состав и отношение звеньев предприятия, отделов, департаментов и подразделений.Организационная структура регулирует:разделение задач по отделам и подразделениям;компетентность в решении определенных проблем;взаимодействие между собой подразделений.Рисунок 2.1 – Структура управленияРасчет рентабельности проектаДля определения рентабельностипроекта, необходимо посчитать затраты на инвестиции, при реализации проекта. Затраты на инвестиции- это расходы, которые несет предприятие при модернизации основных фондов. Затраты (расходы) подразделяются на прямые и косвенные. Прямые расходы — это затраты, связанные с производством отдельного вида продукции, которые могут быть непосредственно включены в себестоимость продукции. Косвенные расходы — это затраты, которые связаны с производством нескольких видов продукции. Данные расходы не могут быть отнесены на конкретный вид продукции напрямую.Еще одним видом затрат является заработная плата работников, участвующих в модернизации и автоматизации котельной предприятия.Таким образом, к затратам при автоматизации можно отнести следующее:затраты на оборудование;затраты на монтажоборудования;заработная плата;заработная плата работникам, работающим по договорам подряда;Произведем расчет затрат на оборудование и посчитаем общие затраты на модернизацию котельной.Монтаж оборудования осуществляется специализированной монтажной подрядной организацией. Для разработки программного обеспечения контроллера и верхнего уровня автоматизации на работу берется программист про договору-подряда. Расходы на транспортировку оборудования берут на себя поставщики и стоимость доставки уже включена в стоимость оборудования.Таблица 2.1 – Затраты на оборудованиеНаименованиеКоличествоСтоимость, рубСумма, рубКонтроллер ОВЕН ПЛК 16013000030000Датчик поплавковый120002000Датчик давления ОВЕН ПД100120002000Клапан КЗР13000030000Датчик Курант ДР140004000Датчик уровня воды ПД200-ДД13700037000Отводная трубка110001000Частотный преобразователь Delta VFD110E43A14000040000Система MasterSCADA140004000Горелка газовая ГБЛ 2.81300000300000Итого:420000Кроме прямых расходов на оборудование существуют также расходы на монтаж и разработку программного обеспечения для системы автоматизации котельной, имеющей котел ДКВР 4-13. Стоимость монтажа производится специализированной монтажной организацией, которая занимается монтажом электрооборудования. В стоимость услуг организации входят затраты на расходные материалы. Монтажная организация за свои услуги выставила счет на сумму 150000 руб. Разработку программного обеспечения и схем автоматизации ведет нанятый по договору подряда инженер-программист. Фонд заработной платы инженера программиста составил 80000 руб.Себестоимость проекта рассчитаем по следующей формуле, в которую будут включены все затраты на модернизацию котла., (2.1)где – себестоимость; – прямые затраты на оборудование, руб; – затраты на монтаж, руб; - стоимость работы инженера-программиста, руб.Целью является нахождение рентабельности проекта, рентабельность (2.2) находится как отношение дохода предприятия, к первоначальным инвестициям на модернизацию оборудования промышленного предприятия. Для этого произведем расчеты.Рентабельность проекта рассчитывается по следующей формуле:, (2.2)где Р – коэффициент рентабельности проекта, %; Д – доходы, руб; I–инвестиции, затраченные на осуществление проекта, руб;Количество часов работы котла с учетом отопительного сезона составит 6 месяцев или 4380 часов.На предприятии ООО «Нососибхимфарм» данный котел отдает на нужды отопления 1/30 от своеймощности, поэтому реальный расход газа на нужды отопления помещений промышленного предприятия будет составлять составит 10м3/ч.Расход газа в год определяется следующим выражением.,(2.3)где Р – расход газа годовой, м3/год; – расход газа часовой, м3;T– время работы котла, час.м3 Расход газа в рублях, с учетом ценымагистрального газа 5 руб/м3, по которой получает газ предприятие посчитаем по следующей формуле., (2.4)где C – стоимость газа годовая, руб;Ргод– расход газа годовой, м3;Цг– цена газа для предприятия, руб/м3.рубРасчет коэффициента рентабельности по проекту:Коэффициент рентабельности данного проекта составит 0,33%ВыводыВ данном разделе произведен экономический анализ от внедрения данного решения. Произведена калькуляция расходов на внедрение нового оборудования. Рассчитана рентабельность проекта.