Автоматизация блока стабилизации бензина

3. Симметричной  установкой двух одинаковых модулей  в две станции ET 200M  переключаемой конфигурации системы распределенного ввода-вывода программируемого контроллера S7-400H.

4. Симметричной  установкой двух одинаковых модулей  в две станции ET 200M  одноканальной системы распределенного ввода-вывода одного базового блока S7-400H. Рекомендуется в случаях поэтапного внедрения H-системы (на первом этапе

устанавливается один, на втором этапе – второй базовый  блок программируемого контроллера S7-400H)

Станция оператора (ОпСт) представляет собой промышленный компьютер RACK PC840 фирмы Siemens, работающий под управлением высоконадежной операционной системы Windows XP и SCADA-системы Advantech Studio 6.1.

 

3. Литературный обзор

Установка гидроочистки сырья и каталитического риформинга на ОАО «Славнефть - Ярославнефтеоргсинтез».

АСУТП установки гидроочистки сырья и каталитического риформинга  ОАО «Славнефть - Ярославнефтеоргсинтез» создана на базе современной системы цифрового управления с использованием микропроцессорной техники фирм Yokogawa Electric (РСУ) и Allen Bradley (ПАЗ), с самодиагностикой технических средств, с резервированием контроллеров и модулей ввода-вывода для контуров регулирования. АСУТП установки построена как многоуровневая интегрированная человеко-машинная система, работающая в реальном режиме времени, включающая в себя оперативный технологический и обслуживающий персонал и комплекс программно-технических средств.

Целью АСУТП  является:

– обеспечение  устойчивого функционирования процесса при рациональном оперативном управлении в рамках технологического регламента;

– обеспечение  заданного качества конечного продукта;

– повышение  безопасности и надежности работы установки;

– снижение сырьевых и энергетических затрат на производство единицы продукции;

– улучшение  условий труда обслуживающего персонала.

Управление  технологическим процессом осуществляется из операторной установки 1А-1М, где  организованы рабочие места операторов-технологов на базе интеллектуальных операторских станций.  
Сбор информации осуществляется программируемыми контроллерами, которые выполняют первичную обработку сигналов. Результаты контроля отображаются на дисплеях станций управления в виде мнемосхем, трендов, таблиц нарушений и т.п.

Система управления имеет выход в заводскую  сеть (протокол TCP/IP) для передачи данных о материальном балансе установки.

Для противоаварийной автоматической системы защит и  блокировок (ПАЗ) предусмотрены логические контроллеры.

Система ПАЗ выполняется отдельно от системы  управления, имеет возможность деблокировки технологических параметров с регистрацией произведенной деблокировки на РСУ. Построение системы ПАЗ исключает  срабатывание блокировок от случайных  и кратковременных сигналов нарушения  нормального хода технологического процесса. Система ПАЗ интегрирована  в информационную сеть передачи данных. При срабатывании ПАЗ в РСУ  поступает соответствующий сигнал.

Для обеспечения  высокой степени работоспособности, программируемые логические контроллеры  и шина передачи данных полностью  дублированы.

В операторной предусмотрена световая и звуковая сигнализация, срабатывающая при достижении предупредительных значений параметров процесса, определяющих его взрывоопасность.

 Оперативное  управление и контроль за ходом  технологического процесса осуществляется  из операторной, где установлены:

– операторские станции, построенные с использованием ПЭВМ в промышленном исполнении и  функциональных клавиатур;

– инжиниринговая станция, принтеры.

Сигналы от полевых датчиков и первичных  преобразователей поступают на модули ввода-вывода периферийных контроллеров, установленных в помещении контроллеров в производственном здании

Шкафы с  барьерами искробезопасности, блоками питания аналоговых сигналов 4-20мА и входных дискретных сигналов 24В, промежуточными реле установлены в помещении контроллеров. В этом помещении установлены также щиты вторичных приборов и преобразователей

Аварийные сигналы и сигналы, необходимые  оператору для ведения технологического процесса, от этого оборудования подключаются к контроллерам РСУ.

Щиты  автоматики компрессоров располагаются  в комнате машиниста.

В помещении  оборудования КиА-0,4кВ размещаются  блоки бесперебойного питания и  щиты с магнитными пускателями 380В  для управления МЭО.

 

 Установка  каталитического риформинга  Новокуйбышевский НПЗ.

Управление  технологического процесса установки  каталитического риформинга  Новокуйбышевского НПЗ осуществляется распределенной системой управления SIEMENS SIMATIC PCS 7.

Высокая производительность SIMATIC PCS7 базируется на использовании модульной и  открытой архитектуры, современной  технологии SIMATIC, последовательной поддержке  множества промышленных стандартов и современных вариантов управления производственными процессами. SIMATIC PCS7 гарантирует возможность получения  наиболее эффективных решений на всех стадиях жизненного цикла системы  автоматизации – на стадиях проектирования, выполнения пуско-наладочных работ, обучения персонала, эксплуатации и обслуживания, а также дальнейшего развития существующей системы.

SIMATIC PCS7 в сочетании с системами SIMATIC, SIMOTION и другими компонентами образует  однородную, функционально полную  интегрированную систему управления  непрерывными и периодическими  процессами. Применение этого комплекса  позволяет получить гибкую платформу  для рентабельного развития систем  автоматизации, что благоприятно  отражается на конкурентоспособности  предприятия и уровне цен готовой  продукции.

3.1 Выводы по результатам обзора

 

В настоящее  время осуществляется модернизация АСУТП на предприятиях нефтехимической  и нефтегазовой промышленности.

