Принципы автоматизации технологических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие положения и правила выполнения схем автоматизации

Функциональные схемы автоматизации являются основным проектным документом, определяющим структуру и уровень автоматизации технологического процесса проектируемого объекта и оснащение его приборами и средствами автоматизации (в том числе средствами вычислительной техники). Функциональные схемы представляют собой чертежи, на которых при помощи условных изображений показывают технологическое оборудование, коммуникации, органы управления, приборы и средства автоматизации, средства вычислительной техники и другие агрегатные комплексы с указанием связей между приборами и средствами автоматизации, таблицы условных обозначений и пояснения к схеме.

Схемы являются основанием для выполнения остальных чертежей проекта, а также для составления заявочных ведомостей в заказных спецификациях приборов и средств автоматизации. Функциональная схема согласовывается с заказчиком или организацией, выдавшей задание.

Для однотипных технологических объектов (цехов, участков, отделений, агрегатов), не связанных между собой и имеющих одинаковое оснащение приборами и средствами автоматизации и одинаковые отдельные щиты (пульты), схему автоматизации следует выполнять для одного из них. На схеме дают пояснения. Например: «Схема разработана для агрегата 1, для агрегатов 2-5 схемы аналогичны».

Для однотипных технологических объектов, имеющих общие щиты, пульты с аппаратурой и приборами, на схеме автоматизации допускается показывать технологическое оборудование одного объекта. Приборы и средства автоматизации, устанавливаемые на щите, показываются полностью для всех объектов.

Если приборы однотипны, контролируемые параметры имеют одинаковые значения, то все повторяющиеся приборы показывают на щите один раз, а около их обозначения проставляют количество в штуках.

Если приборы однотипны, а контролируемые параметры имеют различные значения, то на щите показываются все приборы. Около линий связи, соединяющих приборы с управляемым объектом (без изображения технологического оборудования), дают пояснения. Например: «От реакторов 2-3» (рис. 2).

Рис. 2. Пример выполнения схемы для однотипных объектов

При использовании многоточечного прибора для контроля какого-либо параметра в нескольких однотипных аппаратах на схеме допускается показывать только один технологический аппарат и один датчик, а около прибора показывают линии связи от остальных датчиков.

На схеме автоматизации приводится пояснение, на основании какого документа она разработана. Например: «Схема разработана на основании технологической схемы 1224, выполненной ВНИИМП».

На схеме допускается приводить перечень приборов и средств автоматизации и таблицы условных обозначений (табл. 1, 2) по определенной форме.

Приведенные таблицы условных обозначений могут использоваться по усмотрению исполнителя в одном из двух представленных вариантов.

2. Изображение технологического оборудования, приборов и средств автоматизации на схемах автоматизации

Графическое построение технологической схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности технологического процесса. Технологическую схему вычерчивают с упрощенным изображением оборудования, масштаб при этом не соблюдается. Конфигурация оборудования должна соответствовать действительной или изображаться принятыми условными обозначениями и схематичными изображениями.

Функциональная схема автоматизации графически делится на две зоны. В верхней части чертежа (примерно две трети по высоте схемы) изображается технологическая схема, а в нижней его части, под технологической схемой, с некоторым разрывом вычерчивают прямоугольники, изображающие: установку местных приборов, щиты, пульты, пункты контроля и управления, управляющие машины, машины централизованного контроля и т.п., в которых условными обозначениями показывают соответствующую аппаратуру.

Оборудование и коммуникации изображаются тонкими линиями, технологические потоки выделяются более жирными линиями.

Соединение и пересечение технологических трубопроводов изображают условными обозначениями, приведенными в табл. 3. Допускается изображать элементы объекта в виде прямоугольников, которые должны быть снабжены соответствующими наименованиями. У изображений объекта и трубопроводов должны быть поясняющие надписи (наименование оборудования, его номер и др.), а также стрелками указаны направления потоков (табл. 4).