ОХРАНА ТРУДА3.1 Общая характеристика предприятия и газовой котельнойДанный раздел является одним из важных разделов проектирования на предприятиях промышленного назначения и сферы ЖКХ.Основным направлением деятельности предприятия ООО «НовосибХимФарм» является производство фармацевтической продукции. Предприятие выпускает широкий спектр фармацевтической продукции и лекарственных препаратов. Предприятие ООО «НовосибХимФарм» является современным высокотехнологичным производством. Предприятие ООО «Новосибхимфарм» является химическим производством, поэтому на нем применяются соответствующие требования к охране труда и технике безопасности, относящиеся к химическим производственным предприятиям.Система охраны труда на предприятиях химической промышленности состоит из следующих компонентов:- законодательный и подзаконные акты;- механизмы обеспечения соблюдения законодательства;- меры по оценке рисков и управление ими;- эффективная работа службы охраны труда;- механизмы учет и уведомления о несчастных случаях на производстве;- взаимодействие между министерствами и ведомствами и администрацией предприятия;- взаимодействие администрации предприятия и профсоюзными и другими общественными организациями, ведущими свою деятельность в сфере охраны труда.Для производственного предприятия, имеющего в своем составе вредные производственные факторы, применяются общие мероприятия по охране труда и технике безопасности. Предприятие должно заключать договоры страхования риска ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасных производственных объектов.Предприятие должно осуществлять производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности, для обеспечения безопасного функционирования производственных объектов и предупреждения аварий.Предприятие должно обеспечивать обучение работников предприятия с опасными условиями труда на предприятии.Предприятие должно оборудовать санитарно-бытовые помещения, для обеспечения отдыха в нерабочее время и подготовки к работе сотрудников предприятия.Предприятие должно вести документацию производственного контроля за соблюдением техники безопасности на производстве.Предприятие должно резервировать финансовые и материальные ресурсы для локализации и ликвидации последствий аварий и чрезвычайных происшествий не производстве.Кроме общепромышленных требований безопасности и охраны труда, на любом предприятии имеются специальные требования к подразделениям предприятия. Каждый цех в виду своей специфики представляет свои особенные потенциально опасные производственные факторы, поэтому в каждом подразделении предприятия присутствуют свои особенности по охране труда и технике безопасности. Одним из таких подразделений является газовая котельная.На предприятии ООО «Новосибхимфарм» находится газовая котельная, оборудованная котлом ДКВР 4-13. Котлы ДКВР4-13 могут работать на двух видах топлива, мазут и газ, в зависимости от условий и расположения котельной и наличия коммуникаций и возможностей подключения к газопроводам. На предприятии ООО «Новосибхимфарм» котел ДКВР4-13 работает на природном газе – метане, что следует учитывать при организации мер по обеспечению техники безопасности и охраны труда, как на производстве имеющем в своем составе потенциально опасный производственный объект. Кроме общепромышленной системы по охране труда и технике безопасности, к газовым котельным предъявляются повышенные требования по охране труда и технике безопасности. Газовые котельные контролируются Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). Данная федеральная служба осуществляет контроль, мониторинг за потенциально-опасными производственными объектами разных отраслей промышленности. Также федеральная служба ведет реестр потенциально опасных производств.Газифицированные котельные учитываются в государственном реестре опасных производственных объектов в составе сетей газопотребления, как составной элемент единого производственно-технологического объекта предприятия.Кроме самой газифицированной котельной в составе сетей газопотребления учитываются наружные и внутренние газопроводы, сооружения, технические и технологические устройства, газораспределяющее оборудование, а также газовая часть газопотребляющего оборудования и установок, газовых турбин, технологических линий и др. в зданиях и сооружениях на территории организации.3.2 Анализ опасных производственных факторовКроме контроля со стороны контролирующих органов государственной власти, организация техники безопасности и охраны труда должна осуществляться соответствующими службами предприятия.