Скачать работу:


ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА

Синтез карбамида осуществляется из аммиака и двуокиси углерода по схеме с полным жидкостным рециклом. Не прореагировавший аммиак и двуокись углерода возвращаются в колонну синтеза в виде возвратного жидкого аммиака и водного раствора аммонийных солей, полученного при двуступенчатой дистилляции плава карбамида.
Проектная мощность цеха – 270 000 т/год.
Цех введён в эксплуатацию в 1976 году.
Проектное число дней работы – 334.
Данное производство состоит из:
 двух агрегатов синтеза карбамида;
 двух агрегатов дистилляции (перегонки) раствора карбамида;
 двух агрегатов выпарки раствора карбамида под вакуумом;
 узла приёма жидкого аммиака;
 узла абсорбции первой и второй ступени дистилляции;
 узла ректификации (работающей в режиме десорбции);
 узла десорбции;
 узла гидролиза;
 узла очистки сточных вод от масла;
 грануляционной башни;
 установки расфасовки;
 установки компрессии двуокиси углерода и азота;
 конденсатосборной, РОУ;
 склада для хранения карбамида в мешках.

1.1 Описание технологического процесса

Процесс производства карбамида по способу с жидкостным рециклом разделяется на пять стадий:
1.Синтез карбамида из диоксида углерода и аммиака.
2.Дистилляция плава карбамида и рецикл отходящих газов.
3.Переработка водных растворов карбамида.
4.Гранулирование и охлаждение карбамида.
5.Затарка карбамида, транспортировка и погрузка его в вагоны.
На первой стадии процесса происходят две основные химические реакции:
а) образование карбамата аммония

2 NН3 + СО2NН4СО2NН2 + 37700 кал.

б) дегидратация карбамата аммония в карбамид

NН4СО2NН2NН2СОNН2 + Н2О  3700 кал.

Обе реакции являются обратимыми. С повышением температуры равновесие сдвигается в сторону образования карбамида, однако, влияние температуры на равновесие не велико.
Оптимальная температура процесса 185÷195 оС. Возрастание плотности загрузки приводит к увеличению выхода карбамида. Поскольку карбамид образуется только в жидкой фазе, то чем больше плотность загрузки, тем меньше объём газовой фазы и тем меньше количество карбамата аммония переходит в виде NН3 и СО2 в газовую фазу
Образующаяся по реакции вода в начале процесса положительно влияет на выход карбамида, снижая температуру плавления карбамата аммония, что способствует образованию жидкой фазы.
Избыток диоксида углерода не влияет на увеличение выхода карбамида, однако концентрация её оказывает значительное влияние на выход карбамида, чем выше концентрация СО2 в исходном сырье, тем выше степень конверсии.
При избытке аммиака уменьшается коррозия аппаратуры. Наиболее экономичным соотношением аммиака к диоксиду углерода является NН3CО2 – 3,8  1.
Влияние давления на процесс синтеза карбамида связано с высоким давлением паров над растворами карбамата аммония. С повышением температуры, давление паров над раствором резко возрастает. Процесс синтеза карбамида из аммиака и диоксида углерода ведётся при давлении 180 – 200 кгс/см2.
На 2-й стадии процесса производится дросселирование плава карбамида со 180 – 200 кгс/см2 до 15 – 18 кгс/см2. При этом происходит выделение избыточного аммиака и не вступившего в реакцию диоксида углерода.
На 3-й стадии процесса производится упаривание раствора карбамида.
На 4-й и 5-й стадии раствор карбамида направляется на грануляцию и далее готовый продукт на расфасовку, отгрузку или складирование.
Диоксид углерода поступает на всас компрессоров поз.3-1,2,3,4 по общему коллектору диаметром 1200 мм из цеха № 54 через задвижку с электроприводом поз.Э-2. Для снятия тепла компримирования, в межступенчатые теплообменники подаётся охлаждающая оборотная вода из об.1514. Сжатая в компрессоре до давления 200 кгс/см2 углекислота подаётся в колонну синтеза поз.6-1,2.
Жидкий аммиак с давлением не менее 11 кгс/см2 поступает через счётчик аммиака из об.1506 на всас центробежного аммиачного насоса низкого давления поз.25-1,2. С нагнетания насоса поз.25-1,2 аммиак проходит через фильтр жидкого аммиака поз.16-1,2. Из танка жидкого аммиака поз.15 жидкий аммиак через электрозадвижку № 4 поступает на всас аммиачного насоса поз.12-1,2,3, где сжимается до давления не более 200 кгс/см2 и, через подогреватели жидкого аммиака поз.13-1,2,3,4, подаётся в колонну синтеза поз.6-1,2. В колонну синтеза поз.6-1,2 кроме углекислоты и аммиака подаётся также концентрированный раствор углеаммонийных солей (УАС) карбаматными насосами поз.11-1,2,3,4 из теплообменника к промывной колонне поз.21-1,2. В колонне синтеза при температуре 180÷195оС и давлении 185÷200 кгс/см2 осуществляется синтез карбамида.
Плав после колонны синтеза поз.6-1,2направляется в колонну дистилляции 1-й ступени поз.7-1,2 на верхнюю распределительную тарелку. Жидкая фаза из колонны дистилляции поз.7-1,2 направляется в подогреватель 1-й ступени дистилляции поз.8-1,2. Газожидкостная смесь из подогревателя 1-й ступени дистилляции поз.8-1,2 направляется на 1-м агрегате в сепаратор поз.7а-1, а на 2-м агрегате в нижнюю сепарационную часть колонны дистилляции поз.7-2, где газовая фаза отделяется от жидкой.
Очищенный от СО2 газообразный аммиак с верха промывной колонны поз.9-1,2 направляется в конденсаторы аммиака поз.14-1,2,3; 14-4,5,6, в трубное пространство которых подаётся оборотная вода из спецоборотного узла. Сконденсировавшийся аммиак из конденсаторов аммиака поз.14 поступает в буфер аммиака поз.37-1,2.Раствор карбамида из сепаратора поз.10а-1,2 поступает в теплообменник-рекуператор поз.32а-1,2 на верхнюю распределительную тарелку. Раствор с распределительной тарелки направляется в трубное пространство теплообменника-рекуператора в виде плёнки. Раствор карбамида с низа теплообменника-рекуператора направляется в сборник раствора карбамида поз.22.
Раствор карбамида из сборников раствора карбамида поз.22,69, которые снабжены паровыми змеевиками, насосом поз.23-1,2 подаётся в сборник раствора карбамида поз.120, откуда самотёком через ротаметр поз.F565а, 565б поступает в испаритель 1-й ступени поз.121-1,2. Из испарителя парожидкостная смесь поступает для разделения в сепаратор 1-й ступени поз.122-1,2.
Раствор карбамида под давлением постоянного напора разбрызгивается грануляторами равномерно по сечению гранбашни. Падая вниз, капли карбамида застывают и в виде гранул ссыпаются в охлаждающий аппарат поз.141. Охлаждение гранул карбамида до температуры не более 60оС происходит в „кипящем слое”, который создаётся в аппарате для охлаждения карбамида подачей воздуха на распределительную решётку вентилятором поз.142-1,2.[1]