Технологические трубопроводы, газопроводы, водопроводы и пр. на функциональной схеме обозначаются однолинейно в соответствии с условными обозначениями для жидкостей и газов, преобладающих в данном проекте:

Изображение объекта автоматизации и отдельных его элементов выполняется так, чтобы линии связи между приборами, средствами автоматизации и объектом имели минимальную протяженность, изгибы и пересечения.

Прямоугольники могут размещаться в следующей последовательности сверху вниз (рис. 3): приборы местные или внещитовые приборы; местные щиты контроля, управления и т.п.; агрегатные или оперативные щиты; центральный или диспетчерский щит управления; управляющие машины, машины централизованного контроля.

При расположении изображения щита или комплектного устройства только на одном листе прямоугольник щита справа замыкается линией. При необходимости изображения щита на последующих листах одной схемы или последующих функциональных схемах прямоугольник щита не замыкается с

правой стороны. В этом месте делают соответствующую надпись. Например, при расположении изображения щита на трех листах на первом листе делают надпись: «Продолжение см. лист 2», на втором листе: «Продолжение см. лист 3», на третьем листе прямоугольник щита замыкается линией. Аналогичные надписи выполняются на взаимосвязанных функциональных схемах, имеющих общие щиты. В этом случае вместо номера листа пишется обозначение последующей схемы. Наименование щита, располагаемое слева на листах 2 и 3 или последующих схемах, выполняется так же, как на листе 1.

Приборы и средства автоматизации, которые расположены вне щитов и конструктивно не связаны непосредственно с технологическим оборудованием и коммуникациями, условно показывают в прямоугольнике «Приборы местные». Прямоугольник располагают над прямоугольниками щитов. При применении агрегатированных комплексов или УВМ допускается кроме наименования всего комплекса приводить сокращенные наименования или типы отдельных его блоков. При этом прямоугольник, изображающий комплекс (машину), делят горизонтальными линиями на части, число которых соответствует количеству блоков. Условные наименования или типы блоков наносят с левой стороны прямоугольника рядом с наименованием комплекса (рис. 4).

Рис. 3. Условные изображения мест установки средств автоматизации

Рис. 4. Пример выполнения схемы с применением агрегатированных комплексов или УВМ

автоматизация прибор графический

Точки входа и выхода сигналов на прямоугольниках соответствующих блоков показывают кружками диаметром 1,5-2 мм. Для удобства пользования схемой и подсчета общего количества используемых каналов разрешается около кружков указывать количество и условное обозначение используемых каналов. Принятые условные обозначения блоков и каналов должны быть обязательно расшифрованы на схеме. Например, для пневматического агрегатного комплекса «Центр» (рис. 4) приняты следующие условные обозначения: БКП - блок первичной обработки информации; БОВ-П - блок обнаружения выбегов; БР - блок регулирующих устройств; АР-П - устройство цифровой регистрации (авторегистор); УНК - устройство непрерывного контроля параметров.

Цифрами обозначено количество используемых каналов, буквами дополнительно расшифрованы соответствующие каналы пульта: р - канал для связи с регулятором; и - информационный канал; о - оперативный канал. Общее количество использованных в данной схеме каналов по каждому блоку указывается в правой части прямоугольника в специальной вертикальной графе.

Устройства телемеханики показывают на схемах также в виде прямоугольников. Эти прямоугольники располагают внутри прямоугольников щитов и местных приборов. Например, контролируемый пункт изображают под прямоугольником «Приборы местные», а пункт управления - в верхней части прямоугольника «Щит диспетчера». При использовании в проекте нескольких устройств телемеханики каждому устройству присваивают свой отличительный номер. Например: КП1, КП2 - контролируемые пункты; ПУ1, ПУ2 - пункты управления. Связь приборов и средств автоматизации с устройствами телемеханики показывают линиями связи. Места входа и выхода линий связи в прямоугольниках комплектов телемеханики показывают кружками диаметром 1,5-2 мм. При необходимости рядом с кружками проставляют условные обозначения, характеризующие виды сигналов. Например: ТИ - телеизмерение; ТС - телесигнализация; ТУ - телеуправление и т.д. Все принятые условные обозначения должны быть расшифрованы на схеме.

