РЕФЕРАТ

Курсовой проект 31 л., 24 рисунка, 1 таблица, 10 использованных источников.

УСТАНОВКА ЖИДКИХ ГАЗОВ, ДИАГНОСТИКА, НАДЕЖНОСТЬ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ДАТЧИКОВ, МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕГУЛЯТОРА, МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ, ПРОГРАММНАЯ СРЕДА UNISIM, КЛАПАН, РЕЗЕРВУАР, БЛОК ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, МАТЕРИАЛЬНЫЙ ПОТОК, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТОК

Объектом исследования является система автоматизированного управления, обеспечивающая контроль над технологическим оборудованием установки жидких газов.

В процессе исследования были изучены функциональное назначение технологического объекта, нормы технологического режима данной установки, а также характеристики исходного сырья.

Цель работы – разработать модель технологического процесса и изучить методику диагностики отказов элементов системы управления одного из блоков установки жидких газов в программной среде UniSim.

В результате исследования был смоделирован технологический процесс установки жидких газов, а именно технологическая схема в среде для точного моделирования технологических процессов, а также проверена работоспособность созданной системы и проведена диагностика основных элементов системы автоматизированного управления.

Эффективность разработанной системы состоит в том, что она обеспечивает функции контроля над состоянием объекта по его параметрам, управления его исполнительными механизмами, регулирования параметров по заданному закону и удовлетворяет общим требованиям, предъявляемым к подобного рода системам.

.

СОДЕРЖАНИЕ

С.

Введение 5

1 Описание объекта диагностирования 6

1.1 Назначение объекта, характеристики сырья, продукции, категории пожаро- и

взрывоопасности производства 6

1.2 Модель технологического процесса в среде HYSYS 11

1.3 Диагностика технологического процесса в среде HYSYS 19

2 Моделирование элементов САУ в среде UniSim 20

2.1 Моделирование исполнительного механизма 20

2.2 Моделирование регулятора 22

2.3 Моделирование датчиков 25

3 Моделирование отказов в среде UniSim 27

3.1 Моделирование отказов исполнительного механизма 27

3.2 Моделирование отказов регулятора 28

3.3 Моделирование отказов датчиков 29

Заключение 31

Список использованных источников 32

ВВЕДЕНИЕ

Большинство нефтеперерабатывающих предприятий, работающих в настоящее время, было построено с минимальной необходимой автоматизацией технологических процессов, чтобы они могли выполнять стандартные для таких производств задачи. Для того чтобы оставаться конкурентоспособными на сегодняшнем мировом рынке, эксплуатационные потребности обуславливают необходимость в прорывных эксплуатационных характеристиках.

К автоматизированным системам управления и регулирования предъявляются требования не только по устойчивости процессов регулирования во всем диапазоне нагрузок на объект, но и по обеспечению определенных качественных показателей процесса автоматического регулирования.

Для обозначенных целей применяются системы моделирования технологических процессов, предназначенные для сбора информации о технологическом процессе и осуществления автоматического управления процессом в том объеме, в котором это необходимо.

Перечисленные функции на сегодняшний момент выполняются набором прикладных программ, разработанных на практически любом языке высокого уровня общего назначения. Причем, по быстродействию, ресурсоемкости и другим показателям эффективности программного обеспечения такие программы могут даже опережать аналогичное программное обеспечение, созданное с помощью специализированных инструментальных систем, моделирующих технологические процессы.

Кроме того, такие системы позволяют значительно ускорить процесс создания программного обеспечения верхнего уровня АСУ ТП, не требуя при этом от разработчика знаний процедурных языков программирования общего назначения.

Помимо этого, системы, предназначенные для моделирования технологических процессов, имеют набор специфических механизмов и встроенную поддержку устройств ввода-вывода, что упрощает реализацию поддержки имеющихся на объекте контроллеров и устройств связи с объектом.

1 Описание объекта диагностирования

Проект установки жидких газов был выполнен Салаватским филиалом Ленгипрогаза в 1967 году. Установка жидких газов (УЖГ) – площадка «Е» введена в эксплуатацию в июле 1970 года и включает в себя:

- четыре парка;

- продуктовую насосную;

- сливо-наливную эстакаду (СНЭ);

- Кашкарскую насосную;

- насосную промстоков;

- водооборотную насосную.

Одной из основных реконструкций ТСЦ УЖГ является техническое перевооружение, подразумевающее внедрение АСУ ТП в 2005 г.

