Проектирование АСКУЭ для пивоваренного завода

Содержание

Введение

Глава 1. Технология пивоварения как объект автоматизации учёта электроэнергии

1.1. Технологическая схема производства пива

1.2. Анализ структуры электропотребления по цехам

1.3. Классификация помещений по условиям эксплуатации оборудования АСКУЭ

1.4. Обзор нормативно-технической документации

1.5. Постановка задачи на проектирование

Глава 2. Проектирование системы АСКУЭ для пивоваренного завода

2.1. Выбор конфигурации системы и точек установки приборов учета

2.2. Обоснование выбора средств измерений

2.3. Разработка функциональной и структурной схем АСКУЭ

2.4. Выбор каналов связи и топологии сети

2.5. Разработка алгоритма сбора, обработки и передачи данных

2.6. Конфигурация программного обеспечения верхнего уровня

2.7. Выбор оборудования для щитов учета и требования к их размещению

Глава 3. Монтаж и пусконаладка системы АСКУЭ

3.1. Требования к монтажу узлов учета

3.2. Организация заземления и экранирования линий связи

3.3. Программирование и настройка счетчиков и контроллеров

3.4. Проверка работоспособности системы и калибровка измерительных каналов

3.5. Ввод в эксплуатацию и регламент технического обслуживания

Глава 4. Технико-экономическое обоснование проекта

4.1. Расчет капитальных затрат

4.2. Оценка снижения затрат на электроэнергию

4.3. Расчет срока окупаемости

4.4. Анализ чувствительности проекта к изменению тарифов

Глава 5. Безопасность жизнедеятельности и экологичность проекта

5.1. Идентификация опасных и вредных факторов

5.2. Электробезопасность

5.3. Пожарная безопасность

5.4. Производственная санитария

5.5. Мероприятия по охране окружающей среды

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Проектирование АСКУЭ для пивоваренного завода

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

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие российской пищевой промышленности характеризуется высокими требованиями к энергоэффективности производственных процессов и оптимизации потребления топливно-энергетических ресурсов. Пивоваренная отрасль, традиционно относящаяся к энергоемким производствам, сталкивается с необходимостью внедрения автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), что обусловлено как экономическими факторами, так и требованиями технического регулирования. Рост тарифов на электроэнергию и ужесточение нормативов Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» делают актуальным внедрение систем учета, позволяющих снизить непроизводительные потери и оптимизировать режимы энергопотребления [1, c. 23].

Пивоваренное производство представляет собой сложный многостадийный технологический процесс, включающий варочное отделение, бродильное отделение, участок фильтрации и розлива, холодильные установки и компрессорное хозяйство. Каждый из этих участков характеризуется специфическими режимами энергопотребления с резко переменными нагрузками, что создает сложности при организации учета и контроля электроэнергии традиционными средствами. Отсутствие детализированного учета по цехам и технологическим линиям не позволяет выявить зоны неэффективного расходования электроэнергии и принять обоснованные управленческие решения по энергосбережению [12, c. 78].

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе достаточно высока. Вопросы построения АСКУЭ для промышленных предприятий рассматриваются в трудах специалистов ФГБОУ ВО «НИУ МЭИ», МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также в профильных изданиях — журналах «Автоматизация в промышленности», «Приборы и системы управления», «Энергосбережение». Проблематика энергоучета на предприятиях пищевой промышленности освещена в работах отраслевых НИИ и профильных кафедр технических вузов. Вместе с тем, специфика пивоваренного производства требует адаптации типовых решений с учетом классификации помещений по взрывоопасности, повышенной влажности и требований санитарного контроля [18, c. 145].

Цель выпускной квалификационной работы — разработка проектного решения автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии для пивоваренного завода с обоснованием выбора технических средств, структуры системы и технико-экономической эффективности внедрения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ технологической схемы производства пива и структуры электропотребления по цехам и технологическим участкам;
• осуществить классификацию помещений пивоваренного завода по условиям эксплуатации оборудования АСКУЭ и изучить нормативно-техническую документацию;
• выполнить выбор конфигурации системы АСКУЭ, точек установки приборов учета и обосновать выбор средств измерений;
• разработать функциональную и структурную схемы АСКУЭ, определить каналы связи и топологию сети;
• сформировать алгоритм сбора, обработки и передачи данных, выполнить конфигурацию программного обеспечения верхнего уровня;
• провести технико-экономическое обоснование проекта с расчетом капитальных затрат, оценкой снижения расходов на электроэнергию и определением срока окупаемости.

Объектом исследования выступает пивоваренный завод производственной мощностью 15 млн декалитров пива в год, расположенный в Центральном федеральном округе Российской Федерации, с полным технологическим циклом производства и развитой инфраструктурой энергоснабжения.

Предметом исследования является процесс проектирования автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии применительно к условиям пивоваренного производства с учетом специфики технологических процессов и требований нормативно-технической документации.

Методологическую базу исследования составляют теоретические основы автоматизации технологических процессов, методы проектирования АСУ ТП в соответствии с ГОСТ 34.601-90, нормативные требования к построению систем учета электроэнергии согласно ПУЭ 7-го издания, СП 31.13330.2012, ГОСТ Р 8.596-2002, Федерального закона № 261-ФЗ, а также инструментальные методы расчета погрешности измерительных каналов, выбора средств автоматизации и технико-экономического обоснования проектных решений [5, c. 56].

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к проектированию АСКУЭ для многостадийного энергоемкого производства с учетом классификации помещений по условиям эксплуатации, разработке алгоритма сбора и обработки данных с переменными нагрузками и адаптации типовых решений к специфике пивоваренной отрасли.

Теоретическая значимость определяется систематизацией требований к проектированию АСКУЭ для предприятий пищевой промышленности и обобщением методологических подходов к выбору структуры и конфигурации системы. Практическая значимость состоит в разработке конкретного проектного решения, включающего функциональные и структурные схемы, спецификации оборудования, алгоритмы программного обеспечения и технико-экономическое обоснование, пригодное к внедрению на реальном производственном объекте.

Структура выпускной квалификационной работы включает введение, пять глав основного содержания, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматривается технология пивоварения как объект автоматизации учета электроэнергии, анализируется структура электропотребления и нормативно-техническая база. Во второй главе осуществляется проектирование системы АСКУЭ с обоснованием выбора технических средств, разработкой схем и алгоритмов. Третья глава посвящена вопросам монтажа и пусконаладки системы. Четвертая глава содержит технико-экономическое обоснование проекта. Пятая глава раскрывает аспекты безопасности жизнедеятель

…