
МУ СУХТП КР 2020. студентам (1)
.pdfМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет» Филиал УГНТУ в г. Стерлитамаке
Кафедра автоматизированных технологических и информационных систем
АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проектирования и курсовых работ
по системам управления химико-технологическими процессами
Уфа Издательство УГНТУ
2020
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов всех форм обучения направления подготовки18.03.01 «Химическая технология» профиля: «Химическая технология органических веществ» в качестве практического руководства при выполнении курсового проектирования и курсовых работ по системам управления химико-технологическими процессами.
Пособие может быть полезно преподавателям, а так же обучающимся технических направлений и специальностей.
Составитель: Шулаева Е.А., к.т.н., доцент каф. АТИС
Рецензенты: Рахман П.А., к.т.н., доцент каф. АТИС Чариков П.Н., к.т.н., доцент каф. АТИС
© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2020
СОДЕРЖАНИЕ: |
|
1 Функциональные схемы автоматизации............................................................. |
2 |
1.1 Термины, определения и сокращения........................................................... |
3 |
1.2Изображение на функциональных схемах технологического
оборудования, аппаратов и машин...................................................................... |
3 |
1.3Изображение на функциональных схемах трубопроводов и
трубопроводной арматуры................................................................................. |
11 |
|
1.4 |
Изображение на функциональных схемах арматуры ................................ |
15 |
1.5 |
Правила построения условных обозначений приборов и средств |
|
автоматизации в схемах ..................................................................................... |
16 |
|
1.6 |
Правила построения условных обозначений линий в схемах................... |
29 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А.Образец оформления КП (КР) .............................................. |
32 |
|
Образец титульного листа КП (КР)................................................................... |
32 |
|
Образец задания на КП (КР) .............................................................................. |
33 |
|
Образец содержания КП (КР) ............................................................................ |
34 |
|
Образец введения ............................................................................................... |
35 |
|
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ...................................... |
35 |
|
2 АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ |
||
СИСТЕМАМИ ....................................................................................................... |
35 |
2.1Обоснование необходимости совершенствования существующей
системы контроля, регулирования, сигнализации и блокировки ................... |
35 |
|
2.2 |
Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования ................. |
36 |
2.3 |
Выбор и обоснование средств контроля и регулирования. Описание схем |
|
регулирования..................................................................................................... |
36 |
|
2.4 |
Выбор и обоснование средств защиты и блокировки ............................... |
38 |
2.5 |
Сводная спецификация на средства КИП и А ............................................ |
38 |
2.6Содержание графического материала раздела «Автоматизация
технологического процесса» ............................................................................. |
39 |
Список используемых источников....................................................................... |
40 |
Пример выполнения ФСА..................................................................................... |
41 |
Пример оформления щита КИПиА ...................................................................... |
42 |
1 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
Функциональные схемы автоматизации (ФСА) (полный шифр: А2), является основным техническим документом проекта автоматизации, определяющим структуру системы управления технологическим процессом, а также оснащение его средствами автоматизации. ФСА должна давать представление и об объекте управления. В связи с этим на функциональной схеме должны быть даны изображения технологических аппаратов (колонн, теплообменников и т.д.), машин (насосов, компрессоров и т.п.), трубопроводов, автоматических устройств и показаны связи между ними.Схемывыполняют без соблюдения масштаба, действительное пространственное расположениесоставных частей изделия (установки) не учитывают или учитывают приближенно.
Согласно ГОСТ 21.408-2013 «Система проектной документации для строительства (СПДС). Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов (с Поправками)» на схеме автоматизации изображают:
-технологическое и инженерное оборудование и коммуникации (трубопроводы, газоходы, воздуховоды) автоматизируемого объекта (далее - технологическое оборудование);
-технические средства автоматизации или контуры контроля, регулирования и управления;
-линии связи между отдельными техническими средствами автоматизации или контурами (при необходимости). Линии связи между приборами и контурами контроля и управления, в том числе линии беспроводной связи изображают на схемах условными графическими обозначениями.
Технологическая и конструкторскаядокументация (в составе графической части) выполняется и оформляется в соответствии с ГОСТ 3.1102-2011 «Единая система технологической документации (ЕСТД). Стадии разработки и виды документов. Общие положения», ГОСТ 14.201-83 «Обеспечение технологичности конструкции изделий. Общие требования (с Изменением N 1)»,ГОСТ 2.001-2013 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Общие положения (с Поправкой)», ГОСТ 2.701-2008 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению (с Поправкой)», ГОСТ 2.303-68 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Линии (с Изменениями N 1, 2, 3), ГОСТ 21.408-2013 «Система проектной документации для строительства (СПДС). Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов (с Поправками)», ГОСТ 2.782-96 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические. Машины гидравлические и пневматические», ГОСТ 2.784-96 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические.
Элементы |
трубопроводов», |
ГОСТ |
2.788-74 |
«Единая |
система |
2
конструкторскойдокументации (ЕСКД). Обозначения условные графические. Аппараты выпарные», ГОСТ 2.793-79 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические. Элементы и устройства машин и аппаратов химических производств. Общие обозначения (с Изменением N 1)», ГОСТ 2.785-70 «Обозначения условные графические. Арматура трубопроводная», ГОСТ 2.732-68 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические в схемах. Источники света (с Изменениями N 1, 2, 3)
1.1 Термины, определения и сокращения Контур контроля, регулирования и управления: Совокупность
отдельных функционально связанных приборов, выполняющих определенную задачу по контролю, регулированию, сигнализации, управлению и т.п.
Система противоаварийной автоматической защиты; ПАЗ: Система управления технологическим процессом, которая в случае выхода процесса за безопасные рамки выполняет комплекс мер по защите оборудования и персонала.
Автоматизированная система управления технологическим процессом; АСУ ТП: комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях.
Отборное устройство:устройство (закладная конструкция), установленное на технологическом оборудовании или трубопроводе и предназначенное для подвода контролируемой среды к приборам или измерительным преобразователям или для установки приборов и преобразователей.
Трубная проводка: совокупность труб (трубных кабелей), соединений, присоединений, защитных устройств и арматуры.
Технические средства автоматизации:к техническим средствам автоматизации относят приборы, регуляторы, функциональные блоки, исполнительные механизмы, регулирующие органы (далее приборы), а также электроаппараты, щиты, пульты, комплексы и др. средства автоматизации.
1.2 Изображение на функциональных схемах технологического оборудования, аппаратов и машин
Согласно ГОСТ 21.408-2013 «Система проектной документации для строительства (СПДС). Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов (с Поправками)» технологическое оборудование на схемах автоматизации рекомендуется изображать в соответствии со схемой соединений, принятой в основном комплекте марки ТХ или схемами инженерных систем. При этом допускается упрощать изображения технологического оборудования, не показывая на схеме оборудование, коммуникации и их элементы, которые не оснащаются
3