В связи с данной инициативой было составлено техническое задание и предприятием НПП «Автоматика-С» спроектирована автоматизированная система управления технологическими процессами, которая предназначается для реализации функций контроля над состоянием объекта по его параметрам, управления его исполнительными механизмами, регулирования параметров по заданному закону, формирования блокирующих воздействий в аварийных ситуациях и отображения обрабатываемой информации [1].

1.1 Назначение объекта, характеристики сырья, продукции, категории пожаро- и взрывоопасности производства

Каждый обозначенный выше функциональный блок установки жидких газов выполняет определенные техническим регламентом требования и функции приема, хранения, подачи и обеспечения различных установок сырьевым продуктом.

Продуктовая насосная выполняет функцию откачки готовой продукции потребителям и сырья на производство ЭП-300. СНЭ необходима для налива различных сырьевых фракций в железнодорожные цистерны и их слива.

Кашкарская насосная выполняет функцию откачки пропиленовой фракции из емкостей площадки «Д» ТСЦ, пропановой фракции, ФУМ, ОШФЛУ и ШФЛУ с УЖГ в Кашкарское подземное хранилище газов (КПХГ), обратного приема пропиленовой фракции из КПХГ на площадку «Д», а также приема пропановой фракции, ФУМ, ОШФЛУ и ШФЛУ из КПХГ в ТСЦ и на УЖГ.

Насосная промышленных стоков необходима для приема стоков с площадки «Г» ТСЦ, ЛПДС «Салават» УРУМНП, головных сооружений мазутопровода «Салават-Стерлитамакская ТЭЦ», с «Битум-ООО» и резервуарных парков УЖГ и дальнейшей откачки на площадку «В» ТСЦ НПЗ.

Характеристика исходного сырья установки представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика исходного сырья

№	Наименование сырья	Область применения
1	Фракция углеводородная многокомпонентная	Сырье для производства ЭП-300
2	Фракция широкая легких углеводородов	Сырье для производства ЭП-300
3	Метанол технический	Используется для удаления гидратных пробок из трубопроводов
4	Азот высшего сорта чистотой 99,98 %, Давлением 32; 10; 6; 0,55 МПа	Используется для поддавливания резервуаров, емкостей и подготовки к ремонту оборудования
5	Фракция изопентановая	Сырье для производства вспенивающегося полистирола
6	Фракция пентан-изопентановая	Сырье для производства вспенивающегося полистирола и для производства каучука
7	Масла индустриальные	Используются для смазки насосного оборудования
8	Фракция пентан-изопренциклопентадиеновая	Сырье для производства МТБ
9	Фракция бутилен-бутадиеновая	Сырье для производства каучука
10	Фракция пропановая неодорированная	Отгружается потребителям
11	Фракция пропановая	Отгружается потребителям

Водооборотная насосная предназначена для подачи оборотной воды на охлаждение корпусов подшипников и завесу торцевых уплотнений насосов продуктовой и Кашкарской насосной [10].

Парк №1 ТСЦ УЖГ по первоначальным проектным данным предусматривает семь горизонтальных емкостей объемом 200 м³ каждая и четыре шаровых резервуара объемом 600 м³ каждый.

Горизонтальные емкости парка предназначены:

- для приема и хранения пропановой фракции, поступающей из цеха № 56 производства ЭП-300, с последующей откачкой на ГНС, ТСЦ НПЗ и наливом в ж/д цистерны на СНЭ;

- для приема и хранения привозной пропановой фракции, поступающей в ж/д цистернах, с последующей откачкой на ГНС, ТСЦ НПЗ;

- для приёма и хранения привозной пропан-пропиленовой фракции, поступающей в ж/д цистернах, с последующей откачкой на производство ЭП-300.

Шаровые резервуары парка предназначены для хранения бутилен-бутадиеновой фракции, принимаемой по трубопроводу с производства ЭП-300, с последующим наливом в ж/д цистерны.

Другие два шаровых резервуара предназначены для хранения пентан-изопренциклопентадиеновой фракции, принимаемой по трубопроводу с производства ЭП-300.

Парк №2 имеет четыре горизонтальные емкости объемом 200 м³ каждая, которые по проектным данным предназначены для приема и хранения привозной изопентановой фракции, поступающей из железнодорожных цистерн, пентан-изопентановой фракции, поступающей с ГО-4 цеха №11 НПЗ, с последующей откачкой насосами в цех № 47.

