Автоматизация системы управления адсорбционной станции осушки воздуха КИП

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретико-методологические основы автоматизации процессов подготовки промышленного воздуха

1.1. Принципы адсорбционной осушки в современных пневмосистемах российского машиностроения

1.2. Нормативное регулирование эксплуатации сосудов под давлением и систем автоматизации в РФ

1.3. Классификация и сравнительный анализ отечественных программно-технических комплексов для управления насосно-компрессорным оборудованием

Глава 2. Анализ существующей системы управления и технологического состояния адсорбционной станции

2.1. Техническая характеристика объекта автоматизации и параметров качества воздуха КИП

2.2. Оценка эффективности функционирования локальных контуров регулирования и аудит измерительных каналов

2.3. Определение потенциала модернизации с позиции импортозамещения средств КИПиА

Глава 3. Разработка проекта автоматизации системы управления станцией осушки

3.1. Построение функциональной и алгоритмической структуры АСУ ТП на базе ПЛК

3.2. Выбор технических средств автоматизации и расчет метрологической надежности системы

3.3. Проектирование визуализации технологического процесса и интеграция в единую информационную среду предприятия

3.4. Экономический расчёты

3.5. Экологическая справка

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Автоматизация системы управления адсорбционной станции осушки воздуха КИП

Специальность: 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

Направление: Машиностроение

ВВЕДЕНИЕ

Современное промышленное производство в Российской Федерации характеризуется интенсивным внедрением автоматизированных систем управления технологическими процессами, что обусловлено необходимостью повышения производительности труда, обеспечения стабильности качества выпускаемой продукции и снижения эксплуатационных издержек. Особое значение в контексте модернизации отечественного машиностроительного комплекса приобретает автоматизация вспомогательных производств, включая системы подготовки сжатого воздуха для контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА). Качество воздуха, поступающего в пневматические исполнительные механизмы, регуляторы и датчики, непосредственно влияет на точность измерений, надежность работы систем управления и межремонтный период оборудования.

Адсорбционные станции осушки воздуха представляют собой критически важное технологическое оборудование, обеспечивающее требуемые параметры точки росы воздуха КИП в соответствии с требованиями ГОСТ 17433-80 «Промышленная чистота. Сжатый воздух». Однако эксплуатация данных установок на многих российских предприятиях ведется с использованием устаревших систем управления, не позволяющих в полной мере реализовать потенциал энергоэффективности и диагностики технического состояния адсорбента. В условиях реализации государственной политики импортозамещения, закрепленной в постановлениях Правительства РФ и дорожных картах Минпромторга России, актуальность разработки проектов автоматизации на базе отечественных программно-технических комплексов существенно возрастает [1, c. 18].

Степень разработанности проблемы автоматизации адсорбционных установок в научно-технической литературе можно охарактеризовать как среднюю. В трудах российских ученых, в частности, специалистов МГТУ им. Н.Э. Баумана, НИУ «МЭИ», рассматриваются теоретические основы построения АСУ ТП для компрессорных станций, однако вопросы алгоритмизации управления циклами регенерации адсорбента и интеграции локальных систем в единую информационную среду предприятия освещены недостаточно полно. Отечественная нормативная база, представленная ГОСТ Р МЭК 61131-3-2016 и РД 50-34.698-90, задает общие требования к проектированию систем автоматизации, но не учитывает специфику управления процессами адсорбционной осушки с переменной влажностью входящего воздуха.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка проекта автоматизации системы управления адсорбционной станции осушки воздуха КИП на базе современных программируемых логических контроллеров отечественного производства с обеспечением требований энергоэффективности и метрологической надежности.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить теоретико-методологические основы адсорбционной осушки и нормативное регулирование эксплуатации сосудов под давлением в РФ;
• провести анализ существующей системы управления адсорбционной станцией и оценить техническое состояние измерительных каналов;
• разработать функциональную и алгоритмическую структуру автоматизированной системы управления на базе ПЛК;
• осуществить выбор технических средств автоматизации с учетом принципов импортозамещения;
• спроектировать систему визуализации технологического процесса и интеграции в информационную инфраструктуру предприятия;
• выполнить технико-экономическое обоснование предложенных решений и оценить экологическую эффективность проекта.

Объектом исследования является адсорбционная станция осушки воздуха КИП производительностью 200 м³/ч, эксплуатируемая в составе компрессорного хозяйства машиностроительного предприятия.

Предметом исследования выступает система управления технологическим процессом адсорбционной осушки, включающая контуры регулирования давления, контроля точки росы, управления регенерацией адсорбента.

Методологическая база работы включает теоретические положения автоматизации технологических процессов, изложенные в трудах российских ученых; инженерные методы проектирования АСУ ТП в соответствии с ГОСТ 34.601-90; методики расчета погрешности измерительных каналов согласно ГОСТ 8.009-84; принципы программирования ПЛК на языках стандарта МЭК 61131-3. Нормативную базу составляют федеральные законы № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», технические регламенты Таможенного союза, государственные стандарты на средства автоматизации и метрологическое обеспечение.

Научная новизна работы заключается в разработке алгоритма адаптивного управления циклами регенерации адсорбента с учетом динамики влагосодержания входящего воздуха и остаточной влагоемкости силикагеля, что позволяет минимизировать расход воздуха на регенерацию.

Теоретическая значимость исследования состоит в систематизации методов автоматизации адсорбционных установок и обосновании критериев выбора архитектуры АСУ ТП для объектов компрессорного хозяйства.

Практическая значимость определяется возможностью использования разработанных функциональных схем автоматизации, алгоритмов управления и программного обеспечения ПЛК для модернизации аналогичных установок на предприятиях машиностроительного комплекса России, что будет способствовать повышению надежности пневматических систем КИПиА и снижению энергопотребления компрессорных станций.

Структура работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. Первая глава посвящена теоретико-методологическим основам автоматизации процессов подготовки промышленного воздуха. Во второй главе проводится анализ существующей системы управления и технологического состояния адсорбционной станции. Третья глава содержит разработку проекта автоматизации, включая выбор технических средств, расчет метрологических характеристик и технико-экономическое обоснование. В заключении

…