Материал: Автоматизация производственного процесса получения серы на установках доочистки отходящих газов У-07,08 Оренбургского ГПЗ

Согласно РД50-34.698-90, условия, при которых прекращается решение комплекса задач автоматизированным способом и оператору необходимо обеспечить безаварийный останов технологического процесса (возможен также перевод процесса на управление по месту), следующие:

- пропадание питания на рабочем месте оператора-технолога;

-   обрыв линий связи между контроллерами и шкафами Foxboro или Trident.

Алгоритмы контроля и сигнализации.

В системе I/A Series используется модульный принцип при разработке стратегии управления. Управляющие модули являются уникальными управляющими единицами. Функциональный блок - это основной компонент управляющего модуля.

Функциональный блок представляет собой конструктивный элемент для создания алгоритмов, выполняющих мониторинг и управление технологическим процессом. Каждый функциональный блок включает в себя алгоритм и параметры, которые позволяют настраивать этот алгоритм. Алгоритмы функциональных блоков варьируются от простого преобразования входного сигнала до сложных управляющих стратегий.

Для отображения сигнализации параметра состояния на экране станции оператора используется смена цвета:

- зеленый - нормальное состояние параметра или оборудования;

-   желтый - предупредительная сигнализация;

-   красный - аварийная сигнализация.

Отклонения и отключения сопровождаются на мнемосхеме мигающим светом и дополнительно подачей звукового сигнала.

Система снабжена алгоритмами диагностики исправности технических средств системы и устройств, которые она обслуживает (датчики, исполнительные механизмы и т.д.).

Отображение на экране монитора контуров регулирования обеспечивает возможность контроля текущего состояния параметра, уставки и состояния исполнительного механизма, график изменения параметра во времени, возможность выбора режима работы регулятора (автоматический/ручной), изменение уставки или состояния исполнительного механизма.

Отображение на экране монитора исполнительных механизмов с дискретным управлением (краны, отсечные клапана, электрозадвижки, насосы), обеспечивает возможность контроля текущего состояния механизмы и управления этим механизмом.

Алгоритмы управления отсекателями.

Алгоритмы предназначены для управления пневмоприводом отсекателей через пилотный клапан и контроля над их состоянием (рисунки 2.6.9 - 2.6.10).

Для контроля состояния на отсекателе установлены сигнализаторы крайних положений.

Схема управления предусматривает:

-  два дискретных выходных сигнала (ОТКРЫТЬ, ЗАКРЫТЬ);

-        два дискретных входных сигнала (ОТКРЫТ, ЗАКРЫТ);

-        команды управления оператора или алгоритмов управления.

Рисунок 2.6.9 - Алгоритм открытия отсекателя

Сигнализация «Превышено время открытия/закрытия» выдается в случае, если после времени выделенного на отработку команды состояние отсекателя не соответствует команде алгоритма.

По команде управления - выдается соответствующий дискретный выходной сигнал и запускается таймер для проверки реакции крана на команду управления, по размыканию конечных выключателей текущего состояния. После чего запускается таймер на время полного срабатывания крана.

Рисунок 2.6.10 - Алгоритм закрытия отсекателя

При появлении сигнала неисправности производится сброс таймера и вырабатывается сообщение об отказе, с последующим выходом из алгоритма, либо неисправность снимается оператором для продолжения алгоритма управления.

Алгоритмы аналогового управления.

Модули аналогового управления реализованы с учетом того обстоятельства, что технологические процессы на установке имеют сравнительно медленный характер. Поэтому в контурах аналогового управления применен закон ПИД-регулирования, реализованный по стандартной схеме с использованием функционального блока PIDХE и AO. В зависимости от вида клапана, которым управляет модуль (НО или НЗ), меняется структура модуля и его параметры. Значения настроечных коэффициентов регуляторов (коэффициент пропорциональности, постоянные времени интегрирования и дифференцирования) будут определены при наладке системы на объекте.

Выработку предупреждающих и аварийных сигналов (алармов) производят модули аналогового ввода. По данным этих модулей контроллер осуществляет выработку дискретных сигналов, по которым производится автоматическая блокировка или пуск назначенных устройств.

Алгоритмы управления электрическим приводом газодувок, насосов.

Схема управления предусматривает:

-  три дискретных выходных сигнала (ПУСК, ОСТАНОВ, ЗАПРЕТ ПУСКА ПО МЕСТУ);

-        дискретный входной сигнал состояния (РАБОТАЕТ);

-        команды управления, выдаваемые оператором или алгоритмом управления (ПУСК, ОСТАНОВ).

Электрическая цепь, которая управляет реле включения электропривода, состоит:

-  кнопки включения;

-        параллельных контактов самоблокировки цепи, контактов пуска по команде оператора или контроллера и кнопки выключения;

-        контактов размыкания цепи для останова электропривода по команде оператора или контроллера;

-        реле включения привода.

Контакт пуска последовательно соединен с контактом запрета пуска по месту.

После выдачи управляющего сигнала, например ПУСК (рисунок 2.6.11), и замыкания контактов контроллера срабатывает реле включения привода и одновременно самоблокируется цепь управления.

По команде ОСТАНОВ (рисунок 2.6.12) вся цепь кратковременно размыкается - электропривод выключается, контакты самоблокировки размыкаются.

Алгоритм управления отрабатывается по командам оператора или автоматически.

автоматизированный система управление программный

Первоначально отображается текущее состояние привода.

По команде управления ПУСК или ОСТАНОВ запускается таймер (1-2сек.) для проверки реакции на команду управления, при совпадении сигнала РАБОТАЕТ с состоянием выданной команды оператора до истечения времени отработки таймера, алгоритм заканчивается. Если же состояние входного сигнала не соответствует команде, то появляется сообщение об отказе.

