Разработка автоматизированной системы управления колонны в установки по переработке мазута

Разработка автоматизированной системы управления колонны в установки по переработке мазута

Курсовой проект состоит из графической части объемом 2 листа формата A1 и пояснительной записки объемом 68 листов, содержащей 7 таблиц, 22 рисунка.

Ключевые слова: первичная переработка, ректификационная колонна, холодильник, датчик, моделирование, диаграммы.

Рассматриваемый объект – вакуумная установка по переработке мазута.

Цель работы: проектирование автоматизированной системы управления колонны в установки по переработке мазута.

Рассмотрена система переработки мазута. Определены основные технические характеристики объекта.

Смоделирован технологический процесс в программном пакете StarUML.

Определен состав аппаратной части проектируемой системы..

Выполнены технико-экономические расчеты.

Первичной переработкой (прямой перегонкой) называют процесс получения нефтяных фракций, различающихся по температуре кипения, без термического распада компонентов, составляющих дистиллят. В промышленности этот процесс осуществляется на трубчатых установках при атмосферном, повышенном давлениях или в вакууме.

Поступающее на нефтетехнологические установки нефтяное сырье значительно различается по физико-химическим константам: углеводородному составу, плотности, вязкости, содержанию раство римых в нефтях минеральных солей, газа, серы, парафина, механи ческих примесей и др. Кроме углерода и водорода, которые обыч но составляют 95—97 вес. % (в том числе С —84—85 вес. % г Н—12—14 вес. %), в нефти находится не менее 3—4 вес. % по бочных элементов и соединений — кислорода, фосфора, серы, газа, воды и др.

Присутствие этих побочных элементов и соединений в нефти вызывает затруднения в процессе ее переработки.

Фракцион ный состав нефтей играет важную роль при составлении и разра ботке технологической схемы процесса, расчете ректификационной системы и отдельных аппаратов установки. Температуры выки пания отдельных фракций зависят от физико-химических свойств нефти. Последние учитываются при разработке и выборе схем пер вичной переработки, аппаратурном и материальном оформлении установки. Так, при переработке нефтей, содержащих серу, тре буются дополнительные процессы гидроочистки для обессеривания нефтепродуктов, а для парафинистых нефтей — депарафинизационные установки по обеспарафиниванию фракций, особенно керосиногазойлевых. Для проектирования новых установок необходимо разработать соответствующий регламент и получить нужные рекомендации.

Процесс ректификации предназначен для разделения жидких неоднородных смесей на практически чистые компоненты или фрак ции, к различаются по температуре кипения. Физическая сущность в процессе перегонки неф ти, заключается в двухстороннем массо- и теплообмене между по токами пара и жидкости при высокой турбулизации контакти рующих фаз. В результате массообмена отделяющиеся от горячей жидкости пары обогащаются низкокипящими, а жидкость — высо кокипящими компонентами. При определенном числе контактов между парами и жидкостью можно получить пары, состоящие в ос новном из низкокипящих, и жидкость — из высококипящих компо нентов. Ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осу ществляется в противотоке пара и жидкости. При ректификации паров жидкое орошение создается путем конденсации части паро вого потока вверху колонны, а паровое орошение при ректифика ции жидкости — путем испарения части ее внизу колонны.

Конструкция аппаратов, предназначенных для ректификации, зависит от способа организации процесса в целом и способа кон такта фаз. Наиболее простая конструкция ректификационных аппаратов при движении жидкости от одной ступени контакта к дру гой под действием силы тяжести.

На установках первичной перегонки нефти основным аппаратом процесса ректификации является ректификационная колонна — вер тикальный аппарат цилиндрической формы. Внутри колонны рас положены тарелки — одна над другой. На поверхности тарелок происходит контакт жидкой и паровой фаз. При этом наиболее легкие компоненты жидкого орошения испаряются и вместе с парами устремляются вверх, а наиболее тяжелые компоненты паровой фазы, конденсируясь, остаются в жидкости. В результате в ректификационной колонне непрерывно идут процессы конденсации и испарения.

При ступенчатом осуществлении процесса ректификации контакт пара и жидкости может происходить в противотоке, в перекрестном токе и в прямотоке. Если ректификация идет непрерывно bo всем объеме колонны, то контакт пара и жидкости при движении обеих фаз может происходить только в противотоке.

