Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация технических процессов в химической промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

ности измерения (класс точности большинства пневматические:

приборов—1, электрических — 0,5). Кроме того, применение-

электрических средств упрощает внедрение вычислительных,

машин.

Гидравлические автоматические устройства характеризуются-

ограниченным радиусом действия и большими габаритными

размерами, поэтому их рекомендуют только в тех случаях, когда

необходимо применение исполнительных механизмов большой

мощности.

Выбор конкретных типов автоматических устройств рекомен-

дуется проводить, исходя из следующих соображений:

для контроля и регулирования одинаковых параметров тех-

нологического процесса следует применять одинаковые автома-

тические устройства, что облегчает их приобретение, настройку,,

ремонт и эксплуатацию;

следует отдавать предпочтение автоматическим устройствам

серийного производства;

при большом числе одинаковых параметров контроля реко-

мендуется применять многоточечные приборы и машины цент-

рализованного контроля;

при автоматизации сложных технологических процессов сле-

дует использовать вычислительные и управляющие машины;

класс точности приборов должен соответствовать технологи-

ческим требованиям;

для местного контроля рекомендуется применять простые и>

надежные приборы (термометры расширения в защитных чех-

лах, манометры общего назначения, уровнемерные стекла с за-

щитной сеткой, счетчики и ротаметры), так как они часто функ-

ционируют в неблагоприятных условиях (значительные колеба-

ния температуры и влажности, повышенная запыленность, виб-

рация, механические воздействия и т. п.);

для автоматизации технологических аппаратов с агрессивны-

ми средами следует предусматривать установку специальных

приборов, а в случае применения приборов в нормальном испол-

нении необходимо защищать их.

6. ОПЕРАТОРСКИЕ И ДИСПЕТЧЕРСКИЕ ПУНКТЫ

Место, где сосредоточиваются средства представления информа -

ции и органы управления объектом, называется пунктом (пос-

том) управления. Различают местные (МП), операторские (ОП)

и диспетчерские (ДП) пункты управления.

Местные пункты управления предназначены для управления

отдельными механизмами или технологическими агрегатами, рас-

полагаются рядом с ними и обслуживаются, в частности, аппа-

ратчиками. Щиты местных постов управления оборудуются сред-

ствами контроля, ручного и автоматического управления, сигна-

лизации.

29-

Операторские пункты (их часто называют просто оператор-

скими) организуются, как правило, для управления технологиче-

скими процессами (установками). Здесь решаются задачи ста-

билизации или оптимизации режимов процессов и работы обо-

рудования. Они оснащаются устройствами контроля, сигнализа-

ции, защиты, автоматического регулирования, аппаратурой дис-

танционного управления, средствами связи, а иногда и электрон-

ными управляющими машинами.

Кроме информации о процессе в ОП поступают различные

задания и советы от вышестоящих постов управления.

За работой автоматических устройств процесса ведет наблю-

дение оператор, в функции которого входит: обеспечение задан-

ного технологического режима, выполнение сменных планов и

ритмичности работы оборудования; осуществление пуска и ос-

танова оборудования, переключение режимов его работы; уст-

ранение отклонений и нарушений в процессе, предупреждение и

ликвидация аварийных состояний; обеспечение нормативных за-

пасов сырья и материалов; выполнение распоряжений диспетче-

ра цеха или предприятия и информирование его о всех измене-

ниях в процессе и о принятых мерах по их устранению.

Диспетчерские пункты служат для оперативного управления

работой более крупной, чем технологическая установка, произ-

водственной единицы, перед которой стоят в основном задачи

экономического и организационного характера (цех, производст-

венный процесс, служба и т. п.). Различают диспетчерский пункт

цеха, производственного процесса, предприятия (завода), ком-

бината.

ДП оборудуются щитами с мнемосхемами, контролирующи-

ми приборами (основных параметров), средствами связи с дис-

петчерами других цехов и служб, с операторами отделений, с ин-

формационно-вычислительным центром предприятия.

