Проектирование автоматизированной системы управления печами типа ПТБ-10

Разработка автоматизированной системы управления процессом подогрева нефти в печах типа ПТБ-10 на примере установки подготовки нефти ЦПС Южно-Ягунского месторождения. Проектирование экранов человеко-машинного интерфейса в программной среде InTouch 9.0.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 30.09.2013
Размер файла 3,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Рассмотрим по отдельности элементы I и II и определим для них показатели надежности.

Элемент I, структурная схема представлена на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 - Структурная схема элемента I

Вероятность безотказной работы для контроллера равна , вероятности безотказной работы модуля TCP/IP равна .

Вероятность безотказной работы элемента I будет определяться следующим образом:

. (5.12)

В качестве модели вероятности безотказной работы контроллеров, линии связи и интерфейсных модулей выбирается экспоненциальная модель, тогда:

, (5.13)

. (5.14)

С учетом выражений (5.12), (5.13) и (5.14) среднее время безотказной работы элемента I определяется следующим образом:

. (5.15)

Таким образом:

час.

Интенсивность отказов элемента I определяется следующим выражением:

. (5.16)

Для определения интенсивности отказов за период безотказной работы элемента I необходимо в выражение (5.16) подставить . Так как функция интенсивности отказов является возрастающей, то все значения интенсивности отказов за период безотказной работы не будут превышать значение .

Таким образом: 1/час.

Структурная схема элемента II представлена на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5 - Структурная схема элемента II

Вероятность безотказной работы для сервера равна .

Вероятность безотказной работы элемента II будет определяться следующим образом:

. (5.17)

В качестве модели вероятности безотказной работы контроллеров, линии связи и интерфейсных модулей выбирается экспоненциальная модель, тогда:

. (5.18)

С учетом выражений (5.17) и (5.18) среднее время безотказной работы элемента II определяется следующим образом:

. (5.19)

Таким образом:

час.

Интенсивность отказов элемента II определяется следующим выражением:

. (5.20)

Для определения интенсивности отказов за период безотказной работы элемента II необходимо в выражение (5.20) подставить . Так как функция интенсивности отказов является возрастающей, то все значения интенсивности отказов за период безотказной работы не будут превышать значение .

Таким образом: 1/час.

Для расчета надежности системы по функции защиты необходимо рассчитать надежность элемента «контроллер», обозначим его элемент III.

Элемент III,структурная схема представлена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 - Структурная схема элемента III

Вероятность безотказной работы элемента III будет определяться следующим образом:

. (5.21)

В качестве модели вероятности безотказной работы контроллеров, линии связи и интерфейсных модулей выбирается экспоненциальная модель, тогда:

, (5.22)

С учетом выражений (5.21) и (5.22) среднее время безотказной работы элемента III определяется следующим образом:

. (5.23)

Таким образом:

час.

Интенсивность отказов элемента III определяется следующим выражением:

. (5.24)

Для определения интенсивности отказов за период безотказной работы элемента III необходимо в выражение (5.24) подставить . Так как функция интенсивности отказов является возрастающей, то все значения интенсивности отказов за период безотказной работы не будут превышать значение .

Таким образом: 1/час.

5.4.2 Надежность системы при реализации информационной функции

Для расчета показателей надежности по функциям выполняемым АСУ ТП представляем структурную схему надежности для каждой функции в виде последовательно соединенных элементов (т.е. отказ хотя бы одного из них приводит к отказу всего соединения в целом).

Структурная схема для информационной функции представлена на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 - Структурная схема соединения элементов для информационной функции

Составим блок-схему расчета надежности информационной функции АСУ ТП. Интенсивность отказов элементов системы:

а) 1/час;

б) 1/ час;

в) 1/ час;

г) 1/ час;

д) 1/ час.

Интенсивность отказов системы:

1/час.

Среднее время безотказной работы:

. (5.25)

Т= 53561 часа, что составляет 6,11 лет.

Вероятность безотказной работы за время t0=1 год:

, (5.26)

.

Коэффициент готовности системы:

, (5.27)

где ,

- время восстановления (для всех элементов примем 1 час).

В этом случае .

5.4.3 Надежность системы при реализации управляющей функции

Структурная схема для управляющей функции представлена на рисунке 5.8.

Рисунок 5.8 - Структурная схема соединения элементов для управляющей функции

Интенсивность отказов элементов системы:

а) 1/час;

б) 1/ час;

в) 1/ час;

г) 1/ час;

д) 1/час.

Интенсивность отказа всей системы:

1/час.

Среднее время безотказной работы согласно формуле (5.25) Т= 52714 часов, что составляет 6,02 лет.

Вероятность безотказной работы за время t0=1 год согласно формуле (5.26)

Коэффициент готовности системы:

, (5.28)

где ,

- время восстановления (для всех элементов примем 1 час).

В этом случае .

5.4.4 Надежность системы при реализации функции защиты

Структурная схема для функции защиты представлена на рисунке 5.9.

Рисунок 5.9 - Структурная схема соединения элементов для функции защиты

Интенсивность отказов элементов системы:

а) 1/час;

б) 1/час;

в) 1/ час;

г) 1/ час;

д) 1/ час.

Интенсивность отказа функции защиты всей системы:

(1/час).

Среднее время безотказной работы согласно формуле (5.25) Т= 56529 часов, что составляет 6,45 лет.

Вероятность безотказной работы за время t0=1 год согласно формуле (5.26) .

Коэффициент готовности системы:

, (5.29)

где ,

- время восстановления (для всех элементов примем 1 час).

В этом случае .

