Реконструкция блока ат установки Элоу-авт-5 с целью повышения качества светлых дистиллятов

 

1.10 Автоматизация технологического процесса

     1.10.1 Значение автоматизации для установки

 

Технический прогресс любой страны характеризуется непрерывным ростом автоматизации производства. Поэтому автоматизация является ведущей отраслью промышленности, развивается очень динамично и проникает во все сферы человеческой деятельности.

Автоматизация – это комплекс организационных и экономических мероприятий по внедрению автоматических устройств в управление производством, когда все технологические операции по достижению поставленной цели осуществляются без непосредственного участия человека, то есть автоматически.

Как видно из представленной технологической схемы, установка ЭЛОУ-АВТ-5 сочетает в себе множество взаимосвязанных технологических процессов. Высокая эффективность работы установки достигается благодаря автоматическому управлению процессами в оптимальном режиме.

Необходимость автоматизации на данной установке вызвана следующими причинами:

- сложность и высокая  скорость протекания технологического  процесса и связанных с этим операций;

- большое число возмущений, действующих на процесс как  изнутри, так и с внешней стороны;

- высокая чувствительность  процесса, и, как следствие, нарушение  его технологического режима  и ухудшение качества продукции;

- высокие температуры и давления, в условиях которых работает технологическое оборудование;

- большие размеры технологических  аппаратов и машин, что затрудняет постоянный контроль над их состоянием;

- зависимость технико-экономических  показателей от многочисленных факторов;

- человеческий фактор, который  присутствует на установке, несовершенство  самого человека: утомляемость, субъективная  оценка событий.

Автоматизация имеет следующее положительное влияние на процесс:

- качественно изменяет  характер труда обслуживающего персонала, облегчает его и делает труд более содержательным;

- изменяет квалификационный  состав обслуживающего персонала;

- улучшает технические  показатели эффективности производства: повышается производительность труда, увеличивается количество и повышается качество труда, снижается себестоимость продукции, сокращается количество браков и отходов, уменьшаются затраты сырья и энергии, уменьшается численность обслуживающего персонала, удлиняются сроки межремонтного пробега оборудования;

- предупреждает загрязнение атмосферы и водоемов промышленными отходами [19,С.21].

 

1.10.2 Выбор и обоснование средств автоматизации

 

Система автоматизированного управления предназначена для поддержания оптимального технологического режима работы оборудования; обеспечения визуального контроля параметров технологического процесса, срабатывания и визуализации предупредительной и аварийной сигнализации путем автоматического контроля и регулирования технологических параметров, автоматического и дистанционного управления работой технологического оборудования.

Программно-технические средства системы обеспечивают требуемую точность, надежность и быстродействие контроля и регулирования основными технологическими параметрами установки.

АСУ ТП ЭЛОУ-АВТ-5 реализована на базе программно-технического комплекса «metsoDNA» (Динамическая Сеть Приложений).

Технические средства АСУ ТП имеют иерархическую структуру, включающую в себя три уровня:

- первый уровень – датчики технологических параметров и исполнительные механизмы;

- второй уровень – функционально-распределенная микропроцессорная система управления;

- третий уровень – автоматизированные рабочие места операторов-технологов (АРМ), включающие мониторы (дисплеи), функциональную клавиатуру и принтеры.

АСУ ТП работает круглосуточно в режиме реального времени.

Контроль и управление ЭЛОУ-АВТ-5 осуществляется из существующего центрального помещения (ЦПУ). В помещении ЦПУ размещаются три взаимозаменяемых рабочих места операторов-технологов (РМОТ).

Система управления установкой с функциональной точки зрения включает в себя две основные подсистемы:

- подсистему технологического  управления всеми ранее перечисленными  узлами;

- подсистему противоаварийной  защиты этих технологических  узлов.

Информационные функции системы:

- автоматический сбор  информации от измерительных преобразователей и расчет текущих значений параметров;

- автоматическая проверка  готовности компрессоров к пуску  и останову (в соответствии с технологическим регламентом);

- контроль и сигнализация  о нарушениях регламентных и  аварийных границ;

- контроль параметров  по вызову;

- предоставление информации  на устройствах печати;

- предоставление информации  на устройства отображения в  цифровой и графической форме;

- регистрация срабатывания  технологической защиты и сигнализации;

- регистрация действий оператора;

- регистрация всех отказов, сбоев и нарушений в работе  системы;

- расчет наработки технологического  оборудования.

Управляющие функции системы:

     - автоматическое регулирование на основе стандартных (П, ПИ, ПИД)

законов;

- реализация блокировок в соответствии с технологическим регламентом;

- ручное, дистанционное (с  рабочего места оператора) и автоматическое  управление исполнительными органами (насосами, электрозадвижками, вентиляторами) в рабочем режиме, а также при плановом или аварийном останове компрессоров [5,С.37].

 

1.10.2.1 Датчики температуры

 

Для измерения температуры на данной установке нашли применение термопреобразователи (поз.1-1, поз.2-1, поз.6-1) с унифицированным выходным сигналом ТХКУ-205Ех, который может применяться во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей газов, паров, горючих жидкостей с воздухом категорий IIA, IIB, IIC, групп Т1-Т6 по ГОСТ 12.1.011.

Предназначен для измерения температуры нейтральных и агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким.