ОП и ДП располагаются как в специальных помещениях, так

•и в помещениях производственных цехов. В последнем случае

они могут отделяться от цеха застекленной стеной. Это делается

обычно там, где в производственных помещениях находится мно-

гочисленный обслуживающий персонал, а технологические про-

цессы проводятся в открытых аппаратах и машинах.

В операторских и диспетчерских пунктах устанавливают щи-

ты и пульты управления с размещенными на них приборами

(см. 5.16). Вспомогательную аппаратуру (преобразователи, ре-

ле) размещают в релейных шкафах или на специальных пане-

лях, находящихся за основным щитом. В настоящее время наме-

чается переход от щитов и пультов с отдельными приборами к

системам централизованного контроля, сигнализации и регули-

рования с вызовом параметров по желанию оператора (диспет-

чера). Такие системы заменяют громоздкие щиты, уменьшают

капитальные затраты и повышают оперативность управления.

Большое значение при централизованном управлении приоб-

ретает безошибочность и оперативность работы оператора и дис-

петчера. Им приходится принимать решения, от которых за-*

висят конечные технико-экономические показатели предприя-

тия.

Четкость работы оператора (диспетчера) в значительной

степени определяется объемом информации, которую он должен:

принимать и обрабатывать. С одной стороны, количество инфор-

мации должно быть достаточным для принятия правильных ре-

шений по управлению процессом, с другой — оно не должно за-

гружать оператора второстепенными данными, что затрудняет

быстрое вмешательство в ход процесса. Исходя из этого, опера-

тор (диспетчер) должен постоянно получать информацию о зна-

чениях таких важных параметров, как производительность от-

дельных аппаратов и участков, качественные показатели сырья,

полуфабрикатов и конечных продуктов и т. п. Информацию же

о менее важных параметрах достаточно давать только при от-

клонении их от нормы, а также при возникновении предаварий-

ных и аварийных ситуаций.

Для облегчения работы оператора (диспетчера) по управле-

нию сложным процессом (для быстрого определения характера

нарушения и воздействия на объект) на некоторые панели щита

управления наносят мнемонические схемы (мнемосхемы). Такие

панели называют графопанелями. На мнемосхеме условными

изображениями показывают технологические аппараты и их

взаимные связи. В соответствующих точках мнемосхемы распо-

лагают обозначения исполнительных механизмов и регулирую-

щих органов. Состояние процесса в аппаратах, положение ча-

стей машин и регулирующих органов указывают на схемах сиг-

нальными лампами разных цветов. В некоторых случаях исполь-

зуют мигающие сигнальные лампы, поворотные указатели (на-

пример, для указания положения заслонок) с электромагнитны-

ми приводами. Часто на графопанелях размещают малогабарит-

ные или миниатюрные измерительные приборы (как правило,

это приборы первой необходимости) и органы ручного управле-

ния (ключи, кнопки и т. п.). Расположение приборов и органов

управления на мнемосхеме должно соответствовать действитель-

ному их расположению. Лампы на линиях, обозначающих трубо-

проводы, сигнализируют о наличии в них потока вещества. Фраг-

мент мнемосхемы показан на рис. 1.4.

Мнемосхема может быть выполнена различными способами:

красками, накладками из цветной пластмассы, «светопроводни-

ковыми» стеклянными элементами. Схема может быть изобра-

жена на стекле, вся площадь которого закрашивается, за ис-

ключением линий рисунка. Такая мнемосхема освещается с зад-

ней стороны щита.

Для выполнения мнемосхемы удобен секционный мозаичный

Щит. Панель такого щита состоит из ряда установленных друг

на друга мозаичных секций размером (мм): Н = 400(600); L =

= 800(1000); В = 600. Каждая секция состоит из наборной ре-

шетки, образующей ячейки, в которые встраиваются унифициро-

31'

Рис. 1.4. Фрагмент мнемосхемы.

ванные съемные мозаичные элементы. Размеры элемента

(мм)—40X40; 80X80; 160x160.

Иногда в операторском или диспетчерском пункте размещают

приемные устройства установок промышленного телевидения,

передающие камеры которых находятся в производственных по-

мещениях.

