Разработка системы управления линейной газокомпрессорной станцией

Цель -создатьрабочееместо,способствующеесохранениюздоровья,безопасностииповышениюпроизводительности трудадежурного инженера.Планировка рабочего места разработана таким образом, что облегчаетрабочий процесс и сводит к минимуму физические нагрузки. Рабочее местообеспечиваетдостаточноепространствоиправильноерасположениеоборудования,инструментовиматериалов.Припланировкеучитываютсятакиефакторы,какзонадосягаемостидежурного инженера,линиявидимостииудобствоперемещениямежду различными рабочими зонами.Столистулспроектированытакимобразом,чтобыобеспечиватькомфорт и поддержку дежурного инженера. Высота стола должна быть регулируемой дляразныхлюдей,обычновпределах68-76см.Стулдолжениметьрегулируемуювысотусиденья,наклонспинкииобеспечиватьнадлежащуюподдержкупоясницы.Материалсиденьядолженбытьвоздухопроницаемымиудобным.Расположениедисплеев,панелейуправленияиустройстввводаоптимизировано для удобства и комфорта дежурного инженера. Верхний край дисплеянаходитсянауровнеглаздежурного инженераилинемногониже,свозможностьюрегулировкинаклонаиповорота.Органыуправленияиустройствавводарасполагаются в пределах легкой досягаемости, минимизируя нагрузку нарукии запястья.Достаточноеосвещениеимеетрешающеезначениедлязрительногокомфорта и работоспособности дежурного инженера. Рабочее место имеет достаточныйуровеньосвещенности,дляⅢразрядазрительныхработ300лк,сравномернымраспределениемповсемурабочемупространству.Бликинадисплеях и рабочих поверхностях должны быть сведены к минимуму за счетиспользованиясоответствующихосветительныхприборовимерпоуменьшениюбликов.Необходимопринятьмерыпоминимизациишумаивибрациинарабочем месте. СанПиН 2.2.4.3359-16 устанавливает требования к шуму нарабочем месте с ПЭВМ не выше 50 дБ. Если значение выше, то необходимоприниматьмерыпоегоснижению,этоможетвключатьиспользованиешумозащитныхбарьеров,звукопоглощающихматериаловинадлежащееобслуживание оборудования. Для борьбы с вибрацией следует использоватьвиброгасящие материалы и обеспечивать устойчивые и ухоженные рабочиеповерхности.9.1.3 Освещенность операторскойРекомендуемыйуровеньосвещенности,согласноСНиП23-05-95,составляет 300 лк для обеспечения достаточной видимости и комфортныхусловийработы.Панелиуправленияидисплеитребуютболеевысокогоуровняосвещенности 500 лк для улучшения читаемости и точности при управленииоборудованием.Взонетехническогообслуживанияиосмотраосвещенность должна бытьв750лкдляобеспечениячеткойвидимостивовремятехническогообслуживанияиконтроля.Помещение дежурного инженера оборудовано системой аварийного освещения всоответствиисГОСТР12.2.143-2009"Промышленноеосвещение".Этисистемыобеспечиваютосвещениевовремяперебоеввподачеэлектроэнергииилиаварийныхситуаций,гарантируядежурному инженеру возможностьбезопасноперемещатьсяпопомещениюивыполнятьнеобходимыедействия.Аварийноеосвещениедолжнообеспечиватьминимальныйуровеньосвещенности10%отнормальногоуровняосвещенияидолжноработатьнеменее1 часа.9.1.4 Пожарная безопасностьНапредприятииимеютсясистемыобнаруженияпожараисигнализации.Установленасистемаобнаруженияпожараисигнализациинавсейтерриторииобъекта,включаяоператорскую.Используютсядетекторыдыма,тепловыедетекторыили их комбинациядляраннего оповещения.Дляпожаротушенияпомещения,площадкиоснащеныпереноснымиогнетушителями,длятушенияпожаров.Огнетушителиразмещенывлегкодоступныхместах, включая операторскую.Установленыавтоматическиесистемыпожаротушениявместахсповышеннымрискомвозгорания.Используетсяспринклернаясистеманаосновепенныхрастворов.Установленысветовыеуказателивыходовиаварийноеосвещениедляобеспечениябезопаснойэвакуации.Проводятсярегулярныетренингипопожарнойбезопасностидлявсегоперсонала,включая дежурных инженеров.Дляснижениярискавозможногоэлектроудараприменяетсязаземление иизоляциятоковедущих частей.9.2 Экологичность проектаЭкологическийразделпроектаописываетмерыитребованияпообеспечениюэкологическогосоответствиягосударственнымстандартаминормам. Целью является минимизация воздействия системы на окружающуюсреду. В данном разделе рассматриваются основные экологические аспекты,включая очистку сточных вод, контроль выбросов в атмосферу, обращение сопаснымиматериалами,управлениеотходами,энергоэффективностьиэкологический мониторинг.Системаспроектированатакимобразом,чтобыэффективноочищатьсточныеводы,образующиесявходетехнологическогопроцесса.