Проектирование автоматической системы управления температурным режимом печи пиролиза П-101 установки (стр. 4 из 16)
– из выше сказанного следует, что уровень автоматизации на последних двух стадиях высокий.
2.4 Формулирование проблем
2.4.1 Повышения уровня пожаро- взрывобезопасности
Установка пиролиза углеводородного сырья в производстве технического водорода является пожаро- взрывоопасной. В качестве сырья для процесса горения используется природный газ, а продуктом реакции является водород.
Уровень пожаро- взрывобезопасности поддерживается за счет: организационных, механических и автоматических мероприятий. К организационным мероприятиям относят правила и инструкции по охране труда и соблюдение техники безопасности. Пожаро- взрывобезопасность конструкции оборудования относится к механическим мероприятиям.
Так как используются ТСА 80-х годов, то существует проблема повышения уровня пожаро- взрывобезопасности, потому что они не соответствуют современным требованиям к показателям надежности и т.п..
2.4.2 Улучшения экологических показателей производства
Выбросы сырья или продукта реакции в промышленную зону отсутствуют. Выбросы, образующиеся при сжигании газа в промышленных печах (содержание СО, топлива), контролируются специальными приборами и не превышают ограничивающих норм. Следовательно, проблемы улучшения экологических показателей производства не существует.
2.4.3 Улучшения условий труда
Организация рабочего места оператора.
Рис. 2 План станции оператора.
1 операторский стенд
2 стол оператора(где расположены документация и персональный компьютер оператора)
3 Рабочее место оператора
Рис. 3 План рабочего места
Данное рабочее место предназначено для наблюдения за ходом технологического процесса.
1 – ПК
2 – Стол оператора
3 – рабочее кресло оператора
4 – сигнализаторы
5 Регулятор
6 Вторичные регистрирующие органы.
Как видно из рисунков 2 и 3, Операторная находится в отдельном помещении, оборудованном согласно физико-эргономическим требованиям. Шум и вибрация отсутствуют. Санитарно-гигиенические показатели в операторной соответствуют нормативным требованиям. Технологический персонал ведет контроль за параметрами, отражающими состояние технологического процесса выведенными на местный щит управления в операторном отделении, исходя, из изменения функции которых принимаются решения по управлению процессом. Доля умственного труда (доля затрат времени на выполнение функций управления) преимущественна.
В связи с частыми изменениями параметров процесса характерна высокая напряженность труда при ведении режима, поэтому в производстве существует проблема улучшения психофизиологических условий труда.
2.4.4 Повышение объема производства
Установка получения технического водорода является поставщиком сырья на другие установки. На этих установках требуется дополнительное количество продукции, поэтому существует проблема повышения объема выпускаемой продукции.
2.4.5 Снижения себестоимости Синтез-Газа
Проблема себестоимости существует всегда, есть она и на этой установке.
2.4.6 Повышения качества Синтез-Газа
Соответствие качественных показателей продуктов установки фактических нормативным показаны в таблице.
Таблица 7.
| Наименование сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции | Номер государственного или отраслевого стандарта, технических условий, стандарта предприятия | Показатели качества, обязательные для проверки | Норма | Фактическое значение |
| Пирогаз (от В-102, В-102р) | Объемная доля водорода, %, в пределах | 60-78 | 65-75 | |
| Водород | ||||
| Водород 99% | СТП 3-2001 | Объемная доля водорода, %, не менее | 99 | 99-99,02 |
Как видно из таблицы в среднем нарушений по качеству водорода нет.
Однако, в ходе прохождения практики было установлено, что имеют место несоответствия показателей качества нормам ГОСТ. Существует проблема повышения надежности показателей качества технического водорода.
2.5 Формулирование целей
Таким образом, на установке получения технического водорода существуют следующие проблемы:
- улучшения психофизиологических условий труда оператора;
- увеличения объема производства водорода;
- повышения надежности получения водорода заданного качества;
- снижения себестоимости технического водорода.