5.5 Анализ результатов расчета

Результаты расчетов показателей надежности для АСУ ТП приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты расчета показателей надежности

Выполняемые функции АСУ ТП

Показатели надежности

Интенсивность отказов системы , 1/час

Среднее время безотказной работы

Вероятность безотказной работы за год

Коэффициент готовности системы

час

лет

Информационная

1,867·10-5

53561

6,11

0,849

0,99998

Управляющая

1,897·10-5

52714

6,02

0,847

0,99998

Функция защиты

1,769·10-5

56529

6,45

0,856

0,99998

Расчеты показывают, что система управления имеет хорошие результаты по показателям надежности. Расчетные зависимости для определения основных характеристик надежности АСУ ТП показывают, что надежность системы зависит от ее структуры (структурно - логической схемы) и надежности элементов.

Поэтому возможны два пути повышения надежности:

а) повышение надежности отдельных элементов;

б) изменение структурной схемы включения элементов надежности.

Наиболее простой метод повышения надежности системы заключается в повышении надежности составных элементов. Действительно, теоретически всегда можно использовать такие элементы, характеристики надежности которых удовлетворяют заданным требованиям безотказной работы системы. Однако практическая реализация такой высокой надежности элементов может оказаться невозможной. Поэтому на практике для повышения надежности всей АСУ ТП вводят дополнительные, избыточные элементы, включающиеся в работу при отказе основных, то есть используют резервирование основного оборудования.

Принцип резервирования подобен рассмотренному ранее параллельному соединению элементов и соединению типа “n из m”, где за счет избыточности возможно обеспечение более высокой надежности системы, чем ее элементов.

Данные расчеты сделаны с целью прогноза ожидаемого уровня надежности АСУ ТП и носят предварительный характер, так как базируются на учете свойств только программно-технического комплекса АСУ ТП. Необходимо также отметить, что для реальной системы показатели надежности могут быть лучше, так как при расчетах использовались данные с наихудшими показателями безотказной работы.

6. Безопасность и экологичность проекта

Неотъемлемой составной частью управления производством является система управления охраной труда, которая включает комплекс организационных, технических и социальных мер, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда. Основные задачи управления охраной труда: планирование работ, учет норм и правил при проектировании работ, профессиональное обучение и инструктажи по безопасности труда, обеспечение безопасности технологических процессов, лечебно-профилактическое, медицинское и санитарно-бытовое обслуживание работающих, нормализация условий труда, расследование и учет несчастных случаев, аварий и т.п. [3].

6.1 Обеспечение безопасности работающих

6.1.1 Характеристика условий труда

Работа оператора ПЭВМ относится к категории работ, связанных с опасными и вредными условиями труда. В процессе труда на оператора ПЭВМ оказывают действие следующие опасные и вредные производственные факторы: физические, химические, психофизиологические, биологические.

Физические факторы:

а) повышенный уровень электромагнитного излучения;

б) повышенный уровень рентгеновского излучения;

в) повышенный уровень ультрафиолетового излучения;

г) повышенный уровень инфракрасного излучения;

д) повышенный уровень статического излучения;

е) повышенное содержание положительных аэроионов в воздухе рабочей зоны;

ж) пониженное содержание отрицательных аэроионов в воздухе рабочей зоны;

и) пониженная или повышенная влажность воздуха рабочей зоны;

к) пониженная или повышенная подвижность воздуха рабочей зоны;

л) повышенный уровень шума;

м) повышенный или пониженный уровень освещенности;

н) повышенный уровень прямой блеклости;

п) неравномерность распределения яркости в поле зрения;

р) повышенная яркость светового изображения;

с) повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.

Химические факторы:

повышенное содержание в воздухе рабочей зоны двуокиси углерода, озона, аммиака, фенола и формальдегида.

Психофизиологические факторы:

а) напряжение зрения;

б) напряжение внимания;

в) интеллектуальные нагрузки;

г) эмоциональные нагрузки;

д) длительные статические нагрузки;

е) монотонность труда;

ж) большой объем информации, обрабатываемой в единицу времени;

и) нерациональная организация рабочего времени.

Биологические факторы:

повышенное содержание в воздухе рабочей зоны микроорганизмов.

Таким образом, отрицательные факторы, воздействующие на оператора ПЭВМ, можно разделить на две группы. Первые связаны с психологическими и физиологическими особенностями человека. Это монотонность работы оператора при вводе данных, эмоциональные перегрузки, стрессы из-за вероятности как сбоев в системах, так и появления собственных ошибок, перегрузки ряда систем организма (глаз, мышц кисти, предплечья, шей и спины). Немаловажен также недостаток физической нагрузки на другие части организма.

Факторы второй группы связаны с внешними условиями, в которых находится во время работы оператор: нарушение эргономических требований на рабочем месте, дискомфортный микроклимат, различные излучения, недостаточная освещенность рабочей поверхности и т.п. Сюда же относятся факторы, связанные с особенностями конструкций, устройств отображения информации.

6.1.2 Разработка рабочего места оператора с учетом требований эргономики

В условиях современного интенсивного использования ЭВМ важное значение имеет изучение психофизиологических особенностей и возможностей человека с целью создания вычислительной техники, обеспечивающей максимальную производительность труда и сохранение здоровья людей. Игнорирование эргономики может привести к довольно серьезным последствиям.

При эргономической проработке системы важную роль играет планировка рабочего места. Она должна соответствовать правилам охраны труда и удовлетворять требованиям удобства выполнения работы, экономии энергии и времени оператора.

При организации рабочего места следует принимать во внимание данные антропометрии (в антропологии система измерения человеческого тела и его частей). Движения работника должны быть такими, чтобы группы мышц его были нагружены равномерно, а лишние непроизвольные движения устранены.

Основным документом, определяющим условия труда на персональных ЭВМ, являются «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам (ВДТ), персональным электронно-вычислительным машинам (ПЭВМ) и организации работы. Санитарные нормы и правила СанПиН 2.2.2.542-96, которые были утверждены и введены в действие Постановлением № 14 Госкомсанэпиднадзора России 14 июля 1996 года.