1.2 Характеристика технологических блоков по взрывоопасности

Производство карбамида цеха № 50 ГХЗ – является химически-, взрыво- и пожаропасным производством, на котором возможны аварии с поражением промышленного персонала в связи с наличием жидкого и газообразного аммиака. При этом наибольшую опасность представляет возможность токсического поражения людей.
В своем составе установка имеет 3 технологических блока.
Наиболее опасным блоком с точки зрения возникновения аварии и возможных последствий является блок № 1 (узел приема аммиака), так как при аварийном выбросе аммиака при разрушении танка сжиженного аммиака поз. 15, размещенного на наружной установке, масса выброса будет наибольшей – до 6,986 т сжиженного аммиака.
При разрушении оборудования, разрыве трубопроводов, выброс сжиженного и (или) газообразного аммиака на наружной установке или в произв0дственном помещении может привести к образованию токсичного взрывопожароопасного облака, взрыву, пожару при наличии источника зажигания, заражению территории при разрушении здания (взрыва, внешних воздействий, несанкционированных вмешательств), интоксикации людей.
Наиболее значимыми факторами способствующих возникновению и развитию аварий на производстве карбамида цеха № 50, влияющими на степень риска, являются:
 Наличие на производстве карбамида цеха № 50 большого количества токсичного взрывопожароопасного вещества (аммиака).
 Проведение технологического процесса (синтеза карбамида) при высоком давлении (в пределах 180÷200 кгс/см2) и температуре (в пределах 180÷195 ºС).
 Наличие раствора и плава карбамида, раствора углеаммонийных солей, сжиженного аммиака, вызывающих термические и химические ожоги при попадании на кожу.
 Наличие высоко коррозионной среды (плав и раствор карбамида, углеаммонийные соли).
 Возможное нарушение герметичности аппаратов, трубопроводов, насосов.
 Ошибки персонала при ведении технологического процесса (наиболее опасными технологическими операциями с точки зрения возникновения крупной аварии, являются операции связанные с пуском и остановкой технологического оборудования, профилактическими и ремонтными работами и т.п.).
 Отказы насосного оборудования, трубопроводов, арматуры и разъёмных соединений, разгерметизация оборудования из-за дефектов изготовления, переполнения, механических повреждений, коррозии и т.п..
Основным поражающим фактором является токсическое поражение людей аммиаком.
При реализации наиболее опасной по последствиям аварийной ситуации (разрушение танка сжиженного аммиака поз. 15) вероятность токсического поражения персонала составляет 2,904•10-5 год -1.
В соответствии с приложением 1 к № 116 – ФЗ производство карбамида цеха № 50 относится к категории опасных произв0дственных объектов по следующим признакам:
 использование токсичного вещества (аммиака);
 использование оборудования, работающего под давлением более 0,07 МПа.
Относительный энергетический потенциал блока (QВ) и категория взрывоопасности блока:
– блок № 1 (узел приема аммиака) – QВ=13,9, III категория по взрывоопасности;
– блок № 2 (узел синтеза) – QВ=20, III категория по взрывоопасности;
– блок № 3 (узел дистилляции - перегонки) – QВ=16,74, III категория по взрывоопасности.
Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности (НПБ-105-03) – Б.
Электроприемники объектов 1537 (установка синтеза, дистилляции и переработки растворов), 1503/1 (установка расфасовки), 1503 (склад готовой продукции), 1536 (грануляционная башня), 1539 (бытовой корпус), 1540 (склад готовой продукции) относятся к I категории надежности по электроснабжению.
Технологический процесс оснащен системами контроля и управления, обеспечивающими надежный контроль за параметрами, определяющими состояние процесса. Системы контроля, управления технологическим процессом и ПАЗ имеют в своем составе схемы световой и звуковой сигнализации, предупреждающие обслуживающий персонал об отклонении параметров от регламентированных значений.
Предусмотрен непрерывный контроль за содержанием токсичных взрывопожароопасных веществ в произв0дственных помещениях (контроль уровня загазованности). Для предотвращения загазованности произв0дственных помещений предусмотрены приточно-вытяжная вентиляция и аварийная вентиляция.[1]

1.3 Взрывопожарная опасность, санитарная характеристика зданий и помещений, наружных установок

Взрывопожарная безопасность одна из основных техник безопасности на производстве. На производстве используется несколько категорий по взрывопожарной и пожарной опасности, а так же взрывоопасных зон внутри помещений. Так же используются наименования веществ, определяющих категорию и группу взрывоопасных смесей. Данные по взрывопожарной опасности и санитарной характеристики зданий представлены в таблице 1.

1.4 Автоматический контроль технологического процесса

В цехе №50 синтеза карбамида используется автоматический контроль технологического процесса, таких продуктов как диоксид углерода, конденсат пара, азот, аммиак. Автоматический контроль технологического процесса представлен в таблице 2.





Таблица 1 – Взрывопожарная опасность и санитарная характеристика зданий
Наименование произв0дственных зданий, помещений, наружных установок Категория взрывопожарной и пожарной опасности помещений, зданий и наружных установок Классификация взрывоопасных зон внутри и вне помещений для выбора и установки электрооборудования по ПУЭ Группа произв0дственных процессов по санитарной характеристике Средства пожаротушения
Класс взрывоопасной зоны Категория и группа взрывоопасных смесей Наименование веществ, определяющих категорию и группу взрывоопасных смесей
Здание установки синтеза и дистилляции
Б В-1б IIА-Т1 Аммиак 1в, 2г Питьевая вода, песок, огнетушители системы паротушения

Здание установки компримирования
Д Не норм. Не норм. СО2, N2 1в, 2г
Помещение маслосклада установки компрессии
Б В-1а IIв-Т2 Масло 1в, 2г
Наружная установка: узел приема жидкого аммиака; узлы абсорбции, десорбции, ректификации, гидролиза; колонны синтеза; узел сбора раствора карбамида
БН В-1г IIА-Т1 Аммиак 1в, 2г
Здание установки расфасовки, склада готовой продукции
Д Не норм. Не норм. Пыль карбамида 1в, 2г
Насосные залы Б В-1б IIА-Т1 Аммиак 1в, 2г
Грануляционная башня ГН Не норм. Не норм. Плав карбамида 1в, 2г



Таблица 2 – Автоматический контроль технологического процесса

Наименование стадий процесса, анализируемый продукт
Контролируемые показатели Нормативные документы на методы измерений (испытаний, контроля анализов) Норма Частота контроля
Диоксид углерода Объемная доля кислорода, %, в пределах
Объемная доля водорода, %, не более
Объёмная доля азота, %, не более Промышленный газовый хроматограф GC1000SMarkII, Q610-1

Промышленный газовый хроматограф GC1000SMarkII, Q610-2

Промышленный газовый хроматограф GC1000SMarkII, Q610-3 0,5÷0,8


0,05



2,8 Постоянно



Постоянно



Постоянно
Конденсат пара Щелочность,мкг-экв/дм3, не более Анализатор АЖК-3101-К, поз.Q682 100 Постоянно

Азот Объемная доля кислорода, %, не более
Газоанализатор ДК-3М, поз.Q681 0,3 Постоянно

Аммиак Объемная доля аммиака, %, не более
Газоанализатор 7320, поз.QR683 16,78 Постоянно

Воздушная среда Массовая концентрация аммиака, мг/м3, не более
Датчик анализатор ДАХ-М-04-NH3-600, поз.QRA684-1,2,3,4 20
(60) Постоянно


1.5 Параметры блокировки и сигнализации

На установки используется система блокировки и сигнализации. Для каждого прибора существует свой параметр, при котором срабатывает блокировка или сигнализация. Параметры блокировки представлены в таблице 3.