Получаемые компоненты светлых и масляных ди стиллятов не соответствуют требуемому фракционному составу, наблюдается налегание фракций, часть наиболее тяжелых фрак ций светлых нефтепродуктов — дизельного топлива — проваливает ся в низ колонны, в мазут. Поэтому исследованию и анализу ра боты ректификационных колонн, разработке и испытанию новых типов барботажных тарелок, совершенствованию методов их рас чета уделяется большое внимание.

Современные ректификационные аппараты классифицируются в зависимости от их технологического назначения, давления, спосо ба осуществления контакта между паром и жидкостью и внутрен него устройства, обеспечивающего этот контакт. По технологиче скому назначению на современных комбинированных установках АВТ (атмосферно вакуумная трубчатка) ректификационные аппараты делятся на колонны атмосфер ной перегонки нефти, вакуумной перегонки мазута, стабилизации легких фракций, абсорбции жирных газов переработки нефти, вто ричной перегонки широкой бензиновой фракции и др. По прово димому процессу различают следующие ректификационные колон ны: атмосферные, вакуумные, стабилизаторы и др. В зависимости от давления колонны делятся на вакуумные, атмосферные и рабо тающие под давлением. В качестве контактного устройства в ко лоннах применяют тарелки. Часто эти колонны именуются тарель чатыми. По способу контакта между паром (газом) и жидкостью все ректификационные аппараты на установках первичной пере гонки нефти характеризуются непрерывной подачей обеих фаз.

На конструкцию ректификационной колонны оказывают влияние технологические особенности: система подачи сырья, отвод боковых жидких погонов, подача орошений, пара и др.

Нагретое сырье (в основном в парожидкостном состоянии) поступает в среднюю часть колонны. Сверху отбирается парогазовая смесь — продукт, обогащенный низкокипящими компонентами и содержащий водя ной пар. В средней части с соответствующих тарелок отбирают боковые флегмы.

Для ректификации многокомпонентных смесей на установках AT и АВТ применяется ректификационная колонна, состоящая фактически из нескольких отдельно работающих колонн (по числу отбираемых фракций). Сырьем для каждой последующей колонны может служить дистиллят или остаток предыдущей колонны. Такие колонны весьма сложны, так как кроме верхнего и нижнего продуктов (бензин и мазут) в них получают несколько боковых погонов: лигроин, керосин, дизельное топливо. Каждый боковой погон, отводимый из колонны, отправляется в свою отпарную колонну, где отпариваются легкие фракции, направляемые затем обратно в основную колонну.

Отпарные колонны конструктивно выполнены в одном корпусе, но отдельны друг от друга глухой перегородкой. В отпарных колоннах создается орошение водяным паром, который снижает парциальное давление нефтяных паров и способствует их испарению.

Недостаток сложной колонны – наличие при одном верхнем орошении различных паровых и жидкостных нагрузок в разных сечениях. В связи с этим в каждой секции весьма целесообразно создание самостоятельного циркулирующего орошения. Атмосферные и вакуумные колонны с промежуточным циркуляционным орошением широко применяются.

На современном этапе нефтепереработки трубчатые установки входят в состав всех нефтеперерабатывающих заводов и служат поставщиками как товарных нефтепродуктов, так и сырья для вторичных процессов (каталитического крекинга, риформинга, гидрокрекинга, коксования, изомеризации ).

С повышением мощности установок по первичной переработке нефти стали объединять этот процесс с другими, прежде всего с обезвоживанием и обессоливанием, стабилизацией и вторичной перегонкой бензина ( с целью получения узких фракций ), с каталитическим крекингом, коксованием.

В зависимости от давления в ректификационных колоннах трубчатые установки разделяются на атмосферные (AT), вакуумные (ВТ) и атмосферно-вакуумные (АВТ).

Вакуумные трубчатые установки обычно сооружают в едином комплексе с атмосферной ступенью перегонки нефти. Комбинирование процессов атмосферной и вакуумной перегонки на одной установке имеет следующие преимущества: сокращение коммуникационных линий, меньшее число промежуточных емкостей, компактность, удобство обслуживания, возможность более полного использования тепла дистиллятов и остатков, сокращение расхода металла и эксплуатационных затрат, большая производительность труда.