В Правилах указаны основные требования к помещениям, микроклимату, шуму и вибрации, освещению помещений и рабочих мест, организации и оборудованию рабочих мест.

В соответствии с основными требованиями к помещениям для эксплуатации ПЭВМ эти помещения должны иметь естественное и искусственное освещение. Площадь на одно рабочее место для взрослых пользователей должна составлять не менее 6,0 м2, а объем - не менее 20,0 м3. Помещения с ПЭВМ должны оборудоваться системами отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляцией. Для внутренней отделки интерьера помещений с ПЭВМ должны использоваться диффузионно-отражающие материалы с коэффициентом отражения от потолка - 0.7 - 0.8; для стен - 0.5 - 0.6; для пола - 0.3 - 0.5. Поверхность пола в помещении должна быть ровной, без выбоин, нескользкой, удобной для очистки, обладать антистатическими свойствами.

Определим основные требования к микроклимату.

На прием и переработку информации оператором могут влиять такие факторы внешней среды, как температурные условия, шум, вибрация, освещенность, изменение внешнего давления, изменение газового состава воздуха, электромагнитные излучения. Они могут резко изменить соматическое и психологическое состояние работника, а, следовательно, снизить эффективность его деятельности. Производственная среда, являющаяся предметным окружением человека, должна сочетать в себе рациональное архитектурно-планировочное решение, оптимальные санитарно-гигиенические условия и научно обоснованную цветовую окраску.

Под метеорологическими условиями производственной среды понимают сочетание температуры, относительной влажности, скорости движения и запыленности воздуха. Перечисленные параметры оказывают большое влияние на функциональную деятельность человека, его самочувствие и на надежность работы средств вычислительной техники. Эти микроклиматические параметры влияют как каждый в отдельности, так и в различных сочетаниях.

В производственных помещениях температура, относительная влажность и скорость движения воздуха на рабочих местах должны соответствовать действующим санитарным нормам микроклимата, которые указаны в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Оптимальные нормы микроклимата для помещений с ПЭВМ

Период года

Температура воздуха, 0С не более

Относительная влажность воздуха, %

Скорость движения воздуха, м/с

Холодный

21-23

40-60

0,1

Теплый

22-24

40-60

0,2

Основные требования к шуму и вибрации устанавливают, что в производственных помещениях уровни шума на рабочих местах не должны превышать значений, установленных для данных видов работ «Санитарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах». Снизить уровень шума в помещениях возможно, используя звукопоглощающие материалы с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63 - 8000 Гц для отделки помещений.

Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы (окна), ориентированные преимущественно на север и северо-восток, и обеспечивать коэффициент естественной освещенности не ниже 1,2% в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 1,5% на остальной территории. Рабочие места по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ВДТ и ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест.

Конструкция рабочего стола оператора должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей, характера выполняемой работы. Высота рабочей поверхности стола должна регулироваться в пределах 680 - 800 мм; при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм. Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм.

Конструкция рабочей мебели должна обеспечивать возможность индивидуальной регулировки соответственно росту оператора и создавать удобную позу. Часто используемые предметы труда должны находиться в оптимальной рабочей зоне, на одном расстоянии от глаз работающего. Рабочее кресло должно иметь подлокотники. Рабочее кресло должно обеспечивать поддержание рациональной позы при работе с ЭВМ, позволять изменять позу с целью снижения статистического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Рабочее место должно быть оборудовано подставкой для ног, регулируемой по высоте и углу наклона опорной поверхности.

Экран видеомонитора должен находиться от глаз оператора на оптимальном расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 м (приблизительно на длину вытянутой руки).

Помещение должно быть оснащено аптечкой первой помощи.

Исходя из вышеперечисленных норм, сформулированы следующие основные характеристики операторной.

Операторная выполнена из теплоизоляционных материалов, что позволяет использовать его в различных климатических условиях. В стандартную комплектацию входят отопитель, кондиционер, подогрев пола, что позволяет создать комфортабельные условия для работы персонала.

Основные технические параметры операторной:

а) длина 3000 мм

б) ширина 2400 мм

в) высота 2000 мм

г) температурный режим от -50С до +50С.

6.1.3 Расчет освещенности операторной

Рациональное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению их производительности труда, обеспечению безопасности, сохранению высокой работоспособности.

Без рационального освещения не могут быть созданы оптимальные условия для общей работоспособности человека и тем более для эффективного функционирования зрительной системы. Последнее обстоятельство приобретает особую роль для профессии оператора диспетчерского пульта, где зрительная система играет главную роль в трудовой деятельности и испытывает наибольшие нагрузки.

К системам освещения предъявляются следующие основные требования:

а) соответствие уровня освещенности рабочего места характеру выполняемой зрительной работы;

б) достаточно равномерное распределение яркости на рабочих поверхностях и окружающем пространстве;

в) отсутствие резких теней, прямой и отражающей блеклости (блеклость - повышенная яркость светящихся поверхностей, взывающая ослепленность);

г) постоянство освещенности во времени;

д) оптимальная направленность излучаемого осветительными приборами светового потока;

е) долговечность, экономичность, электро- и пожаробезопасность, эстетичность, удобство и простота в эксплуатации.

Для оценки производственного освещения используются следующие параметры:

а) сила света - J;

б) освещенность - Е;

в) яркость - В;

г) коэффициент отражения - Q;

д) коэффициент пульсации - Кп;

е) коэффициент естественной освещенности - КЕО.

В зависимости от природы источника световой энергии, различают естественное, искусственное и совмещенное освещение. При работе с ПЭВМ, как правило, применяют одностороннее естественное боковое освещение. Рабочие места операторов, работающих с дисплеями, располагают подальше от окон и таким образом, чтобы оконные проемы находились сбоку. Если экран дисплея обращен к оконному проему, необходимы специальные экранизирующие средства.

