Автоматизация котельной установки

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет Автоматики и вычислительной техники

Кафедра Автоматики и компьютерных систем

Специальность «Управление и информатика в технических системах»

Автоматизация вспомогательной котельной установки производства мономеров ООО «Томскнефтехим»

Выпускная квалификационная работа

на соискание квалификации инженер

ФЮРА. 425200. 001 ПЗ

Студент группы З-8120 _________ ________ Соснин В.А.

Руководитель работы _________ ________ Курганов В.В.

Консультанты:

по экономике _________ ________ Видяев И.Г

по безопасности

жизнедеятельности _________ ________ Дашковский А.Г

Допустить к защите,

заведующий кафедрой _________ _________ Цапко Г.П.

Томск

2008 г.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра АИКС

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой Цапко Г.П.

ЗАДАНИЕ

по выпускной квалификационной работе Соснину В.А.

1. Тема работы: Автоматизация вспомогательной котельной установки

производства мономеров ООО «Томскнефтехим»

утверждена приказом по факультету от 11 апреля 2008 года № 35

2. Срок сдачи студентом законченной работы 20.06.2008г.

3. Исходные данные к работе: технологический регламент установки, служебные инструкции, функциональные схемы, инструкции по эксплуатации приборов, нормативно-правовая документация, ГОСТы.

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

1.         Описание технологического процесса

2.         Характеристика технологического оборудования

3.         Характеристика применяемого сырья

4.         Описание технологического процесса и схемы

5.         Обоснование выбора регулируемых величин

6.         Обоснование выбора контролируемых величин

7.         Обоснование выбора средств автоматизации

8.         Эксплуатация средств автоматизации

9.         Сигнализация и блокировка

10.       Экономический расчет, требования БЖД

5. Перечень графического материала

1.         План-схема производства Мономеров

2.         Технологическая схема котельной

3.         Участок подачи топливного газа

4.         Участок подачи воздуха в топку

5.         Топочная камера котельной установки

6.         Сар уровня в барабане котла

7.         Датчики расхода и давления Метран-100

8.         Волноводный уровнемер Rosemount серии 3300

9.         Блок преобразования сигналов, искрозащиты и питания БПС-90

10.       Электронный регулятор РС29

11.       Регистраторы РМТ69

12.       Диафрагма камерная ДКС

13.       Электропневматический позиционер Simens SIPART PS2

14.       Экономическая часть

15.       Вывод

6. Консультанты по работе (с указанием относящихся к ним разделов работы):

Курганов В.В. – основная часть (автоматизация)

Видяев И.Г – экономические расчеты

Дашковский А.Г – охрана безопасности жизнедеятельности

7. Дата выдачи задания 01.03.2008г.

Руководитель________________________

Задание принял к исполнению__________

____________________________________

Рецензия

на выпускную квалификационную работу Соснина В.А.

«Автоматизация котельной установки производства мономеров»

Выпускная квалификационная работа Соснина В.А «Автоматизация котельной установки производства мономеров ООО «Томскнефтехим»», выполнена на 81 листе пояснительной записки и 16 демонстрационных листах и полностью соответствуют теме.

В данной работе, дипломник рассмотрел вопрос, который на самом деле является актуальным для производства мономеров. Данная тема широко обсуждается высшим руководством, но вопрос всегда упирается в финансирование. Для выявления наиболее важных участков котельной дипломник преднамеренно упростил схему, оставив самые важные части.

В начале работы Соснин В.А. описал технологию работы котельной установки и характеристику применяемого сырья.

На основе проведенного анализа производится выбор основных величин, которые подлежат регулированию и контролю. Перечень данных величин соответствует регламенту предприятия, тут ничего нового дипломник не внес.

Используя имеющиеся тех.литературу, номенклатуру выпускаемых тех.средств опытом отечественным и зарубежным, Соснин В.А. обосновывает выбор средств автоматизации. Судя по работе, дипломником проведена работа по изучению рынка приборов автоматизации и сделан вполне осознанный выбор в пользу регуляторов РС29. Причины на это веские: данные приборы уже эксплуатируются на нашем предприятии, поэтому есть достаточный опыт и некоторый запас деталей. Цена приборов достаточно низкая, и надежность приборов соответствует мировым стандартам. В этой же части приведены расчеты измерительных устройств.

В заключительной части дипломного проекта рассмотрены вопросы технико-экономического обоснования ВКР и безопасности жизнедеятельности.

Недостатки

1. Отсутствуют электрические схемы соединений, вообще этому вопросу уделено мало внимания.

