Диплом. Автоматизация процесса осушки газа на установке комплексной подг. Реферат дипломный проект 104 с., 24 рисунка, 17 таблиц, 11 использованных источников, 1 приложение
 Скачать 7.56 Mb.
|
 Рисунок 4.7 - Переходные кривые 4 и 5 моделей Как видно из рисунка 4.7 наиболее близкой к объекту получилась 5-я модель, передаточная функция которой имеет вид:  .(4.17)Для дальнейших расчетов будем использовать эту передаточную функцию. Выбор законов регулирования и расчет коэффициентов регулятора ПИД регулятором очень хорошо зарекомендовали себя в практических задачах. Управление по производной - это быстрый способ управления. Сигнал дифференциального канала наиболее важен при изменениях входов и исчезает в установившемся режиме. Он позволяет реагировать не на само увеличение ошибки, а на тенденцию ее изменения. Главный недостаток дифференциального канала - большое влияние высокочастотных помех, например, шумов измерений. По этой причине его нельзя использовать в данной ситуации, так центробежной насос на линии подачи ДЭГ в абсорбер А-201 является источником высокочастотных помех. Выбираем ПИ регулятор. Структурная схема автоматического регулирования представлена на рисунке 4.8.  Рисунок 4.8 - Структурная схема автоматического регулирования Пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор Уравнение ПИ-регулятора во временной области:  .(4.18)Передаточная и переходная функция:  ,(4.19) .(4.20)Диапазон рабочих частот: wи £ wрпи £ wп.(4.21) ПИ-регулятор рассматривается как параллельное соединение П- и И-регуляторов. Он характеризуется двумя параметрами настройки  и  и сочетает в себе достоинства П- и И-регуляторов.Построение области устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора Кривая Д-разбиения является границей области устойчивости и показывает область изменения настроечных параметров регулятора, в которой АСР будет устойчива. Кривая Д-разбиения может быть получена из характеристического уравнения замкнутой АСР подстановкой. Тогда  , что эквивалентно  .Передаточная функция разомкнутой АСР:  ,(4.22)где  - передаточная функция регулятора.Уравнение границы области устойчивости:  .(4.23)ПИ-регулятор:  , (4.24)Преобразуем это уравнение следующим образом:  ,(4.25)где  .Пусть  , тогда:  .(4.26) Выделяем вещественную и мнимую части и приравниваем их по отдельности нулю:  ,(4.27)где  , .Составим систему:  (4.28)Система уравнений линейна, решим ее методом определителей, тогда:  ,(4.29)где  ; ; ;Построение кривой равного значения Показатель колебательности  .Расчёты проведём на ЭВМ (программа MEM2.exe) Координаты точек кривой Д-разбиения приведены в таблице 4.7, кривая Д-разбиения представлена на рисунке 4.8. Таблица 4.7 - Координаты точек кривой Д - разбиения
 Рисунок 4.8 - Кривая Д-разбиения для ПИ-регулятора с показателем колебательности М = 1,2 Определение оптимальных параметров регулятора Оптимальные параметры будем выбирать из условия минимизации интегрального квадратичного критерия  на кривой  : .(4.30)Положение оптимальной (рабочей) точки, как в случае ПИ существенно зависит от степени неопределенности задачи. В нашем случае известно, что возмущения низкочастотные и действуют со стороны регулирующего органа. Тогда от можно перейти к критерию НВ, суть которого заключается в обеспечении малости АЧХ замкнутой АСР по ошибке  в области низких частот.Экспериментальные исследования показали, что рабочая частота для ПИ находится по формуле:  ,(4.31)где  - частота, соответствующая  .Найдем оптимальные параметры регуляторов:  Этой частоте соответствуют параметры:  Найдём истинные настройки регулятора. Для этого необходимо учесть коэффициенты усиления датчика:  (4.32)   ; .Передаточная функция регулятора имеет вид:  . (4.33)Найдём значение параметров настройки: Предел пропорциональности:  Время изодрома:  Таким образом передаточная функция регулятора примет вид :  В соответствии с полученными настройками регулятора построим модель автоматического регулирования, воспользовавшись программой Matlab Simulink. На рисунке 4.9 представлена модель регулирования объекта.  Рисунок 4.9 - Модель регулирования объекта График, представленный на рисунке 4.10, показывает реакцию системы на ступенчатое воздействие.  Рисунок 4.10 - Реакция системы на ступенчатое воздействие Из графика видно, что переходный процесс протекает быстрее, время регулирования составляет около одной секунды, отсутствуют явления перерегулирования и колебания малой амплитуды. . ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ Темой данного дипломного проекта, как уже отмечалось ранее, является автоматизация процесса осушки газа на установке комплексной подготовки газа № 9 Уренгойского газоконденсатного месторождения. С целью обеспечения безопасности производства при монтаже и эксплуатации средств автоматизации, установленных на установке осушки газа, являющейся объектом установки комплексной подготовки газа, в данном разделе необходимо дать характеристику производственной среды, в которой производится автоматизация, сделать анализ производственных опасностей и вредностей. Безопасность производства, на данном объекте, должны соблюдаться при всех видах работ, связанных с монтажом, обслуживанием и наладкой средств автоматизации. Несоблюдение требований безопасности производства на данном объекте может привести к производственным травмам и отравлениям. Вследствие увеличения надёжности работы системы автоматизации рассматриваемый объект становится более безопасным и безвредным. При соблюдении техники безопасности во время всех видов работ исключается возможность возникновения аварийных ситуаций, взрывов, пожаров и получения производственных травм. .1 Характеристика производственной среды и анализ потенциальных опасностей и вредностей При монтаже, наладке, эксплуатации и ремонте системы автоматизации в технологическом цехе осушки газа, установке комплексной подготовки газа производственные опасности и вредности могут быть обусловлены следующими факторами: отравление вредными веществами природного газа;возможность взрыва и пожара при неисправностях и авариях, в результате возникновения смеси перекачиваемого газа с воздухом, нижний предел взрываемости которой - 5%, верхний - 15%, согласно ПОТ Р М-026-2003 «Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации газового хозяйства организаций» (таблица 5.2); поражение электрическим током до 1 кВ в результате соприкосновения с токоведущими частями, при монтаже, ремонте и эксплуатации средств автоматизации в летний период времени; опасность прямых ударов молнии, что может привести к пожару и поражению обслуживающего персонала; опасность получения механических травм у обслуживающего персонала при проведении работ по монтажу, наладке и ремонту измерительных преобразователей; физическими усилиями и нервными напряжениями при выполнении отдельных видов работ связанных с тушение пожаров, перемещение тяжестей; наличие в трубопроводе высокого давления (менее 6,5 МПа) при неправильном регулировании или неисправности регулятора может вызвать деформацию трубопровода; воздействие шума и вибрации, как на приборы, так и на обслуживающий персонал (возникающей от пульсации давления транспортируемого газа); недостаточное освещение в местах установки средств автоматизации, вызывающее повышенную утомляемость, замедление реакции. Действие вредных веществ на организм человека зависит от их концентрации, продолжительности воздействия и особенностей организма человека. Профессиональные отравления и заболевания возможны, если концентрация токсического вещества в воздухе рабочей зоны превышает предельно- допустимую концентрацию (ПДК). Характеристики сырья и реагентов, участвующих в технологическом процессе, приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Характеристика вредных производственных веществ Примечание: класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» Диэтиленгликоль (ДЭГ) - ядовит, при попадании в организм вызывает острое отравление, действует на почки, печень. В связи с низкой упругостью паров ДЭГ не представляет опасности острых ингаляционных отравлений. Пары ДЭГ обладают слабыми наркотическими свойствами. При остром отравлении наблюдается сухость в горле, чувство стеснения в груди во время работы. Все работы с диэтиленгликолем следует проводить в резиновых перчатках, спецодежде в соответствии с отраслевыми нормами. Для поддержания пожаробезопасного режима эксплуатации установки осушки газа, здания, помещения и сооружения классифицируются по взрыво- и пожаробезопасности НПБ 105-03 и ПУЭ (7 издание). Сведения о взрыво- и пожарной опасности, санитарных характеристиках производственных зданий, помещений и наружных установок приведены в таблице 5.2. Таблица 5.2 - Характеристика производств и сооружений по их взрывопожаро - опасности