Важнейшей работой и мерой по обеспечению безопасной работы объекта промышленного предприятия является анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов.В помещении где установлены паровые котлы, для производственного и обслуживающего персонала общефизическими вредными факторами являются:- тепловое излучение;- повышенная темература;- пониженная влажность воздуха (менее 40%);- повышенный уровень шума;- вибрация;- недостаточное освещение.Кроме общефизических опасных факторов на паровых газовых котельных оборудованных котлами, присутствуют и общехимические опасные факторы, связанные с присутствием природного газа и газов, выделяющихся в процессе производства тепловой энергии. На котельных присутствуют следующие газы.- окись углерода;- метан;- окись азота.Окись углерода (СО) называют угарный газ. Данный газ образуется при сжигании органических видов топлива. Данный газ не имеет цвета и запаха и является очень токсичным, поэтому угарный газ представляет собой огромную опасность как в быту так и на производстве, где происходит сжигание топлива.Угарный раз может образовываться в результатеследующих явлений или неисправностей оборудования:неправильной работы или неисправности дымососа;нарушения системы отвода продуктов сгорания;неисправности датчика разряжения в топке котла, что приводит к неправильной работе автоматики дымососа.Для того чтобы снизить риски превышения воздействия угарного газа в котельном цехе предприятия необходимо постоянно производить контроль оборудования, отвечающего за удаление продуктов сгорания.Окись азота является не менее опасным газом. В нормальных условиях этот газ является бесцветным и является очень ядовитым. Для того чтобы снизить присутствие данного газа необходимо также производить контроль за производственным оборудованием котельного цеха предприятия.Метан представляет собой простейший углеводород. Данный газ является ядовитым, а также взрывоопасным газом. При превышении предельно допустимой концентрации этот газ способен вызвать отравление. Появление метана в помещении может появится в результате неисправности газовой арматуры, трубопроводов, неисправности оборудования, где происходит сгорание газа. Для предотвращения появления метана в помещении необходим постоянный контроль за состоянием газопроводов, запорной и регулирующей арматуры, плановые проверки и своевременной замены вызывающего подозрение оборудования.В газовой котельной в обязательном порядке на вводе газа должен быть установлен отсечной клапан, который срабатывает при превышении допустимой концентрации природного газа в помещении, и прекращает подачу газа на объект.Кроме фактора, связанного с газом и продуктами сгорания, котельная, оборудованная паровым котломДКВР 4-13, является объектом где находится пар под давлением. Требования к безопасности котлов регламентируются документом ПБ 10-574-03- «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов». Данный документ определяет парвой котел как устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного, используемого вне самого устройства. Для предотвращения аварийных ситуаций, связанных с высоким давлением пара, в котле на котельных принимаются соответствующие меры, направленные на повышение надежности оборудования.Важным фактором для предотвращения аварийных ситуаций, связанных с разрушением трубопроводов котлов и других технологических трубопроводов, является водоподготовка теплоносителя. На предприятии в качестве теплоносителя используется вода, поэтому на таких объектах особое внимание уделяется водоподготовке.Водоподготовка включает следующие меры:- предварительный подогрев воды, для снижения низкотемпературной коррозии, для чего на котельной предприятия находится экономайзер;- даэарация рабочей воды, для снижения кислородной коррозии;- химическая подготовка воды;- меры препятствующие возникновению накипи.Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала котельной предусмотрены устройства, отображающие текущие параметры, для визуального контроля, а также другие технические устройства, способные срабатывать автоматически, и предотвращать возникновения аварийных ситуаций. К таким устройствам относятся:- манометры, показывающие давление пара и горячей воды;- указательные приборы для наблюдения за уровнем воды;- указательные приборы для наблюдения за температурой вода;- клапаны удаляющие воздух, для предотвращения гидроударов;- предохранительные клапаны, срабатывающие при превышении допустимых параметров.