Графические условные обозначения приборов и средств автоматизации должны соответствовать указанным в табл. 5, а их размеры - указанным в табл. 6.

Графические условные обозначения дополнительных устройств, применяемых в функциональных схемах систем автоматизации, приведены в табл. 7.

Буквенные условные обозначения измеряемых величин и функций, выполняемых приборами и средствами автоматизации, показываются прописными буквами латинского алфавита и должны соответствовать указанным в табл. 8. При отсутствии необходимых буквенных обозначений для этой цели используются приведенные резервные буквы, все случаи их применения должны сопровождаться необходимыми пояснениями на схемах.

Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функциональные признаки приборов, приведены в табл. 9, а применяемые для построения преобразователей сигналов и вычислительных устройств - в табл. 10.

Буква А применяется для обозначения функции «Сигнализация» независимо от того, вынесена ли сигнальная аппаратура на какой-либо щит или для сигнализации используются лампы, встроенные в сам прибор. Сигнализируемые предельные значения измеряемых величин следует конкретизировать добавлением букв H и L. Эти буквы наносятся вне графического обозначения, справа от него.

Буква S применяется для обозначения контактного прибора, используемого только для включения, отключения, блокировки и т.д. Предельные значения измеряемых величин, по которым осуществляется включение, отключение, блокировка и т.п., могут быть конкретизированы добавлением букв M и L. Букву S не следует применять для обозначения функции регулирования (в том числе позиционного).

При применении контактного устройства прибора для включения, отключения и одновременно для сигнализации следует использовать в обозначении прибора буквы S и А.

Для конкретизации измеряемой величины около изображения прибора (справа от него) необходимо указывать наименование или символ указываемой величины. Например, «Напряжение», «Сила тока» - для электрических величин, рН, О₂ и т.д. - для других величин.

В случае необходимости около изображения прибора допускается указывать вид радиоактивности. Например, б -, в -, или г - излучение.

Примечание. Буквенные обозначения, отмеченные знаком «+», являются резервными, а отмеченные знаком «-» не используются.

Буква U может быть использована для обозначения прибора, измеряющего несколько разнородных величин. Подобная расшифровка измеряемых величин должна быть приведена около прибора или на поле чертежа.

Для обозначения величин, не предусмотренных ГОСТом, могут быть использованы резервные буквы. При этом многократно применяемые величины следует обозначать одной и той же резервной буквой. Для одноразового или редкого применения может быть использована буква Х. При необходимости применения резервных буквенных обозначений они должны быть расшифрованы на схеме. Не допускается в одной и той же документации применение одной и той же резервной буквы для обозначения разных величин.

Для обозначения дополнительных значений D, F, Q допускается применение d, f, q.

Приборы и средства автоматизации показывают на функциональных схемах развернутым способом, при котором каждый прибор или блок, входящий в единый (измерительный, регулирующий или управляющий) комплект, показывается отдельным условным графическим обозначением. Сложные приборы, выполняющие несколько функций (например, регулирующий прибор типа Р25, содержащий измерительный блок, регулирующий блок, задатчик, блок управления и сигнализации, дистанционный указатель положения исполнительного механизма и применяемый в автоматической системе регулирования содержания влаги в маслоизготовителе непрерывного действия), допускается изображать несколькими окружностями, расположенными слитно друг с другом (рис. 5, позиции 1е, 1ж, 1и, 1к, 1 м).

Методика построения графических условных обозначений развернутым способом заключается в следующем. В верхней части графического обозначения (окружности, овала) наносятся обозначения измеряемой величины и функций, выполняемых прибором, и порядок их расположения (слева направо) должен быть следующим: обозначение измеряемой величины; обозначение, уточняющее (если это необходимо) основную измеряемую величину; обозначение (обозначения) функций, выполняемых прибором.

Рис. 5. Пример выполнения схемы с построением графических условных обозначений развернутым способом

Порядок расположения буквенных обозначений функций, выполняемых прибором (если их несколько в одном приборе), должен быть следующим: IRCSA.