.2 Мероприятия по обеспечению безопасных и безвредных условий труда В данном пункте следует отметить мероприятия по технике безопасности при монтаже, наладке и эксплуатации средств автоматизации установки осушки газа. На УКПГ № 9 Уренгойского месторождения крайнего севера разработан комплекс мероприятий по созданию безопасных условий труда, обслуживающего персонала автоматизированной системы управления технологического процесса при проведении работ. Данный комплекс включает требования по работе с ручным инструментом, требования по электробезопасности, требования по обеспечению взрыво-пожаробезопасности, по предупреждению травматизма. Мероприятия по технике безопасности Во избежание несчетных случаев при обслуживании средств автоматизации, направляемый на работу, персонал должен иметь соответствующую подготовку, пройти производственный инструктаж, с общими правилами техники безопасности и с безопасными методами работы на поручаемом ему для обслуживания участке, а также с методами оказания первой помощи. По окончании инструктажа направляемые на работу сдают экзамен по технике безопасности в соответствии с ПБ 08-624-03, ПУЭ, ПТЭ и получают удостоверение с присвоенной квалификационной группой, дающее им право работать по обслуживанию действующих электроустановок [9]. Безопасные и безвредные условия труда, при проведении работ, связанных с обслуживанием АСУ ТП, достигаются следующим: заземление оборудования, емкостей, коммуникаций, в которых возникают заряды статического электричества (менее 100 Ом). Необходимая защита от поражения электрическим током обеспечивается защитным заземлением корпусов всех приборов и оборудования. Электрическая изоляция между отдельными электрическими цепями и корпусом должна выдерживать в течение минуты действие испытательного повышенного напряжения 1000 В промышленной частоты. Электрическая изоляция между отдельными электрическими цепями, и между этими цепями и корпусом должна быть не менее 0,5 МОм. по способу защиты человека от поражения электрическим током изделия АСУ ТП соответствуют классам 1 и 2 (для изделий, предназначенных для соединения с источником напряжения 220 В) и классу 3 (для изделий, предназначенных для соединения с источником напряжения 24 В) по ГОСТ 12.2.007.0-75* (2001) «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности»; электрическое сопротивление между элементами защитного заземления и корпусом коммутационного панельного каркаса не более 0,1 Ом. Корпуса устройств заземляются в соответствии с 12.2.007.0-75* (2001), сопротивление контура заземления не более 4 Ом. Измерение сопротивления заземляющего устройства производится не реже одного раза в год; все токоведущие части, находящиеся под напряжением, превышающим 42 В по отношению к корпусу, имеют защиту от случайных прикосновений во время работы; подключение внешних цепей, разъемов, проведение ремонтных работ должны осуществляться только при отключенных напряжениях питания; подключение источников сетевого питания должно осуществляться через автоматические выключатели; защита технологических трубопроводов от атмосферного электричества и вторичных проявлений молний в соответствии с «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-34.21.122-03); автоматическая аварийная защита технологического оборудования, позволяющая исключить возможность работы его в аварийных условиях; оснащенность наглядными плакатами, четкими надписями, табличками, запорная арматура пронумерована. В помещениях цеха осушки газа возможно повышение загазованности рабочих мест, как следствие необходима вентиляция. Для предотвращения образования ПДК природного газа используется приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением. Предусмотрено две аварийно вытяжные установки, включаемые при достижении 20% нижнего предела взрываемости по метану от газоанализаторов. Для ограничения воздействия шума и вибрации на персонал при монтаже, эксплуатации, ремонте контрольно-измерительных приборов применяются дополнительные средства по звукоизоляции аппаратов и оборудования цеха. На рабочих местах слесарей КИПиА предусмотрено рабочее и аварийное освещение. Напряжение сети рабочего и аварийного освещения равно 220 В. Для аварийного и рабочего освещения предусмотрены светильники ВЗГ-200 (взрывозащищенное исполнение) с освещенностью равной 50 лк. Естественное освещение предусмотрено через оконные панели. Для повышения освещенности оборудование окрашено