Таблица3 – Параметры блокировки сигнализации
Наименование оборудования и номер позиции на схеме, наименования параметра Предаварийная сигнализация, уровень параметра Блокировка, уровень параметра
Максимальный Минимальный Максимальный Минимальный
Масловлагоотделители всаса первой ступени и масловлагоотделители 1÷4 ступеней компрессора поз.3-1÷4;
Уровень жидкости при достижении уровня среднего электрода
Привод электродвигателя маслонасоса и лубрикатора компрессора
поз.3-1÷4; Работа электродвигателей маслонасоса и лубрикатора включение магнитных пускателей

Нагнетание 1,2,3 ступеней компрессора поз.118-1÷3
Температура азота
180
Нагнетание компрессора поз.118-1÷3; Давление азота 28
Система смазки компрессора поз.118-1÷3; Давление масла 1,0
Подача азота в компресорный зал; Давление азота 1,8
Коллектор подачи азота в компрессорный зал; Содержание кислорода в азоте 0,3
Коллектор подачи оборотной воды на компрессор поз.118-1÷3; Давление оборотной воды 3,0
Трубопровод выхода инертов из абсорбера поз.31-1,2; Давление газообразного аммиака в системе дистилляции 1-й ступени 15,5
18
Коллектор выхода инертов из конденсаторов поз.14-1,6; Температура инертов в системе дистилляции при давлении:
15÷17 кгс/см2 18

Коллектор выхода инертов из конденсаторов поз.14-1,6 при работе абсорбера поз.31-1,2; Температура инертов в системе дистилляции 23 38
Буфер аммиака поз.37-1,2; Уровень жидкого аммиака 30 70

Продолжение таблицы 3
Буферный танк воды поз.75; Давление 25
Буферный танк воды поз.75; Уровень воды 50 80
Ёмкость постоянного напора поз.28-1,2; Давление газообразного аммиака в системе дистилляции 2-й ступени 4,0
Сборник раствора карбамида поз.22, 69; Уровень раствора карбамида 20 80
Коллектор выхода из теплообменника поз.21-1,2; Температура углеаммонийных солей 80 95
Абсорбер поз.31-1,2; Расход орошения 1,2

На линии с расширительного бака абсорбера поз.31-1,2; Температура аммиачной воды на орошение промывной колонны 48
Ёмкость поз.Е-4; Температура карбамидо-формальдегидного концентрата 40
На линии нагнетания насосов поз.5-1,2,3; Давление КФК 18
Сборник раствора карбамида поз.120; Уровень раствора карбамида 30 90
Гидрозатвор поз.131; Уровень конденсата сокового пара 60
Сборник конденсата сокового пара поз.138; Уровень конденсата сокового пара 20 80
Сборник раствора углеаммонийных солей поз.50; Уровень жидкости 20 80
Ёмкость воды поз.63; Уровень жидкости 10 90
Ёмкость для аммиачной воды поз.99-1; Уровень аммиачной воды 20 80
Трубопровод подачи азота в абсорбер поз.39; Расход азота 450
Трубопровод входа оборотной воды в цех; Давление оборотной воды 3,0
Трубопровод входа воздуха КИП в ресиверы поз.100-1,2; Давление воздуха КИП 2,5
На линии подачи водорода в цех 54 после
Дросселирования; Давление водорода 35 45
Ёмкость для некондиционного конденсата поз.99-2; Уровень некондиционного конденсата 80
На линии нагнетания насоса поз.Н-1-1,1-3; Давление конденсата 10,8
На линии нагнетания насоса поз.Н-1-2; Давление конденсата 15
Территория наружней этажерки по периметру об.1537; Сигнализаторы загазованности 20
(60)


Продолжение таблицы 3
Ёмкость отработанного масла
поз.Е-19; Уровень отработанного масла 80
Ёмкость для приёма и хранения сточных вод поз.24-1,2,3,4 на об.1505; Уровень сточных вод 20 80
Десорбер первой ступени узла гидролиза поз.150; Уровень сточной воды 20 80
Десорбер второй ступени узла гидролиза поз.151; Уровень сточной воды 20 80
Гидролизёр узла гидролиза поз.152; Уровень сточной воды 80 20
Десорбер первой ступени узла гидролиза поз.150; Давление парогазовой смеси в аппарате 4,5
Гидролизёр узла гидролиза поз.152; Давление парогазовой смеси в аппарате 23
Фильтр масла поз.Р-1а.б; Перепад давления на нижней секции аппарата 3,0
Трубопровод нагнетания насоса поз.157-1,2; Давление сточной воды 1,0
Группа движения насоса поз.157-1,2; Температура подшипников 60
Группа движения насоса поз.157-1,2; Давление затворной жидкости 2,5
Трубопровод нагнетания насоса поз.158-1,2; Давление очищенной сточной воды 1,0
Группа движения насоса поз.158-1,2; Температура подшипников 60
Трубопровод нагнетания насоса поз.64-3,4; Давление сточной воды 1,0
Группа движения насоса поз.64-3,4; Температура подшипников 60
Трубопровод нагнетания насоса поз.49-1,2,3; Давление очищенной сточной воды 25
Трубопровод нагнетания насоса поз.23-1,2; Давление раствора карбамида 1,0
Группа движения насоса поз.23-1,2; Температура подшипников 60
Группа движения насоса поз.23-1,2; Давление затворной жидкости 2,5
Трубопровод нагнетания насоса поз.106-1,2; Давление сточной воды 1,0
Трубопровод нагнетания насоса поз.54-1,2; Давление конденсата водяного пара 1,0
Трубопровод всаса насоса поз.26-1,2,3,4; Давление конденсата сокового пара 1,0
Трубопровод нагнетания насоса поз.132-1,2; Давление конденсата сокового пара 1,0

Продолжение таблицы 3
Буферная ёмкость поз.Е-1; Уровень промасленного конденсата
20
80
Трубопровод диоксида углерода на входе в подогреватель поз.Т-3-1,2; Давление диоксида углерода 22
Трубопровод диоксида углерода на входе в стриппер-дистиллятор поз.8-1,2; Расход диоксида углерода в аппарат 400
Стриппер-дистиллятор поз.8-1,2; Уровень в кубовой части аппарата 20 80
Колонна дистилляции второй ступени поз.10-1,2; Уровень в кубовой части аппарата 20 70
Трубопровод нагнетания насоса поз.65-1,2; Давление конденсата сокового пара 28
Сборник поз.46; Уровень аммиачной воды в аппарате 50
Успокоитель поз.113-1; Уровень аммиачной воды в колонне ректификации 20 80
Успокоитель поз.113-2; Уровень аммиачной воды в колонне ректификации 20 80
Десорбер поз.104; Уровень аммиачной воды в кубовой части десорбера 40 60
Выносной кипятильник поз.153; Уровень конденсата водяного пара в межтрубном пространстве кипятильника 10 90
Трубопровод нагнетания насоса поз.119; Давление аммиачной воды 1,0
Выход из испарителя поз.121-1,2; Температура парожидкостной смеси 120
Выход из сепаратора поз.126-1,2; Температура раствора карбамида 134
Сборник конденсата пара; Уровень конденсата пара 20 80
Трубопровод входа водяного пара в поз.53; Давление водяного пара 8,0 9,5
Трубопровод водяного пара 35 кгс/см2 после редуцирующего клапана; Давление водяного пара 20 27
Ёмкость сбора некондиционного конденсата поз.99-2; Уровень конденсата пара 80
Трубопровод нагнетания насоса поз.54-1,2; Щелочность конденсата водяного пара 100
118Помещение насосного зала высокого давления; Сигнализаторы загазованности аммиаком
20
(60)