Термопреобразователь состоит из первичного и измерительного преобразователей. Первичный преобразователь служит для преобразования температуры объекта в определенное значение термо-ЭДС. Представляет собой два электрода из разнородных сплавов, которые с одной стороны скручены и сварены, другие концы – свободные. Их подсоединяют к зажимам керамической колодки. Электроды изолируются друг от друга керамическими бусами. Электроды вставляются в металлический чехол (карман), который погружается в объект и закрепляется с помощью резьбы.

Измерительный преобразователь преобразует термо-ЭДС в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что дает возможность построения АСУ ТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей. Термопара подсоединяется к УСО с помощью компенсационных проводов [19,С.57].

 

 

 

1.10.2.2 Датчики давления

 

Малогабаритные датчики Метран-55 (поз.3-1,) предназначены для работы в различных отраслях промышленности, системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин избыточного (ДИ), абсолютного (ДА) давления, разрежения (ДВ), давления-разрежения (ДИВ) нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал.

Простота конструкции, надежность, малые габариты, невысокая стоимость обеспечивают повышенный спрос потребителей.

Преимущества датчиков исполнения МП:

- погрешность измерений – 0,15%;

- диапазон перенастройки 10:1;

- непрерывная самодиагностика;

- встроенный фильтр радиопомех;

- микропроцессорная электроника;

- возможность простой  и удобной настройки параметров  двумя кнопками.

Датчик давления Метран-55 состоит из преобразователя давления – измерительного блока (ИБ) и электронного преобразователя (ЭП).

Измеряемое давление подается в рабочую полость датчика и воздействует непосредственно на измерительную мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб.

Чувствительный элемент – пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезистора и разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчиков поступает в электроны блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал.

Датчики МП имеют два режима работы:

- режим измерения давления;

- режим установки и контроля параметров измерения.

В режиме измерения давления датчики обеспечивают постоянный контроль своей работы и, в случае неисправности, формируют сообщение в виде уменьшения выходного сигнала ниже предельного.

Датчики МП имеют две встроенные кнопки, расположенные под крышкой электронного преобразователя, позволяющие устанавливать значение выходного сигнала, соответствующее нижнему (кнопка 1) и верхнему (кнопка 2) предельным значениям измеряемого параметра, а также имеет встроенный в корпус светодиод, позволяющий визуально контролировать настройку датчика.

Датчики МП являются многопредельными и могут быть перенастроены на любой стандартный или нестандартный диапазон измерений, а также обеспечивают возможность настройки на смещенный диапазон измерений.

Датчики МП имеют встроенный в ЭП фильтр индустриальных радиопомех.

Электрическое питание датчиков осуществляется от источника постоянного тока напряжением. Допускается питание датчиков с выходным сигналом 0-5 мА осуществлять от источника напряжением 24 – 42В. [26, с.176]

 

1.10.2.3 Датчики и приборы для измерения расхода

 

В качестве первичного преобразователя расхода (поз.4-1 поз.5-1, поз.9-1, поз.10-1) используется диафрагма, которая представляет собой металлический диск с отверстием. Она создает перепад давления в трубопроводе, который далее воспринимается малогабаритным датчиком Метран-100-ДД.

Интеллектуальный датчик серии Метран-100-ДД предназначен для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный аналоговый токовый или цифровой сигнал величины разности давлений.

Управление параметрами датчика:

- кнопочное со встроенной  панели;

- с помощью HART-коммуникатора или компьютера;

- с помощью программы ICP-Master и компьютера или программных средств АСУ ТП.

Преимущества:

- встроенный фильтр радиопомех;

- внешняя кнопка установки  «нуля»;

- непрерывная самодиагностика.

Принцип действия датчиков основан на использовании пьезорезистивного эффекта гетероэпитаксиальной пленке кремния, выращенной на поверхности монокристаллической пластины из искусственного сапфира. Чувствительный элемент с монокристаллической структурой кремния на сапфире является основой всех сенсорных блоков датчиков семейства «Метран».

При деформации чувствительного элемента под воздействием входной измеряемой величины изменяется электрическое сопротивление кремниевых пьезорезисторов мостовой схемы на поверхности этого чувствительного элемента.

Электронное устройство датчика преобразует электрический сигнал от тензопреобразователя в стандартный аналоговый сигнал постоянного тока или в цифровой сигнал.

В памяти сенсорного блока (АЦП) хранятся в цифровом формате результаты калибровки сенсора во всем рабочем диапазоне давлений и температур. Эти данные используются микропроцессором для расчета коэффициентов коррекции выходного сигнала при работе датчика.

Цифровой сигнал с платы АЦП сенсорного блока вместе с коэффициентами коррекции поступает на вход электронного преобразователя, микроконтроллер которого производит коррекцию и линеаризацию характеристики сенсорного блока, вычисляет скорректированное значение выходного сигнала датчика и далее передает его в цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который преобразует его в аналоговый или цифровой выходной сигнал.   [19,С.39]

 

1.10.2.4 Датчики уровня

 

Для измерения уровня применяется интеллектуальный датчик Метран-100-ДГ (поз.8-1), который измеряет гидростатическое давление столба жидкости и обеспечивает непрерывное преобразование значения этого давления в унифицированный токовый сигнал или цифровой сигнал по HART-протоколу. Давление столба жидкости определяется такими факторами, как уровень жидкости и удельный вес.   [19,С.45]

Устройство и принцип действия датчика аналогичен Метран-100-ДД.