При построении условных обозначений приборов следует указывать не все функциональные признаки прибора, а лишь те, которые используются в данной схеме. Например, при обозначении показывающих и самопишущих приборов (если функция «показание» не используется) следует писать: TR вместо TIR, PR вместо PIR и т.п.; при построении условного обозначения сигнализатора уровня, блок сигнализации которого является бесшкальным прибором, снабженным контактным устройством и встроенными сигнальными лампами, следует писать: а) LS - если прибор используется только для включения, выключения насоса, блокировок и т.д.; б) LA - если прибор используется только для сигнализации (местной или дистанционной); в) LSA - если используются обе функции по подпунктам а и б; г) LС - если прибор используется для регулирования уровня.

При построении обозначений комплектов средств автоматизации первая буква в обозначении каждого входящего в комплект прибора или устройства, кроме устройств ручного управления, является наименованием измеряемой комплектом величины. Например, в комплекте для измерения и регулирования содержания влаги с применением влагомера ВСМ-1 (рис. 5) первичный измерительный преобразователь следует обозначать МЕ, высокочастотный преобразователь - МУ, низкочастотный преобразователь - МY, цифровой прибор - МI, вторичный регистрирующий прибор - MR, регулирующий блок - MC и т.п.

Исключение составляют все устройства, выполненные в виде отдельных блоков и предназначенные для ручных операций, которые должны иметь на первом месте в обозначении букву Н независимо от того, в состав какого измерительного комплекта они входят. Например, переключатели электрических цепей измерения (управления), переключатели газовых (воздушных) линий обозначаются HS, байпасные панели дистанционного управления - НС, кнопки (ключи) для дистанционного управления, задатчики - Н и т.п.

При обозначении комплекта, предназначенного для измерения нескольких разнородных величин, первичные измерительные преобразователи следует обозначать в соответствии с измеряемой величиной, вторичный прибор при использовании функции «Регистрация» - UR.

Порядок построения условных обозначений с применением дополнительных буквенных обозначений следующий: на первом месте ставится буква, обозначающая измеряемую величину; на втором - одна из дополнительных букв: Е, Т, К или Y (см. табл. 8).

При построении буквенных обозначений преобразователей сигналов и вычислительных устройств надписи, расшифровывающие вид преобразования, или операции, осуществляемые вычислительным устройством (см. табл. 10), выполняются в виде дроби и наносятся справа от графического обозначения прибора.

В обоснованных случаях во избежание неправильного понимания схемы допускается вместо условных обозначений приводить полное наименование преобразуемых сигналов. Так же рекомендуется обозначать некоторые редко применяемые или специфические сигналы. Например, кодовый, времяимпульсный, числоимпульсный и т.п.

В нижней части графического обозначения (окружности, овала) наносится позиционное обозначение комплекта измерения (регулирования) или отдельных элементов комплекта.

В отдельных случаях, когда позиционное обозначение прибора не помещается в графическом обозначении, допускается нанесение его вне пределов графического обозначения. При изображении на функциональной схеме электроаппаратуры, участвующей в схемах автоматического регулирования, управления, сигнализации, в нижней части графического обозначения наносится позиционное обозначение электроаппаратуры, присваиваемое ей по принципиальным электрическим схемам.

При использовании в проекте приборов и средств автоматизации, имеющихся у заказчика или поставляемых комплектно с технологическим оборудованием, их показывают на схеме без отличия от приборов и средств автоматизации, заказываемых по данному проекту. О том, что данные приборы и средства автоматизации не подлежат заказу по проекту автоматизации, дают соответствующие указания на функциональной схеме. Например: «Приборы 2а, 4а, 6в и 8д имеются у заказчика» или «Приборы 10а, 12а и 14 поставляются комплектно с компрессором».

Приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое оборудование и трубопроводы или механически связанные с ними, изображают на схеме в непосредственной близости к технологическому оборудованию. К таким средствам автоматизации относятся: термометры расширения, термометры термоэлектрические (термопары), термометры сопротивления, первичные преобразователи параметров, сужающие измерительные устройства, ротаметры, газовые и жидкостные счетчики, первичные преобразователи индукционных расходомеров, первичные преобразователи уровнемеров, радиоактивности, плотности и др., исполнительные механизмы, регулирующие и запорные органы.

3. Графическое выполнение функциональных схем

Схемы автоматизации выполняются на листах формата, установленного ГОСТом. При выполнении схемы автоматизации на нескольких листах все пояснения таблицы выполняются на первом листе схемы в соответствии с ГОСТом. Основную надпись заполняют по ГОСТу, наименование схемы выполняют по ГОСТу.

Заполнение таблицы рекомендуется производить сверху вниз в следующем порядке: а) условные обозначения трубопроводов; б) условные обозначения приборов и средств автоматизации; в) буквенные обозначения, примененные для обозначения контролируемых величин или функциональных признаков приборов, сокращения, принятые для условных обозначений отдельных блоков, устройств.

Линии связи между приборами и средствами автоматизации на функциональной схеме изображают однолинейно тонкими сплошными линиями (табл. 11) независимо от фактического количества проложенных проводов или труб. Подвод линий связи к символу прибора изображается в любой точке окружности (сверху, снизу, сбоку).

Линии связи выполняют по возможно кратчайшему расстоянию с минимальным числом изгибов и пересечений. Пересечение линиями связи изображений технологического оборудования и трубопроводов допускается, а обозначения приборов и средств автоматизации не допускаются. При пересечении, ответвлении и слиянии линий связи в случае функционального взаимодействия (с соединением) линий связи в месте пересечения ставится точка. Примером пересечения (ответвления) линий связи с соединением и без соединения служит линия блокировки (рис. 6). Точки ставят в местах пересечения линии блокировки с линиями связи параметров, вызывающих останов или запрет пуска компрессора и линий управления электродвигателем компрессора. В местах пересечения линии блокировки с линиями связи параметров, которые подлежат только сигнализации, не вызывают останова компрессора, точка не ставится.

Линии связи должны четко отображать функциональные связи приборов (элементов) от начала прохождения сигнала (воздействия) до конца. При необходимости указания направления передачи сигнала на линиях связи допускается наносить стрелки (см. табл. 2). Для сложных объектов с большим количеством применяемых приборов и средств автоматизации, когда изображение непрерывных линий связи затрудняет чтение схемы, допускается их разрывать. В местах разрыва оба конца линий связи нумеруются одной и той же арабской цифрой. Нумерация разрыва линий связи выносится на основные базовые линии (вверх или вниз от технологического оборудования), обеспечивающие минимальное пересечение линиями связи изображений технологического оборудования и коммуникаций. Нумерация разрывов линий связи со стороны щитовых приборов дается в порядке возрастания номеров (см. рис. 4).

Рис. 6. Пример выполнения схемы пересечения линий связи с линиями блокировки

Допускается комбинированное выполнение линий связи: непрерывными линиями и адресным методом для тех участков схемы, где нанесение непрерывных линий затруднительно. На участках линий связи со стороны приборов, изображенных в прямоугольниках щитов или прямоугольником «Приборы местные» слева, непосредственно у подхода их к первому прямоугольнику, указывают предельные рабочие (максимальные или минимальные) значения измеряемых или регулируемых величин. Эти величины указывают в единицах шкалы выбираемого прибора или в международной системе единиц. Разрежение (вакуум) обозначается знаком «-».

Для приборов, встраиваемых непосредственно в технологическое оборудование или трубопровод и не имеющих линий связи с другими приборами, предельные значения величин указывают возле обозначений приборов. Надписи типа «Регулирование», «Управление насосом» и т.п. на соответствующие линии связи наносить не рекомендуется. Выносные линии с полками, служащие для записи на них краткого пояснения функций, выполняемых аппаратурой, изображаются на схемах.