Важное значение имеет способ представления информации

оператору (диспетчеру). Отображение информации может осу-

ществляться на указывающем или регистрирующем приборе с

помощью цифровых газоразрядных ламп, проекционных цифро-

вых индикаторов, электролюминесцентных знаковых индикато-

ров, индикаторов матричного типа на лампах накаливания, ин-

дикаторов на базе электронно-лучевых трубок и др.

Эффективность деятельности оператора (диспетчера) во мно-

гом зависит от созданных для него условий работы. Планиров-

ка постоянного рабочего места оператора (диспетчера) и раз-

мещение оборудования проводятся с учетом психофизиологиче-

ских характеристик работника данной профессии. Лицевые плос-

кости панелей щита и пульта должны находиться в поле зрения,

а органы управления на пульте — в пределах досягаемости опе-

ратора (диспетчера). В случае, когда щиты имеют значитель-

ную протяженность по фронту, их боковые части развертывают

по отношению к оператору с образованием щита П (Г)-образ-

ной формы или с образованием из панелей многогранника, впи-

сываемого в часть дуги окружности, центром которой является

рабочее место оператора. Конструкция пульта, являющегося по-

стоянным рабочим местом оператора, должна быть приспособле-

на для работы сидя в удобной позе. Общая высота пульта с

приставкой, сзади которого стоит щит, должна быть не более

1200 мм (от пола). Для записей на пульте отводится поверх-

ность площадью не менее 100X200 мм. Нормами эргономики

В цех №7

(науки о функциональных возможностях человека в трудовых

процессах) определены конструкции и размеры кресла для опе-

ратора.

При проектировании помещений операторских и диспетчер-

ских пунктов необходимо соблюдать действующие строительные

нормы и правила и руководящие материалы по проектированию

систем автоматического управления. Под операторские и диспет-

черские пункты нельзя отводить помещения в цокольных эта-

жах. Сюда не должны проникать вибрация и шум от технологи-

ческого оборудования; должно быть исключено попадание вред-

ных газов, паров ,и пыли. ОП и ДП не рекомендуется размещать

под помещениями с мокрыми технологическими процессами и

рядом с источниками сильных магнитных полей. Высота помеще-

ний ОП и ДП должна быть не менее 3,6 м. Покрытия полов вы-

полняют из неэлектропроводного материала, удобного для

мытья и уборки пылесосами.

Выход из ОП (ДП) в помещение, в воздухе которого содер-

жатся вредные газы, пары, пыль, влага, устраивается через ко-

ридор или тамбур с подпором воздуха*. Установлены следую-

щие оптимальные пределы: температура воздуха в ОП (ДП):

20—22 °С — в холодные периоды года и 22—25 °С — в теплое

время года при относительной влажности 30—60%. В помеще-

ниях ОП (ДП) предусматривается приточно-вытяжная вентиля-

ция или кондиционирование воздуха (если вентиляция не смо-

жет обеспечить требуемые условия). В ОП (ДП) устанавлива-

ют датчики противопожарной безопасности. Электропитание

устройств ОП (ДП) должно осуществляться от двух независи-

мых источников питания. Продолжительность прерывания пита-

ния не должна превышать 3—5 с.

К освещению ОП (ДП) предъявляют следующие основные

требования: равномерность освещения всех панелей щита и

пульта; отсутствие бликов на поверхностях; отсутствие теней;

близость спектра источников света к дневному; отсутствие рез-

ких световых контрастов. Лучше всего использовать люминес-

центное освещение с помощью ламп белого света. В помещении

ОП (ДП) устраивают контур заземления, к которому подклю-

чают щиты, пульты, отдельные приборы, аппараты, металличе-

ские оболочки кабелей и защитных труб. Для заземления вычис-

лительной техники предусматривается специальный контур.

Для окраски и отделки помещений ОП (ДП) применяют ма-

териалы светлых цветов с высоким коэффициентом отражения

(оранжево-желтые, желтые, зелено-желтые, зеленые, зелено-го-

лубые, голубые, белые). В отделке должен преобладать один

Цвет. При выборе цвета учитывают климатические условия, ори-

ентацию окон на стороны света, размер помещения. Помещения

с окнами, выходящими на север, окрашивают в «теплые» цвета

* На многих химических, нефтеперерабатывающих

Редприятиях ОП (ДП) располагают в отдельных пом<

3—581 33

и нефтехимических

помещениях.

(желтые, желто-зеленые). Солнечные помещения окрашивают в

«холодные» цвета (зелено-голубые, серо-голубые, белые). Окра-

шенные поверхности не должны иметь резких цветовых контрас-

тов. Полы выполняют из материала светлого цвета, лучше —

в тон с цветом стен.

Хорошо оборудованное рабочее место оператора (диспетче-

ра) может эффективно использоваться только при хорошей ор-

ганизации работы на нем, постоянном поддержании безупречно-

го порядка и аккуратном обращении со средствами, которыми

это место укомплектовано.

Г Л

А 2

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТОВ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

При разработке проектов систем автоматического управления

технологическими процессами рекомендуется использовать типо-

вые проекты, утвержденные Госстроем СССР, а также проекты,

инструктивные и руководящие материалы, разработанные ин-

ститутом Проектмонтажавтоматика Министерства монтажных и

специальных строительных работ СССР. Следует также руковод-

ствоваться инструктивными материалами проектных и научно-

исследовательских организаций Министерства приборостроения,

средств автоматизации и систем управления СССР.

Проектирование систем автоматического управления ведется

на основании технического задания, составленного при разра-

ботке технологической части проекта соответствующего объекта

(установки, цеха, производства и т. п.).

Техническое задание на проектирование должно содержать

следующие данные: задачу проекта; основание для проектиро-

вания; наименование объекта управления с указанием класса

взрыво- и пожароопасности помещений, агрессивности, влажно-

сти перерабатываемых веществ, запыленности помещения и т.п.;

стадии проектирования; требования к разработке отдельных ва-

риантов технического проекта; рекомендации по централизации

и структуре управления; предложения по размещению пунктов

управления (местных, центральных); результаты изыскатель-

ских, научно-исследовательских и опытно-конструкторских ра-

бот, которые необходимо использовать при проектировании; пе-

речень организаций — участников разработки и внедрения про-

^кта; генерального проектировщика, головного НИИ, исполните-

лей смежных частей проекта (строительной, сантехнической и

др.), изготовителя щитов и пультов, исполнителя монтажно-на-

ладочных работ; планируемый уровень капитальных затрат на

автоматизацию; сроки строительства и очередности ввода в дей-

ствие производственных подразделений.

К техническому заданию должны быть представлены сле-

дующие данные:

технологические схемы с характеристиками оборудования и

указанием внутренних диаметров, толщины стенок и материала

труб;

чертежи производственных помещений с указанием располо-

жения технологического оборудования, трубопроводов и реко-

мендуемых мест для размещения щитов и пультов;

чертежи технологического оборудования со средствами авто-

матизации, поставляемыми комплектно с ним (перечень и харак-

теристики средств автоматизации, чертежи комплектно постав-

ляемых щитов и пультов);

схемы водо-, воздухо- и электроснабжения с указанием соот-

ветствующих диаметров труб, расхода, давления, температуры,

влажности, запыленности, напряжения;

схемы управления электродвигателями с указанием типа пус-

ковой аппаратуры;

данные для расчета исполнительных и сужающих устройств,

заполнения опросных листов;

результаты научно-исследовательских и опытно-конструктор-

ских работ, содержащие рекомендации по проектированию уп-

равляющих систем и средств автоматизации (математическое

описание динамических свойств объекта, а при отсутствии мате-

матического описания — временные или частотные характеристи-

ки объекта);

требования к надежности систем автоматического управ-

ления.

Проектирование систем автоматического управления техно-

логическими процессами может вестись как в одну, так и в

две стадии. В первом случае выполняется технорабочий проект,

т. е. технический проект, совмещенный с рабочими чертежами

(ТРП). Во втором случае на первой стадии выполняется техни-

ческий проект (ТП), а на второй — рабочие чертежи (РЧ).