техническими средствами автоматизации и не влияют на работу систем автоматизации.
Технологическое оборудование изображают с учетом требований следующих стандартов:- оборудование - по ГОСТ 2.780, ГОСТ 2.782, ГОСТ
2.788, ГОСТ 2.789, ГОСТ 2.790, ГОСТ 2.791, ГОСТ 2.792, ГОСТ 2.793, ГОСТ
2.794, ГОСТ 2.795.
Технологическое оборудование изображают в верхней части схемы.Перечень элементов помещают на первом листе схемы или выполняют в виде самостоятельного документа.Перечень элементов оформляют в виде таблицы (см. рисунок 1), заполняемой сверху вниз.При выполнении перечня элементов на первом листе схемы его располагают, как правило,над основной надписью. Расстояние между перечнем элементов и основной надписью должно быть не менее 12 мм.
Около каждого аппарата и машины должно быть дано наименование или позиционное обозначение (арабскими цифрами). Наименование может быть вписано внутри условного графического изображения аппарата (машины). Разрешается использовать и буквенно-цифровое обозначение аппаратов (машин). При обозначении аппаратов и машин цифрами (или буквами с цифрами) на свободном поле схемы должна быть дана таблица с перечнем оборудования - экспликация оборудования (рисунок 1).
Рисунок 1 – Оформление таблицы с перечнем оборудования
Условные графические обозначения источников света на схемах следует изображать в соответствиисГОСТ 2.732-68 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические в схемах. Источники света (с Изменениями N 1, 2, 3)» (таблица 1).
Таблица 1 – Условные графические обозначения источников света, используемых в ФСА
Наименование |
Условное обозначение |
||
1 |
2 |
|
|
Лампа накаливания (осветительная и |
|
|
|
сигнальная) |
|
|
|
|
|
|
|
Для сигнальных ламп допускается |
|
|
|
следующее изображение |
|
|
|
|
|
|
4

