Анализ работоспособности измерительных приборов и средств автоматизаций установка очистки бутадиена

Организационно-технические меры включают в себя:
- ограждение рабочих мест от установок, находящихся под напряжением;
- применение блокирующих устройств;
- расположение электрических сетей на безопасной высоте;
- применение средств индивидуальной защиты;
- применение защитных средств (измерители фазных токов, напряжений);
- применение переносных заземлителей.
Организационные меры:
- обучение персонала;
- соблюдение правил ПУЭ, ПТЭ, ПТБ;
- высокая организованность и дисциплина;
- контроль за выполнением работ;
- вывешивание плакатов.
Зануление осуществляет два защитных действия: быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети и снижение напряжения зануленных нетоковедущих электрических частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли.
Принципиальная схема зануления в однофазной сети показана на рисунке 1.1.

Iк Iк Iк ФП

Iк

Uф
Iн Iз Iз НРП(НЗП)


2

r0 Iк Iк

Iз 1 Iк rn 2 rn

1

Iз Iз


1 — корпус электроустановки; 2 — аппараты защиты от токов к.з. (предохранители, автоматические выключатели и т.п.); r0 — сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока; rn — сопротивление повторного заземления нулевого проводника; Iк — ток к.з.; Iн — часть тока к.з., протекающего через нулевой проводник; IЗ — часть тока к.з., протекающего через землю; ФП — фазный провод; НРП(НЗП) — нулевой рабочий (он же защитный) провод.

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема зануления в однофазной сети
Пожарная безопасность
Согласно ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования» помещение технологической линии относится к категории А. Источниками возгорания могут служить электрощиты и ПК при коротком замыкании, а также все датчики и исполнительные устройства. В качестве средств пожаротушения применяют установки автоматического пожаротушения.
Также необходимо помещения цехов оборудовать противопожарной сигнализацией.

При выполнении всех требований по охране труда вредных воздействий на человека и окружающую среду свыше нормативных не происходит, поэтому дипломный проект можно считать экологически чистым.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Расчет исполнительного устройства

Исполнительные устройства для задвижки - в нашем случае это МЭО – для нашего случая просто выбираются по установленным параметрам. Это:
- усилия производимые задвижкой;
- время полного оборота;
- параметры вала;
- наличие и отсутствие фланцев;
- степень климатического исполнения.
Все эти параметры берутся из технологических требований и параметров управляемых задвижек. Например, если задвижка требует для открытия-закрытия усилие 15 Нм, то МЭО выбирается с запасом 15…25%. Это составляет 17,25…18,75 Нм.
Остальные параметры берутся из технологического процесса: время открытия и закрытия, которые необходимы для корректного управления процессом, степень климатического исполнения, расположение вала, наличие-отсутствия взрывозащиты, исполнение датчиков положения, наличие фланца.


Расчет суживающего устройства

Расчет суживающего устройства необходим для измерения потока газа. В основе измерения расхода газообразного вещества используется метод переменного перепада давления. На трубопроводе устанавливается стандартная бескамерная диафрагма. При протекании через нее потока газа (в нашем случае измеряется поток перегретого пара) происходит перепад давления, который, в свою очередь, преобразуется в токовый сигнал 0…5 мА первичным датчиком.
Расчёт такого устройства производится по данным, приведенным в таблице 2.1.
Талица 2.1
Внутренний диаметр трубопровода D20, мм 150 Плотность перегретого пара, кг/м3 3,76 Динамическая вязкость пара, Па·с 1,6·10-5 Абсолютное давление p, МПа 0,784 Массовый максимальный расход пара, Qм max, кг/ч 7000 Материал диафрагмы 12Х18Н10Т До диафрагмы имеется Перегретый пар Материал трубопровода 20х18Н13 Температура пара t, °C 200 Средний расход пара Qср(0,5¸0,7)Qм. max = 0,68Qм. max, кг/ч 4760 Минимальный расход Qmin=(0,25¸0,33)Qм = 0,31 Qм кг/ч 2170 Допустимая потеря давления р`п.д..= (0,05¸0,1)р = 0,085 р, кПа 67
Поправочный множитель на расширение металла Кt:
Кt = 1,0029
Внутренний диаметр трубопровода: D = D20 х Кt = 150 х 1,0029 = 150,4мм
В зависимости от максимального контролируемого расхода пара Qм max выбирается ближайшее большее число из чисел ряда Qпр. Для Qм max = 7000 выбираем Qпр = 8000 кг/ч.
Выбранное число будет верхним пределом измерения дифманометра-расходомера.
Определяем расчётную допустимую потерю давления:
Р`п.д.= 0,085 × 0,784 =0,067 МПа = 67 кПа

