Дипломная работа: Автоматизация узла получения оксиэтилированных алкилфенолов

Выбор и построение системы ПАЗ осуществляется на основе требований Госгортехнадзора ПБ 09–170–97 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств»:

1. Надёжность и время срабатывания систем ПАЗ определяется разработчиком с учётом требований технологической части проекта. При этом учитывается категория взрывоопасности технологических блоков, входящих в объект, и время развития возможной аварии. Время срабатывания систем защиты должно быть таким, чтобы исключить опасное развитие процесса. В системах ПАЗ запрещается применение многоточечных приборов контроля параметров, определяющих взрывоопасность производства.

2. Выбор систем ПАЗ технологических объектов и её элементов осуществляется исходя из условий обеспечения её работы при выполнении требований при эксплуатации, обслуживанию, и ремонту в течение всего межремонтного пробега защищаемого объекта. Нарушение работы системы управления не должно влиять на работу системы ПАЗ.

3. Системы ПАЗ и управления технологическими процессами должны исключать их срабатывание от случайных и кратковременных сигналов нарушения нормального хода технологического процесса, в том числе и в случае переключений на резервный или аварийный источник питания.

4. Надёжность системы ПАЗ обеспечивается аппаратурным резервированием различных типов, временной и функциональной избыточностью и наличием систем диагностики и самодиагностики. Достаточность резервирования и его тип обосновывается разработчиком проекта.

5. Надежность контроля параметров, определяющих взрывоопасность процесса, на объектах с технологическими блоками I и II категорий взрывоопасности обеспечивается дублированием систем контроля параметров, наличием систем самодиагностики с индикацией рабочего состояния, с сопоставлением значений технологически связанных параметров.

Определим степень риска по немецкому стандарту DIN V 19250 четырьмя факторами, каждый из которых конкретизируется указанным ниже путем.

1. Вероятность аварийного события, связанная с работой средств автоматизации: W1 – крайне низкая вероятность, W2 – низкая вероятность, W3 – относительно высокая вероятность.

2. Продолжительность нахождения людей в опасной зоне: A1 – редкое нахождение, A2 – частое или постоянное нахождение.

3. Возможный травматизм от аварии: S1 – незначительные травмы, S2 – серьезные травмы нескольких человек, смерть одного человека, S3 – смерть нескольких человек, S4 – катастрофа с большим числом жертв.

4. Предотвращение аварии: G1 – возможно при определенных обстоятельствах, G2 – невозможно.

Узел получения и первичного фракционирования по степени риска относится к 7 классу.

На основании данного класса внедряем систему ПАЗ CENTUM CS 3000, которая имеет следующую кодировку архитектуры системы защиты: 2оо4D.

Система ПАЗ CENTUM CS 3000 обеспечивает двойное резервирование платы процессора устройства FCU путем использования системы дублированного сравнения по принципу «пара+резерв». Эта система предлагает решение нескольких проблем, которые не могут быть разрешены в рамках традиционных систем с двойным резервированием:

– устранение ошибок в текущих вычислениях. Если возникает ошибка в текущих вычислениях вследствие электрических помех или в начальной стадии отказа системы, то схема сравнения обнаруживает ошибку путем сравнения результатов вычислений, получаемых от обоих центральных процессоров. Если результаты отличаются, то активная плата процессора и плата процессора, находящегося в резерве, меняются местами.

– безударный переход на резервную плату. Плата постоянно ведет контрольные вычисления синхронно с основной платой процессора. Это обеспечивает плавную передачу данных от основной платы процессора к плате резервного. Это дает возможность пользователю сконцентрироваться на прикладных задачах управления технологическим процессом, не обращая внимания на саму систему.

– высокая надежность. Плата процессора установлена как на левой, так и на правой сторонах. Одна работает в качестве основного процессора, другая – в качестве резервного. Когда плата процессора обнаруживает и исправляет вычислительную ошибку, она передает управление следующим образом:

1) плата процессора имеет 2 центральных процессора, каждый из которых выполняет одинаковые вычисления. Схема сравнения сравнивает результаты вычислений, получаемые от обоих процессоров в течение всего времени вычислений. Если результаты, полученные обоими центральными процессорами, совпадают, управление вычислением считается правильным, и данные посылаются в блок основной памяти или на плату интерфейса шины. Блок основной памяти с кодом обнаружений и исправления ошибок исправляет обнаруженные ошибки инвертирования разрядов для предотвращения серьезных ошибок в запоминающем устройстве.