2. Экономическому вопросу уделено мало внимания, суммы округленны очень грубо.

3. Волновой уровнемер – новое устройство для нас, опыта не имеется.

На мой взгляд, принимая в расчет ошибки, недочеты и неточности данная работа заслуживает оценки «отлично», а Соснин В.А присвоения квалификации инженер по специальности 220201 - «Управление и информатика в технических системах».

Доклад

Здравствуйте, уважаемые члены комиссии!

Позвольте представить на ваше рассмотрение дипломный проект на тему «Автоматизация котельной установки производства мономеров». Данная установка является одной из самых важных частей нашего завода. Сам котел производства японской фирмы Hitachi, год выпуска 1985. Производительность составляет 200 т/ч перегретого пара давлением 110 кг. Также в котельной установлен турбогенератор, мощностью 17 Мегаватт. Расположение котельной вы можете видеть на изображение (Рис 1). Технология производства пара следующая: (рис 2)

Для поддержания процесса горения в топку поступает газ и воздух.

Газ поступает уже подогретый до 80 градусов - для оптимизации процесса горения. В топке газ распространяется через 4 газовые горелки. Температура в печи около 8000 градусов.

Воздух засасывается вентилятором и подогревается до температуры 250 градусов за счет тепла уходящих дымовых газов в регенеративном воздухоподогревателе. Выход продуктов горения в атмосферу происходит через вытяжную трубу.

Деминерализованная вода поступает в диаэратор, в котором происходит удаление кислорода и углекислого газа для предотвращения коррозии металлических конструкций, а так же предварительный подогрев воды. После него питательная вода, насосом нагнетается в котел, в котором она превращается в пар температурой 540 градусов и давлением 11 МПа. Часть пара идет в котел барабана, который предназначен для нагрева питательной воды до температуры кипения. При этом образуется пароводяная смесь, удельный вес которой значительно ниже поступающей котловой воды. В результате чего происходит естественная циркуляция воды в котле и образование пара.

На технологической схеме можно выделить четыре основных узла. Давайте посмотрим на эти участки поближе. Это:

1.         (Рис 3)Система автоматического регулирования расхода топливного газа. Природный газ поступает в котельную в количестве 2000-16000 м3/ч. Расход газа зависит от давления пара на выходе. Если давление превышает допустимую норму (110 кг), клапан прикрывается, температура в топке понижается, давление пара приходит в норму. Для аварийного закрытия доступа газа предусмотрены отсекатели.

2.         (Рис 4)САР расхода и давления воздуха в топку. Для контроля данных параметров установлены датчики расхода и давления. Если давление превышает норму (7 кг) регулятор подает сигнал сервоприводу дутьевого вентилятора который меняет положение лопаток, напор воздуха меняется.

3.         (Рис 5)САР температуры в топке. Данный параметр регулируется расходом воздуха и газа, сохраняя пропорции для оптимального горения. При превышении температуры в топке (свыше 8000 градусов) прикрывается клапан подачи газа к топке, а так же меняется напор воздуха положением лопастей.

4.         (Рис 6)САР уровня в барабане котла. Барабан котла предназначен для нагрева питательной воды до температуры кипения. При этом образуется пароводяная смесь, удельный вес которой значительно ниже поступающей котловой воды. В результате чего происходит естественная циркуляция воды в котле и образование пара. Уровень в барабане должен быть около 50 %. При повышении или понижении вырабатывается управляющее воздействие на клапан, регулирующий подачу питательной воды в котел.

Показания по этим узлам необходимо тщательно контролировать. В данный момент для контроля и регулирования используется устаревшее оборудования производства 80-х, 90-х годов. После изучения рынка измерительной и регулирующей техники были выбраны следующие приборы:

1.         (Рис 7)Метран-100. Челябинского производства. На основе измерительной части этого прибора существует множество модификаций: избыточного давления, абсолютного давления, разрежения, давления-разрежения, разности давлений, гидростатического давления. Имеет цифровое табло на корпусе. Этот датчик достаточно известен.

2.         (Рис 8)Волноводные уровнемеры Rosemount серии 3300 компании Emerson. Принцип действия волнового уровнемера основан на вырабатывании микроволновых радиоимпульсов малой мощности которые направляются вниз по зонду, погруженному в технологическую среду. При достижении импульсом измеряемой среды происходит отражение микроволнового сигнала. Временной интервал равен расстоянию до уровня контролируемой среды. Аналогичным образом измеряется расстояние между датчиком и границей раздела двух жидких сред с различными коэффициентами диэлектрической проницаемости.