Определим вспомогательную величину:

По вычисленному значению С и заданной величине ρп.д определим по номограмме искомое значение Dрн и приближённое значение m:
Dрн = 100 кПа
m = 0,25
Рассчитаем число Рейнольдса и проверим условие Reгр>Reгрсопла , если оно выполняется, то расчёт можно продолжить.
Reгрсопла = 10,5 · 104

Таким образом, условие Reгр>Reгрсопла выполняется и расчет можно продолжать.
Определим поправочный множитель e на расширение пара по номограмме (берется из справочника):

Отсюда е=0,97
Найдем вспомогательную величину ma:

Найдём модуль m и коэффициент расхода a по величине ma:
m = 0,25
a = 0,6267
Найдем потерю давления на диафрагме по формуле:

Определяем по найденному значению m расчётный диаметр отверстия сужающего устройства в рабочих условиях:

По найденному размеру d с учётом коэффициента линейного расширения материала диафрагмы Kt найдём

Произведём проверочный расчёт:

Определим погрешность расчёта:


ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В данном разделе приводятся экономические расчёты.
Все расчёты произведены с помощью электронных таблиц на основании приведённых формул.

Расчёт стоимости приборов и средств автоматизации
Произведём расчёт стоимости приборов и средств автоматизации (см. таблицу 3.1).
Стоимость определяется по формуле:
,(3.2)
где - стоимость всех приборов, руб;
- цена прибора, руб;
- количество приборов.
Итоговое значение определяется суммированием значений столбца «Стоимость».


Таблица 3.1 – Расчет стоимости приборов Наименование Кол. Ед.изм. Цена, руб Стоимость, руб Шкафы Автоматизированное рабочее место диспетчера (диспетчерская) 2 шт. 87564 175128 Автоматизированное рабочее место диспетчера (участок) 2 шт. 86187 172374 Шкаф интерфейсный (диспетчерская) 1 шт. 124232 124232 Шкаф интерфейсный (участок) 1 шт. 125328 125328 Мобильное устройство персонала 2 шт. 28930 57860 Шкаф управления общекабельным оборудованием 3 шт. 85612 256836 Шкаф управления емкостями 2 шт. 98754 197508 Шкаф управления насосами 2 шт. 74621 149242 Шкаф управления системой 2 шт. 138121 276242 Приборы Метран-286-02-Exd-1 -100/l20-Н10-(-50...500)°С-Т6-У1.1-ГП 8 шт. 18200 145600 Метран-150CDR2-2-2-1-1-L3-A-HR5-M4-KM-D5-2-B1 14 шт. 53600 750400 Rosemount -3105-L-A-1-F-SC-NA-WT (взрывозащищенное исполнение) 7 шт. 147600 1033200 Средства автоматизации       0 МЭО-100/25-0,63 К Электрический однооборотный исполнительный механизм 6 шт. 27675 166050 МЭО-16/10-0,25 Электрический однооборотный исполнительный механизм 5 шт. 14500 72500 МЭО-250 механизм исполнительный электрический однооборотный 3 шт. 24600 73800 ИТОГО:       3776300
Итоговое значение определяется суммированием значений столбца «Стоимость».
Произведём расчет стоимости материалов для монтажа приборов.
Стоимость материалов определяется по формуле:
,(3.2)
где - стоимость всех приборов, руб;
- цена прибора, руб;
- количество приборов.
Итоговое значение определяется суммированием значений столбца «Стоимость».