Анализ  существующей системы управления процессом  позволяет сформулировать следующие  ее недостатки:

-    физический и моральный износ  оборудования;

• отсутствует учет оптимальных условий протекания процесса;

- нет архивации  данных, визуализации происходящей  динамики процесса;

- очень низкая  дальность передачи информации (до 300 м.);

- малый срок  межремонтного пробега;

- отсутствует  оптимизация параметров управления  технологическим процессом 

- низкая  точность измерения и контроля  параметров построенного на базе  пневматического оборудования КИПиА, что препятствует созданию распределенной системы управления технологическим процессом.

Цели курсового  проекта: повышение безопасности технологического процесса, повышение качества продукции, уменьшение экономических затрат на производство продукции. В данном курсовом проекте была решена задача повышения качества выпускаемой продукции путём внедрения второго уровня автоматизации

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчетно-исследовательская часть

4.1 Имитационное  моделирование  экстракционной колонны в VisSim

Основной  задачей проектирования является создание программы имитационной модели.

Имитационное  моделирование позволяет ускорять и удешевлять проведения эксперимента, решать задачи, включая прогнозные задачи и моделировать системы, состоящие  из элементов различной природы.

Моделирование системы управления  проводится с использование системного (структурного) анализа сложных АСР  со следующим итеративным подбором параметров передаточных функций   объектов управления.

       Особенностью  этого способа, является малый  исходный объём информации и  относительно меньшая трудоемкость. Структурный анализ используют  на ранних стадиях создания  системы управления для выявления свойств системы, которые определяются её структурными особенностями.

В данной расчетно-иследовательской работе рассматриваются процессы, происходящие в колонне стабилизации блока стабилизации.

Основной  задачей проектирования является создание программы имитационной модели. Имитация производится в пакете VisSim. Расчет произведен с реальных переходных кривых, снятых с показаний самописцев в ходе ведения технологического процесса.  Они, в основном, определяют конечное качество продукции.

Системы управления предназначены для сбора информации о текущем состоянии технологического процесса (объекта) управления, определения  оптимального режима функционирования процесса, вычисления и реализации оптимальных управляющих воздействий.

Выходными величинами объектов являются регулируемые величины , которые характеризуют состояние технологического процесса. В нашем случае это давление насыщенных паров.

Для управления объектом необходимо иметь модель в виде математического описания устанавливающую связь между входными и выходными переменными в такой форме, на основе которой, может быть выбран закон управления, обеспечивающий заданное функционирование объекта. Получаемое описание должно давать правила преобразования воздействия на объект U(t) в реакцию объекта y(t) (y(t) = A ∙ U(t)).

Преобразование  данной функции в другую производится «оператором», который определяет совокупность математических и логических операций, устанавливающую соответствие между управляющим воздействием и выходной величиной. В качестве примера можно привести оператор Лапласа: .

Для стационарных, линейных объектов оператор может быть задан виде дифференциальных уравнений, их систем, интегральной свертки, частотной  характеристики, передаточной функции  объекта.

           Моделирование колонны проводится  исходя из следующих технологических  параметров процесса:

 

Таблица 3 Технологические параметры  процесса

Название параметра	Минимальное значение параметра	Рабочее значение параметра	Максимальное значение параметра
Расход сырья, не менее	10
Температура верха	40	60	75
Температура низа	180	200	220
Температура на 22 тарелке	40	55	80
Давление насыщенных паров	50	66,7	75
Расход низкокипящих компонентов	0,14	0,16	0,2

 

Для моделирования  составлены топологические схемы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т верха.

 

+

 

 

+

Т низа

Р н.п.

 

 

+

Т 22

+

 

 

 

F

 

 

 

Рисунок 2 Топологическая схема давления насыщенных паров

 

 

 

4.2 Разработка физико-химической (неформальной) модели процесса и её использование для построения АСР

Описание технологического процесса объекта моделирования

Объектом  моделирования является колонна  стабилизации С-501, работающая с избыточным давлением 1.3Мпа и температурой до 220 ⁰С. В колонну С-501 поступает сырьё в количестве 16 т/ч. Средняя температура верха 60 ⁰С, низа – 200 ⁰С. Верхний продукт колонны – углеводородный газ – конденсируется в емкости В-502.  Нижний продукт колонны С-501 -стабильный бензин.

 

 

Технологический режим колонны :

Температура верха                                             40-75⁰С

Температура низа                                               180-220⁰С

Температура на 22 тарелке                                40-80⁰С

 

Давление                                                             1.3МПа

 

В рамках данного курсового проекта разрабатывается  неформальная имитационная модель для  определения влияния режимных параметров на показатель качества. Примем давление насыщенных паров (P^н.п.) как показатель качества продукта (стабильного конденсата).

Давление насыщенных паров, т.е. давление пара, находящегося в равновесии с жидкостью или твердым телом при данной темературе, является одним из показателей испаряемости моторных топлив. По д.н.п. можно судить о наличии легкоиспаряющихся фракций в бензине, способных образовывать паровые пробки, о его пусковых свойствах, а также возможных потерях при хранении и огнеопасности. Чем выше д.н.п.,Ю тем больше опасность образования паровых пробок при работе двигателя, но тем лучше пусковые свойства моторного топлива. Д.н.п. тем выше, чем больше содержится в топливе легкокипящих углеводородов и уменьшается с понижением температуры. Зная д.н.п., можно правильно рассчитать объем, который может занимать сжиженный нефтяной газ при определенных максимальных температурах внешней среды, а также правильно обеспечить подачу жидкой и газовой фаз в систему питания двигателя. Д.н.п. летних бензинов – 66,7 кПа, зимних – от 66,7 до 93,3 кПа.