Разработка программного обеспечения для оптимального функционирования модернизированной автоматизированной системы управления технол

 

1.3 Описание технологической схемы

 

Воздух  из турбокомпрессора в количестве 14400 м³\час проходит систему газоводяного охлаждения (тех. № …79) и под давлением не выше 0,8 МПа, с температурой 20 ^оС поступает в регенераторы  (тех. №…1, …2, …3, …4) установки разделения воздуха А6-1 (тех. № 6-1).

Поток воздуха, поступающего на разделение,  проходит  по насадке регенераторов сверху – вниз. Этот поток называется - прямой поток, или прямое дутьё в регенераторах.

В регенераторах  поступающий воздух охлаждается  до температуры насыщения и одновременно очищается от влаги, двуокиси углерода и частично от углеводородов, которые  вымерзают на каменной насадке.

Потоки:

• отбросного газа, содержанием кислорода  34%;
• чистого азота, содержанием кислорода 0,0005 %;
• технического кислорода, содержанием кислорода 99,5 %;
• сухого воздуха, используемого на нужды КИП при необходимости,
• проходят по насадке регенераторов по направлению снизу – вверх. Эти потоки  называются обратными потокам или обратное дутьё в регенераторах.

Потоки  чистого азота, кислорода и сухого воздуха проходят во встроенных змеевиках  регенераторов постоянно и непрерывно при работающей установке.

Направления  прямого потока поступающего воздуха  и обратного потока отбросного газа, проходящие по базальтовой насадке, меняются в регенераторах согласно цикловой диаграммы переключения регенераторов.

Чистый  газообразный азот из основной колонны (тех. № …43) поступает   в межтрубное пространство основного конденсатора (тех. № …50), где азот конденсируется и стекает в сборник-распределитель азота (тех. №…20).

Из сборника-распределителя жидкий азот подаётся на орошение основной колонны. Часть жидкого азота (116,5 кг/час) из сборника распределителя через  вентиль Р-30 поступает в систему  хранения и газификации жидкого  азота. Небольшое количество жидкого  азота через вентиль Р-23 из сборника – распределителя подаётся на охлаждение рубашки трубопровода подачи жидкого кислорода на всас плунжерного насоса (тех. №…38).

Не сконденсировавшаяся  часть чистого азота из основного  конденсатора направляется в подогреватель  чистого азота (тех. №….58), а затем  в регенераторы, для осуществлении  циркуляции кубовой жидкости в контуре  основного конденсатора использован  газлифт, имеющий место при подаче газообразного воздуха в форсунку (тех. №…19).

Кубовая жидкость из основного конденсатора поступает в циркуляционные адсорберы (тех. №…21,…22), очищается в них  от углеводородов и возвращается в отделитель пара (тех. №…76).

Часть кубовой  жидкости после адсорберов может  поступать на дальнейшее разделение в колонну технического кислорода (тех. №…45), если КТК включена в работу.

Конденсатор колонны технического кислорода  змеевикового типа (тех. №…55): в трубном  пространстве конденсируется азот, отбираемый из основной колонны, а в межтрубном пространстве испаряется кислород. Жидкий кислород из конденсатора колонны технического кислорода поступает в поршневой  насос (тех.№…38)  и через змеевики регенераторов выдаётся потребителю  под давлением не выше 22,0 МПа.

 

1.4 Назначение основного оборудования и принцип его работы

 

1.  Регенераторы  РЗ-18(тех.№ …1,…2,…3,…4)

Для охлаждения и одновременного вымораживания  из большего количества воздуха влаги  и двуокиси углерода применяются  регенераторы, т. к. они при сравнительно малом объёме характеризуются большой поверхностью теплообмена и низким гидравлическим сопротивлением и эффективно очищают воздух от влаги и двуокиси углерода.

Основной  частью регенераторов является каменная насадка из дроблённого базальта большой теплоёмкости с развитой поверхностью теплообмена. Базальт  заполняет весь объём регенератора не занятого змеевиками для выхода чистого азота, технического кислорода  и сухого воздуха.

 

1.  Колонна основная   МР- 12 ¤ 53 (тех.№…43)

Основной  поток воздуха, охлаждённый в  регенераторах до температуры, близкой  к температуре конденсации воздуха  при давлении в основной колонне, поступает в парожидкостном состоянии  под нижнюю тарелку основной колонны. Часть воздуха, отобранного после  регенераторов и переохлажденного в теплообменниках чистого азота  и отбросного газа в жидком состоянии  поступает в нижнюю часть основной колонны.

2. Конденсатор основной  КВ-465/16  (тех.№…50)

Конденсатор – теплообменный аппарат, предназначенный  для конденсации одного продукта (азота) за счёт испарения другого (кубовой  жидкости) путём теплообмена между  ними с целью создания флегмы и  газового потока, необходимых для  организации процесса ректификации.   

Газообразный  поток кубовой жидкости из конденсатора поступает через детандерный  теплообменник на турбодетандер, а  часть жидкости из конденсатора отбирается для получения продукционного кислорода  в КТК. 

4. Колонна технического кислорода МК-4/20 (тех.№…45)

Вертикальный цилиндрический аппарат из алюминия с тарелками  ситчатого типа.

Кубовая жидкость, обогащенная в конденсаторе до 34% О₂ через дроссельный пневматический клапан Р-13 поступает на верхнюю тарелку колонны. Стекая по тарелкам сверху вниз испаряет азот встречным потоком газообразного потока от конденсатора колонны технического кислорода и насоса жидкого кислорода.

1. Конденсатор   КМ-14,7\4 (тех. № …55)

Конденсатор колонны технического кислорода - вертикальный, кожухотрубный аппарат змеевикового типа из алюминия. В змеевиках конденсатора КТК проходит азот газообразный чистотой 0,0005 % О₂ и давлением основной колонны.