2 ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ CENTUM CS3000
2.1Описание системы АСУТП цеха №50

В цехе №50 используется система CENTUM CS3000, которая позволяет наблюдать и регулировать технологическим процессом. В цехе используется 8 системных блоков, которые отвечают всем современным требованиям по установки и эксплуатации.
Эта система представляет собой систему управления, возможности которой по управлению процессом реализуется на произв0дственном участке аппаратными средствами регулирования. Максимально включает по 64 станции на домен и 10000 тегов.
Станция оператора HIS, главным образом используется для контроля и управления функциями установки. Используя дополнительные программные средства инженеринга можно определить функции построителя системы. В системе CS3000 максимально используется 16 станций оператора.
Используется главным образом для выполнения управления и контроля произв0дственной установки, однако в ней можно инсталлировать обратные средства выполнения инжинеренга и функции тестирования. Эта функция позволяет инженеру создавать и тестировать функцию управления без использования станции управления FCS. Станция оператора также может иметь дополнительную защиту от откачки данных, операторную клавиатуру.
Станции управления FCS реализует управления функциями установки с использованием приборов, имеющихся в её базе данных. Информация о процессе содержится в шине Vnet и используется для контроля или управления выполняемого станцией оператора.
Связь по сети Ethernet между станциями HIS используется для загрузки файлов из ПК, содержащего «Builder/построитель», выполнения сбора данных тренда из других HIS и осуществления быстрого вызова между HIS.



Рисунок 1 – Станция оператора HIS


Рисунок 2 – Клавиши оператора
Шина Vnet – это магистральная шина связи, объединяющая компоненты системы с целью выполнения функций и систем контроля. Через шину Vent из станции оператора загружается в станцию управления новые приборы. Она передаёт информацию со скоростью 10 мб при длине 185 метров.
Систем CENTUM CS3000 является распределённой, так называется система управления технологическим процессом, характеризующаяся построением распределённой системы ввода вывода и децентрализацией обработки данных. РСУ принято называть большую систему управления, поставляемую в полном комплекте одним производителем. При этом в комплект системы всегда входят контроллеры (управляющие процессоры), платы и модули ввода/вывода, сетевое оборудование, рабочие станции, программное обеспечение.
В данной используемой на системе существует 3 типа аппаратных средств, но а данном производстве используется только 2 – это настольный тип и консольная система с открытым дисплеям.
Для каждого элемента управления (насоса, клапана и др.) в системе существует программный модуль, отвечающий за его работу. В функции этого модуля входит:
- отображение информации о состоянии объекта;
- управление объектом (в автоматическом режиме);
- передача командных сигналов, выданных оператором или системой, в контроллер;
- выдача аварийных сообщений в случае какого-либо отклонения от нормы.
В системе CENTUM CS3000 существует функция тестирования. Оно подразделяется на 2 вида – это виртуальное и целевое тестирование. [2]

2.2 Краткая характеристика DCS(РСУ) – систем

Система CENTUM CS3000 предназначена для управления достаточно большими технологическими процессами и производствами. Она гибко масштабируема и организована по доменному принципу (состоит из сегментов).
Домены (сегменты) сети объединяются в единую систему управления с помощью конвертеров шины BCV (BusConverter). Возможно построение иерархической системы (3-х уровневая шина с двумя конвертерами шины).



Рисунок 3 – Внешний вид DCS

Станция оператора поддерживает до 100 000 параметров (станция LHS4000 - до 1 000 000 параметров).
В системе имеется два типа станций управления:
- стандартная станция с дублированными CPU, представляющими собой работающую пару (два CPU на одной плате) и резерв, с дублированной шиной V-net и платами питания, модулями ввода/вывода;
- компактная станция (один шкаф).
Существует два типа стандартных станций управления:
- станция KFCS, в которой управляющие блоки FCU и узлы блоков ввода/вывода соединяются шиной ESB (расширенная объединительная плата) или дистанционной шиной ER;
- станция LFCS, в которой управляющие блоки FCU и узлы блоков ввода/вывода соединяются шиной RIO.