Для предотвращения ожогов на отельных применяется теплоизоляция трубопроводов и паропроводов, которая не допускает прямого контакта с трубопроводами, имеющими повышенную температуру поверхности и представляющую опасность.На газовых котельных должна быть предусмотрена система вентиляции, обеспечивающая приток свежего воздуха. При проектировании вентиляции должны учитываться особенности производства. Необходимо учитывать воздух, засасываемый в топки котлов, если не котельной не предусмотрен воздуховод, для забора воздуха не из помещения котельной.Нормально работающая вентиляция не допускает превышение предельно-допустимых концентраций других газов, образующихся в процессе работы котельной и вовремя удаляет вредные химические соединения, которые образуются в процессе сгорания.3.3 ПожаробезопасностьТехнологический процесс газовой котельной предусматривает сжигание топлива, поэтому на объекте возможны риски, связанные с возникновением взрывов и пожаров. Источниками пожара на данном объекте могут быть:- утечка газа в котельной;- неисправности электрооборудования;- нарушение целостности герметизации и кладки котла и горелочного устройства.Для предотвращения пожара, причиной которой может стать утечка газа, необходим контроль за состоянием газопровода котельной. Кроме этого на вводе газа в котельную предусмотрена установка термозапорного клапана, который прекращает подачу газа при превышении температуры окружающего воздуха.Также для предотвращения аварийных ситуаций, связанных с пожарной опасностью необходим постоянный контроль за исправностью кладки котла, горелочного устройства, дымоходов.Котельная также должна оборудоваться пожарной сигнализацией, которая извещает при наличии возгорания, и сообщает о пожаре на центральный пульт. Котельный цех предприятия должен также быть обеспечен пожарным инвентарем, который должен хранится в составе специализированного пожарного щита. Пожарный щит должен содержать необходимый инвентарь, огнетушители, инструмент.Необходимо проводить инструктаж и проверку знаний персонала котельной, направленные на повышение уровня подготовки к чрезвычайным ситуациям.3.4 ЭлектробезопасностьГазовая котельная в своем производственном процессе использует электрическое оборудование, которое служит источником опасности поражения электрическим током. На котельной необходим постоянный контроль за соблюдением правил электробезопасности.Котельная относится к третьему классу по электробезопасности, так как в котельной находится в эксплуатации электрооборудование с рабочим напряжением до 1000 В. Персонал должен иметь соответствующие допуски и удостоверения по электробезопасности, которые выдаются по результатам аттестаций. При проведении ремонтных работы оборудования котельной необходимо принимать меры, обеспечивающие невозможность подать напряжение на ремонтируемые участки. Для этого необходимо наличие соответствующих ограждений и знаков безопасности, а также инвентаря, искусственных заземлений.Для обеспечения электробезопасности на котельной должны быть предусмотрены следующие меры, направленные на защиту персонала от воздействия опасных факторов, связанных с электричеством:- заземление электрооборудования котельной;- подключение щитов к заземляющему ктонтуру;- заземление трубопроводов котельной;- наличие заземляющего контура;- контроль изоляции электрического оборудования;- молниезащита;- защита от перегрузок и коротких замыканий.Для обеспечения электробезопасности необходим инструктаж и обучение обслуживающего и ремонтного персонала котельной, проверка знаний по электробезопасности в соответствии с инструкциями и нормативно-правовыми актами.Работа по проверке знаний по электробезопасности должна проводится периодически, и проводится периодическая переаттестация персонала данного подразделения предприятия. Такжепроводятся курсы повышения квалификации, для эксплуатационного и ремонтного персонала котельного цеха предприятия.3.5 ВыводыВ разделе проанализированы вредные и опасные факторы, на предприятии. Проанализированы опасные факторы, относящиеся к подразделению предприятия - газовой котельной, в которой установлен газовый котел ДКВР 4-13, относящийся к источникам повышенной опасности. Рассмотрены технические средства, отвечающие за безопасную эксплуатацию котельной. Обозначены рекомендации по повышению уровня охраны труда и техники безопасности персонала.