Позиции приборов и средств автоматизации, изображенных на функциональной схеме, состоят из двух частей: цифрового обозначения, присваиваемого комплекту (функциональной группе), и буквенных индексов - строчных букв русского алфавита, присваиваемых отдельным элементам, входящим в комплект (функциональную группу).

Примечание 1. Комплектом (функциональной группой) называется совокупность отдельных функционально связанных элементов, выполняющих определенную задачу.

Примечание 2. Отдельным приборам, не входящим в комплекты, например, показывающим термометрам, манометрам и т.п. присваиваются позиции, состоящие только из порядкового номера.

Во избежание разночтений буквы «з» и «о», имеющие начертание, похожее на начертание цифр, применять не допускается.

Присвоение позиций комплектам, а также отдельным приборам и средствам автоматизации, производится при записи их в заказную спецификацию, которая является документом, необходимым для чтения функциональной схемы, в следующей последовательности:

· Приборы, регуляторы и комплектные устройства к ним, сгруппированные в следующие параметрические группы: приборы и регуляторы для измерения и регулирования температуры; приборы и регуляторы для измерения давления и разрежения; приборы и регуляторы для измерения расхода, количества, уровня; приборы и регуляторы для измерения состава и качества вещества; прочие приборы, регуляторы и комплектные устройства.

Комплекты приборов и аппаратуры взаимосвязанных систем измерения и регулирования могут выделяться в отдельные группы.

· Машины централизованного контроля, управления и комплектные устройства к ним: машины централизованного контроля; машины централизованного управления; станции централизованного управления.

· Управляющие вычислительные машины и комплектные устройства к ним: управляющие вычислительные машины; вычислительные машины; счетно-перфорационные устройства; клавишные вычислительные машины; отдельные вычислительные приборы и устройства.

· Комплектные устройства телеконтроля и управления. Буквенные обозначения присваивают каждому элементу комплекта в порядке алфавита в зависимости от последовательности прохождения сигналов (от устройств получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс). В схемах каскадного или связанного регулирования, если какой-либо прибор (регулятор) связан с несколькими первичными измерительными преобразователями или получает дополнительные воздействия по другим параметрам, то все элементы схемы, осуществляющие дополнительные функции, необходимо отнести к той функциональной группе, на которую оказывают воздействие. Например, при регулировании соотношения двух потоков регулятор соотношения вносится в состав той функциональной группы, на которую оказывается ведущее воздействие по независимому параметру. Одинаковым комплектам или однотипным элементам одного комплекта рекомендуется присваивать одинаковые позиции независимо от места их установки.

Электроаппаратура (электроизмерительные приборы, сигнальные лампы, табло, гудки, звонки, ключи управления, кнопки, магнитные пускатели и т.п.), изображаемая на функциональных схемах, должна иметь буквенно-цифровые позиционные обозначения, принятые в принципиальных электрических схемах и составленные из буквенного обозначения и порядкового номера, проставленного после буквенного обозначения.

Позиционное обозначение электроаппаратуры производится только буквами латинского алфавита. Буквенные позиционные обозначения электроаппаратуры, изображаемой на функциональных схемах, приведены ниже:

Порядковые номера присваивают, начиная с единицы, в пределах электроаппаратуры одного вида, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное обозначение, например, звонок электрический НА1, НА2,… и т.д.

Позиции приборов и средств автоматизации, присвоенные им по спецификации, а также позиционные обозначения электроаппаратуры сохраняются во всех остальных документах проекта. Позиции приборов и средств автоматизации и позиционные обозначения аппаратуры проставляют в нижней части окружности, а если позиция или позиционное обозначение не помещаются в окружности, допускается нанесение его вне пределов окружности с правой стороны условного обозначения или над ним.

Для выполнения функциональных схем используют контурные линии следующей толщины:

При одинаковой толщине линий различного назначения для выделения их вычерчивают в противоположных (большем и меньшем) пределах толщины линии.

Для цифр и букв позиций, позиционных обозначений и надписей применяют следующие размеры шрифта:

Расстояния между параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм. В надписях и текстах применяют только общепринятые сокращения слов.

Размещено на Allbest.ru