В промышленных установках нефть перед переработкой очищают от примесей воды и солей, которые обычно растворены в воде. Для этой цели, как правило, применяют электрообезвоживающие установки — ЭЛОУ.

Назначение и принцип действия АСУ ТП

Назначение АСУ ТП состоит в поддержании установленных режимов технологического процесса за счет контроля и изменения технологических параметров, выдачи команд на исполнительные механизмы и визуального отображения данных о производственном процессе и состоянии технологического оборудования. В функции АСУ ТП входит предупреждение аварийных ситуаций, анализ контролируемых значений, стабилизация режимных параметров и технологических показателей. Автоматизация помогает в достижении основных целей политики предприятия в вопросах экономики и качества.

АСУ ТП получила широкое распространение в таких отраслях, как: аграрная промышленность, нефтегазовый комплекс, машиностроение, электроэнергетика, горнодобывающий производственный комплекс, металлообработка, пищевая промышленность и др. Автоматизируются гидромеханические, массообменные, тепловые процессы; процессы очистки, фильтрации, переработки, разделения, измельчения, хранения, отгрузки, приемки, дозации, пуска и остановки, измерения и множество других. От состава АСУ ТП зависят потенциальные возможности системы, а также качество функционирования автоматизированного объекта.

Назначение АСУ ТП:

• повышение эффективности работы оборудования,
• обеспечение удобства управления технологическими процессами,
• контроль и мониторинг технологических параметров,
• исключение рисков простоев, сбоев работы оборудования,
• исчезновение ошибок персонала в процессе управления.

В состав автоматизированной системы входит не только совокупность технических средств и программного обеспечения. Работа АСУ ТП невозможна без таких компонентов, как: информационное, математическое, организационное, эргономическое и метрологическое обеспечение. Несмотря на то, что автоматизация освобождает человека от необходимости выполнять большинство функций контроля, стабилизации и управления, именно оперативный персонал (технологи, инженеры, диспетчеры, машинисты, операторы, аппаратчики) следит за надлежащей работой приборов и автоматических устройств и контролирует технологические параметры.

К аппаратным средствам АСУ ТП относят: операторские станции и серверы системы, сети, счетчики, измерительные преобразователи, сигнализаторы, автоматизированная система диспетчерского управления, контроллеры, датчики, модули цифрового интерфейса, исполнительные механизмы. Программные средства – это SCADA-системы, системы сбора данных, системы оперативного диспетчерского управления, операционные системы реального времени, средства исполнения технологических программ, специальное программное обеспечение. АСУ ТП предназначена для решения сложных управленческих проблем, повышения гибкости управляемого процесса и качества управления производственным объектом.

Принцип действия и структура АСУ ТП

Принцип действия АСУ ТП основан на измерении параметров технологического процесса с помощью интеллектуальных средств измерения и последующем управлении технологическим процессом. На нижнем или полевом уровне АСУ ТП расположены датчики, полевое оборудование, исполнительные механизмы. С датчиков, которые фиксируют контролируемые параметры, поступает сигнал на промышленные контроллеры. ПЛК (программируемые логические контроллеры) относят к среднему уровню АСУ ТП, именно здесь выполняются задачи автоматического регулирования, логико-командного управления, пуска/остановки оборудования и машин, аварийной защиты и отключения. С контроллеров информация передается на верхний уровень управления объектом – к диспетчеру. Верхний уровень АСУ ТП содержит базу серверов, инженерных и операторских (рабочих) станций.

1. Управление и контроль,
2. Анализ и планирование,
3. Сбор, учет, хранение данных,
4. Автоматическая защита,
5. Мониторинг и регулирование.

В свою очередь, диспетчер ведет постоянное наблюдение за процессом производства и управляет работой агрегатов в дистанционном режиме. Также на верхнем уровне формируется отчетность, обрабатывается и архивируется информация на сервере системы. Все данные, поступающие на операторские станции, отображаются в режиме реального времени на экране сотрудника. Числовые и графические данные представляются в виде удобной мнемосхемы объекта управления. В зависимости от полученных данных, контроллер системы вырабатывает соответствующие сигналы управления для исполнительных механизмов. Кроме этого, контроллер различает выход заданных параметров за предельные значения, сигнализируя об отказах оборудования, каких-либо отклонениях процесса, а в некоторых случаях блокирует работу установки для исключения аварии.