Парк №3 в проекте предусматривает четыре шаровых резервуаров объемом 600 м³ каждый. Они предназначены для приема и хранения пентан-изопентановой фракции, поступающей с установки ГО-4 цеха № 11 НПЗ.

В парке № 4 имеется десять горизонтальных емкостей объемом 200 м³ каждая. Они предназначены для приема и хранения ШФЛУ, ФУМ, поступающей из ТСЦ НПЗ, КПХГ, с последующей откачкой на производство ЭП-300 завода, ТСЦ НПЗ, КПХГ или наливом в железнодорожные цистерны.

1.1.1 Описание технологической схемы приема и откачки пропановой фракции парка №1. Пропановая фракция поступает из цеха № 56 производства ЭП-300 через клапан-отсекатель, установленный на входе на установку. Для контроля уровня установлены три уровнемера на каждой емкости.

При превышении уровня выше 73% шкалы прибора в летнее время, 77% шкалы прибора в зимнее время и при понижении ниже 20% шкалы прибора срабатывает сигнализация по верхнему и нижнему пределу. При превышении уровня 83% шкалы прибора и выше закрываются клапаны-отсекатели на трубопроводах приёма пропановой фракции, а также на трубопроводе аварийной перекачки. При понижении уровня 20% шкалы прибора и ниже закрываются клапаны-отсекатели на трубопроводе налива. На каждой емкости установлено по одному датчику температуры, а также на каждой емкости установлено по два отбора давления. Показания уровнемеров, датчиков давления, температуры емкостей выведены на АРМ.

Управление всеми клапанами-отсекателями осуществляется дистанционно с автоматизированного рабочего места (АРМ), также можно управлять по месту вручную.

1.1.2 Описание технологической схемы откачки пропан-пропиленовой фракции из парка №1 на ЭП-300. Для этих целей реализуется схема подачи пропан-пропиленовой фракции на технологическое производство ЭП-300.

Для того чтобы начать откачку пропан-пропиленовой фракции из парка №1, необходимо включить в работу насос, затем открыть арматуру на нагнетании насоса, направить пропан-пропиленовую фракцию по линии циркуляции в емкость, с которой производится откачка. После чего, необходимо подать пропан-пропиленовую фракцию на производство ЭП-300.

1.1.3 Описание технологической схемы приема и откачки из парка №1 пентан-изопренциклопентадиеновой фракции (амилен). Амилен с производства ЭП-300 поступает на УЖГ в шаровые резервуары парка № 1. Для контроля уровня на каждом резервуаре установлено по три уровнемера. При превышении уровня выше 70% шкалы прибора в летнее время, 73% шкалы прибора в зимнее время и при понижении ниже 20% шкалы прибора срабатывает сигнализация по верхнему и нижнему пределу.

1.1.4 Описание технологической схемы приема и откачки из парка №1бутилен-бутадиеновой фракции (дивинил). Дивинил с производства ЭП-300 поступает на УЖГ в шаровые резервуары парка №1.

На каждом резервуаре установлено по одному датчику температуры, а также на каждом резервуаре установлено по одному отбору давления. Показания уровнемеров, датчиков давления, температуры резервуаров выведены на АРМ.

1.1.5 Описание технологической схемы приема и откачки изопентановой фракции, пентан-изопентановой фракции из парка №2. Изопентановая фракция на УЖГ поступает в железнодорожных вагон-цистернах. После слива на СНЭ изопентановая фракция поступает в горизонтальные емкости парка № 2.

1.1.6 Описание технологической схемы приема и откачки пентан-изопентановой фракции. Пентан-изопентановая фракция с установки ГО-4 цеха № 11 НПЗ поступает на УЖГ в шаровые резервуары парка № 3.

На каждом резервуаре установлено по одному датчику температуры, а также по одному отбору давления. Показания уровнемеров, датчиков давления, температуры резервуаров выведены на АРМ. Количество принимаемой пентан-изопентановой фракции на УЖГ регистрируется определенным прибором, показания которого выведены на АРМ [3].

Применяемые в автоматизированной системе управления технологическим процессом технические средства и программное обеспечение позволили реализовать как простые, так и сложные алгоритмы автоматизированного регулирования, сигнализации и противоаварийной защиты, а также обеспечили возможность их оперативного изменения [10]. Функциональная схема автоматизации приведена в приложении.