В случае срабатывания алгоритмов блокировок электропривод отключается.

Рисунок 2.6.12 - Алгоритм останова

В соответствии с циклограммой реакторов, которая была описана в пункте 1.2 был разработан алгоритм управления отсекателями (рисунок 2.6.13), регулирующими подачу материальных сред в реактор №1 установок У-07,08. Данный алгоритм применим и к реакторам 2 и 3, с учетом позиций отсекателей, установленных на трубопроводах.

Рисунок 2.6.13 - Алгоритм работы 1-го реактора

Последовательность открытия/закрытия отсекателей описана в пункте 1.2. Последовательность работы разбита по шагам, было принято условие, что пока предыдущий шаг не будет завершен, система не может перейти к следующему. Однако существует ограничение на время завершения последовательности открытия/закрытия отсекателей равное 3 минутам. По истечению этого времени система предлагает остановить установку или продолжить работу в режиме ручного управления, когда время на шаги не ограничено. Существует возможность перехода на автоматический режим с любого шага.

3. Охрана окружающей среды

3.1 Мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения

Основы охраны окружающей природной среды закреплены в Конституции Российской Федерации. Она провозглашает право граждан на землю и другие природные ресурсы, закрепляет право каждого человека на благоприятную окружающую среду (экологическую безопасность) и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью. Законы и кодексы в области охраны окружающей природной среды составляют природоресурсную правовую основу, к ним относятся:

-  Земельный кодекс Российской Федерации;

-        Водный кодекс Российской Федерации;

-        Закон «Об охране атмосферного воздуха»;

-        Закон Российской Федерации «О радиационной безопасности населения»;

-        Закон Российской Федерации «О недрах»;

-        Основы лесного законодательства;

-        Закон Российской Федерации «О животном мире»;

-        Закон Российской Федерации «Об отходах производства и потребления».

Необходимость охраны окружающей среды приводит к существенным изменениям в общих подходах к обеспечению экологической эффективности производства. Под экологической эффективностью понимают минимизацию воздействия на окружающую среду при заданных производительности и качестве выпускаемой продукции соответствующим производством. Вместо мер временного характера, направленных на борьбу с последствиями загрязнений, теперь всё чаще на стадии проектирования и строительства предприятий принимают меры долговременного характера, в основе которых заложен принцип: не борьба с последствиями, а ликвидация причин этого неблагоприятного явления.

Необходимо изменять и совершенствовать сами технологические процессы с тем, чтобы комплексно и наиболее полно перерабатывать в процессе производства исходные материалы. Сокращать тем самым объём отходов, перевести их в формы, наименее вредные для окружающей среды или легко поддающиеся вторичной переработке или специальному хранению, т. е. необходимо создавать малоотходные и безотходные технологические процессы.

Основными мероприятиями по охране окружающей среды являются:

- создание бессточных технологических систем на базе существующих, внедряемых в настоящее время и перспективных способов очистки водных систем от растворённых и взвешанных загрязняющих примесей;

-   разработка и внедрение систем утилизации отходов основного производства;

-   создание принципиально новых технологических процессов получения традиционных видов продукции с сокращением стадий, на которых образуется основное количество отходов;

-   создание территориально - производственных комплексов с замкнутой внутри них структурой материальных потоков сырья, продукции и отходов.

Предлагаемая в данном дипломном проекте система автоматизированного управления в полной мере отвечает требованиям для предотвращения аварийных ситуаций. При достижении некого порогового значения, срабатывает предупредительная сигнализация, а если технологический процесс достигает критической величины, то срабатывает аварийная сигнализация или блокировка и система автоматически выполняет предписанные по регламенту действия (включает средства коллективной защиты, останавливает технологический процесс, изменяет режимы работы технологического оборудования, и т.п.). Таким образом, неконтролируемые выбросы при превышении допустимых значений технологических параметров практически сводятся к нулю, предотвращая возможное аварийное воздействие на окружающую среду.

Современная технология добычи, транспортировки и переработки газа и газового конденсата, а также используемые для изготовления технологического оборудования материалы, не позволяют обеспечить полную герметизацию технологических сред и предотвратить загрязнение воздуха. Наиболее опасным, ведущим к обширному загрязнению воздуха и тяжелым экологическим последствиям, является возникновение аварийных источников газовых выделений. Основным источником загрязнения являются постоянно действующие факела, свечи и дымовые трубы.

Установки У-07,08 предназначены для дополнительной утилизации сероводорода и сернистого ангидрида в отходящих газах до серы, с целью снижения выбросов вредных веществ в атмосферу с дымовыми газами. По данным разработчиков процесса “Сульфрен” фирм “LURGI” и “SNPA” эффективность процесса доочистки технологических газов, составляет 92,0 %.

Контроль качества стоков, сбрасываемых в промышленную канализацию (на границе установки) и за стоками, поступающими на У-120 ГПЗ, осуществляется лабораторией очистных сооружений.

Санитарно-гигиеническая лаборатория осуществляет контроль за содержанием вредных газов и паров в воздухе производственных помещений. Результаты всех анализов и показания регистрирующих приборов заносятся в специальный журнал анализов находящийся на рабочих местах. Обо всех случаях, обнаружения опасных концентраций вредных веществ в воздухе, руководство лаборатории немедленно ставит в известность начальника установки, цеха и руководство завода, определяется источник повышенного содержания газов и паров в воздухе, с последующим их устранением, с повторным проведением анализа.