2.3Назначение системы

Вид деятельности, для автоматизации которой предназначена система разрабатываемая Система предназначается для контроля и управления в реальном масштабе времени технологическими процессами и противоаварийной защиты производства карбамида цеха №50 ОАО «Газпром нефтехим Cалават» (г. Салават). Цех №50 ОАО «Газпром нефтехим Салават» предназначен для получения карбамида из газообразной двуокиси и жидкого аммиака в колонне синтеза поз.6-1,2 при температуре 180 - 1950С и давлении 18,5 –20,0Мпа.
В основу процесса заложена схема с полным жидкостным рециклом и двухступенчатой дистилляцией раствора карбамида после синтеза. Особенностью схемы является наличие колонн ректификации, обеспечивающих возврат десорбируемых газов на первую и вторую ступень дистилляции. Сырьем для получения карбамида служит жидкий аммиак и газообразная углекислота.
Система обеспечивает централизованный контроль состояния объектов, сигнализацию отклонения параметров от нормы, регулирование параметров процесса по стандартным законам, дистанционное управление работой объектов, защиту (останов) технологического оборудования, формирование журнала аварийных и технологических сообщений, формирование и печать отчетных документов, ведение базы данных.
В соответствии с поставленной задачей АСУТП основного производства включает в себя две подсистемы – это распределенную систему управления (РСУ) и систему противоаварийной защиты (ПАЗ).
Распределённая система управления состоит из 2 технических средств – нижнего и верхнего уровня.
Станции нижнего уровня обеспечивают реализацию следующих функций:
− сбор, обработку, масштабирование информации, поступающей от аналоговых, дискретных датчиков объекта управления, а также по цифровым интерфейсным линиям связи от контроллеров смежных систем, диагностику каналов ввода;
− реализацию алгоритмов логического управления и регулирования;
− выдачу управляющих воздействий на дискретные и пропорциональные исполнительные механизмы, диагностику выходных каналов, диагностику работоспособности линий связи, функционирование программ управления;
− выдачу информации о состоянии безопасности на объекте в вышестоящую систему через выделенный контроллер связи.
Каждая резервированная операторская станция реализует следующие основные функции:
− графическое многооконное отображение информации о состоянии объекта управления;
− визуальную и звуковую сигнализацию о нарушениях технологического процесса, аварийных и предаварийных ситуациях;
− формирование трендов реального времени;
− отображение исторических данных по накапливаемым параметрам;
− формирование и отображение журнала аварийных сообщений как по запросу оператора, так и в режиме реального времени;
− формирование журнала действий оператора;
− выдачу заданий на регуляторы и исполнительные механизмы;
− настройку коэффициентов регуляторов, параметров работы исполнительных механизмов.
− формирование и печать режимных листов и отчетных документов;
− обеспечение развитой системы безопасности.
Инженерная станция предназначена для конфигурирования, контроля работоспособности, обслуживания системы. К основным функциям инженерной станции относятся:
− создание и корректировка конфигурации системы управления;
− загрузка конфигурации во все компоненты системы управления;
− создание и отладка алгоритмов управления, в том числе в режиме on-line;
− многоуровневая диагностика работоспособности системы в целом и всех ее компонентов;
− ведение архивов исторических данных.
Противоаварийная система защиты так же состоит из 2 видов технических средств – верхних и нижних.
Средства нижнего уровня это контрейлер AFF50D обеспечивающий реализацию следующих функций:
− анализ информации, поступающей от датчиков аварийной сигнализации;
− анализ информации, поступающей от датчиков сигнализации предельных значений параметров;
− анализ информации, поступающей от датчиков положения исполнительных механизмов;
− отработка команд аварийной защиты по заложенному алгоритму;
− перевод цеха №50 в безопасное состояние в случае отключения электроэнергии или прекращения подачи сжатого воздуха;
− выдача аварийной сигнализации;
− информационная связь с РСУ;
− информационная связь с верхним уровнем ПАЗ.
Средства верхнего уровня состоят из уровня ПАЗ, который строится на основе операторских и инженерной станций.
Каждая операторская станция реализует следующие основные функции:
− графическое отображение информации о состоянии противоаварийных защит объекта управления;
− визуальную и звуковую сигнализацию о нарушениях аварийных границ;
− формирование и отображение журнала аварийных сообщений, как по запросу оператора, так и в режиме реального времени;
− формирование журнала действий оператора;
− выдачу команд на исполнительные механизмы, участвующих в действиях по безаварийной остановке цеха;
− формирование и печать режимных листов и отчетных документов;
− обеспечение развитой системы безопасности.
Инженерная станция предназначена для конфигурирования подсистемы ПАЗ. Функции инженерной станции ПАЗ аналогичны функциям инженерной станции РСУ.

2.4 Описание взаимосвязей АСУТП с другими системами

Распределенность системы управления базируется на каналах информационной связи и каналообразующих аппаратных средствах.
Сетевая структура РСУ поддерживается с помощью резервированных каналов V-net на базе коаксиального кабеля. Каналообразующими средствами являются встроенные порты станций управления и сетевые платы, установленные в рабочие станции.
Для обеспечения информационного обмена между рабочими станциями предусмотрены каналы Ethernet в стандарте 100 Base-TX. Каналообразующими средствами являются сетевые платы, установленные в рабочие станции, и коммутатор 10/100 Base-TX.
Информационная связь ПАЗ и РСУ реализуется с помощью резервированных каналов V-net на базе коаксиального кабеля.
Информационная связь с АСУТП вспомогательного производства реализуется по дублированным каналам на базе оптоволоконного кабеля через оптические повторители:
– Ethernet, 100 Base-TX (верхний уровень);
– V-net (связь верхнего и нижнего уровней).
Для обеспечения информационного обмена между системой и удаленными пользователями предусмотрены каналы Ethernet. Каналообразующими средствами являются контроллер передачи данных и сетевые платы, установленные в станции удаленных пользователей. Схема объекта автоматизации представлена на рисунке 4.






2.5 Описание подсистем

Комплекс технических средств (КТС) РСУ и система противоаварийной защиты (ПАЗ) организованы на базе технических средств системы CENTUM CS3000 фирмы «Yokogawa Electric» (Япония).
Нижний уровень реализован на базе станций управления (СУ) и противоаварийной защиты (ПАЗ), верхний уровень реализован на базе рабочих мест оператора-технолога (РМОТ). Связь уровней РСУ реализуется с помощью резервированной магистрали V-net на базе коаксиального кабеля.
Для информационного обмена между рабочими станциями верхнего уровня используется сеть Ethernet, реализованная на базе коммутатора 10/100Base-TX. Структурная схема организации связей представлена на рисунке 5.


Рисунок 5 – Структурная схема организации связей цеха №50

2.6 Описание программного обеспечения

Структура программного обеспечения приведена в таблице 4.

Таблица 4 – Структура программного обеспечения

Структурная единица программного обеспечения
Среда исполнения Взаимосвязи
Программное обеспечение станции управления оператора-технолога HIS
ПК верхнего уровня под управлением Windows XP SP2 с надстройкой программ CENTUM CS 3000 Программное обеспечение полевой станции управления
Программное обеспечение полевой станции управления (контроллера) FCS Полевая станция управления под управлением операционной системы, разработанной в системы управления CENTUM CS 3000. Программное обеспечение станции управления оператора-технолога

Функции частей программного обеспечения приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Функции частей программного обеспечения
Часть программного обеспечения Функции части программного обеспечения
Программное обеспечение станции управления оператора-технолога HIS Визуализация технологического процесса в реальном масштабе времени (в виде мнемосхем, таблиц, графиков и т.д.).
Управление технологическим процессом.
Аварийно-предупредительная сигнализация.
Архивирование данных технологического процесса и сигналов аварийно-предупредительной сигнализации.
Формирование и выдача отчетов в виде твердой копии.
Защита от несанкционированного доступа и аудит действий оператора.
Программное обеспечение полевой станции управления (контроллера) FCS Обработка входной информации от датчиков.
Выдача сигналов управления на исполнительные механизмы.
Реализация алгоритмов управления технологическим процессом.
Детектирование аварийных ситуаций технологического процесса.
Реализация алгоритмов ПАЗ



Методы и средства разработки программного обеспечения приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Методы и средства разработки программного обеспечения
Часть программного обеспечения Методы и средства разработки части программного обеспечения
Программное обеспечение станции управления оператора-технолога HIS Программное обеспечение разрабатывается в среде системы CENTUM CS 3000 фирмы Yokogawa Electric Corporation, Япония.
Для составления отчетов необходимо наличие программы Microsoft Excel.
Программное обеспечение полевой станции управления FCS Программное обеспечение разрабатывается в среде системы CENTUM CS 3000 фирмы Yokogawa Electric Corporation, Япония.

В качестве операционной системы для станции управления и визуализации выбрана ОС Windows XP SP2 фирмы Microsoft.
Эта система была выбрана как наиболее полно удовлетворяющая следующим -условиям:
-поддержка системой CENTUM CS3000;
-работа на платформе Intel Pentium;
-надежность;
-производительность.
Операционная система Windows XP SP2 является 32-разрядной сетевой операционной системой на основе микроядра с поддержкой приоритетной многозадачности, восстановления после сбоя питания, восстанавливаемой файловой системой на базе механизма транзакций.
Windows XP SP2 является наиболее управляемой, надежной и безопасной системой из существовавших когда-либо версий Windows. Улучшенная поддержка оборудования и повышенная совместимость с программным обеспечением еще больше упрощают использование Windows XP SP2. Улучшения сетевых средств, средств печати и хранения данных позволяют быстрее находить нужные ресурсы и повышают эффективность работы.
Система генерируется в стандартном варианте с последующим установлением размера файла подкачки на диске с установленной системой Centum CS3000 не менее 300 Мб (лучше 400 Мб и выше).