в светлые тона, ожесточен контроль за своевременной заменой вышедших из строя ламп освещения. Для снятия статического электричества предусмотрено заземление всех не токоведущих частей вторичных электрических приборов, а также оборудования в цехе. Мероприятия по пожарной безопасности Пожарная безопасность на УКПГ № 9 соблюдается в соответствии с документами: «Правилами пожарной безопасности для предприятий и организаций в газовой промышленности» (ВГШД-01-04-98), ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования» и «Нормами пожарной безопасности» (НПБ 105- 03) «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» [10]. Для обеспечения пожарной безопасности на рассматриваемом объекте предусмотрены следующие мероприятия: выполнение всех работ происходит в соответствии с требованиями ППБ-01-03; датчики имеют маркировку взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» 0ExiaIICT6 и устанавливаются во взрывоопасных зонах помещений, соответствующих гл. 7.3.72 ПУЭ; на установке строго запрещается пользоваться открытым огнем без специального разрешения. Огневые и газоопасные работы проводятся согласно регламенту и соответствующим инструкциям. При ремонте водопровода на газовом промысле необходимо иметь запас воды на случай пожара согласно действующим нормам. Пожарный запас воды вместе с запасом воды на хозяйственно - питьевые нужды хранится в двух резервуарах по 700м3, оборудованных огневым подогревом; в технологическом помещении запрещается прокладывать временные электрические сети, а также применять некалиброванные предохранители для защиты электрических сетей, проводить электросварочные работы с нарушением действующих инструкций; монтаж искробезопасных цепей выполнен согласно главам 7.3.72, 7.3.117 ПУЭ. Взрыво- и пожароопасные помещения оборудованы системами автоматического пожаротушения и пожарной сигнализации. При возникновении пожара сигнал от пожарных датчиков, входящих в комплект МСКУ, приводит в действие систему пожаротушения согласно ГОСТ 12.3.046-03. Электрический импульс поступает к пиропатронам клапанов соответствующих распределительных устройств и одновременно к пиропатронам головок баллонов с огнегасящим веществом, открывая их. Автоматический пуск установки газового пожаротушения дублируется дистанционным и ручным по месту. Дистанционный пуск осуществляется от электрических кнопок установленных в блоке автоматики и на главном щите. Дистанционное и местное включение установок пожаротушения необходимо производить, убедившись в отсутствии людей в защищаемом помещении. Входить в помещение после тушения пожара без изолирующего противогаза разрешается только после тщательного проветривания. Взрыво- и пожароопасные помещения, здания и сооружения оборудованы аварийной вентиляцией, включаемой автоматически от сигнализаторов. Кроме автоматического включения систем аварийной вентиляции предусмотрено и ручное дистанционное их включение с расположением пусковых устройств у входной двери снаружи здания. При срабатывании системы пожарной сигнализации происходит отключение приточной и вытяжной вентиляции, где произошло срабатывание. Электрические манометры и средства автоматизации имеют взрывоопасный уровень защиты, маркировку взрывозащиты - lExdIIBT4 и предназначены для применения во взрывоопасных зонах. Взрывонепроницаемая оболочка, в которую заключены все электрические части, выдерживают давление взрыва и исключают передачу взрыва в окружающую взрывоопасную среду. Шкаф МСКУ расположен в отдельном помещении УКПГ в целях взрывобезопасности. На основании «Правил пожарной безопасности в газовой промышленности» для УКПГ разработаны конкретные инструкции о мерах пожарной безопасности. Производственные и подсобные помещения УКПГ обеспечены первичными средствами пожаротушения и пожарным инвентарем в соответствии с действующими нормами. В качестве средств пожаротушения предусмотрены огнетушители ОПУ-5, ОГТУ-Ю, ОХП-Ю, а также кошма и пожарный песок. Использование пожарного оборудования и инвентаря для хозяйственных, производственных и других нужд, не связанных с пожаротушением, запрещается. .3 Расчет освещенности операторной На территории установки комплексной подготовки газа располагается помещение операторной, в которой находятся автоматизированные рабочие места работников службы АСУ ТП. Схема помещения изображена на рисунке 5.1. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||