ПроцессочисткидолженсоответствоватьтребованиямГОСТ17.2.3.02-2014длясбросавповерхностныеводныеобъекты.Параметрыкачествасточныхвод,такиекаксодержаниемасла,взвешенныхтвердыхчастицихимическоепотреблениекислорода(ХПК),должнынаходитьсявустановленныхпределах,чтобыминимизироватьзагрязнениеокружающейсредыизащититьводныересурсы.Газоперекачивающие устройства вызывают проблемы для экологии вследствие выброса продуктов сгорания в окружающую среду. Загрязнение воздуха вызвано выбросами токсичных газов SO2 и SO3. Помимо этого, при воздействии повышенныхтемператур в центре пламени протекает реакция частичного окисления азота, в ходе которого возникает(NO) и диоксида азота (NO2). Продукты сгорания образуются при неполном сгорании топливного газа, двуокиси углерода, метана (СН4) и других компонентов.Настройка системы для оптимизации ГПА для ограничения количества была выполнена текущей медсестрой. В ходе сгорания газового топлива выделяются вредные вещества, необходимо рассчитать их количество.Примем , что газ имеет следующий состав: метан CH4-92,8%; этан C2H6- 3,9%; пропан C3H8-1,4%; бутан C4H10- 0,3%; пентан C5H12 – 1,8%; диоксид углерода CO2- 0,1%; азот N2–0,7%; вода H2Oи другие примеси – 0,1%.Мощность выброса – массовый выброс загрязняющих веществ в единицу времени определил по уравнению:,где – приведенная концентрация загрязняющего вещества (к условной концентрации кислорода 15% в сухих продуктах сгорания); – коэффициент соотношения объемных расходов сухих и влажных продуктов сгорания. Удельный выброс на единицу топливного газа, подаваемого в газотурбинную установку (индекс выброса) составит:где –коэффициент разбавления сухих продуктов сгорания.Результаты расчетов для одного газоперекачивающего агрегата компрессорной станции приведены в таблице 9.1.Таблица 9.1– Экологические показатели газоперекачивающего агрегатаНа основании данных, представленных в таблице 9.1, можно сделать следующий вывод о том, что в процессе функционирования ГПА возникают серьезные нарушения норм экологической безопасности относительно объемов выброса вредных веществ в атмосферу. В результате функционирования ГПА возникают нарушения при протекании технологического процесса, что может также негативно отразиться на окружающей среде.Хранение, обработка и утилизация опасных материалов, таких как флокулянты (ионообменные смолы (катионит, анионит)) и коагулянты (сульфат алюминия,сульфат железа и хлорид железа) соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.007-76. Обеспечение надлежащей маркировки, локализации и разделение опасных материалов для предотвращения загрязнения окружающей среды. Для снижения риска случайных выбросов и минимизации воздействия на окружающую среду предусмотрены меры по предупреждению и ликвидации разливов.10Анализ экономических показателей эффективности автоматизированнойсистемыДля определения экономической эффективности проекта необходимо определиться со стоимостной оценкой итоговых работ, стоимостью компонентов и на основе полученных данных найти экономическую эффективность данного проекта.Определим трудоемкость написания проекта, разработки конкурсной документации. В соответствии с «Типовые нормативы времени на разработку конструкторской документации. ШИФР 13.01.01» (утв. ФГБУ "НИИ ТСС" Минтруда России 07.03.2014 № 003) определим нормативные часы работы над конструкторской документацией.Конкретно в данном проекте, необходимо указать следующие материалы для исполнения:разработка структурной схемы;выбор и описание технических средств автоматизации;разработка функциональной схемы автоматизированной системы;разработка схемы электрической принципиальной;разработка алгоритма работы системы в виде блок-схемы;разработка программы управления автоматизированной системой;исследование автоматизированной системы.Исследованием по теме занимались два человека, это научный руководитель и обучающийся. Определим полный перечень проводимых работ, их исполнителей и продолжительность этапов. Разделим выполнение ВКР на этапы, представленные в таблице 10.1.Таблица 10.1 – Перечень этапов, работ и распределение исполнителейОсновныеэтапы№раб.