2.7 Модули, барьеры и панели системы CENTUM 3000, используемые в цехе №50 по производству карбамида

Перечень барьеров и панелей, используемых в цехе №50 представлена в таблице 7.[3]

Таблица 7 – Барьеры и панели, используемые в цехе 50
Тип Назначение
MTL4046C Барьер аналоговый выходной(4-20мА/1кан.)
MTL4016 Дискретный выходной(2кн)
MTL4044 Аналоговый выходной(4-20мА/2кн.)
MTL407XK Преобразователь температуры
MTL4544 Аналоговый выходной(2кн)
BPYR3 - AI Объединительная панель для установки 16 барьеров
BPYR3 – AI141 Объединительная панель для установки 16 барьеров
BPYR3 - AIO Объединительная панель для установки 16 барьеров
BPYR3 – DI151 Объединительная панель для установки 16 барьеров
AET4D-00 Терминальная панель ввода сигналов термопар(32кн.)
AER4D-00 Терминальная панель ввода сигналов термометров сопротивления (16кн.)
MRI – 32/24VDC/ RELPOL/ SC Релейная панель для дискретного входного сигнала
MRO – 32/24VDC/ RELPOL/ SC Релейная панель для дискретного выходного сигнала

Перечень модулей используемых в системе CENTRUM 3000 в цехе 50 представлены в таблице 8.[3]



Таблица 8 – Используемые модули
Наименование модуля Функция модуля
AAI543H Аналоговый входной модуль(от 4мА до 20мА, 16 каналов, изолированный)
AAI141H Аналоговый входной модуль(от 4мА до 20мА, 16 каналов, не изолированный)
AAT145S Модуль входа ТС/мВ(16 каналов, изолированные каналы)
AAI143H Аналоговый входной модуль(от 4мА до 20мА, 16 каналов, изолированный)
ALR121 Модуль связи RS-232C(2 порта)
ADV169P Дискретный входной модуль для совместной ST6(64-канала)
ADV151P Дискретный входной модуль(32 канала)
ADV569P Дискретный входной модуль для совместной ST7(64 канала)

2.8 Логика системы CENTUM CS3000
Инициализация всей логики при запуске контроллеров РСУ (FCS0101, FCS0102, FCS0104, FCS0106 и FCS0107) и ПАЗ (FCS0103 и FCS0105) производится с помощью функциональных блоков (тип ST16):
– STINIT1 в FCS0101 в DR0020;
– STINIT2 в FCS0102 в DR0020;
– STINIT3 в FCS0103 в DR0001, STINIT4 в FCS0104 в DR0001;
– STINIT5 в FCS0105 в DR0001;
– STINIT6 в FCS0106 в DR0001;
– STINIT7 в FCS0107 в DR0001.
Рядом с функциональными блоками STINIT* находятся функциональные блоки STAUT*01 (где * означает последнюю цифру номера FCS). При помощи этих таблиц (тип ST16) все функциональные блоки типов ST16 и LC64 переводятся в режим “AUT”.
Все аварийные сообщения формируются из таблиц (тип ST16):
– STAN101 в FCS0101 в DR0020;
– STAN201 в FCS0102 в DR0020;
– STAN301, STAN302, STAN303 в FCS0103 в DR0020;
– STAN401 в FCS0104 в DR0001;
– STAN501, STAN502 в FCS0105 в DR0017;
– STAN601 в FCS0106 в DR0001;
– STAN701 в FCS0107 в DR0001.
Все сообщения оператору формируются из таблиц (тип ST16):
– STOG101 в FCS0101 в DR0020;
– STOG201 в FCS0102 в DR0020;
– STOG301, STOG302, STOG303, STOG304, STOG305, STOG306, STOG307 в FCS0103 в DR0020;
– STOG401 в FCS0104 в DR0001;
– STOG501 в FCS0105 в DR0017;
– STOG601 в FCS0106 в DR0001;
– STOG701 в FCS0107 в DR0001.
Контроль и сигнализация состояния аналоговых параметров производится с использованием возможностей базового программного обеспечения и реализована в Function Block Overview. Все технологические параметры разбиты на группы по их физическому смыслу (давление, уровень, температура и т.д.). Каждая группа сконфигурирована в отдельном Function Block Overview.
Входной аналоговый сигнал поступает с платы ввода-вывода на вход соответствующего ему блока PVI, где стандартными способами реализуются алгоритмы преобразования кода АЦП в физическую величину и аварийной сигнализации.
Дискретные параметры отображаются в виде прямоугольника, на котором приводится имя параметра и его состояние в виде надписи. Надпись состояния окрашиваются в красный цвет при срабатывании сигнализации. В нормальном состоянии цвет – зелёный. При этом надпись меняется с «норма» на аварийное состояние («авария», «высоко», «низкое» и т.п.). Для реализации дискретного сигнализатора используется дополнительный блок LC64. Сигнализация дискретных входных параметров реализована в дроунинге с комментарием «INIT; Аварийные и OG сообщения» каждого контроллера.
Рассмотрим работу компрессора на примере компрессора К3-1. Логика реализована в FCS0105 в DR0010 (тип Control Drawing), и представлена на рисунке 6.
Для управления компрессором используется стандартный блок управления мотором MC-2, в котором стандартным способом реализовано отображение состояния компрессора, а также подсчет моточасов.
По проекту дистанционное управление компрессором оператором не предусмотрено.
Для исключения нажатия на фейсплейте кнопок “ПУСК” и ”СТОП” и для автоматического переключения блока в состояния “ПУСК” и ”СТОП” по входному сигналу пускателя ZAONК3_1 данный блок принудительно удерживается в режиме трассировки. В этот режим блок переводится из таблицы STTSW501 FCS0105 DR0001 в строке А10.


Рисунок 6– Логика работы компрессора

В таблице STBLK3_1 (тип блока ST16) проверяются условия срабатывания блокировок, по которым аварийно останавливается компрессор. Логика этого блока приведена на рисунке 8. В этой таблице анализируется исправность датчика, состояние ключа деблокировки по каждой позиции и срабатывание блокировки. Шаги данной таблицы запускаются из функционального блока LC3_1BL (тип блока LC64). Логика этого блока приведена на рисунке 9.
Если какой-либо шаг выдает истинное значение, то запускается на выполнение соответствующий шаг таблицы ST3_1BL1 (тип блока ST16) и сбрасывается в «0» сигнал ZCOFF3_1, по которому останавливается компрессор К3-1. Логика таблицы ST3_1BL1 приведена на рисунке 7. Если какой-либо шаг данной таблицы выполняется и компрессор К3-1 работает и защелка SW_K3_1 сброшена, то взводится защелка SW_K3_1 и вырабатывается соответствующее аварийное сообщение, которое указывает первопричину останова компрессора. Защелка SW_K3_1 сбрасывается при последующем пуске компрессора К3-1.
Отображение на фейсплейте состояния компрессора К3-1 и аналоговых позиций, относящихся к этому компрессору, осуществляется при помощи блоков CK3_1_01, CK3_1_02, CK3_1_03, (тип блока CALCU). Логика блока CK3_1_01 приведена на рисунке 7.