С внедрением АСУ ТП совершенствуются методы планирования, противоаварийной защиты и контроля, поэтому предприятию удается достигнуть высоких качественных показателей технологических процессов. Автоматизированная система создает необходимые условия для наиболее эффективного и экономичного использования ресурсов производства, роста производительности труда, снижения затрат, повышения конкурентоспособности и получения максимальной прибыли. Внедрение АСУ ТП обеспечивает увеличение выхода выпускаемой продукции, стабилизацию производственных показателей, снижение материальных затрат, поддержание рациональных и безопасных технологических режимов, улучшение качественных показателей продукта.

Заказать разработку АСУ ТП

Заказать разработку АСУ ТП любой сложности вы можете в специализированной компании ООО «Олайсис». Специалисты нашей компании имеют опыт разработки АСУ ТП как для одной установки, так и для целого производственного комплекса, в том числе на территориально-распределенных объектах. Выполняем весь цикл работ: от технического задания до ввода в эксплуатацию, гарантируя надежность и отказоустойчивость готовой системы автоматизации. В разработке АСУ ТП мы стремимся учитывать все особенности объекта и обеспечивать систему развитым инструментарием. Наши системы приносят высокий экономический эффект и в краткие сроки окупают затраты владельцев. Опыт реализации проектов для самых разных отраслей промышленности позволяет нам выполнять разработку и внедрение широкофункциональных АСУ ТП в разумные сроки.

Качественное проведение всего комплекса работ по разработке интегрированных систем комплексной автоматизации, выбор надежных технических и программных средств, наличие необходимых интеллектуальных и технологических ресурсов, внедрение современных производственных и конструкторских решений – это ключевые составляющие эффективности систем ООО «Олайсис». Также в нашей компании заказывают отдельные работы по внедрению систем автоматизации: проектирование, изготовление и сборку шкафов автоматики, программирование ПЛК, шеф-монтаж, поставку высоконадежных средств контроля и управления от производителей Siemens, Schneider Electric, Finder и других.

© ALLICS — опытная и уважаемая российская IT компания, 2019-2021 г.
Политика конфиденциальности
Все права защищены.

Автоматизированные системы управления технологическим процессом – АСУ ТП

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — это совокупность технических и программных решений, предназначенных для автоматизации управления оборудованием на промышленных объектах и объектах автоматизации зданий.

Автоматизация технологических процессов на предприятиях ставит перед собой цель повышения производительности, уменьшения трудозатрат, минимизации рисков возникновения сбоев и степени влияния человеческого фактора. Кроме того, автоматизированные системы управления облегчают труд технических специалистов, предоставляя им удобные инструменты для управления оборудованием на всех участках выполнения соответствующих заданных операций.

За последние два десятка лет инженерная мысль открыла доступ к автоматизации не только производств, технологических линий, но и домов.

“Умный дом” – одно из самых востребованных направлений в сфере автоматизации на сегодняшний день. Возможность дистанционного управления освещением, отоплением, вентиляцией и даже чайником привлекает все больше людей, ценящих свое время и комфорт.

Модернизация производства традиционно стала приоритетным направлением деятельности, так как в основном цикл работы созданной системы автоматизации не превышает 15 лет. Устаревает компонентная база, совершенствуются требования к прикладному программному обеспечению (ППО), уточняются требования к диспетчеризации инженерных систем (SCADA). С учетом того, что за достаточно длительный срок эксплуатации системы управления существует вероятность утраты исходных кодов, модернизация автоматизированных систем остается одной из самых востребованных услуг нашей деятельности.

Пусконаладочные работы АСУ ТП являются завершающим этапом сдачи автоматизированных систем управления в опытную эксплуатацию, поэтому работы по разработке систем автоматизации должны планироваться с учетом оптимизации и сокращения трудозатрат по их внедрению. Для этого проводятся предварительные проверки созданного ППО на имитаторе, проводятся заводские испытания собранного оборудования перед отправкой на объект.