Таблица 3.2 – Расчет стоимости материалов для монтажа Наименование Кол. Ед.изм. Цена, руб Стоимость, руб Шкафы Автоматизированное рабочее место диспетчера (диспетчерская) 2 шт. 258 516 Автоматизированное рабочее место диспетчера (участок) 2 шт. 273 546 Шкаф интерфейсный (диспетчерская) 1 шт. 346 346 Шкаф интерфейсный (участок) 1 шт. 320 320 Мобильное устройство персонала 2 шт. 84 168 Шкаф управления общекабельным оборудованием 3 шт. 524 1572 Шкаф управления емкостями 2 шт. 388 776 Шкаф управления насосами 2 шт. 391 782 Шкаф управления системой 2 шт. 429 858 Приборы Метран-286-02-Exd-1 -100/l20-Н10-(-50...500)°С-Т6-У1.1-ГП 8 шт. 89 712 Метран-150CDR2-2-2-1-1-L3-A-HR5-M4-KM-D5-2-B1 14 шт. 245 3430 Rosemount -3105-L-A-1-F-SC-NA-WT (взрывозащищенное исполнение) 7 шт. 220 1540 Средства автоматизации         МЭО-100/25-0,63 К Электрический однооборотный исполнительный механизм 6 шт. 120 720 МЭО-16/10-0,25 Электрический однооборотный исполнительный механизм 5 шт. 109 545 МЭО-250 механизм исполнительный электрический однооборотный 3 шт. 189 567 ИТОГО:       13398

Таблица 3.3 – Расчет стоимости вспомогательных материалов для монтажа приборов Наименование Кол. Ед.изм. Цена, руб Стоимость, руб Шкафы Автоматизированное рабочее место диспетчера (диспетчерская) 2 шт. 190 380 Автоматизированное рабочее место диспетчера (участок) 2 шт. 212 424 Шкаф интерфейсный (диспетчерская) 1 шт. 251 251 Шкаф интерфейсный (участок) 1 шт. 180 180 Мобильное устройство персонала 2 шт. 0 0 Шкаф управления общекабельным оборудованием 3 шт. 214 642 Шкаф управления емкостями 2 шт. 199 398 Шкаф управления насосами 2 шт. 201 402 Шкаф управления системой 2 шт. 158 316 Приборы Метран-286-02-Exd-1 -100/l20-Н10-(-50...500)°С-Т6-У1.1-ГП 8 шт. 52 416 Метран-150CDR2-2-2-1-1-L3-A-HR5-M4-KM-D5-2-B1 14 шт. 180 2520 Rosemount -3105-L-A-1-F-SC-NA-WT (взрывозащищенное исполнение) 7 шт. 133 931 Средства автоматизации         МЭО-100/25-0,63 К Электрический однооборотный исполнительный механизм 6 шт. 25 150 МЭО-16/10-0,25 Электрический однооборотный исполнительный механизм 5 шт. 32 160 МЭО-250 механизм исполнительный электрический однооборотный 3 шт. 48 144 ИТОГО:       7314

Таблица 3.4 – Расчет стоимости энергоресурсов, используемых для монтажа приборов Наименование Кол. Ед.изм. Цена, руб Стоимость, руб Шкафы Автоматизированное рабочее место диспетчера (диспетчерская) 2 шт. 24,45 48,9 Автоматизированное рабочее место диспетчера (участок) 2 шт. 13,98 27,96 Шкаф интерфейсный (диспетчерская) 1 шт. 28,12 28,12 Шкаф интерфейсный (участок) 1 шт. 9,88 9,88 Мобильное устройство персонала 2 шт. 0 19,76 Шкаф управления общекабельным оборудованием 3 шт. 19,9 59,7 Шкаф управления емкостями 2 шт. 18,64 37,28 Шкаф управления насосами 2 шт. 22,1 44,2 Шкаф управления системой 2 шт. 12,29 24,58 Приборы Метран-286-02-Exd-1 -100/l20-Н10-(-50...500)°С-Т6-У1.1-ГП 8 шт. 2,23 17,84 Метран-150CDR2-2-2-1-1-L3-A-HR5-M4-KM-D5-2-B1 14 шт. 1,98 27,72 Rosemount -3105-L-A-1-F-SC-NA-WT (взрывозащищенное исполнение) 7 шт. 2,2 15,4 Средства автоматизации         МЭО-100/25-0,63 К Электрический однооборотный исполнительный механизм 6 шт. 1,2 7,2 МЭО-16/10-0,25 Электрический однооборотный исполнительный механизм 5 шт. 2,49 12,45 МЭО-250 механизм исполнительный электрический однооборотный 3 шт. 3,12 9,36 ИТОГО:       390,35 
Расчёт заработной платы рабочих
Для выполнения работы производится демонтаж старых приборов и монтаж новых. В этих работах участвуют рабочие определенной профессии и разряда, прошедшие соответствующую подготовку.