В состав технического проекта входит следующая докумен-

тация: структурная схема управления (для ' сложных систем);

структурная схема комплекса технических средств; структурные

схемы комплексов средств автоматизации; функциональные схе-

мы автоматизации; планы расположения щитов, пультов, ЭВМ;

заявочные ведомости средств автоматизации, электроаппарату-

ры, трубопроводной арматуры, щитов и пультов, монтажных ма-

териалов и изделий, нестандартизованного оборудования; тех-

нические задания на разработку новых средств автоматизации;

смета на приобретение и монтаж средств автоматизации; пояс-

нительная записка. В состав ТП входят также задания генераль-

ному проектировщику на следующие виды разработок: обеспе-

чение средств автоматизации электроэнергией, сжатым возду-

хом, гидравлической энергией, тепло- и хладоносителями; тепло-

изоляция трубных проводок и устройств; проектирование поме-

щений для систем автоматизации, в том числе туннелей, кана-

лов, эстакад, проемов, закладных устройств в строительных кон-

струкциях; обеспечение средствами производственной связи;

размещение закладных устройств, датчиков, регулирующих и за-

порных органов на технологическом оборудовании и трубопро-

водах.

На стадии рабочих чертежей или технорабочего проекта раз-

рабатываются следующие документы: структурная схема управ-

ления; структурная схема комплекса технических средств;

структурные схемы комплексов средств автоматизации; функ-

циональные схемы автоматизации технологических процессов;

принципиальные электрические, гидравлические, пневматические

схемы управления (контроля, регулирования, сигнализации, за-

щиты, блокировки, питания); общие виды щитов и пультов; мон-

тажные схемы щитов и пультов (или таблицы для монтажа

электрических и трубных проводок); схемы внешних электриче-

ских и трубных проводок; планы расположения средств автома-

тизации, электрических и трубных проводок; чертежи установки

нестандартных средств автоматизации; пояснительная записка;

расчеты систем регулирования, расчеты исполнительных и су-

жающих устройств (приводятся лишь исходные данные и резуль-

таты расчетов без текста); заказные спецификации средств авто-

матизации, электроаппаратуры, щитов и пультов, трубопровод-

ной арматуры, кабелей, проводов, основных монтажных мате-

риалов, нестандартизованного оборудования; перечень нормалей

(чертежей) на установку средств автоматизации.

В состав технорабочего проекта (при одностадийном проек-

тировании) включается еще смета на оборудование и монтаж.

2. СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Проекты автоматизации технологических процессов включают

различные схемы (см. ГОСТ 2.701—76. «Схемы. Виды и типы»).

В зависимости от элементов и связей между ними схемы под-

разделяют на следующие виды (далее в скобках указан шифр

вида схемы): электрические (Э), гидравлические (Г), пневмати-

ческие (П), кинематические (К), оптические (Л), вакуумные

(В), газовые (X), автоматизации (А), комбинированные (С).

В соответствии с основным назначением схемы МОГУТ быть

следующих типов (далее в скобках указан шифр типа схемы):

структурные (1), функциональные (2), принципиальные (3),

соединений (4), подключения (5), общие (6), расположения (7),

прочие (8), объединенные (О). Разрешается разрабатывать схе-

мы И других типов.

Полное название схемы включает обозначение ее вида и

ипа, например электрическая принципиальная схема — ЭЗ.

Принципиальная схема и схема соединений могут быть сов-

мещены друг с другом. То же разрешается и для схем соедине-

ний и подключения. Совмещенной схеме присваивают наимено-

вание схемы, тип которой имеет меньший порядковый номер. На

одном листе (чертеже) разрешается выполнять схемы двух ти-

пов для одного объекта. Наименование такого чертежа должно

определяться видом и объединяемыми типами схем, например:

«Схема электрическая принципиальная и соединений».

Структурные схемы определяют основные функциональные

части изделия, их назначение и взаимосвязи. Они разрабаты-

ваются ранее схем других типов и служат для общего ознаком-

ления с объектом*.

Функциональные схемы разъясняют определенные процессы,

протекающие ,в отдельных функциональных цепях объекта или в

объекте в целом. Функциональными схемами пользуются для

изучения принципа работы объекта, а также при его наладке,

контроле и ремонте.

