Анализ завода по переработке газового конденсата и узла по электрообессоливанию и обезвоживанию углеводородов

время регулирования Трег 45,0 мин.;

степень затухания переходного процесса з= 0,9;

остаточное отклонение регулируемого параметра Qст,з= 0

Требуется:

построить математическую модель объекта по его переходной характеристике;

найти оптимальные значения настроечных параметров цифровых регуляторов при степени колебательности m = 0,366 и следующих значениях времени такта квантования: Tkw = 0,5 мин: 1,0 мин: 2,0 мин;

построить переходные процессы при нанесении следующих воздействий:

по каналу управления (U) - изменением задания регулятору на 10C по каналу возмущения (FW) - изменением расхода сырья на 5 м3/ч;

по каналу регулирующего органа (FR) - изменением расхода флегмы, которое по своему действию эквивалентно перемещению регулирующего органа на 10 % хода;

оценить качество работы цифровой АСР при различных значениях времени такта квантования и различных настройках регуляторов;

выбрать регулятор (алгоритм цифрового регулирования) и значения его настроечных параметров, которые обеспечивают заданное качество процесса регулирования при минимальных затратах на управление (при возможно большем времени такта квантования и более простом регуляторе).

4.2 Расчет и исследование автоматическиой системы регулирования

Представлена модель цифровой автоматической системы:

Рис. 7 Модель цифровой системы

В АЦП осуществляется преобразование непрерывного сигнала U(t), y(t) в дискретную последовательность чисел U(lt) и y(lt), где lt - дискретное время, t - такт квантования, l - номер такта квантования. При исследовании систем с цифровым регулятором перейдём от функциональной схемы к модели цифровой системы.

В модели АЦП заменяют дельта импульсными модуляторами, а ЦАП входит как демодулятор. Демодулятор - объект образуют приведённую непрерывную часть системы с передаточной функцией:

Wпнч=Wдн*W.,(10)

Дельта импульсные модуляторы осуществляют преобразование сигналов U(t) и y(t) в синхронные импульсные последовательности U*(t) и y*(t) в соответствии со следующими формулами:

(11)

где U*(t) и y*(t) -- модели сигналов.

Структурная схема может быть представлена к расчётной.

Рис.8 Расчётная схема цифровой АСР

Расчётная схема состоит из дискретного регулятора W* и дискретного объекта с передаточной функцией W*пнч(р), а все сигналы представляются синхронной последовательностью моделированных импульсов. Передаточная функция разомкнутой цифровой АСР запишется в виде:

(12)

Передаточная функция дискретной системы связана с передаточной функцией её непрерывной части следующим соотношением:

(13)

где кв=2/Т -- частота квантования в дискретной АСР,

Т -- время такта квантования.

С учётом этого передаточная функция разомкнутой дискретной системы запишется в виде:

(14)

Алгоритмы вычисленных устройств цифровых регуляторов. Вычислительные устройства цифровых регуляторов реализуют следующие унифицированные законы регулирования:

6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1 Характеристика проектируемого объекта

В данном дипломном проекте рассматривается процесс переработки газового конденсата. Целью проекта является обеспечение блока обессоливания и обезвоживания углеводородов средствами автоматизации и управления.

Перерабатываемый на установке газовый конденсат и получаемые из него нефтепродукты (легкие углеводороды, бензин, дизельное топливо, мазут) являются отравляющими веществами и оказывают на организм человека наркотическое и раздражающее воздействие, при длительном воздействии поражают сосудистую и центральную нервную систему.

В данном процессе работа аппаратов происходит под давлением достигающим 4 МПа, температура в кубе колонны К-3 достигает 360 оС, температура отбензиненной нефти после печи П-1 достигает 380 оС, а на перевале печи - 1100 оС. Завышение давления в аппаратах ведет к созданию угрозы разрыва аппаратов и трубопроводов с возможным последующим загоранием и взрывом.