 

1.  Теплообменник  ТВА – 36/6  (тех. № 58)

Вертикальный  витой кожухотрубный аппарат  из алюминия. Предназначен для подогрева  азота, поступающего на холодные концы  регенераторов. Подогрев обратного  потока (азота) в теплообменнике перед  регенераторами позволяет уменьшить  среднюю разность температур на холодном конце регенераторов.

 

2.  Теплообменник  ТВА-90/8  (тех. № 60)

Вертикальный  витой кожухотрубный аппарат  из алюминия. Предназначен для подогрева  отбросного газа, поступающего на холодные концы регенераторов. Подогрев обратного  потока (отбросного газа) в теплообменнике перед регенераторами позволяет  уменьшить среднюю разность температур на холодном конце регенераторов.

 

3.  Теплообменник   ТВА-24/7 (тех. №61)

Вертикальный  витой кожухотрубный аппарат  из алюминия. Предназначен для охлаждения ² петлевого потока²  до температуры, близкой к температуре конденсации воздуха при данном давлении, встречным потоком отбросного газа, поступающим из конденсатора основного в турбодетандер.

 

4.  Насос сжиженного газа 2 НСГ-0,063\20 (тех.№…38)

Насос сжиженного газа 2НСГ-0,063\20 в составе установки  разделения воздуха применяется  для перекачивания сжиженного переохлаждённого кислорода, полученного при разделении воздуха,  как побочного продукта потребителям.

Насос представляет собой поршневую одноцилиндровую  машину с бесступенчатым регулированием производительности при остановленном  электродвигателе насоса.

 

2 АНАЛИЗ МОДЕРНИЗИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ

 

В модернизируемой  системе управления технологическим  процессом блока разделения воздуха  используется бесконтактная станция  управления АСТРА-221. Данная станция  является основным элементом системы  управления регенераторами воздухоразделительных  установок типа А-6-1.

Она предназначена  для реализации алгоритма управления температурным режимом регенераторов  и управления клапанами, переключающими потоки по насадкам регенераторов в  соответствии с цикловой диаграммой.  АСТРА-221 – это автомат стабилизации температурного режима аппаратов, поддерживающая 2 группы регенераторов.

Электропитание  станции осуществляется от двух независимых  источников переменного напряжения 350/220В, частоты 50 Гц. Мощность потребляемая по каждому вводу 300Вт. Станция нормально  функционирует в диапазоне температур окружающей среды плюс 1 – плюс 35 ˚С. Элементной базой станции являются транзисторные элементы серии «Логика-Т».

Станция построена по принципу 100% горячего резервирования и состоит из 3-х  частей, конструктивно выполненных  в 2-х шкафах типовой конструкции. Станция имеет три режима работы: «АО»,  «Авт.», «АР».

«АО» - управление регенераторами от автомата основного.

«АР» - управление регенераторами от автомата резервного.

«Авт.» - управление регенераторами от автомата основного с автоматическим включением резервного по сигналу отказа основного  автомата (основной режим работы).

Таким образом  существующая система представляет собой систему автоматического  управления технологическим процессом, построенную на транзисторных элементах, с резервированием. Данная система  используется с момента запуска  БРВ и уже выработала свой ресурс. Так же она морально устарела и не способна поддерживать современные типы датчиков, а так же не отвечает современным промышленным требованиям к подобным системам.

 

3 ТЕХНИЧЕСКОЕ  ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ СИСТЕМЫ  КОНТРОЛЯ, УПРАВЛЕНИЯ И ПАЗ УСТАНОВКИ  РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА А-6-1.

 

В соответствии с применением  при разработке проектной документации на модернизацию объекта:«ОАО «Нафтан» завод «Полимир». Цех №009. Программная  часть системы контроля, управления и ПАЗ установки разделения воздуха А-6-1.»

Место установки системы: помещение операторной  корп. 487.

Разработчик проектной документации: Писаренко А.В.

Подлежит разработке: программная часть системы контроля, управления и ПАЗ установки разделения воздуха А-6-1.

.

1. Общие требования

 

Согласно настоящему заданию  подлежит модернизации программная  часть системы контроля, управления и ПАЗ установки разделения воздуха.

 

1. Заказчик

Юридический адрес: Завод  «Полимир» «ОАО «Нафтан», Республика Беларусь г. Новополоцк.

Почтовый адрес: 211440, Новополоцк. Республика Беларусь.

 

2. Площадка  установки системы

Блок разделения воздуха  А-6-1 цеха №009.

 

3. Обоснование разработки

• Окончание срока службы аппаратной части системы;

• Оптимизация программного обеспечения.

4. Назначение  программной  части системы

• Сбор данных с точек контроля установки разделения воздуха и воздействие на технологический процесс с помощью микропроцессорноного контроллера по средствам структурированного алгоритма;
• Анализ и обработка полученных данных по заданным алгоритмам;
• Автоматический контроль и предотвращение аварийных ситуаций на технологическом объекте;
• Реализация управляющих воздействий на исполнительные механизмы для поддержания технологического режима.

 

5. Порядок обработки и передачи информации

Информация о технологическом  процессе от смонтированных на установке  датчиков поступает на контроллер, расположенный в помещении операторной  корп. 487.

Программа функционирования автоматизированного рабочего места (рабочей станции) должна обеспечивать:

• прием информации от контроллера;
• отображение информации о технологическом объекте в виде мнемосхемы и таблицы параметров с указанием значений параметров;
• архивирование информации в виде секундных и минутных трендов;
• защиту системы от ложных действий оператора;
• защиту ссистемы от несанкционированного доступа;
• сохранность информации по авариям.

 

2. Исходные данные

 

1. Параметры электроэнергии на площадке