2) Если результаты вычислений центральных процессоров не совпадут, управление вычислительным процессом считается неправильным и управление передается резервной плате процессора.

3) Благодаря синхронному выполнению одних и тех же вычислительных операций вместе с основной платой процессора, резервный процессор немедленно передает вычисленные данные для управления на шинный интерфейс.

4) Плата процессора, на которой была обнаружена погрешность в вычислениях, производит самодиагностику. Если все нормально, то вычислительная ошибка признается случайной и статус ненормальной работы изменяется на статус резервного режима. Резервный процессор выполняет контрольные вычисления синхронизируя свою работу с управляющим процессором.

3.4 Техническое обеспечение

3.4.1 Обоснование выбора и описание технических средств автоматизации

При выборе производителя технических средств автоматизации необходимо руководствоваться следующими основными принципами, предъявляемые к средствам автоматизации:

– надёжность средств автоматизации;

– простота обслуживания;

– опыт работы на российском рынке фирмы – производителя;

– поддержка различных протоколов передачи данных;

– набор выполняемых функций.

Полевые приборы КИПиА, участвующие в управлении процессом, предлагается выбрать фирмы YOKOGAWA, так как по оценкам независимых специалистов данные датчики являются лучшими в плане их надежности, точности и быстродействия. Это интеллектуальные датчики, имеющие ряд преимуществ: углубленную диагностику непосредственно в датчике, позволяющую быстро определить неисправность; возможность перенастройки шкалы измерения без снятия прибора и без останова технологического процесса непосредственно из рабочей станции; более точные показания благодаря применению числовых вычислений для компенсации нелинейности чувствительного элемента или температурной зависимости.

Датчики серии EJA используют в качестве чувствительного элемента кремниевый механический резонатор, что дает следующие преимущества:

– цифровой выходной сигнал считывается прямо в сенсоре, то есть выходной сигнал в виде частоты может быть сразу подсчитан процессором и не требует предварительных преобразований его в аналоговый, а затем в

цифровой;

– высокая стабильность и воспроизводимость датчика при практически полном отсутствии гистерезиса после перегрузок;

– влияние внешних факторов на выходной сигнал сенсора чрезвычайно мало.

На выбор датчиков серии EJA повлияло также их устойчивость к вибрациям, широкий диапазон измерения и наличие всех российских сертификатов, разрешающих применение в Российской Федерации.

Принцип действия датчиков серии EJA – в зависимости от знака приложенного давления кремниевый резонатор растягивается или сжимается, в результате чего частота его собственных механических колебаний соответственно растет или уменьшается. Колебания механического резонатора в постоянном магнитном поле преобразуются в колебания электрического контура, и, в итоге, на выходе чувствительного элемента получается сигнал, точно отражающий величину измеряемого давления.

Вихревые расходомеры DigitalYEWFLO предназначены для измерения объемного расхода жидкости, пара или газа.

Принцип действия вихревого расходомера основан на широко известном природном явлении – образование вихрей за препятствием, стоящим на пути потока.

Минимальный расход, с которого расходомер начинает четко определять сигнал, соответствует числу Рейнольдса равном 5000, оптимальные же условия для измерения начинаются с Re>20000, когда частота вихрей становится зависящей только от скорости потока и не зависит от других параметров, входящих в число Рейнольдса.

Приборы относятся к интеллектуальной серии, поддерживающей двусторонний обмен информацией по HART-протоколу. Благодаря этому пользователь имеет возможность сам сконфигурировать основные параметры измерения расхода, давления и настроить выходной сигнал.

В данном вихревом расходомере DigitalYEWFLO применена новая уникальная цифровая электроника, использующая разработанную фирмой технологию спектральной обработки сигнала «SSP». Благодаря этому расходомер теперь постоянно анализирует вибрацию, состояние среды внутри себя и, используя эти данные, автоматически подстраивает режимы обработки сигнала, а также вовремя информирует оператора или устройства верхнего уровня о нештатных режимах потока и вибрации, если таковые возникают.

