АСУ блоком подготовки сырья на установке каталитического риформинга ОАО «Салаватнефтеоргсинтез»

1.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
АСУ блоком подготовки сырья на
установке каталитического
риформинга
ОАО «Салаватнефтеоргсинтез»
ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ:
РУКОВОДИТЕЛЬ:
Баталова Р.Ф.
Шиянова Н.И.

2.

ЦЕЛЬ ПРОЕКТА
разработка современной АСУТП
Внедрение АСУТП позволит:
повысить точность и качество управления
технологическим процессом
повысить безопасность ведения технологического
процесса
повысить рентабельность производства
снизить потери
повысить эргономичность рабочих мест

3. ХАРАКТЕРИСТИКА УСТАНОВКИ

Сырье
фракция НК – 160ºС
карачаганакского
конденсата
Продукты
гидроочищенная
фракция НК - 80ºС
гидроочищенная
фракция 80 - 160ºС
водородсодержащий газ
риформинга (ВСГ)
сероводород
углеводородный газ

4. ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫА АВТОМАТИЗАЦИИ

Недостатки системы Modumat 8000
невозможность модернизации системы после истечения
срока контракта
не поддерживает ряд общепринятых промышленных
стандартов (OPC/OLE for Process Control, Profibus,
ISAGraF, DDE);
на установке не ведется долговременного архива
технологических параметров
низкая по современным меркам скорость передачи
данных на контроллерном уровне
отсутствие резервирования на сетевом и контроллерном
уровнях

5.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АСУТП
Ведение архива
АРМ оператора
Industrial Ethernet
Siemens ET
200M
Siemens ET
200M
AS
AS
Контроллер
Siemens S7-400H
системы ПАЗ
PROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP
Контроллер
Siemens S7-400H
станций
управления
Siemens ET
200M
Siemens ET
200M
AS
AS

6.

МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА WINCC
Control Center -менеджер всех опций
WinCC
Graphics Designer – графический
редактор
Global Scripts – служба обработки
событий
Tag Logging – служба архивации
Alarm Logging – служба сообщений
Report Designer – встроенный
генератор отчётов
Text Library – редактор для
многоязыковой поддержки
User Administrator – администратор
пользователей для контроля прав
доступа пользователей WinCCприложения.

7.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ
AI - аналоговый ввод
AO- аналоговый вывод
DI - дискретный ввод
DO- дискретный вывод
I - показание
R - регистрация
C - регулирование
S - отключение
A - сигнализация
Фракция 80-160
220301.02.03.0838.000 Э2
ВСГ в блок
аминовой очистки
Вода
поз. 25-3
На установку сероочистки
Вода
Нестабильный
гидрогенизат
поз. 13-4
FЕ
13-1
C-1
Фракция НК-80
в блок изомеризации
РT
25-1
поз. 30-3
Е-1
Е-2
LT
28-1
ХВ-1
Н-2
Х-1
Т-2
ХВ-2
Х-2
LT
30-1
ХВ-3
Сероводородная вода
Бензин на орошение
поз. 17-4
UV 3
поз. 19-4
ТЕ
5-1
ТЕ
7-1
поз. 21-4
ТЕ
9-1
ТЕ
8-1
FЕ
19-1
РT
24-1
FЕ
17-1
Р-1
ТЕ
6-1
На установку сероочистки
в Е-8, Е-9
К-1
П-2
поз. 15-4
FЕ
21-1
P-2
П-1
Т
Н-4
Т
ТЕ
3-1
ТЕ
2-1
ТЕ
1-1
FЕ
15-1
К-2
П-3
LT
29-1
Фракция 80-160 в блок риформинга
ТЕ
4-1
Т-1
поз. 16-4
FЕ
16-1
UV 2
поз. 20-4
поз. 18-4
Топливо
FЕ
18-1
FЕ
20-1
поз. 14-4
UV 4
UV 5
Топливо
FЕ
14-1
Топливо
Стабильный гидрогенизат
поз. 22-4
Н-5
Н-3
FЕ
22-1
Свежий ВСГ из
блока риформинга
FЕ
11-1
поз. 12-4
ВСГ из блока аминовой очистки
FЕ
12-1
ПК-1
UV 1
поз. 26-3
Е-3
РT
23-1
FЕ
10-1
Сырье
(фракция НК-160)
UV 1
LT
27-1
LT
26-1
Н-1
поз. 27-3
Сероводородная вода
Ф-1
Сырье (бензин
термического крекинга)
Поз.
обозначение
Р-1, Р-2
1
38
7
41
22
32
11
10
16
5
43
23
26
28
12
35
27
44
36
13
19
39
33
2
8
24
18
29
37
14
45
30
42
25
21
3
40
34
6
31
9
20
15
Кол.
2
Печь
3
К-1
Отпарная колонна
1
К-2
Ректификационная колонна
1
Ф-1
Фильтр
1
Теплообменник
2
П-1…
П-3
17
Наименование
Реактор гидроочистки
4
Т-1, Т-2
ХВ-1…
ХВ-3 Холодильник воздушный
по месту
1
AI
AO
DI
DO
TT
1-2
2
ТТ
2-2
3
ТT
3-2
4
ТТ
4-2
5
ТТ
5-2
10
FТ
10-2
11
FТ
11-2
23
24
6
ТТ
6-2
31
ТY
6-3
7
ТT
7-2
32
TY
7-3
8
TT
8-2
33
TY
8-3
9
TT
9-2
34
TY
9-3
12
FT
12-2
35
FY
12-3
13
FТ
13-2
36
FY
13-3
14
FT
14-2
37
FY
14-3
15
FT
15-2
31
FY
15-3
16
FT
16-2
32
FY
16-3
17
FT
17-2
38
FY
17-3
18
FT
18-2
33
FY
18-3
19
FT
19-2
39
FY
19-3
20
FT
20-2
34
FY
20-3
21
FT
21-2
40
FY
21-3
22
FT
22-2
41
FY
22-3
25
42
PY
25-2
26
43
LY
26-2
27
44
LY
27-2
28
36
LY
28-2
29
37
LY
29-2
30
45
LY
30-2
3
Х-1, Х-2
Холодильник водяной
2
Е-1...Е-3
Емкость
3
С-1
Сепаратор
ПК-1
Компрессор
1
Насос
5
Н-1...Н-5
1
220301.02.03.0838.000 Э2
I
R
C
Примечание
Изм. Лист
№докум.
S
Разраб.
Баталова Р.Ф.
Консульт.
Шиянова Н.И.
A
Руковод.
Шиянова Н.И.
Н.контр.
Пустарнакова С.А.
Утв.
Подп.
Дата
Блок подготовки сырья
на установке
каталитического риформинга
Схема функциональная автоматизации
Лит.
Масштаб
Масса
Д
Лист
Листов 1
МГУТУ