В нашем случае, когда одного естественного освещения в помещениях недостаточно, устраивают совмещенное освещение. При этом дополнительное искусственное освещение применяют не только в темное, но и в светлое время суток.

Рекомендуемая освещенность для работы с экраном дисплея составляет 200 Лк, а при работе над документами - 400 Лк. Рекомендуемые яркости в поле зрения операторов должны лежать в пределах 1:5 - 1:10. Контрастность изображения знака не менее 0,8.

Светотехнические расчеты являются основополагающими при проектировании осветительных установок. Задачей расчета обычно является определение числа и мощности светильников, необходимых для получения заданной освещенности.

Существует два метода расчета:

а) определение освещенности с помощью коэффициента использования светового потока при условии общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей и отсутствии крупных затеняющих предметов;

б) расчет освещенности точечным методом при любом ее распределении и при произвольном расположении поверхностей.

Для расчета искусственного освещения используем второй метод. В методе «коэффициента использования» основная расчетная формула для определения светового потока лампы (или ламп) в светильнике имеет вид:

, (6.1)

где Е - нормируемая минимальная освещенность, Лк (табличные данные);

КЗ - коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации (табличные данные);

S - освещаемая площадь, м2;

z - коэффициент неравномерности освещения;

n - число ламп в светильнике;

N - число светильников;

- коэффициент использования излучаемого светильником светового потока, который показывает, какая часть от общего светового потока приходится на расчетную плоскость.

По формуле (6.1) ведут расчет, если известно число светильников и число ламп в светильнике, а требуется подобрать тип и мощность ламп.

Для расчетов по формуле (6.1) коэффициенты выбираются следующими:

а) при эксплуатации ПЭВМ в помещениях, освещаемых люминесцентными лампами, и при условии чистки светильников не реже двух раз в год КЗ = 1,4...1,5;

б) при оптимальном расположении светильников (исходя из условия создания равномерного освещения) коэффициент неравномерности z = 1,1 для люминесцентных ламп;

в) коэффициент использования светового потока зависит от типа светильника, коэффициентов отражения потолка П и стен СТ, а также геометрических размеров помещения и высоты подвеса светильников, что учитывается одной комплексной характеристикой помещения (индекс помещения), которая рассчитывается по формуле (6.2):

, (6.2)

где А - длина помещения (м);

В - ширина помещения (м);

h - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью (м).

Операторная имеет размеры:

Длина А = 4 м, ширина В = 3 м, высота Н = 2,4 м.

Для рабочего места оператора ПЭВМ уровень рабочей поверхности над полом составляет 0,8 м. Тогда: h = Н - 0,8 = 1,4 м.

Тогда индекс помещения равен:

Коэффициент использования светового потока при и равен - =0,46.

Рассчитаем требуемый световой поток, полагая, что N=1, а n=2:

По полученному в результате расчета требуемому световому потоку выбираем стандартную люминесцентную лампу ЛХБ 40 либо ЛТБ 40 с характеристиками: мощность 20 Вт, световой поток 2780 лм, световая отдача 69,5 лм/Вт.

Допускается отклонение величины светового потока лампы не более -10…+20% (при выборе этих типов ламп отклонение +7%).

Определим количество светильников оп формуле (6.3):

(6.3)

Таким образом для освещения операторной необходима один светильник с люминесцентными лампами ЛТБ 40 (ЛХБ 40).

6.1.4 Электробезопасность и защита от статического электричества

В помещении операторной используется следующее электрооборудование:

а) осветительные приборы;

б) промышленный компьютер;

в) интерфейсный блок (контроллер, устройства ввода/вывода, блок питания).

Все вышеперечисленные приборы запитаны от сети переменного тока с напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Электропроводка выполнена по трехпроводной схеме (фаза, ноль, заземление).

Возможные источники поражения электрическим током:

а) повреждение питающих кабелей;

б) повышенная влажность в помещении.

Статическое электричество - причина нарушения работы оборудования, снижение точности показаний приборов и автоматики, выход из строя полупроводниковых приборов. Разряд статического электричества возникает тогда, когда напряженность электростатического поля над поверхность диэлектрика достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха пробивное напряжение составляет 30 кВ/см.

Заряды статического электричества могут накапливаться на людях. Электризация тела человека происходит при использовании одежды из синтетических тканей, работе с наэлектризованными изделиями и др. накопление зарядов статического электричества возможно тогда. Когда человек изолирован от земли и заземленных предметов непроводящей обувью, полами. Величина накопившегося на людях заряда может быть достаточна для искрового разряда при контакте с заземленным предметом. Физиологическое действие статического электричества на организм человека зависит от величины энергии разряда. Искровой разряд обычно ощущается как укол, толчок или судороги. Сам разряд не является опасным для жизни, так как сила тока ничтожно мала, однако под воздействием этих разрядов возможны рефлекторные движения, приводящие к опасным последствиям.

Меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение возникновения и накопления зарядов, создание условий рассеивания зарядов и устранения опасности вредного воздействия статического электричества.

К основным мерам защиты относятся:

а) заземление оборудования и коммуникаций;

б) уменьшение электрического сопротивления материалов;

в) снижение интенсивности возникновения зарядов статического электричества;

г) нейтрализация зарядов статического электричества;

д) отвод зарядов статического электричества, накапливающихся на людях.

Заземление - наиболее простая и часто применяемая мера защиты от статического электричества. Каждую систему, в которой возможно появление статического электричества необходимо заземлить. Сопротивление заземляющего устройства, предназначенного для отвода статического электричества, должно быть не более 100 Ом.

Если заземлением не удается предотвратить накопление статического электричества, то следует принять меры к уменьшению объемных и поверхностных электрических сопротивлений материалов. Это достигается повышением относительной влажности, химической обработкой поверхности, применением антистатических веществ, нанесением электропроводных пленок.