3.         (Рис 9)БПС-90 предназначены для питания вышеописанных датчиков по двухпроводной линии связи, несущей одновременно информацию об измеряемом параметре в виде сигнала постоянного тока. Для вывода информации предусмотрено цифровое табло. Имеется сигнализация ухода значения выходного сигнала за минимальный и максимальный уровни.

4.         (Рис 10)Регуляторы РС29 предназначены для управления исполнительными механизмами. Имеется несколько исполнений как с цифровым табло, так и со стрелочным. В данной работе рассмотрены несколько модификаций, предназначенных как для работы с датчиками температуры, так и с унифицированными сигналами (4-20мА, 0-5мА, 0-20мА).

5.         (Рис 11)РМТ 69 предназначены для измерения, регистрации и контроля температуры и других неэлектрических величин (частоты, давления, расхода, уровня и прочих), преобразованных в электрические сигналы силы, напряжения постоянного тока и активное сопротивление постоянного тока. На цветном мониторе отображаются результаты измерения и состояние дискретных входов в виде графика, гистограмм или таблицы. Прибор сохраняет в энергонезависимой памяти результаты измерений, состояние реле, состояние дискретных входов. Объем памяти 64 мБ. Прибор имеет 6 каналов и по 2 сигнализационные уставки на каждый канал. Есть 16 релейных выходов.

6.         (Рис 12)Диафрагма ДКС. Устанавливаются на трубопроводе и предназначены для создания разницы давлений до и после диафрагмы. Работают в паре с датчиками расхода. Так как на котельной установке уже были установленны датчики, и мы всего лишь их заменяем, то большой потребности в диафрагмах нет. Их можно установить лишь для более точных измерений.

7.         (Рис 13)Электропневматический позиционер Siemens SIPART PS2 используется для управления регулирующими клапанами. Прибор устанавливает регулирующий орган в положение, соответствующее электрическому входному управляющему сигналу. Дополнительные функциональные входы могут быть использованы для блокировки клапана или для установки в безопасное положение. Данный позиционер отличается от полностью пневматических временем регулирования и надежностью. Это две важные составляющие успешного регулирования процессом.

(Рис 14) На слайде 14 изображена структурная схема соединения приборов. Сигнал по двухпроводной схеме идее от метрана к БПС90, который по этим же проводам питает датчик. Далее сигнал поступает в регулятор РС29, который сравнивает входящее значение, и величину уставки. В случае разницы между этими величинами появляется сигнал, который идет на позиционер.

Так же сигнал с БПС идет на регистратор РМТ69. При замыкании контактов сигнал идет в схему сигнализации или блокировки.

Замена старых приборов на новые повысит надежность всей установки в целом. В связи с более точным регулированием процесса будет существенная экономия газа и оптимизация выработки пара. В связи с тем, что на модернизацию требуется огромное количество финансовых средств, было проведено технико-экономическое обоснование.

(Рис 13)Всего на закупку оборудования, включая кабеля, шлейфы, инструменты и т.д. ушло 1427000 рублей. На зар.плату понадобится 351000 рублей. В эти сумму войдут материальное поощрение.

(Рис 14)В заключении хотелось бы сказать, что данная работа позволила мне посмотреть на этот участок изнутри. Цель дипломной работы достигнута. Спасибо за внимание.

Содержание

Введение. 13

1. Описание технологического процесса. 18

2. Характеристика технологического оборудования. 21

3. Характеристика применяемого сырья, материалов и полупродуктов. 22

4. Описание технологического процесса и схемы.. 23

Подача и обработка деменирализованной воды.. 23

Система подачи питательной воды.. 24

Система выработки перегретого пара высокого давления (пар. 25

П110) 25

5. Обоснование выбора каналов внесения регулирующих воздействий. 33

6. Обоснование выбора контролируемых и сигнализируемых величин. 35

7. Обоснование выбора средств автоматизации. 39

9. Расчеты автоматических устройств. 48

10. Эксплуатация средств автоматизации. 61

11. Экономический расчет. 65

12. Безопасность и экологичность работы.. 87

Заключение. 95

Conclusion. 96

Литература. 97

Реферат

Дипломный проект на тему «Автоматизация котельной установки производства мономеров» состоит из 81 страницы. В ней содержится 2 рисунка, 8 таблиц и приложение. Для составления этой работы было использовано 20 источников литературы, включая рабочие инструкции, учебно-методические пособия и нормативно-правовую литературу.