Условные графические обозначения гидравлических и пневматических машин в схемах и чертежах всех отраслей промышленностиследует изображать в соответствиисГОСТ 2.782-96 «Обозначения условные графические. Машины гидравлические и пневматические» (таблица 2).
Таблица 2 – Условные графические обозначения машин гидравлических и пневматических, используемых в ФСА
Наименование |
Условное обозначение |
Насос, компрессор с нереверсивным потоком
Насос нерегулируемый с реверсивным потоком
Насос регулируемый с нереверсивным потоком
Насос регулируемый с реверсивным потоком
Насос ротационный лопастной (пластинчатый)
Насос лопастной центробежный
Условные графические обозначения выпарных аппаратов следует изображать в соответствиисГОСТ 2.788-74 «Обозначения условные графические. Аппараты выпарные» (таблица 3).
Таблица 3 – Условные графические обозначения выпарных аппаратов, используемых в ФСА
Наименование |
Условное обозначение |
1 |
2 |
Корпус аппарата, работающего под атмосферным давлением
Корпус аппарата с внутренним давлением выше атмосферного
5

Продолжение таблицы 3
1 |
2 |
Корпус аппарата с внутренним давлением ниже атмосферного
Корпус пленочного выпарного аппарата, работающего под атмосферным давлением
Корпус пленочного выпарного аппарата, работающего с внутренним давлением выше атмосферного
Условные графические обозначения элементов и устройств машин и аппаратов химических производств, построенные по функциональным признакам следует изображать в соответствиисГОСТ 2.793-79 «Обозначения условные графические. Элементы и устройства машин и аппаратов химических производств. Общие обозначения» (таблица 4).
Таблица 4 – Условные графические обозначения элементов и устройств машин и аппаратов химических производств, используемых в ФСА
Наименование |
Условное обозначение |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
Конденсатор с естественным охлаждением |
|
|
|
|
|
Конденсатор с принудительным охлаждением |
|
|
жидкостью |
|
|
|
|
|
Конденсатор с принудительным охлаждением |
|
|
воздухом (газом) |
|
|
|
|
|
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Аппарат теплообменныйс естественным |
|
|
охлаждением |
|
|
|
|
|
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Аппарат теплообменный с принудительным |
|
|
охлаждением жидкостью |
|
|
|
|
|
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Аппарат теплообменный с принудительным |
|
|
охлаждением воздухом (газом) |
|
|
|
|
|
6

Продолжение таблицы 4
1 |
|
2 |
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Подогревательс естественным обогревом |
|
|
|
|
|
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Подогреватель с принудительным обогревом |
|
|
жидкостью |
|
|
|
|
|
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Подогреватель с принудительным |
|
|
обогревомвоздухом (газом) |
|
|
|
|
|
Терморегулятор, работающий в переменном |
для жидкости |
для воздуха (газа) |
|
|
|
режиме подвода тепла к рабочей среде |
|
|
|
|
|
Маслораспылитель |
|
|
|
|
|
Увлажнитель воздуха (газа) |
|
|
|
|
|
Выпариватель с естественным обогревом |
|
|
|
|
|
Выпариватель с принудительным обогревом |
|
|
жидкостью |
|
|
|
|
|
Выпариватель с принудительным обогревом |
|
|
воздухом (газом) |
|
|
|
|
|
Выпариватель с принудительным обогревом |
|
|
электрическим током |
|
|
|
|
|
Выпариватель с принудительным обогревом |
|
|
впрыском |
|
|
|
|
|
Испаритель с естественным обогревом |
|
|
|
|
|
7

Продолжение таблицы 4
1 |
|
|
2 |
Испаритель с принудительным обогревом |
|
|
|
жидкостью |
|
|
|
|
|
|
|
Испаритель с принудительным обогревом |
|
|
|
воздухом (газом) |
|
|
|
|
|
|
|
Испаритель с принудительным обогревом |
|
|
|
электрическим током |
|
|
|
|
|
|
|
Испаритель с принудительным обогревом |
|
|
|
впрыском |
|
|
|
|
|
|
|
Аппарат колонный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для жидкостидля воздуха (газа) |
|
Фильтр для отделения жидких фракций с |
|
|
|
ручным спуском |
|
|
|
|
|
|
|
Фильтр для отделения жидких фракций с |
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
|
|
|
|
автоматическим спуском |
|
|
|
|
|
|
|
Фильтр для отделения жидких фракций с |
|
|
|
химическим способом с ручным спуском |
|
|
|
|
|
|
|
Фильтр для отделения жидких фракций с |
|
|
|
химическим способом с автоматическим |
|
|
|
спуском |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Фильтр для отделения твердых фракций с |
|
|
|
ручной очисткой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Фильтр для отделения твердых фракций с |
|
|
|
автоматической очисткой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для жидкости |
для воздуха (газа) |
Фильтр электромагнитный |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|