Рисунок 7 – Логика блока CK3_1_01


Рисунок 8 – Логика блока STBLK3_1


Рисунок 9 – Логика блока LC3_1BL

Рассмотрим работу насоса на примере насоса Н1_1. Логика реализована в FCS0103 в DR0008 (тип Control Drawing), и представлена на рисунке 10.



Рисунок 10– Логика работы насоса

Для управления насосом используется стандартный блок управления мотором MC-2, в котором стандартным способом реализовано отображение состояния насоса, а также подсчет моточасов. По проекту дистанционное управление насосом оператором не предусмотрено. Для исключения нажатия на фейсплейте кнопок “ПУСК” и ”СТОП” и для автоматического переключения блока в состояния “ПУСК” и ”СТОП” по входному сигналу пускателя ZAONН1_1 данный блок принудительно удерживается в режиме трассировки. В этот режим блок переводится из функционального блока LCH1 (тип блока LC64). Логика этого блока представлена на рисунке 11.
Отображение на фейсплейте состояния насоса Н1-1 и аналоговых позиций, относящихся к этому насосу, осуществляется при помощи блока CН1 (тип блока CALCU).

Рисунок 11 – Логика блока LCH1
Рассмотрим работу вентсистемы на примере вентсистемы В7. Логика реализована в FCS0103 в DR0012 (тип Control Drawing), и представлена на рисунке 12.
Для управления вентсистемой используется стандартный блок управления мотором MC-2, в котором стандартным способом реализовано отображение состояния вентсистемы, а также подсчет моточасов. По проекту дистанционное управление вентсистемой не предусмотрено. Для исключения нажатия на фейсплейте кнопок “ПУСК” и ”СТОП” и для автоматического переключения блока в состояния “ПУСК” и ”СТОП” по входному сигналу пускателя ZAONP1 данный блок принудительно удерживается в режиме трассировки. В этот режим блок переводится из таблицы STTSW301 FCS0103 DR0001 в строке А08.


Рисунок 12 – Логика работы вентиляторов



3 УСЛОВИЯ МОНТАЖА СИСТЕМЫ CENTUM CS3000

Диспетчерская, в которой, предполагается размещение оборудования, пол должен иметь соответствующую прочность и вам следует составить схему размеще¬ния в соответствии с весом и размером устанавливаемого оборудования. Чтобы защитить оборудование и кабели сделайте полы, защищенные от затопления. После завершения прокладки кабелей с помощью замазки (шпаклевки) загерметизируйте все кабелепроводы, чтобы предотвратить попадание пыли, влаги, крыс и насекомых в оборудование.
На передней и задней дверце шкафов (AFS40S/40D. AFG40S/AFG40D, АСВ41, AFS20S/20D, AFG20S/AFG20D и АСВ21) имеются вентиляционные отверстия. Чтобы обеспечить хорошую вентиляцию воздуха и упростить техобслуживание оставьте зазор между поверхностью стены и передней и задней дверями шкафа (с учетом пространства для техобслуживания) не менее 1000 мм. Также убедитесь, что расстояние от пола до по толка составляет не менее 2400 мм. В станции оператора (HIS) консольного типа (LPCKIT или YPCKIT), для обеспечения теплоотдачи и упрощения техобслуживания ос-тавьте зазор не менее 1000 мм между стеной и задней стороной блока.
Уровень освещенности вокруг дисплейного блока должен составлять от 700 до 1500 люкс (уровень направленной освещенности: 1000 люкс). Уровень освещенности внутри диспет¬черской должен быть сравнительно однородным. Выберите правильные осветительные приборы и установите их в положения, откуда они не дают бликов на дисплеях ЭЛТ.
Закройте окна диспетчерской. Если в щели окон дует сквозняк, заделайте все щели во¬круг окон.
Открывание окон при работе воздушных кондиционеров может привести к образованию конденсата или приведет к попаданию внутрь пыли или коррозионного газа, который от¬рицательно воздействует на установленное оборудование. Окна на морском берегу сле¬дует также держать закрытыми, чтобы избежать попадания внутрь помещения соленого воздуха.
Чтобы предотвратить отражение солнечных лучей от экранов ЭЛТ. при необходимости установите жалюзи.
Для одной серии изделий некоторые шкафы устанавливаются с вентиляторами для про¬ветривания (т.е. принудительная вентиляция) а другие без вентиляторов (т.е. естествен¬ная вентиляция) При смежной установке шкафов одной серии изделий, но имеющих раз¬личные вентиляционные системы, между ними необходимо поставить специальную раз¬делительную пластину. Для приобретения пластины обращайтесь в ближайшее предста-вительство фирмы Yokogawa.
Уровень содержания пыли в диспетчерской должен удерживаться на уровне ниже 0.3 мг/м3. Сократите до минимума присутствие коррозирующих газов, типа сероводорода (H2S). двуокиси серы (S02). хлора, и проводящей пыли, например, железного порошка и углерода.
Допустимое содержание H2S,SO2 и других коррозирующих газов колеблется в зависимо¬сти от температуры, влажности или существования других коррозирующих газов. При на¬личии коррозирующего газа проконсультируйтесь на фирме Yokogawa.
Не устанавливайте ЭЛТ (CRT) рядом с кабелями, по которым проходит большой ток, или в области действия магнитных полей источника питания. При установке в таком место положения на дисплее могут появиться искажения, или магнитные поля могут оказывать влияние на цветопередачу дисплея.
Питание переменного тока, используемое в системе, должно удовлетворять характери¬стикам номинального напряжения ±10%. а также пиковые значения не должны превышать предварительно заданного значения. Питание постоянного тока на клеммах источника питания должно быть в пределах ±10% от заданных 24В постоянного тока (DC).
Система CS 3000 требует применения источника питания, удовлетворяющего требовани¬ям к источникам питания в соответствии с ЕМС. Чтобы предотвратить нарушение (преры¬вание) подачи питания, вызванное моментальным или продолжительным сбоем в подачи питания, шумом в сети, или грозовым перенапряжением, а также с целью подавления гармонических (синусоидальных) токов от различных устройств, рекомендуется исполь¬зовать внешний блок источника питания. Для выбора блока питания проконсультируйтесь с производителями блоков питания, учитывая следующие моменты.
При включении оборудования возникает резкое возрастание (скачок) тока, так как конденсатор мгновенно заряжается и трансформатор возбуждается. Выключение или включение любого оборудования не вызовет никаких колебаний напряжения, которые могут оказать отрицательного воздействия на другое оборудование. Не включайте одновременно все оборудование. Поочередно запускайте каждое устройство.
Подача питания может быть переключена на резервный режим или питание сети, если скачок тока при включении питания активизирует защитную схему перегрузки. После такой перегрузки выберите бесперебойный блок питания с автоматическим восстановлением.
Рекомендуется отдельно заземлять каждый шкаф и станцию Оператора (HIS) консольного типа. Если раздельное заземление невозможно, обратитесь к "Заземлению группы шкафов" или к "Заземлению рядом стоящих шкафов". При установке молниеотводов на линии пита¬ния и линии передачи сигналов, эти молниеотводы необходимо заземлять на тот же стер¬жень. [2]