При выборе измерительных преобразователей и измерительных средств производства получения оксиэтилированных алкилфенолов и усреднения партий оксиэтилированных алкилфенолов необходимо учитывать специфику процесса, в частности, такие особенности, как температурный режим, повышенная взрывопожароопасность технологического процесса. Исходя из этого, датчики параметров процесса должны удовлетворять следующим требованиям:

1) должны быть обеспеченны средствами искробезопасности;

2) должны быть интеллектуального типа с аналоговыми выходами 4–20 мА и цифровыми выходами;

3) обладать высокой надежностью;

4) работать в требуемых условиях;

5) высокая точность измерений и достоверность полученной информации;

6) должны иметь сертификаты Госстандарта РФ.

Руководствуясь этими факторами, выбраны следующие типы преобразователей:

Вихревой расходомер Digital YEWFLO

Предназначен для измерения объемного расхода жидкости, пара или газа. Погрешность: ± 1%. Выходной унифицированный сигнал: 4–20 мА. Номинальный диаметр: 15–400 мм. Температура рабочей среды: от -400 до +1200С. Температура окружающей среды: от -400 до +850С. Пылевлагозащищенность: IP 67. Взрывозащищенность: 1ExdIICT6X.

Датчик перепада давления EJA110A

Предназначен для измерения расхода, а также для измерения уровня и плотности гидростатическим методом. Погрешность: ± 0,075% шкалы. Выходной унифицированный сигнал: 4–20 мА. Температура процесса: от -400 до +1200С. Температура окружающей среды: от -400 до +850С. Питание: от 10,5 до 42 В. Пылевлагозащищенность: IP 67. Взрывозащищенность: ЕExdIICT4.

Таблица 6 – Пределы измерения шкалы

Датчик перепада давления EJA310A

Предназначен для измерения абсолютного давления жидкости, газа, пара.

Погрешность: ±0,075% шкалы.

Таблица 7 – Пределы измерения шкалы

Датчик избыточного давления EJA530A

Предназначен для измерения избыточного давления различных сред: жидкости, газа, пара. Погрешность: ± 0,2% шкалы. Выходной унифицированный сигнал: 4–20 мА. Температура процесса: от -400 до +1200С Температура окружающей среды: от -400 до +850С. Питание: от 10,5 до 42 В. Пылевлагозащищенность: IP 67. Взрывозащищенность: ЕExdIICT6.

Таблица 8 – Пределы измерения/ шкалы

Электропневматический позиционер 3582i

Предназначен для преобразования электрических сигналов 4–20 мА и 10–50 мА постоянного тока в пневматический сигнал для управления клапанами, цилиндрами и другими исполнительными механизмами. Измеряемый ход: от 10 до 100 мм. Температура окружающей среды: от -300 до +850С. Пылевлагозащищенность: IP 63. Взрывозащищенность: ExdsIIB+Н2Т6.

Нормирующий преобразователь YTA70

Предназначен для преобразования сигналов низкого уровня в унифицированный выходной сигнал. Преобразователь имеет гальваническую развязку входныхс до 1,5

Мбит вывода и протоколов обмена информацией;

– удобство монтажа оборудования системы и настройки технических средств;

– удобный человеко-машинный интерфейс в виде диалоговых окон и обзорных экранов для контроля и управления процессом, что делает систему удобной в эксплуатации;

– возможность модернизации системы управления без прекращения работы оборудования;

– непрерывный самоконтроль в процессе работы и подробная самодиагностика при обнаружении неисправностей во время работы сети, каналов, модулей;

– ведение информационной базы данных;

– соответствие требованиям норм взрывопожарной безопасности согласно НПБ 105–03;

– согласованность с другими системами управления, то есть возможность объединения систем в единую информационную сеть в рамках предприятия.

АСУТП на базе средств вычислительной техники должна соответствовать требованиям Госгортехнадзора ПБ 09–170–97 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», техническому заданию и обеспечивать:

– постоянный контроль за параметрами процесса и управление режимом для поддержания их регламентированных значений;

– регистрацию срабатываний и контроль за работоспособным состоянием ПАЗ;

– постоянный контроль за состоянием воздушной среды в пределах объекта;

– постоянный анализ изменения параметров в сторону критических значений и прогнозирование возможных аварий;

– действия средств управления ПАЗ, прекращающих развитие опасной ситуации;

– проведение операций безаварийного пуска останова и всех необходимых для этого переключений.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7