СодержаниеработыДолжностьисполнителяЗагрузкаРазработказаданияна ВКР1Составление иутверждениезаданияВКРРР-100%Выборнаправленияисследования2Изучение исходныхданныхиматериаловпо тематикеР,ОР-50%,О -100%3Разработкаиутверждениетех. задания (ТЗ)Р,ОР-100%,О-100%4Календарное планированиеработР,ОР-50%,О-100%Теоретическиеиэкспериментальныеисследования5Разработкаструктурной схемыОО-100%6Разработка функциональнойсхемыОО-100%7Разработка схемы электрической принципиальнойОО-100%8ВыбортехническихсредствавтоматизацииОР-50%О-100%9ВыборалгоритмовуправленияОР-50%О-100%10Разработка программы управления автоматизированной системойОО-100%11Исследование автоматизированной системыОО-100%Оформление ВКР12Составление пояснительнойзапискиОО-100%В таблице 10.2 приведены расчеты длительности отдельных видов работ.Таблица 10.2 –Временные показатели проведения работТрудоемкостьработИсполнителиДлительность работ врабочихдняхДлительность работ вкалендарныхдняхt mint maxtожСоставление и утверждение технического задания142122Подбориизучениематериаловпотеме262122Изучениесуществующихобъектовпроектирования5104144Календарноепланированиеработ0,511211Проведение теоретических расчетов иобоснований133133Построение макетов (моделей) ипроведениеэкспериментов15221711717Сопоставлениерезультатовэкспериментовс теоретическимиисследованиями6151311313Оценкаэффективностиполученныхрезультатов0,941,723,44Определение целесообразности проведения 0,710,720,351Разработка функциональной схемыавтоматизациипоГОСТ121,411,42Составлениеперечнявходных/выходныхсигналов0,510,710,71Составлениесхемыинформационныхпотоков0,510,710,71Разработкасхемывнешнихпроводок11151111111Разработкаалгоритмовсбора данных133133Разработкаалгоритмовавтоматическогорегулирования0,511111Разработка структурной схемыавтоматическогорегулирования242,812,83Разработка программы управления автоматизированной системой5108188Исследование автоматизированной системы242,812,83Составлениепояснительнойзаписки8141311313Всего93Таблица 10.3 – Капитальные затраты на основные фонды проектируемого вариантаНаименование затрат на основные фондыСумма, тыс.руб.1. Сметная стоимость средств автоматизации, Кобор76218,862. Проектные затраты, Кпр3810,94Всего кап. вложений (ΣКоф )80029,80Таблица 10.4 – Расчет заработной платы исполнителейИсполнителиМесячный должностной оклад работникаСреднедневная заработная платаПродолжительность работ, днейЗаработная плата основнаяРуководитель700003043618258Инженер45000195787170259Итого:хх93188517Таблица 10.5 – Расчёт налоговых обложений заработной платы Вид налогообложенияПроцент налогообложения, %Сумма начислений, рублейСтраховые взносы30,256932Произведем расчет затрат на разработку проекта. В соответствии с Методическими рекомендациями статью затрат на монтаж определим в размере 15% от общей стоимости закупленного оборудования и оснащения. Размер прочих затрат составляет 5% от всех затрат.Таблица 10.6 – Расчет бюджета затрат на выполнение объекта автоматизацииВиды деятельности по реализации проектаСтоимость проведенных работ, рублейУдельный вес в структуре затрат, %Заработная плата с начислениями 269 9560,28Капитальные вложения80 02980082,57Затраты на монтаж12 004 47012,39Прочие затраты4 615 2114,76Общая сумма затрат на объект автоматизации 96 919 437100,00Как показывают данные таблицы, общая сумма затрат на выполнение объекта автоматизации составит 96 919 437 рублей, в том числе наибольший удельный вес занимают суммарные затраты капитальные вложения – 82,57 %.Следующими по стоимости стоят затраты на монтаж и настройку системы автоматизации – 12 004 470 рублей (12,39 %).Сведем результаты расчетов в таблицу 10.7.Таблица10.7 – Результаты расчетовПоказательЗначениеСнижение потерь, %2Затраты на установку оборудования, %5Затраты на техническое обслуживание, %10Капитальные вложения, рублей80 029 800Текущие затраты, рублей96 919 437Прирост дохода, рублей187 838 874Прирост прибыли, рублей90 919 437Период окупаемости, лет0,88Комплексная автоматизация повышает производительность оборудования. Затраты на установку, ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание снижаются. Появится возможность перевести производство в дневной режим работы и предотвратить простой дорогостоящего оборудования.Разработка автоматизированной системы управления линейной газокомпрессорной станцией представляет собой трудоемкий, длительный и динамичный процесс, охватывающий весь спектр задач от выявления требований до непосредственного внедрения системы.