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ дипломном проекте спроектирована система управления котлом ДКВР 4-13. В ходе выполнения работы проделан анализ объекта и произведена его модернизация с целью перевода на природный газ и автоматизация технологического процесса газовой котельной. В ходе выполнения проекта достигнуты следующие результаты:1)произведен анализ технологического процесса газовой котельной при переводе котла ДКВР 4-13 на природный газ в качестве топлива, определена общая технологическая схема котла, произведено изучение вариантов автоматизации, подробно изучено вспомогательное оборудование котла, подобрано новое высокотехнологичное горелочное устройство ГБЛ-2,8К-МГ с менеджером горения МГ-ГБЛ;2) произведен подбор средств автоматизации котельной, датчиков, частотного преобразователя электродвигателя дымососа, произведен подбор программируемого логического контроллера;3) разработано программное обеспечение среднего уровня автоматизации для программируемого логического контроллера ОВЕН ПЛК 160 в среде разработки CoDeSys 2.3.9, на языке программирования CFC;4) разработана система автоматизации верхнего уровня на основе программного обеспечения MastrScada;5) в экономическом разделе произведен расчет затрат на модернизацию и автоматизацию котельной и произведен расчет рентабельности;6) в разделе, посвященном охране труда и технике безопасности произведен анализ вредных производственных факторов и обозначены меры, направленные на улучшение охраны труда и техники безопасности. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВОтопление. [Электрон. ресурс] – Режим. доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Отопления. - Загл. с экрана.Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования[Текст] – М. :СОЛОН-ПРЕСС, 2007.Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК 160 – Краткое описание [Электронный ресурс] – Режим доступа:http://www.owen.ru/catalog/programmiruemij_logicheskij_kontroller_oven_plk160/opisanie - Загл. с экрана.Поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ — Краткое описание [Электронный ресурс] – Режим доступа:http://www.owen.ru/catalog/datchiki_urovnya_poplavkovie_pdu/opisanie - Загл. с экрана.Преобразователь частоты DeltaElectronics, 11 кВт, 460В,3ф.,векторный, со встроенным ПЛК,VFD110E43A [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://delta-electronics.com.ua/p13112691-preobrazovatel-chastoty-delta.html - Загл. с экрана.Горелка газовая ГБЛ-2,8[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.staroruspribor.ru/catalog/gbl-28/ html- Загл. с экрана.Менеджер горения МГ-ГБЛ[Электронный ресурс] – Режим доступа:http://www.staroruspribor.ru/news/view/375.htm-Загл. с экрана.ПД200-ДД преобразователь дифференциального давления общепромышленный — Краткое описание[Электронный ресурс] – Режим доступа:http://www.owen.ru/catalog/preobrazovateli_differentcial_nogo_davleniya_owen_pd200_dd/opisanie - Загл. сэкрана.Котёл паровой ДКВР-4,0-13 [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.bikz.ru/production/kotly_paroviye/gaz_zhidkoe_toplivo/serii_dkvr_2_5_4_0_6_5_t_ch/e-4-1_4-250gmndkvr-4-13-250gm/ - Загл. с экрана.10.SCADA система MasterSCADA[Электронный ресурс] – Режим доступа: https://insat.ru/products/?category=9 - Загл. с экрана.11. Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.gosnadzor.ru/ - Загл. с экрана.12. Министерство труда и социальной защиты Российской Федерации[Электронный ресурс] – Режим доступа: https://rosmintrud.ru/ - Загл. с экрана.13.ГОСТ 2.105-95. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. [Текст]. – Введ. 1996-07-01. – М. :Стандартинформ, 2011. – 3 с.14. ГОСТ 7.32-2001. Межгосударственный стандарт. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. [Текст] -– Введ. 2011-09-04. – М. :Стандартинформ, 2008. – 3 с.15.ГОСТ 21.208-2013. Система проектной документации для строительства (СПДС). Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. [Текст] -– Введ. 2015-01-01. – М. :Стандартинформ, 2013. – 5 с.ПРИЛОЖЕНИЯПРИЛОЖЕНИЕ АТехнологическая схема газовой котельнойПРИЛОЖЕНИЕ БСтруктура автоматизированной системы управления технологическим процессомПРИЛОЖЕНИЕ ВАлгоритм основной программы ПЛК ОВЕНПРИЛОЖЕНИЕ ГАлгоритм регулировки уровня воды в верхнем барабане котлаПРИЛОЖЕНИЕ ДПрограмма программируемого логического контроллера ОВЕН ПЛК 160на языке программирования CFC