Отвод зарядов обеспечивается при относительной влажности 65-70%. При этом на поверхности оборудования образуется электропроводящая пленка воды, что достигается увлажнением воздуха.

Снижение интенсивности возникновения зарядов статического электричества достигается отводом электростатического заряда.

При невозможности использования простых средств защиты от статического электричества рекомендуется нейтрализовать заряды ионизацией воздуха в местах их возникновения или накопления. Для этого используют ионизаторы, которые подбирают таким образом, чтобы число пар ионов, образующихся в единице объема воздуха, соответствовало скорости образования зарядов.

6.2 Экологичность проекта

При внедрении программно-аппаратного комплекса в эксплуатацию предполагается проведение экологической оценки (ЭО).

Цель ЭО состоит в обеспечении того, чтобы проекты, планы развития, программы, политики и др. были приемлемы с точки зрения окружающей среды и устойчивости. ЭО - процесс планирования, используемый для прогноза, анализа и интерпретации значимых воздействий на окружающую среду намечаемой деятельности, а также для обеспечения информацией, которая может использоваться в ходе принятия решения.

ЭО должна применяться:

а) к любой деятельности, которая может причинить существенные неблагоприятные воздействия или внести вклад в фактические или потенциально возможные совокупные воздействия;

б) как основной инструмент для управления окружающей средой с целью исключения, минимизации или компенсации негативных воздействий намечаемой деятельности;

в) таким образом, чтобы объем работ соответствовал характеру проекта или деятельности, характеру и масштабу вероятных проблем и воздействий;

г) на основе четко определенных ролей, правил и обязанностей ключевых участников.

ЭО может использоваться для предотвращения или минимизации неблагоприятных воздействий, одновременно помогая странам оценить реальный потенциал их ресурсов, максимизируя выгоды от намечаемой деятельности. Это процесс, который может:

а) изменить и улучшить проект намечаемой деятельности;

б) обеспечить эффективное использование ресурсов;

в) улучшить социальные аспекты намечаемой деятельности;

г) определить меры по мониторингу и управлению воздействиями;

д) способствовать принятию обоснованных решений.

Успешная практика ЭО играет действенную роль в ходе реализации намечаемой деятельности. Когда объекты построены и сданы в эксплуатацию, или программы выполнены, неблагоприятные экологические последствия могут быть далее уменьшены благодаря соответствующим мерам по снижению негативного воздействия и мониторингу.

Экологические проблемы, стоящие перед обществом, могут быть как прямым следствием деятельности (загрязнение атмосферы, водных объектов, почвы и т.д.), так и косвенным (как например, ухудшение здоровья населения вследствие изменения образа жизни и т.п.). Некоторые экологические проблемы могут представляться незначительными, когда рассматриваются в пределах отдельного проекта, но могут иметь неблагоприятные последствия в результате совместного воздействия ряда проектов (совокупное или кумулятивное воздействие). Иногда проблемы могут быть связаны с долгами или торговлей, или могут усложняться проблемами, связанными с совместным использованием трансграничных ресурсов, таких как воздух или океан. Некоторые проблемы могут казаться несущественными сами по себе, но в комбинации с другими факторами они могут вызывать серьезную озабоченность.

В ходе экологической оценки программно-аппаратного комплекса должны соблюдаться законы Российской Федерации об охране окружающей среды и проводиться мероприятия, направленные на ее сохранение.

Мероприятия по охране недр предусматривают, прежде всего, решение вопросов комплексного и полного их изучения, составной частью которого являются перфорационные работы в скважинах. При проведении работ в скважинах работники принимают меры по предотвращению загрязнения окружающей среды: по охране недр, вод, почв, лесов, воздушной среды, и т.д. В связи с этим при проведении перфорационных работ в эксплуатационных скважинах работники отрядов не должны допускать разлива нефти и нефтепродуктов, утечки газа, загрязнения водоемов нефтепродуктами, химикатами и мусором, нарушения противопожарных правил, а также по возможности сокращать время работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей и электроустановок и т.д. С площадок, отведенных для установки лаборатории, подъемника и др. оборудования, должны удалятся остатки нефтепродуктов и хозяйственный мусор.

Мероприятия по охране окружающей среды предусматриваются в проектах и сметах на производство перфорационных работ в скважинах. На расходы, связанные с их проведением, организациями выделяются необходимые ассигнования.

6.2.1 Расчет выбросов дымовых газов в атмосферу

Основные мероприятия по охране окружающей среды включают в себя:

а) полную герметизацию технологического оборудования;

б) сбор и максимальное использование попутного нефтяного газа;

в) уменьшение температуры процесса и количества сжигания газа;

г) 100% контроль сварных швов соединений трубопроводов;

д) защита оборудования и трубопроводов от внутренней и наружной коррозии;

е) аварийная сигнализация предельных значений регулируемых параметров.

Выбросами в атмосферу установки подготовки и перекачки нефти являются дымовые газы, образующиеся при сгорании газа в камерах сгорания печей ПТБ-10А, а также при сгорании на факеле газа концевой ступени сепарации нефти.

Годовой расход топливного газа на нагрев нефти при расходе газа 5,16 м3/на т.нефти составляет:

6 млн.т/год . 5,16 м3/т = 30,96 млн.м3/год газа.

В камерах сгорания печей ПТБ-10А при смешении топливного газа и воздуха, подаваемого воздуходувками, образуется горючая газовоздушная смесь с избытком воздуха 1,5. Коэффициент избытка воздуха регулируется управляющим контроллером.

Вследствие этого достигается полное сгорание топлива с выделением инертных газов - двуокиси углерода, водяного пара, азота и кислорода.

Перечисленные выше газы не способны к дальнейшему окислению и не оказывают вредного влияния на окружающую среду.