Для решения вышеозначенных задач и индивидуального подхода к каждому Заказчику группа специалистов во главе с создателем настоящего ресурса осуществляет свою деятельность с 2000 года. С перечнем выполненных проектов можно ознакомиться в разделе “Объекты”.

Проектирование систем автоматизации (системы АСУ ТП) – это разработка целостных решений, позволяющих автоматизировать основные технологические процессы на производстве или при эксплуатации зданий.

Разработка АСУ ТП включает целую группу технических и программных решений.

Для сбалансированного решения задач при проектировании АСУ ТП следует выделить основные этапы, по которым осуществляется их разработка:

Шаг 1. Сбор данных об объектах управления и составление таблицы ввода-вывода .

Шаг 2. Описание алгоритмов управления данных объектов.

Шаг 4. Составление технического задания

Только после этого целесообразно приступать к выбору компонентов системы и созданию конструкторской документации.

#асутп, #автоматизация, #системыавтоматизации, #системыасутп, #системыуправления, #автоматизированныесистемыуправления, #разработкаасутп, #умныйдом, #пусконаладочныеработы

Разработка автоматизированной системы управления для установки

Автоматизированная система управления (далее – АСУ) предназначена для дистанционного управления беспилотным летательным аппаратом аэрошютного типа внешним пилотом с наземной станции на земле, при взлете, посадке и во время полета в автоматическом и полуавтоматическом режимах в ходе выполнения различных задач сельскохозяйственного назначения, нужд МЧС РФ и пр. При этом внешний пилот имеет возможность также управлять и полезной нагрузкой, включающей в себя фото- и видеокамеру, модуль управления сбросом груза, модуль управления сбросом воды, модуль управления системой опрыскивания, модуль ретрансляции.

Значимость проекта:

Акцент в проектируемой АСУ сделан на то, что данная система может быть установлена на пилотируемый аэрошют любой модели, что позволит в короткий срок переоборудовать обычный аэрошют в беспилотный летательный аппарат аэрошютного типа (далее — БЛААТ). После установки на летательный аппарат автоматизированной системы управления, он может быть использован как в пилотируемом, так и в беспилотном варианте. Установка разрабатываемой АСУ на аэрошют позволит создать компактный беспилотный летательный аппарат аэрошютного типа неаэродромного базирования с дистанционным управлением и грузоподъёмностью до 350 кг, используемый для различных нужд народного хозяйства. Масса аэрошюта, с установленной на него АСУ, при этом может варьироваться в пределах от 20 до 150 кг, а взлетная масса — от 20 до 500 кг. Также стоит отметить, что установка на мототележку бензобака увеличенной ёмкости позволит продлить время нахождения БЛААТ в воздухе до 10 часов и более, а использование усилителей сигналов позволит увеличивать радиус применения летательного аппарата.

Назначение научно-технического продукта:

Разработка АСУ, как конечного продукта, позволит создать целую линейку многоцелевых беспилотных летательных аппаратов неаэродромного базирования, использующих в качестве несущего крыла не жесткую, а гибкую (мягкую) конструкцию (выполненную из ткани, эластичного полимерного материала или упругого композитного материала, обладающего свойством обратимой деформации), имеющих воздушную устойчивость и возможность безопасно взлетать и приземляться на ограниченные площадки и на неподготовленный грунт в любое время года. При этом беспилотные летательные аппараты могут быть оснащены как двигателями внутреннего сгорания, так и электродвигателями.

Основные результаты:

Научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа близится к завершению и уже в 2019 году, благодаря усилиям ООО «АПИК Технолоджи» совместно с партнерами (АО «ЗИТЦ», компаниями «КБ Пилот» и «Аэрошют.РФ», клубом сверхлегкой авиации «ПАРАМОТОР» при поддержке Региональной Федерации спорта сверхлегкой авиации Московской области и тесном взаимодействии с Центром специальной подготовки Белорусского физкультурно–спортивного общества «Динамо»), потребитель сможет получить готовый продукт, позволяющий в будущем создать целую линейку многоцелевых беспилотных летательных аппаратов аэрошютного типа.