Принципиальные (полные) схемы определяют полный состав

элементов и связей между ними и, как правило, дают детальное

представление о принципах работы объекта. Эти схемы служат

основанием для разработки других конструкторских документов,

например схем соединений.

Схемы соединений (монтажные) показывают соединения со-

ставных частей объекта и определяют провода, щиты, кабели

или трубопроводы, с помощью которых осуществляются эти

соединения, а также места их присоединений и ввода.

Схемы подключения показывают внешние подключения объ-

екта. Этими схемами пользуются при разработке других конст-

рукторских документов, а также при подключении объектов в

ходе эксплуатации.

Общие схемы определяют составные части комплекса .и со-

единения их между собой на месте эксплуатации. Общими схе-

мами пользуются при ознакомлении с комплексами, а также при

их контроле и эксплуатации.

Схемы расположения определяют относительное расположе-

ние составных частей объекта, а при необходимости — проводов,

жгутов, кабелей, трубопроводов и т. п. Ими пользуются при раз-

работке других конструкторских документов, а также при экс-

плуатации и ремонте объекта.

Все схемы выполняют без соблюдения масштаба; действи-

тельное пространственное расположение составных частей объ-

екта не учитывают или учитывают приближенно.

* Здесь и далее при пояснении других типов схем под объектом пони-

мается прибор, процесс, система (например, система управления) и т. п.

Линии связи должны состоять из горизонтальных и верти-

кальных отрезков и иметь наименьшее число изломов и взаим-

ных пересечений. В отдельных случаях допускается применять

наклонные отрезки линий связи, длину которых следует по воз-

можности ограничивать. Расстояние между соседними парал-

лельными линиями связи должно быть не менее 3 мм.

Обрывы линий связи заканчивают стрелками. Около стрелок

указывают места подключения и (или) необходимые характе-

ристики цепей (например, полярность, потенциал и т. д.). Линии

связи, переходящие с одного листа на другой, следует обрывать

за пределами изображения схемы. Рядом с обрывом линии

должно быть указано обозначение или наименование, присвоен-

ное этой линии (например, номер провода, наименование сигна-

ла или его сокращенное обозначение и т. п.), а в круглых скоб-

ках — номер листа схемы (при выполнении схемы на нескольких

листах) или обозначение документа (при выполнении схем в

виде самостоятельных документов), на который переходит линия

связи. Если на схеме таких обозначений нет, то места обрыва

должны быть условно обозначены буквами или цифрами, или

же буквами и цифрами.

Элементы, составляющие одно устройство, имеющее само-

стоятельную принципиальную схему, выделяют на схемах сплош-

ной линией, толщина которой равна толщине линии связи.

Элементы, составляющие функциональную группу или уст-

ройство, не имеющее самостоятельной принципиальной схемы,

допускается на схемах выделять штрих-пунктирными линиями,

равными по толщине линиям связи, указывая при этом наимено-

вание функциональной группы, а для устройства — наименова-

ние и (или) тип, и (или) обозначение документа, на основании

которого это устройство применено.

Элементы и устройства, входящие в состав объекта, допус-

кается на схеме разграничивать штрих-пунктирными линиями,

равными по толщине линиям связи, соответственно постам и по-

мещениям, указывая при этом наименования и (или) номера

постов и помещений.

На схеме одного вида допускается изображать элементы

схем другого вида, непосредственно влияющие на работу схемы

этого вида, а также элементы и устройства, не входящие в объ-

ект, на который составляют схему, но необходимые для разъяс-

нения принципа работы объекта.

Графические обозначения таких элементов и устройств отде-

ляют на схеме штрих-пунктирными линиями, равными по толщи-

не линиям связи, и помещают надписи, указывающие местона-

хождение этих элементов, а также содержащие другие необхо-

димые данные. При этом должна быть установлена однозначная

связь, которая обеспечила бы возможность поиска одних и тех

же элементов, изображенных на схемах разных видов.

При выполнении схем применяют следующие обозначения:

условные графические обозначения, установленные в стандартах