Расчет количества дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу при нагреве нефти в печах ПТБ-10А.

Компонентный состав топливного газа в %:

а) CH4 - метан - 84,91;

б) C2H6 - этан - 5,35;

в) C3H8 - пропан - 5,74;

г) C4H10 - изобутан - 0,91;

д) С4Н10 - норм.бутан - 1,20;

е) C5H12 - изопентан - 0,26;

ж) C5H12 - норм.пентан - 0,26;

з) CO2 - углекислый газ - 0,68;

и) N2 - азот - 0,69.

Количество двуокиси углерода, образующееся при полном сгорании 1 м3 газа вышеуказанного компонентного состава в 1 м3 определяются по формуле:

Из всего газа, сжигаемого в камерах сгорания печей за год, выделяется двуокись углерода

VCO2 = 30,96 . 0,9931 = 30,75 млн.м3/год.

Количество воздуха, необходимого для полного сгорания газа в м33 определяется по формуле (6.4):

(6.4)

Так как в топливном газе не содержится водорода, окиси углерода и кислорода, то формула приобретает вид:

(6.5)

где n - количество атомов углерода,

T - количество атомов водорода,

CnHT - объемная доля компонентов газа в %.

Рассчитаем по формуле (6.5) количество воздуха, необходимого для полного сгорания газа:

Для сжигания всего газа необходимо:

VB = 11,2 . 30,96 = 346,75 млн. м3 воздуха

Количество водяного пара, образующегося при сгорании 1 м3 топливного газа определяется по формуле (6.6):

(6.6)

т.к. водород в чистом виде отсутствует в топливном газе, формула приобретает вид:

(6.7)

где - коэффициент избытка в воздухе - 1,5;

VB - объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 м3 топливного газа.

Рассчитаем по формуле (6.7) количество водяного пара:

При сжигании 1 м3 газа выделяется 2,50 м3 пара.

При сжигании всего газа выделяется:

VН2О = 2,5 . 30,96 = 77,4 млн.м3/год водяного пара

Количество кислорода О2:

VО2 = 0,21.( - 1) VВ= 0,21. (1,5 - 1) .11,2 = 1,176 м33

При сгорании 1 м3 газа в составе дымовых газов сбрасывается 1,176 м3 неиспользованного кислорода.

При сжигании всего количества газа сбрасывается кислорода

VО2= 30,96 . 1,176 = 36,41 млн.м3/год .

Количество азота N2

м33

При сжигании 1 м3 газа сбрасывается 13,28 м3 азота.

При сжигании всего количества газа:

VN2 = 13,28 . 30,96 = 411,1488 млн.м3/ год азота.

Общее количество дымовых газов:

Vд.г.=VCO2 + VH2O + VO2 + VN2 = 30,75 + 77,4 + 36,41 + 411,1488 ==555,7088 млн.м3/год.

6.3 Чрезвычайные ситуации

6.3.1 Характеристика чрезвычайных ситуаций

Любая деятельность потенциально опасна. Потенциальность опасности означает ее скрытность, неопределенность во времени и пространстве. Потенциальная опасность - это скрытая сила. Чтобы эта сила проявилась, необходимы какие-то условия. Условия, позволяющие потенциальной опасности перейти в реальную, называют причинами. Причины могут быть известными или неизвестными, но они всегда существуют. Знание причин, умение их идентифицировать - основа профилактики чрезвычайных ситуаций. Иными словами, ЧС - это реализовавшаяся опасность.

В общем случае под ЧС понимают внешне неожиданную, внезапно возникающую обстановку, характеризующуюся резким нарушением установившегося процесса или явления и оказывающую значительное отрицательное воздействие на жизнедеятельность населения, функционирование экономики, социальную сферу и природную среду.

По причинам возникновения можно выделить такие классы ЧС:

Стихийные бедствия (землетрясения, наводнения, ураганы, сильные устойчивые морозы, эпидемии и т.д.).

Техногенные катастрофы - внезапный выход из строя машин, механизмов и агрегатов во время их эксплуатации, сопровождающийся серьезными нарушениями производственного процесса, взрывами, образованием очагов пожаров.

Антропогенные катастрофы - качественное изменение биосферы, вызванное действием антропогенных факторов, порождаемых хозяйственной деятельностью человека, и оказывающее вредное влияние на людей, животный и растительный мир.

Социально-политические конфликты - крайне острая форма разрешения противоречий между государствами с применением современных средств поражения, а также межнациональные кризисы, сопровождающиеся насилием.

Основными видами последствий ЧС являются: гибель, заболевания людей, разрушения, радиоактивное загрязнение, химическое заражение.

Данный комплекс предполагает внедрение разработки в основном на северных нефтяных месторождениях Западной Сибири. Для этого региона характерны следующие чрезвычайные ситуации природного характера:

а) сильные морозы (ниже -40 град. С);

б) метели и снежные заносы.

При работе в таких условиях работающие должны быть снабжены комплектом одежды, изготовленной в соответствии с требованиями ГОСТ ССБТ 12.4.084-80 «Одежда специальная для защиты от пониженных температур».

Чрезвычайные ситуации техногенного характера:

а) пожары;

б) взрывы паровоздушных смесей;

в) отключение электроэнергии и др.

6.3.2 Взрывозащита электрооборудования

Разрабатываемый в проекте буровой робот, является электрооборудованием, погружаемым в скважину для проведения работ. В результате работы могут возникнуть аварийные ситуации, последствием которых может стать пожар или взрыв в скважине.

Для предотвращения пожара и взрыва от тепловых источников электрического происхождения во взрывоопасных зонах необходимо применить электрооборудование во взрывозащищенном исполнении. Взрывозащищенным является электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды при эксплуатации этого оборудования.