Таблица 3.5 - Состав рабочих, время работ и часовые тарифные ставки
Профессия Разряд Количество, чел Часовая тарифная ставка, руб Количество времени, ч Демонтаж Монтаж Слесарь МСР 4 4 285,71 39,4 108,1 Электромонтажник 5 3 308,44 42,1 120,8
Для расчета фонда заработной платы сначала рассчитаем среднечасовую тарифную ставку
Тст(ср) =Σ( Тст(р) ×Ч р) / Ч общ, (3.4),
где: Тст(р) – тарифная ставка по разрядам, руб.;
Ч р – численность рабочих по разрядам, чел.;
Ч общ –численность рабочих общая, чел.
Здесь
Тст(ср) = (285,71 ×4+ 308,44 ×3)/(4+3)=295,45руб/час

Тогда заработная плата по тарифу:
ЗП тар = Тст(ср) × Т эф× Ч общ, (3.5),
где Т эф – длительность работ по монтажу и демонтажу, ч.
Здесь
ЗП тар = 295,45 × (39,4+108,1+42,1+120,8)×(4+3)= 641953,76руб

Премия рассчитывается в % от заработной платы по тарифу:
П = ЗП тар× П(%) / 100, (3.6)
где П(%) - премия в %,принятая на предприятии.
Здесь
П = 641953,76 × 8,5 / 100=54566,07руб

Общий фонд заработной платы с учетом районного коэффициента (15%)
ЗП общ. = (ЗП тар.+ П) ×1,15. (3.7)
Здесь
ЗП общ. = (641953,76+54566,07руб) ×1,15=800997,80руб

Отчисления во внебюджетные фонды рассчитываются в % от общего фонда заработной платы
(26 %):
Отч.= ЗП общ. × 0,26. (3.8)
Здесь
ЗП общ. = 800997,80руб ×0,26=208259,43руб

Расчёт сметы затрат на автоматизацию
Для расчета полной стоимости работ по замене приборов составляется смета затрат, которая включает в себя все выше перечисленные, а также неучтенные ранее затраты.

Таблица 3.6 - Смета затрат на работы по автоматизации 1 Стоимость приборов 3776300 2 Стоимость материалов для монтажа прибора 13398 3 Стоимость вспомогательных материалов 7314 4 Стоимость энергоресурсов 390,35 5 Стоимость неучтенного оборудования 189850,6 6 Заработная плата рабочих 800997,8 7 Отчисления во внебюджетные фонды 208259,43 8 Транспортные расходы 208259,43 9 Накладные расходы 1362497,3 ИТОГО: 6567266,9

При этом автоматически просчитываем средствами электронной таблицы:
- стоимость неучтенного оборудования составляет 5% от стоимости приборов и материалов (среднее значение);
- транспортные расходы составляют 5% от стоимости приборов и материалов (среднее значение);
- накладные расходы составляют 135% от суммы заработной платы рабочих и отчислений во внебюджетные фонды (среднее значение).