В данном проекте была рассмотрена автоматизация одного из наиболее важных участков в работе завода по производству мономеров – этилена и пропилена. Из-за морально и физически устаревшего оборудования высока вероятность выхода из строя, как отдельных участков котельной установки, так и всей установки в целом, что грозит полной остановкой завода.

Целью выпускной работы является модернизация оборудования котельной, путем замены отдельных приборов и управляющих устройств на более современные. Для этого требовалось изучить рынок предложений как отечественных, так и импортных средств автоматизации.

Был проведен экономический расчет работ по модернизации котельной установки. Так же имеется часть по технике безопасности и охраны окружающей среды.

Внедрение данной дипломной работы возможно с доработкой ведущими специалистами ООО «Томскнефтехим» и более четкой проработкой деталей.

Особенностью данной работы в том, что участок, который я обслуживаю по роду своей деятельности, находится рядом и наше оборудование часто пересекается. Именно эту тему я выбрал, потому что мне интересно узнать работу этой установки. Свой интерес я полностью удовлетворил.

Введение

Общие сведения о предприятии «Томскнефтехим»

ООО «Томскнефтехим» - один из крупнейших производителей полимеров, карбамидоформальдегидных смол, формалина. Предприятие входит в состав ООО "СИБУР"

В 2004 году Томский нефтехимический комплекс отметил свое 30-летие, и в этом же году его производства были объединены в единый технологический и экономический комплекс под эгидой ОАО «Газпром».

Генеральным директором ООО «Томскнефтехим» является Аркадий Мамиконович Егизарьян.

В состав предприятия ООО «Томскнефтехим» входят:

·           производство формалина и карбамидных смол;

·           производство этилена, пропилена (пр-во мономеров);

·           производство полипропилена и композиций на его основе;

·           производство полиэтилена высокого давления и композиций на его основе;

Производство Мономеров

Годовая проектная производительность технологической установки – 300 тысяч тонн этилена и 150 тысяч тонн пропилена. Первый товарный пропилен был получен на Томском нефтехимическом комплексе 19 декабря 1993 года, товарный этилен – 24 декабря 1993 года. В настоящее время Производство мономеров полностью обеспечивает сырьем полимерные производства ООО «Томскнефтехим». Попутные продукты производства: бутилен-бутадиеновая фракция (ББФ) для производства синтетического каучука, фракция жидких продуктов пиролиза для производства ароматических углеводов (бензол), тяжёлая смола пиролиза для выпуска техуглеродов.

Коллектив производства-574 человека.

Начальника производства - Николай Николаевич Кузнецов

Сегодня ЭП-300 выпускает в сутки примерно 650 тонн этилена и 370 - полипропилена. Это узловое производство в нефтехимии, именно с него начинается производство упаковочных пластмасс и синтетического каучука.

Теоретическая часть

Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

1) обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,

2) приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,

3) увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,

4) повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,

5) увеличивает экономичность работы парогенератора.

Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.

Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)

Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а так же переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.

Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.

Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенераторной установки, а так же в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.),предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.

Эксплуатация котлов должна обеспечивать надежную и эффективную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатация должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов” Госгортехнадзора, ”Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей”, ”Правилами технической эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей” и др.

На основе указанных материалов для каждой котельной установки должны быть составлены должностные и технологические инструкции по обслуживанию оборудования, ремонту, технике безопасности, предупреждению и ликвидации аварий и т.п. Должны быть составлены технические паспорта на оборудование, исполнительные, оперативные и технологические схемы трубопроводов различного назначения. Знание инструкций, режимных карт работы котла и указанных материалов является обязательным для персонала. Знания обслуживающего персонала должны систематически проверяться.

Эксплуатация котлов производится по производственным заданиям, составляемым по планам и графикам выработки пара, расхода топлива, расхода электроэнергии на собственные нужды, обязательно ведется оперативный журнал, в который заносятся распоряжения руководителя и записи дежурного персонала о работе оборудования, а так же ремонтную книгу, в которую записывают сведения о замеченных дефектах и мероприятиях по их устранению.

Должны вестись первичная отчетность, состоящая из суточных ведомостей по работе агрегатов и записей регистрирующих приборов и вторичная отчетность, включающая обобщенные данные по котлам за определенный период. Каждому котлу присваивается свой номер, все коммуникации окрашиваются в определенный условный цвет, установленный ГОСТом. Установка котлов в помещении должна соответствовать правилам Госгортехнадзора, требованиям техники безопасности, санитарно-техническим нормам, требованиям пожарной безопасности.