Взрывозащищенные приборы конструируют таким образом, чтобы при искрении или неисправности внутри прибора не могла возникнуть опасная ситуация в среде, в которой установлен прибор.

Взрывозащищенное электрооборудование подразделяется по уровням и видам взрывозащиты, а также по группам и температурным классам.

По уровню взрывозащиты электрооборудование бывает повышенной надежности против взрыва, взрывобезопасное и особовзрывобезопасное.

В электрооборудовании повышенной надежности против взрыва защита обеспечивается только при нормальном режиме работы (знак уровня - 2). Во взрывобезопасном электрооборудовании - как при нормальном режиме работы, так и при повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме поврежденных средств взрывозащиты (знак уровня - 1). В особовзрывобезопасном электрооборудовании приняты дополнительные средства взрывозащиты (знак уровня - 0).

Виды взрывозащиты электрооборудования следующие: взрывонепроницаемая оболочка - d; заполнение или продувка оболочки при избыточном давлении защитным газом - р; искробезопасная цепь - i; кварцевое заполнение оболочки с токоведущими частями - q; масляное заполнение оболочки с токоведущими частями - о; специальная взрывозащита - s; защита вида «е».

Группа взрывозащищенного оборудования определяется областью его применения:

I - рудничное, предназначенное для шахт и родников;

II - для внутренней и наружной установки (кроме рудничного).

II группа делится на подгруппы IIA, IIB, IIC, которые соответствуют категории взрывоопасных смесей.

При создании взрывозащищенного электрооборудования большую роль играет безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ), через который взрыв не передается в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе. Взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом в зависимости от допустимого размера БЭМЗ подразделяются на пять категорий, соответствующих подгруппам II группы оборудования.

Температурные классы электрооборудования II группы зависят от предельной температуры поверхностей взрывозащищенного электрооборудования, безопасной в отношении воспламенения окружающей взрывоопасной среды.

В маркировку электрооборудования по взрывозащите входят: уровень взрывозащиты (0, 1, 2); знак Ех, указывающий на соответствие электрооборудования стандартам; вид взрывозащиты (q, d, p, o, s, i, e); группа и подгруппа оборудования (II, IIA, IIB, IIC), температурный класс (Т1 - Т6).

В соответствии с вышесказанным, приведем возможную маркировку бурового робота: 2ЕхdIIТ3 (повышенная надежность против взрыва, с защитой вида “d” , группа II, температурный класс Т3).

6.3.3 Противопожарные мероприятия

На всех этапах прострелочных работ должны строго соблюдаться меры пожарной безопасности, предупреждающие возможность пожара, а в случае возникновения пожара обеспечивающие быструю ликвидацию его.

На промыслово-геофизических предприятиях должны выполняться мероприятия, предусмотренные типовыми правилами пожарной безопасности соответствующей отрасли промышленности.

Согласно этим правилам на каждом производственном объекте должны быть лица, ответственные за пожарную безопасность определенного участка.

Все работники должны знать:

а) правила пожарной безопасности, изложенные в инструкции для своего рабочего места;

б) расположение на своем участке и вблизи него средств пожаротушения и правила пользования ими;

в) способ вызова пожарной охраны;

г) свои обязанности на случай пожара или аварии.

Основное внимание должно уделяться предотвращению пожаров. Для этого надо строго соблюдать следующие основные требования:

а) территорию предприятия, а также операторной содержать в чистоте, не загрязнять мусором, горючей жидкостью и маслами;

б) на объектах предприятия средства пожаротушения содержать в постоянной исправности;

в) иметь первичные средства пожаротушения (огнетушители, топор, лопатку и т.д.) и не использовать их для других целей;

г) жидкие горючие материалы перевозить в плотно закрывающихся бачках, банках; переливать их при помощи насоса, шланга.

Тушить возникшее пламя следует струей воды из пожарного рукава, струей из огнетушителя, песком, землей, и т.п.; при воспламенении жидких горючих материалов для их тушения не следует употреблять воду.

Причины, приводящие к аварии или несчастному случаю могут быть; организационного, технического и технологического характера.

Причины организационного характера:

а) допуск к самостоятельной работе рабочих и инженерно-технических работников без прохождения ими инструктажа по технике безопасности, пожарной и газобезопасности, без стажировки на рабочем месте и проверки полученных ими знаний квалифицированной комиссией;

б) грубое нарушение санитарного состояния территории и подсобных сооружений;

в) отсутствие контроля за состоянием индивидуальных средств защиты;

г) курение в местах, непредусмотренных для этого и специально не оборудованных;

д) выдача должностным лицам указаний или распоряжений, принуждающих подчинённых нарушать правила безопасности и охраны труда.

Причины технического характера:

а) эксплуатация аппаратов, оборудования и трубопроводов при параметрах, выходящих за пределы технических условий и паспортов;

б) пропуск газонефтяной смеси во фланцевых соединениях, разрыв прокладок, трещины, значительное утончение стенок трубопровода и аппаратуры; пропуски в сальниковых и торцевых уплотнениях насосов;

в) неисправность контрольно-измерительных приборов и средств автоматики;

г) неисправность системы пожаротушения и системы определения взрывоопасных концентраций.

6.4 Выводы по разделу

В представленном разделе были рассмотрены мероприятия по обеспечению безопасности людей, занятых при работе с блоком печей типа ПТБ-10А, а именно:

а) были сформулированы параметры операторной, в которой размещается рабочее место оператора;

б) был произведен расчет светового потока, который позволяет обеспечить оптимальные условия освещенности на рабочем месте;

в) был составлен список чрезвычайных ситуаций для проектируемого комплекса и приведены меры для предотвращения этих ситуаций.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что выполнение этих организационно-технических мероприятий будет способствовать повышению эффективности проведения работ, предупреждению травматизма и улучшению условий труда.