8.

ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
Ректификационная колонна К-2, в которой
происходит разделение фракции НК-160ºС на
верхний продукт (фракция НК-80ºС – сырье изомеризации)
нижний продукт (фракция 80-160ºС – сырье риформинга)

9.

ВЫБОР КАНАЛА РЕГУЛИРОВАНИЯ
Входные параметры
Расход
орошения
Расход топливного газа в
печи П-3
Расход нижнего продукта –
фракции 80-1600С
Выходной параметр
Температура в
ректификационной
колонне К-2

10. ПЕРЕХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ К-2

115
105
Х(t)
95
85
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
12
14
16
18
20
время t, мин
90,0
85,0
У(t) 80,0
75,0
70,0
0
2
4
6
8
10
время t, мин

11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА РЕГУЛИРОВАНИЯ

передаточная функция объекта регулирования
K
ð
Wî á ( p) å
Tp 1
определим значения настроечных параметров с
помощью переходной функции
Время запаздывания ( )
Постоянная времени объекта ( Т )
Коэффициента усиления объекта ( К )
– 1 мин.
– 3,6 мин.
– 0,86
передаточная функция АСР температурой колонны К-2
0,86
1 ð
W ( p) å
3,6 p 1

12. РАСЧЁТ НАСТРОЕК ПИД-РЕГУЛЯТОРА

передаточная функция ПИД - регулятора
1
W p ( p) K p 1
TÏ p
TÈ p
Кр =3,7 – коэффициент усиления регулятора
ТИ =4,5 – время изодрома (постоянная интегрирования регулятора)
ТП =3,5 – время предварения (постоянная дифференцирования)

13. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТА И СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

h(t)
hоб(t)
- переходная функция предельной замкнутой системы
- переходная функция объекта
2
2
1.5
h( t )
1.5
1
1
0.5
0
0.5
0
5
10
t tz
15
0
20
hob( t )

14. АФЧХ ОБЪЕКТА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Wоб1 - АФЧХ объекта с запаздыванием
Wоб2 - АФЧХ объекта без запаздывания
0.2
0.5
q1( )
0.13
0.2
0.25
.
0.63
1
0.3
0.3 q2( )
0.8
0.8
p 1( ) p 2( )

15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЗАМКНУТОЙ АСР

АЧХ замкнутой системы
КЧХ разомкнутой системы
1
3
3
0.5
2.25
2.25
2
1.5
1
0.5
0
0.5
0.5
1
1.5
1.5
1
0.75
0.75
1.5
2
1
2
0
0
0.75
1.5
0.75
2.25
1
2
1.5
3
1 - Im(W ( ))
1 - A
2 - Im(m ( ))
2 - M ≤ Mзад
2.25
Мзад=1,6
3

16.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
различные негативные факторы, которые могут возникнуть при
работе
установки, могут привести
к разрушению последней,
образованию загазованных территорий, пожаров, взрывов, а также к
травмам и гибели людей
соблюдение рекомендуемых мероприятий увеличит устойчивость
объекта, обеспечит сохранность жизни и здоровья людей, уменьшит
степень риска разрушения объекта и улучшит состояние окружающей
среды.

17. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Статьи затрат
Капиталовложения
Расходы, руб.
Разработка АРМ-оператора, программного обеспечения АСУТП
блока подготовки сырья.
119 374
WinCC. Системное программное обеспечение.
Контроллер S7-400H фирмы Siemens.
Промышленный компьютер
UPS Источник бесперебойного питания.
Сетевое оборудование.
Шкаф управления со всем вспомогательным оборудованием.
Итого
1 510 000
1 629 374

18. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Единовременные затраты
Статьи затрат
Сумма, руб.
Капиталовложения
Тара и упаковка
Заготовительно-складские расходы
Работы по монтажу
Полная сметная стоимость монтажа
Заработная плата рабочих
Накладные расходы
1629374
15100
18301
302000
403664
14490
10143
Единовременные затраты
2544072
Дополнительные эксплуатационные затраты
114483
Затраты на реализацию
528404

19. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Экономический эффект от внедрения
предлагаемой АСУТП при увеличении выхода
продукта на 0,5%
Годовые результаты от внедрения
1 641 129 руб.
Экономический эффект
6 839 121 руб.
Экономическая эффективность
0,645
Срок окупаемости
1,5 года

20.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
в дипломном проекте
рассмотрены технологические аспекты процесса
разработана АСУТП
реализована система управления в SCADA-системе WinCC фирмы Siemens
рассмотрены вопросы безопасности и экологичности предприятия
определен экономический эффект и срок окупаемости проекта