Потенциальные опасности производства также связаны с применением электрооборудования с рабочим напряжением до 380 В. В операторной возможно воздействие электрического тока, электромагнитного и электростатического полей, действие шума и вибрации на персонал из-за расположения в нем видеодисплейных терминалов (ВДТ), персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ), вентиляторов, кондиционеров, принтеров и электрооборудования.

В технологическом процессе используются и получаются вещества, обладающие диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению электрических зарядов статического электричества.

Физико-химические и пожароопасные свойства продуктов производства обуславливается токсичностью применяемых и получаемых веществ, характером воздействия их на организм человека. Все применяемые и получаемые продукты относятся к вредным веществам.

Газовый конденсат - жидкая горючая жидкость, легче воды. Плотность при 20 оС: 780 кг/м3. Воспламенение или взрыв при взаимодействии с водой и с кислородом невозможно. Температура вспышки: <0 оС. Не растворяется в воде.

Бензин - продукт переработки газового конденсата, жидкость прозрачного цвета, представляет собой смесь фракции углеводородов 90-140 оС. Состояние среды: 6,5-8,5 рН. Плотность при 20оС: 715-760 кг/м3. Температура начала кипения: не выше 45 оС.

Дизельное топливо - продукт переработки нефти. Горючая жидкость, малотоксичная. Плотность при 20 оС:<815 кг/м3. Кинематическая вязкость: 1,8 - 5,0 сст.

Мазут - продукт переработки нефти, вязкое вещество темного цвета. Кинематическая вязкость при 80 оС: 118 сст. Теплота сгорания: 9680 Ккал/кг. Плотность при 20 оС: 881 кг/м3.

Легкие углеводороды - продукт переработки нефти, газы, получаемые при нагревании нефти с температурой кипения не выше 25 оС.

Ингибитор коррозии - вязкая жидкость от желтого до темно-коричневого цвета. Полное смешение с топливом. Защитное средство не менее 85 %. Температура застывания не выше минус 20оС.

Керосин - прозрачная жидкость без механических примесей. Плотность при 20 оС: 0.79 кг/м3. Температура замерзания: минус 65 оС. Температура вспышки -2800С. Состояние среды: 7,5-9,0 рН.

Таблица 8 - Физические свойства веществ

Таблица 9 - Горючие свойства веществ

Все применяемые и получаемые продукты характеризуются вредным воздействием на организм человека, при больших концентрациях вызывают острые отравления, а при длительном воздействии - хронические заболевания. При отравлении они оказывают наркотическое воздействие, раздражают слизистые оболочки тела, кожу, а при длительном пребывании в зоне загазованности действуют на нервную и сердечно-сосудистую системы, могут явиться причиной смертельного исхода.

Газовый конденсат оказывает наркотическое действие из-за содержания углеводородов.

Вдыхание больших количеств паров бензина вызывает острое отравление, приводящее к потере сознания и даже смерти. Длительное вдыхание паров и газов углеводородов при малом содержании их в воздухе приводит к хроническим заболеваниям (неврастения, дерматит, экзема). Бензин, попадая на кожу, обезжиривает кожный покров, при длительном соприкосновении с бензином возможны кожные заболевания, появления сухости кожи, трещины, раздражения.

Мазут вызывает отравления и кожные поражения.

Дизтопливо раздражает слизистую оболочку человека.

Керосиновая фракция- наркотик, раздражает и вызывает нервные расстройства.

Бензин также оказывает наркотическое воздействие, при больших концентрациях молниеносное отравление, которое может привести к летальному исходу.

Ингибитор коррозии обладает обще токсичным действием, вызывает раздражение слизистой оболочки верхних дыхательных путей.

Сероводород в смеси с углеводородами - бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Сероводород сильный яд, действует на нервную систему, оказывает вредное действие на слизистые оболочки глаз. При концентрации сероводорода в воздухе свыше 1000 мг/м3 - отравление со смертельным исходом.

Эти продукты обладают средними температурами вспышки, воспламенения и самовоспламенения, а также неширокими пределами взрываемости.

Вещества, применяемые в процессе, характеризуются как легковоспламеняющиеся жидкости с характерным запахом. Класс опасности (в соответствии с ГОСТ 12.1.005-96) 4.

Таблица 10 - Предельно допустимые концентрации и класс опасности продуктов

На основании пожаро- и взрывоопасных характеристик материалов дается категория производства по взрывной, взрывопожароопасной или пожарной опасности согласно НПБ 105-03: наружная установка на основании взрывопожароопасных характеристик материалов согласно ПУЭ относится к В-1г классу помещений характеризующие наружные установки, содержащие взрывоопасные газы, пары, ГЖ и ЛВЖ, класс пожароопасности для помещения операторной устанавливаем П-IIа, так как имеются твердые горючие вещества, на основании ПБ 09.170-97 данное производство относится к I категории.

Производственный процесс переработки газового конденсата является источником шума и вибрации. В операторной источниками шума являются кондиционеры, ртутные лампы дневного света, на наружной установке - насосы и система трубопроводов, работающих под давлением.

Допустимые уровни шума на рабочем месте согласно ГОСТ 12.1.003-96, СН № 3223-96 приведены в таблице.

Таблица 11 - Допустимые уровни шума на рабочем месте

Согласно ГОСТ 12.1.005-96 работы, связанные с обслуживанием приборов КИПиА, соответствуют работам средней тяжести и относятся к категории А - физические работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя за столом, при которых перенос тяжести не превышает 10 кг (172-232 Дж/с).

Нормы вибрации в производственных условиях согласно ГОСТ 12.1.012-97 приведены в таблице:

Таблица 12 -Допустимые корректированные и эквивалентные значения вибрации

Оптимальные допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений выбираем для холодного и теплого периодов года согласно ГОСТ 12.1.005-96.

Таблица 13 - Допустимые нормы микроклимата операторного помещения

Согласно СН 245-03 производство относится к I классу производственных процессов с санитарно-защитной зоной 1000 м.

Согласно СНиП 11-92-97 группа производственных процессов по санитарной характеристике относится к III, это производственный процесс с резко выраженными вредными условиями труда и связанный с загрязнением рабочей одежды. Поэтому предусмотрены следующие бытовые помещения: гардероб, душевые, комната для курения, комната для приема пищи и другое.

Автоматические устройства и средства вычислительной техники, реализующие функции управления, должны выбираться в рамках ГСП, с учетом сложности объекта и его пожаро- и взрывоопасности, агрессивности и токсичности окружающей среды, вида измеряемого технологического параметра и физико-химических свойств среды, дальности передачи сигналов от датчиков и исполнительных устройств до пунктов управления, требуемой точности и быстродействия, допустимой погрешности измерительных систем, места установки систем, требований правил установки электрооборудования.

Устройства контроля и управления фирмы YOKOGAWA по степени пожаро - и взрывоопасности относится к классу Г, датчики относятся к классу В. Новая система управления «CENTUM» соответствует требованиям норм взрывопожарной безопасности и имеет сертификаты Госстандарта РФ (в том числе на работу во взрывоопасных зонах).

Отсюда согласно класса помещения и наружной установки по ПУЭ мы устанавливаем на наружной установке приборы класса В, т.к. наружная установка относится к классу В-1г, а в операторной приборы класса Г т.к. операторная относится к классу П-IIа.

Приборы на наружной установке устанавливаются в специальные шкафы, в которые вводятся импульсные линии в защитной трубе, на импульсных линиях установлена запорная арматура. В операторную электропроводки входят в защитных трубах залитых компаундной массой для герметизации.

Импульсные линии приборов заполнены продуктами и обогреваются антифризом. Импульсные трубки выполнены из нержавеющей стали.

Забор воздушной среды производится службой ГСС два раза в сутки.

При запуске процесса действия персонала контролируются начальником смены, который использует разные измерительные приборы необходимые для ведения процесса, а также сигнализирующие приборы такие, как сигнализаторы загазованности и пламени.

Помещения КИП и машинный зал с ЭВМ удовлетворяют следующим требованиям: они расположены в изолированных от производства помещениях, и в них можно размещать электрическое оборудование КИП в нормальном исполнении, помещения расположены на втором этаже и под ними нет помещений категории А, Б, полы изготовлены из линолеума под цементной стяжкой, а стены покрыты несорбирующими материалами, помещения обеспечены естественным и искусственным освещением и предусмотрено аварийное освещение не менее 5% от рабочего, предусмотрено централизованное паровое отопление, имеется приточная вентиляция с кратностью не менее пяти, расположение операторной выбрано с учетом противопожарных требований, все приборы заземлены.

Расчет искусственных заземлителей.

Таблица 14 - Данные для расчета искусственного заземлителя

Сопротивление одиночного заземлителя:

;

Ом

Необходимое количество заземлителей для снижения сопротивления до норм ПУЭ:

;

Длина стальной полосы, необходимая для соединения заземлителя в один контур:

;

м

Расчет сопротивления стальной полосы:

;

Ом

Сопротивление всего заземляющего устройства:

;

Ом

Величина тока, проходящая через тело человека, при прикосновении его к заземленному оборудованию и заземлителю, которые могут оказаться под напряжением:

< 0.3 мА;

мА

0.00033 мА < 0.3 мА

6.2 Производственная санитария

Безопасность производственного процесса обеспечивается согласно ГОСТ 12.3.002-97. Технологический процесс осуществляется в пригодных к ремонту колоннах. Всё технологическое оборудование вынесено на открытую площадку, основное оборудование расположено на нулевом уровне, вспомогательное на уровне 6 и 12 метров. Все процессы происходят в закрытых аппаратах, конструкция которых обеспечивает максимальную герметичность. Технологические трубопроводы соединены между собой при помощи фланцевых соединений. Насосы имеют двойное торцевое уплотнение и защиту по температуре, уровню и давлению в линии нагнетания, что позволяет своевременно обнаружить утечку продуктов.

Управление технологическими параметрами вынесено в отдельно стоящее здание, в котором размещено централизованное управление, осуществляемое по принципу дистанционного управления на программном уровне с использованием микропроцессорной техники и ЭВМ.

При работе на микропроцессорной техники и ЭВМ должны соблюдаться следующие требования для уровня ионизации воздуха помещений.

Таблица 15 - Таблица уровня ионизации воздуха помещений при работе с мониторами и ЭВМ

Все технические средства комплекса имеют искробезопасную цепь входов-выходов, датчики параметров, установленные непосредственно на установке выполнены во взрывозащищенном исполнении. Движущиеся и вращающиеся части машин и механизмов ограждены и окрашены предупредительной краской.

Для безопасного ведения технологического процесса, предотвращения аварийных ситуаций и несчастных случаев принимаются такие меры при эксплуатации производства как надежный контроль за процессом, строгое соблюдение норм технологического режима и рабочих инструкций. Автоматизация и дистанционное управление технологическим процессом. Герметизация оборудования. Система контроля и управления ТП, обеспечивающая защиту работающих аппаратчиков и аварийное отключение оборудования. Своевременное удаление и обезвреживание отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных факторов. Ограждение движущихся частей механизмов и машин. Перила у обслуживающих площадок надежно закреплены и имеют высоту не менее 0,9 м с нижним бортом высотой не менее 0,14 м по всему периметру площадки. Вентиляционная система в цехе должна быть в исправном состоянии и постоянно находиться в работе. Все аппараты и трубопроводы с высокой температурой стенок имеют термоизоляцию. Для снижения коррозионной активности продуктов используемых в процессе в систему вводится нитрит натрия. При проливе химикатов их засыпают песком и выносят в специально отведенное место инструментом из материала, не дающего искру. На всех аппаратах с повышенным давлением установлены предохранителные клапаны. Освобождение аппаратов и трубопроводов от продуктов осуществляется в специальную подземную емкость. Сброс газов производится в факельную систему завода.