7. Оценка экономической эффективности проекта

7.1 Описание внедряемой системы

Проектирование системы автоматического управления газораспределительной станцией производится на базе программируемого контроллера SIMATIC S7-300 фирмы “Siemens”, современных датчиков отечественного производства, имеющих унифицированные выходные сигналы и программного обеспечения фирмы “Wonderware”.

Внедрение автоматизированной системы управления подогревом нефти в печах типа ПТБ-10 позволяет уменьшить потери газа на факел, следовательно финансовые потери.

7.2 Методика расчета показателей экономической эффективности проекта

Экономическое обоснование дипломного проекта осуществляется на базе методики определения экономической эффективности или инвестиционного проекта. Данная методика предполагает расчёт следующих показателей:

а) чистый дисконтированный доход (в течение всего срока службы);

б) внутренняя норма доходности;

в) рентабельность проекта (инвестиционных затрат);

г) срок окупаемости капитальных вложений.

Перечисленные показатели являются результатами сопоставления распределённых во времени доходов к инвестициям и затратам на внедрение и работу разрабатываемой системы. В качестве точки отсчёта для вычисления этих показателей принимаем дату начала реализации проекта.

Чистый дисконтированный доход определяется по формуле 7.1.

, (7.1)

где ЧД - чистый доход,

d* - ставка (норма) дисконтирования,

t - годы реализации проекта.

В качестве начального года расчётного периода принимается год начала финансирования работ по созданию проекта АСУ ТП. Конечный год расчётного периода определяется моментом завершения установленного жизненного цикла проектируемой системы. Анализируя эту формулу можно сказать, что если ЧДД>0, то проект можно принять к реализации, если ЧДД<0, то проект отвергается, если ЧДД=0, проект не убыточный, но и не прибыльный.

Чистый доход определяется по формуле 7.2 тремя составляющими - чистая прибыль, амортизация и капитальные вложения:

, (7.2)

где ЧП - чистая прибыль, получаемая от реализации проекта АСУ ТП;

А - амортизация основных фондов и нематериальных активов, приобретенных для реализации разрабатываемого проекта;

КВ - капитальные вложения.

Величина чистого дисконтированного дохода зависит от нормы дисконтирования d* и при некоторой величине обращается в ноль. Это значение нормы дисконтирования называется внутренней нормой доходности и определяется по формуле (7.3).

, (7.3)

где d* - ставка дисконтирования, при которой ЧДД=0.

Экономический смысл этого показателя заключается в том, что при ставке ссудного процента (процента по депозитному вкладу) равного внутренней норме доходности вложения финансовых ресурсов в данный проект даёт в итоге тот же суммарный доход, что и помещение этих ресурсов в банк на депозитный счёт.

Если ставка ссудного процента меньше ВНД проекта, то инвестирование средств в данный проект выгодно и наоборот.

При финансовом анализе инвестиционного проектов отбирают для реализации те проекты, которые имеют ВНД не ниже заранее заданные значения.

Рентабельность капитальных вложений рассчитывается по формуле:

; (7.4)

если Р=100%, то приведённые доходы равны приведённым инвестициям, если Р>100%, инвестиционный проект имеет доходность,

если Р<100%, то проект неэффективен.

Срок окупаемости проекта ТВ, т.е. период возврата капитальных вложений, определяется графически. Этот показатель обычно применяется при предварительной оценке экономической эффективности капитальных вложений. Данный показатель определяет время, в течение которого инвестиции будут возвращены за счёт доходов, полученных от реализации проекта [5].

7.3 Расчёт единовременных затрат

Единовременные затраты предприятия-заказчика на приобретение устройства включают единовременные затраты предприятия изготовителя и его прибыль, а также НДС, но так как разработка и программирование производилось самостоятельно, а монтаж системы предприятием - подрядчиком то НДС и рентабельность учитывались только для (в составе общих коэффициентов).

, (7.5)

где K - Единовременные затраты для создания системы автоматизации тыс.руб.;

r - Коэффициент рентабельности предприятия разработчика, доли ед.;

НДС - Ставка налога на добавленную стоимость, доли ед.

, (7.6)

где- затраты на разработку системы, тыс. руб.;

- затраты на программирование, тыс. руб.;

- затраты на изготовление, тыс. руб.

, (7.7)

где Зр - месячный оклад разработчика, руб.;

Траз - трудоёмкость разработки проекта и проектной документации, чел.месяц.;

Кпр, Кр - коэффициент премии к зарплате, районный коэффициент, доли ед.;

Ксн - коэффициент отчислений на социальные нужды, доли ед.;

Кнакл.расх - коэффициент накладных расходов, доли ед.

Таблица 7.1 - Данные для расчёта единовременных затрат

Наименование показателей

Усл. Обозн.

Значение

Оклад разработчика, руб.

Зраз

13000

Оклад программиста, руб.

Зпрог

13000

Коэффициент доплат к зарплате (премия), доли ед.

Кпр

0,4

Районный коэффициент, доли ед.

Кр

0,15

Коэффициент отчисления в социальные фонды, доли ед.

Ксн

0,26

Время на создание программы, мес.

Тпрог

0,5

Коэффициент затрат на монтаж, доли ед.

Км

0,1

Коэффициент накладных расходов, доли ед.

Кнакл.расх

0,4

Годовой фонд работы ЭВМ, час

Тпол

368

Годовой фонд оплаты труда персонала обслуживающего ПК, руб.

ЗП

13000

Коэффициент затрат на транспортировку оборудования, доли ед.

Ктрп

0,05

Норма амортизационных отчислений ЭВМ, доли ед.

Нэвм

0,2

Норма амортизационных отчислений здания, доли ед.

Нзд

0,2

Площадь, занимаемая ЭВМ, м2

Sзд

7

Стоимость 1 м2 здания, руб.

Сзд

30000

Стоимость ЭВМ, руб.

Кэвм


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.