ЗаключениеОдним из путей повышения эффективности технологических систем является комплексная автоматизация и механизация производства, то есть создание и внедрение таких средств и технических систем, которые позволяют выполнять производственные функции либо без участия человека, либо с ограниченным его участием.При выполнении представленной квалификационной работы была спроектирована автоматизированная система управления линейной газокомпрессорной станцией.Результатом выполнения ВКР являются следующие достижения:произведено обзор указанного объекта автоматизации, проанализированы возможности по проведению его автоматизации, а аткже составлено ТЗ для реализации данного проекта;основываясь на результатах обзора объекта автоматизации, а также предоставленного ТЗ было выполнено проектирование блок-схемы системы, рассмотрена структура отдельных блоков и определена конфигурация САУ; представлен алгоритм работы микропрограммы контроллера рассматриваемой САУ. Для решения задачи использовались современные программируемые логические контроллеры. Выбор контроллера ОВЕН ПЛК150-220 обусловлен тем, что он оптимально подходит к решению поставленной перед нами задачи с точки зрения объема программной памяти, количества дискретных и аналоговых входов/выходов, вычислительной мощности и т. д. Данная система управления линейной газокомпрессорной станцией разработана в соответствии с техническим заданием и полностью отвечает исходным требованиям.Список использованных источниковАлексеев Г.В., Бриденко И.И., Головацкий В.А., Кузьмина И.А. Компьютерные технологии при проектировании и эксплуатации технологического оборудования: Учебное пособие – 4-е издание, исправленное и дополненное. – СПб.: «ГИОРД», 2018. – 256 с.Амлинский, Л.З. Справочник проектировщика АСУ ТП. / Амлинский, Л.З., Смилянский Г.Л., Баранов В.Я. и др. -М.: Машиностроение, 2008. -527с. Арбузов В.М., Петрунин С.Ю., Кашин Д.А. Автоматизация технологических процессов котельных агрегатов: Учебное пособие для вузов. – М.: ООО «Недра», 2018. – 105 с.Воробьёв С.А., Кузнецов А.А., Силантьев С.Ю., Ефимов В.Н. Моделирование систем управления. – М.: «Энерго», 2017. – 186 с.Гайфулин Т.А., Костомаров Д.С. Анализ современных систем мониторинга. Известия ТулГУ. Технические науки. - 2013. - №9. Ч.2. - С. 51-55.Громаков Е.И. Автоматизация нефтегазовыми технологическими процессами: Учебно-методическое пособие. – Томск: Издательство Томского политехнического университета (ТПУ), 2018. – 368 с.Евгеньев Г.Б., Евгеньева О.Г., Орешин В.С. Основы автоматизации технологических процессов и производств: Учебное пособие, в двух томах. – Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. – 316 с.Жмудь В.А. Моделирование, исследование и оптимизация замкнутых систем автоматического управления: Монография. – Новосибирск: Издательство НГТУ, 2016. – 335 с.Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие – 3-е издание, стереотипное. – М.: Издательский дом «Альянс», 2018. – 464 с.Кондратьева В.П., Криворотов В.В., Кондюкова А.С., Шершнева Е.Г., Жирухин Г.И., Домникова Л.В. и другие. Экономика пищевой промышленности на предприятиях: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательство «Всё для обучения», 2020. – 461 с.Коновалов Б.И., Лебедев Ю.М., Семёнов В.В., Силяева А.А., Идрисова Л.Л. и другие. Теория автоматического управления: Учебное пособие – 4-е издание, переработанное. – СПб.: Издательство «Лань», 2016. – 220 с.Кукин П.П., Лапин В.Л., Подгорных Е.А., Калашников С.И., Маркелов П.В. и другие. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств. Охрана труда: Учебник. – М.: «Высшая школа», 2018. – 285 с.Электрические и оптические сети SIMATIC NET. SIMATIC. Руководство. Выпуск 05. 2008. -370с.Электротехнический справочник. Т.2. Электротехнические устройства. Изд. 6-е. / Под ред. Г.В. Герасимова. -М.: Энергоиздат, 2007. -640с.Юраев В.А., Костина Т.В., Петрова Р.А., Комиссаров Р.И., Слухаев А.Ю. и другие. Современные устройства автоматики: Учебник для вузов. – М.: Издательство «БукЪ», 2017. – 284 с.Яковлев А.А., Пантелеев В.Н., Прошин В.М., Тартыгина О.В. и другие. Основы автоматизации современного производства: Учебное пособие для вузов. – М.: «Академия», 2018. – 112 с.Якошенко Ю.Е., Ступнев А.А., Сибикин П.А., Луговой О.Н., Дьяченко А.А. и другие. Теория автоматического управления. Книга 1. – М.: Издательство «Энергетик», 2017. – 324 с.