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Темой данного дипломного проекта являлся анализ работоспособности измерительных приборов и средств автоматизации установки очистки бутадиена.
В процессе дипломного проектирования было выполнено:
- описание технологического процесса;
- обоснование выбора приборов, средств автоматизации и системы управления;
- описание всех схем;
- произведены необходимые технические расчёты;
- раздел охраны окружающей среды и труда;
- экономические расчёты.
В процессе выполнения дипломного проекта все мероприятия по ТБ выполнялись в полном объёме.
Таким образом, задание на дипломное проектирование было выполнено в полном объёме.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Гальперин М.В. Электротехника и электроника. М.: Форум, 2009. 480
Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин / А.В. Кузьмин, Ф.Л. Марон .- Минск : Высшая школа, 1983. – 350 с.;
Электрические машины. Моделирование электрических машин приводов горного оборудования. Учебное пособие. В.В. Алексеев, А.Е. Козярук, Э.А. Загривный. 2016 г. – 58 с.
Справочник по электрическим машинам. В двух томах. Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Том 1. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456с.;
Справочник по электрическим машинам. В двух томах. Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Том 2. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 688с.
Автоматическое управление в химической промышленности / Под общей ред. Г.Г. Дудникова. - М.: Химия,1987 г.
Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учеб. для техникумов. - М.: Химия, 1985 г.
Костин, А. А. Популярная нефтехимия. Увлекательный мир химических процессов / А. А. Костин — М. : Ломоносовъ, 2013. — 176 с.
Процессы выделения и очистки бутадиена / С. Ю. Павлов, А. Н. Бушин, В. А. Степанова и др. - М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1971. - 36 с.
Литвин, О. Б. Основы технологии синтеза каучуков / Литвин О.Б. - М.: Химия, 1972. - 528 с.
СНиП 3.05.07-85 «Системы автоматизации»;
СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства»;
ПУЭ «Правила устройства электроустановок» изд. 7;
ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды»;
ГОСТ 14254-2015 (IEC 60529:2013) «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)»;
ГОСТ 12.105-95 «Общие требования к текстовым документам»;
СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства»;
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация средств автоматизации

Поз.
обозн. Наименование и краткая техническая
характеристика оборудования Тип приборов Кол. 5-1,7-1,
8-1,10-1,
14-1,19-1,
22-1,32-1


Температура
Интеллектуальный термоэлектрический преобразователь градуировки ХК, материал электродов хромель-копель, монтажная длинна 100мм, полная – 120мм, пределы измерений от -50 до +500ºС, выходной сигнал по HART-протоколу, питание преобразователя 10…..45В, взрывозащита «взрывонепроницаемая оболочка»
Метран-286-02-Exd-1 -100/l20-Н10-(-50...500)°С-Т6-У1.1-ГП
8 1-1,3-2,
6-1,8-1,
11-1,13-1,
16-1,19-1,
21-1,26-1,
29-1,31-1,
34-1,36-1
Расход
Датчик перепада давления, считывающий перепад на мембране,. Далее сигнал с дачтчика просчитывается в системе управления и преобразуетс в показания расхода. Перепад давления 0…63кПа, измеряемой среды до25мПа,выходной сигнал 4-20мА + HART, встроенный ЖКИ с клавиатурой, взрывозащита комбинированная сертификация взрывобезопасности 1ЕхdIIСТ6, 1ЕхdIIСТ5 и искробезопасности
0ЕхiaIIСТ4
Метран-150CDR2-2-2-1-1-L3-A-HR5-M4-KM-D5-2-B1

14 2-1,4-1,
12-1,20-1,
25-1,30-1,
35-1, Уровень
Датчик уровня ультразвуковой, взрывозащита 0ExiaIICT6, степень защиты от воды и пыли – IP68, выходной сигнал 4-20 мА+HART.
Rosemount -3105-L-A-1-F-SC-NA-WT (взрывозащищенное исполнение)
7



































ДП 15.02.07.416.18 ПЗ



2020г.







Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

51


ДП 15.02.07.416.05 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Датааа

Лист

52

ДП 15.02.07.416.18 ПЗ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Датаа

Лист

5

ДП 15.02.07.416.18 ПЗ


Разраб.

Остащенко П.В

Провер.

Калашник А.Н

Реценз.



Н. Контр.



Утверд.



Анализ работоспособности измерительных приборов и средств автоматизаций установка очистки бутадиена

Лит.

Листов

60

СКИТУ (филиал) ФГБОУ ВО «МГУТУ имени К.Г. Разумовского (ПКУ)»