4 МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Основные мероприятия, обеспечивающие безопасную эксплуатацию производства, предусматривают:
 герметизацию оборудования и трубопроводов (устранение пропусков в резьбовые, фланцевые соединения на действующих трубопроводах и аппаратах после их отключения и освобождения от продуктов и газов);
 устранение непосредственного контакта произв0дственного персонала с вредными веществами, оказывающими вредное воздействие;
 систему дистанционного контроля и управления технологическим процессом, обеспечивающую защиту произв0дственного персонала и аварийное отключение оборудования;
 систему сигнализации, позволяющую своевременно обнаружить отклонения от технологического режима и принять необходимые меры по их устранению;
 применение средств защиты, связи, наличие на установке приточной и вытяжной вентиляции;
 схему защитного заземления аппаратов, трубопроводов;
 рациональную организацию труда и отдыха (работа в 3 смены по 5-ти бригадному графику).
С целью исключения попадания аммиака, раствора углеаммонийных солей или раствора карбамида в трубопроводы азота, хим. очищенной воды, парового конденсата или обратного попадания в технологические трубопроводы азота, хим. очищенной воды или парового конденсата подключение указанных продуктов к технологическим аппаратам и трубопроводам выполнено в виде разъемных соединений. При необходимости продувки или промывки производится подсоединение через съемную катушку. После окончания продувки или промывки производится разъединение с установкой паспортных заглушек.
В ряде случаев подключение азота, парового конденсата и химочищенной воды выполнено в виде неразъемных соединений по специальной перемычке, имеющей на концах отключающую арматуру (два вентиля) и дренажное устройство между ними.
При производстве продувок, промывок или подаче азота на технологические нужды проверяется по манометру давление в системе азота, химочищенной воды или парового конденсата, которое должно быть выше, чем давление в технологическом аппарате или трубопроводе.
На трубопроводах азота и химочищенной воды на входе в цех установлены обратные клапаны.
Колонны синтеза снабжены системой контроля футеровки, для чего вдоль каждой колонны проложены снаружи по два коллектора, в которые сверху подается воздух низкого давления. На выходе из коллектора снизу колонны воздух пропускается через раствор фенолфталеина.
Коллекторы соединены с отверстиями, имеющимися в корпусе и крышках колонны. В случае появления пропуска в футеровке колонны, аммиак, попадая в воздух, окрашивает раствор фенолфталеина, сигнализируя тем самым о разуплотнении футеровки.

4.1 Меры безопасности при продувке оборудования инертным газом

Меры безопасности при продувке оборудования инертным газом представлены в таблице 7.
Азот на продувку оборудования узла дистилляции 1-й и 2-й ступени перед пуском, а также подачу в абсорбер поз.39 во время работы агрегатов синтеза карбамида для предотвращения образования взрывоопасной концентрации горючих веществ подается из сети объединения.
Продувка и опрессовка линии водорода для сдачи и приёма из ремонта (ревизии) производится подачей азота 60 кгс/см2 в линию водорода со стороны цеха № 54.
Азот из сети объединения принимается следующих параметров (СТО 05766575.403515-2008):
объёмная доля азота, % не менее 99,988;
объёмная доля кислорода, % не более 0,012.






Таблица 7 - Меры безопасности при продувке оборудования инертным газом
Наименование и номер технологического блока (аппарата, трубопровода)
Давление инертного газа на линии перед аппаратом, МПа Минимально необходимое время продувки, с Максимально допустимая концентрация кислорода в отходящих газах, % об.
1 Узел дистилляции 2,5 Набрать в системе дистилляции 1-й ступени давление 5÷7 кгс/см2, произвести продувку линий инертов, межступенчатой линии и линии инертов 2-й ступени в течении 5 минут -
2 Абсорбер поз.39 0,55 Постоянно В количестве не менее 450 м3/ч на каждый работающий агрегат синтеза
3 Узел редуцирования водорода 6,0
(подаётся в линию цехом №54) До удовлетворительных результатов анализов не более 0,5 %


4.2 Пожарная безопасность производства

Причинами, способствующими возникновению и развитию пожара в цехе, являются:
 наличие большого количества токсичного взрывопожароопасного вещества (аммиака);
 проведение технологического процесса (синтеза карбамида) при высоком давлении (в пределах 180÷200 кгс/см2) и температуре (в пределах 180÷195 ºС);
 наличие раствора и плава карбамида, раствора углеаммонийных солей, сжиженного аммиака;
 наличие высоко коррозионной среды (плав и раствор карбамида, углеаммонийные соли);
 возможное нарушение герметичности аппаратов, трубопроводов, насосов.
Выбросы аммиака вследствие разрушения оборудования, технологических трубопроводов, могут привести к образованию токсичного взрывопожароопасного облака, пожару пролива, воздействию теплового излучения на конструкционные материалы и людей.
Однако, вероятность возникновения взрыва и пожара пролива чрезвычайно мала вследствие особых свойств аммиака, а именно:
 жидкий аммиак относится к трудно горючим веществам (теплового излучения горящих паров аммиака, находящегося под атмосферным давлением, недостаточно для поддержания горения, которое прекращается по окончании кипения аммиака);
 высокого нижнего предела воспламенения (15 % об.);
 узкого интервала взрывоопасных концентраций, что делает маловероятным образование взрывоопасного облака;
 зажигание облака требует мощного источника энергии;
 небольшой скорости распространения пламени;
 относительно низкой реакционной способности аммиака.
При возникновении пожара технологический персонал установки принимает меры по ликвидации очага пожара или ограничению его распространения, пользуясь первичными средствами пожаротушения, одновременно вызывается пожарная часть по телефону или извщателю.
Для тушения возгораний на производстве карбамида цеха № 50 имеются первичные средства пожаротушения: питьевая вода, песок, огнетушители, пожарный инвентарь – носилки, лопаты. Пожарные краны с рукавами для тушения огня расположены по периметру произв0дственных помещений. Предусмотрена система паротушения маслосклада.
При возникновении пожара на объектах цеха вызывается противопожарная служба по телефону 69-66, 66-61, организовывается встреча противопожарной службы. Пути подъезда к объектам цеха имеются со стороны улицы №2, 4, 15, а также со стороны аппаратного двора. Персонал не занятый ликвидацией пожара и ведением технологического процесса выводится в безопасное место. Действия производятся согласно оперативной части ПЛАС.[1]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Была пройдена произв0дственная практика на предприятие ОАО “Газпром нефтехим Cалават” в цехе №50 производства карбамида.
В ходе практики был изучен технологический процесс производство карбамида. Были рассмотрены процессы синтеза карбамида, его дистилляции и гранулирования. Была рассмотрена распределённая система управления YOKAGAWA. Изучили систему CENTUM CS3000, которая обеспечивает взаимодействие с широким диапазоном контроллеров, удаленными терминальными устройствами, а так же позволяет наблюдать и регулировать технологический процесс.