2.5.1 Формулирование целей по проблеме улучшения условий труда
Как уже отмечалось, в настоящее время, большинство функций управления осуществляются вручную. Поэтому труд технологического персонала достаточно напряженный, поэтому за цель автоматизации принимается улучшение психофизиологических условий труда за счет автоматизации функций управления осуществляемых вручную.
2.5.2 Формулирование целей по проблеме повышения надежности получения продукции заданного качества
Повысить надежность можно за счет повышения точности поддержания технологических параметров. Поэтому за цель автоматизации принимаем повышение точности поддержания технологических параметров.
2.5.3 Формулирование целей по проблеме снижения себестоимости
Себестоимость в химическом производстве зависит от точности поддержания технологических параметров, соответственно за цель автоматизации принимаем повышение точности поддержания технологических параметров.
2.6 Выбор дефектной стадии и цели автоматизации на уровне стадии
Дефектной называется стадия, результативные показатели которой сдерживают достижения целей, сформулированных для производства.
Рис. 4 Схема производства технического водорода.
При уменьшении процентного содержания водорода в готовом продукте то выпускается брак, а если выпускается брак, то уменьшается выпуск продукции. Качество продукта зависит от точности соблюдения технологического режима трех стадиях. Если выпускается продукция неудовлетворяющего ГОСТ качества, то какая-то стадия (или несколько) является дефектной. Технический водород не удовлетворяет требованиям ГОСТ, т.к. на отделение мембранного разделения поступает сырье неудовлетворяющее существующие нормы, следовательно, отделение мембранного разделения не дефектная стадия. Отделение поташной очистки так же не является дефектной, потому что пиролизный газ с печи пиролиза поступает на отделение низкого качества. Дефектной стадией является печь пиролиза П-101.
2.7 Обоснование критерия экономической целесообразности
В настоящее время показателем, с которым связаны экономические интересы предприятия, является прибыль (П). Тогда критерий экономической целесообразности автоматизации КР можно записать следующим образом:
КР → мах П (2.1)
Так как внедрение систем автоматизации требует капитальных затрат (К), то учет всех экономических последствий автоматизации на предприятии требует учета капитальных затрат (КДОП), необходимых для увеличения прибыли. Тогда
КР → мах (П – ЕКДОП), (2.2)
где Е – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности, устанавливается предприятием, внедряющим СА и АСУТП, в зависимости от стоящим перед ним задач и состояния его финансов.
Однако, чтобы cвязать через такой критерий интересы предприятия и общества, необходимо установить социально правовые ограничения, например выполнять трудовое законодательство, законы об охране окружающей среды и социальной защите трудящихся и т.п.
Тогда
КР → мах (П – ЕКДОП); (2.3)
при условии, что установленные государством социально правовые ограничения выполняются.
Экономический эффект будет определяться выражением:
Э = (ПП – ПД) – ЕКАВ (2.4)
где ПП, ПД – прибыль после и до автоматизации;
КАВ – капитальные вложения в автоматизацию, руб.
(в общем случае это дополнительные капитальные вложения).
Для обеспечения наглядности и повышения технико-экономической содержательности критерия выполним ряд преобразований формулы для расчета экономического эффекта:
Э = [ ПД ( ВП – ВД ) + ВП ( СД – СП ) + ∆Ц ВП ] – Е КАВ (2.5)
где ВП, ВД – объем реализации продукции до и после автоматизации;
СД, СП – себестоимость единицы продукции до и после автоматизации;
ПД – прибыль от реализации единицы продукции до автоматизации;
∆Ц – повышение цены, если в результате автоматизации повышается качество продукта и это учитывается в цене.
Для обоснования экономического эффекта результатов предложений по автоматизации, выполненных в дипломном проекте, формулу (2.5) целесообразно преобразовать таким образом, чтобы она учитывала ТЭП, в результате улучшения которого достигается экономический эффект и такое улучшение принято ранее за цель автоматизации.
Предполагаемые экономические последствия автоматизации: увеличится процентное содержание водорода в пирогазе, в результате этого повысится: надежность получения водорода заданного качества; уменьшается наработка брака, который частично возвращался в рецикл; увеличился объем производства.
Экономический эффект в этом случае следует определять по формуле: