Модернизация участка гранулирования аммиачной селитры

Рисунок 4.2.4 - Утроенная архитектура

Для каждого модуля ввода/вывода система может поддерживать дополнительный “горячий” запасной модуль, который принимает на себя процесс управления в случае выхода из строя первичного модуля. “Горячий” запасной модуль может также использоваться для проведения ремонта в оперативном режиме.

Современная микропроцессорная архитектура контроллера TRICON поддерживает несколько коммуникационных режимов. В зависимости от конкретных приложений TRICON может обмениваться данными со следующими устройствами:

* Любыми главными устройствами MODBUS, в том числе АСУ фирм ABB, Bailey, Fisher-Rosemount и Yokogawa;

* Подчиненными устройствами MODBUS;

* DCS серии “Интеллектуальная автоматика” (I/A) фирмы Foxboro;

* Универсальной управляющей сетью фирмы Honeywell;

* Внешним хост-компьютером в сети 802.3;

* Другими TRICON в одноранговой сети;

* Программирующей рабочей станцией TRISTATION.

Основные особенности системы TRICON:

* Установлена тройная система резервирования

* Всеобъемлющая система диагностики

* Ни одного слабого звена в системе

* Возможность функционирования с тремя, двумя или одним главными процессорами перед отключением

* Полный набор входных/выходных модулей

* Двойные и одинарные модули ввода/вывода для критических точек с ограниченными требованиями по готовности

* Дистанционный ввод/вывод на расстояния до двух километров

* Простой ремонт модулей в процессе работы

* Непревзойденная надежность и готовность

4.2.5 Выбор контроллера

Для создания системы управления выбран микропроцессорный контроллер ISPDAS. Выбор сделан в пользу именно этого контроллеров, поскольку они имеет следующие достоинства:

· Оптимальное соотношение цены и качества

· Перспектива последующего развития системы управления, модернизации с привлечением минимальных затрат

· Обучение персонала компанией производителем с последующей аттестацией и выдачей сертификатов

· Совместимость с другими современными системами управления за счет использования принципов открытой архитектуры

· Высокая степень отказоустойчивости за счет резервирования и высокого класса защиты модулей.

· Низкая себестоимость создания системы автоматического управления, по сравнению с рассмотренными выше контроллерами других производителей.

· Пределы допускаемой основной приведенной погрешности для диапазонов 0-20 мА, 4-20 мА - ± 0,15 %.

· Состав модулей ввода-вывода позволяет построить систему управления с помощью стандартных датчиков, преобразователей.

· Эргономичный дизайн модулей и контроллера.

· Промышленный компьютер соединяется с контроллером по последовательному интерфейсу RS-232/RS-485 или по сети Ethernet (ТСР/IP).

· Контроллер, входящие в его состав модули и модули клеммных соединений устойчивы к воздействию климатических и механических факторов.

· Низкая потребляемая мощность процессорного модуля, модуля ввода-вывода.

· Высокая производительность

4.3 Выбор и обоснование выбора насоса

Подбор насоса проводился исходя из технических требований. Требуемый напор насоса составляет 72 м, подача 45 м3/ч. Исходя из плотности перекачиваемой среды напор насоса должен быть:

(1)

Поэтому выбираем специализированный насос марки ХО60-50-250 КЕИ [9], который имеет следующие характеристики:

· Напор 100 м вод. ст.;

· Подача 50 м3/ч;

· Асинхронный двигатель мощностью 55 кВт;

· Материал корпуса насоса - сталь 12Х18Н10Т;

· Взрывозащищенная клеммная коробка.

Данный насос удовлетворяет технические требования. Высокие эксплуатационные характеристики, относительно малая стоимость, небольшие затраты на транспортировку - достоинства данного выбора.

4.4 Выбор и обоснование выбора преобразователя частоты

В данной системе будет использоваться преобразователь частоты компании Mitsubusi марки FR-F740-01160-EC [12]. Это компактный, многофункциональный и надежный преобразователь. Он выбран исходя из опыта эксплуатации и развития сотрудничества между дистрибьюторской фирмой по реализации преобразователей частоты и заводом.

Данный преобразователь имеет следующие необходимые характеристики: аммиачный селитра контроллер автоматизация

· Мощность подключаемого двигателя 55 кВт;

· Наличие токового задания частоты 4…20 мА;

· Наличие порта RS-485;

· Наличие контактов индикации аварийной ситуации преобразователя.

5. Разработка системы автоматизации

5.1 Разработка функциональной схемы

Техническое обеспечение АСУТП (автоматическая система управления технологическим процессом) включает весь комплекс технических средств (КТС): чувствительные элементы, преобразователи, средства вычислительной техники, вторичные приборы и регуляторы, исполнительные механизмы и т.д.

Функциональная схема представлена на чертеже ТПЖА.425270.512 Э2.

Автоматический контроль технологических процессов осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов (датчиков) - устройств измерения, служащих для выработки сигнала о каком-либо параметре процесса в форме, доступной для микроконтроллера.

Любой датчик включает три основных узла:

· Чувствительный элемент, установленный на объекте, замеряет исследуемый параметр.

· Канал связи служит для передачи сигнала от чувствительного элемента к преобразователю.

· Преобразователь приводит измеряемую величину в выходной сигнал, воспринимаемый микроконтроллером.

Контрольно-измерительные приборы в системе:

- датчики температуры;

- датчики уровня (избыточного давления).

· Датчики имеют стандартные выходные сигналы:

- унифицированный токовый сигнал (4-20 мА) - для датчиков серии «Метран-100»;

- унифицированный милливольтный сигнал - для датчиков температуры.

Выходные сигналы с датчиков поступают на МПК ISPDAS.

Задачи, решаемые МПК:

· сбор информации с датчиков различных типов и ее первичная обработка (фильтрация сигналов, линеаризация характеристик датчиков, сигналов и т.п.);

· выдача управляющих воздействий на исполнительные органы различных типов;

· контроль технологических параметров и аварийная защита многофункционального оборудования;

· регулирование параметров по различным законам;

· логическое, программно-логическое управление технологическими агрегатами, автоматическое включение и выключение многофункционального оборудования;

· математическая обработка информации по различным алгоритмам;

· регистрация и архивирование параметров технологических процессов;

· обмен данными в распределенных системах, обмен данными с другими контроллерами, работа с интеллектуальными датчиками;

· обслуживание оператора-технолога, прием и исполнение команд, аварийная, предупредительная и рабочая сигнализация, индикация значений прямых и косвенных параметров, передача значений параметров и различных сообщений на панель оператора;

· диагностика контроллера в непрерывном режиме, вывод информации о техническом состоянии контроллера.

· противоаварийная защита оборудования

Процессорный модуль I-7188E5D-485 предназначен для использования в составе МПК ISPDAS в качестве основного логического устройства.

Прикладные программы как в МПК ISPDAS загружаются и выполняются из внутренней энергонезависимой памяти процессорного модуля. Для передачи информации процессорные модули имеют собственную скоростную шину передачи информации, а также могут подключаться через коммуникационные интерфейсы Ethernet. При помощи коммуникационного интерфейса Ethernet контроллер соединяется с ЭВМ, что облегчает работу технологического персонала.

ЭВМ служит для отображения и архивирования информации о ходе технологического процесса, обеспечивает световую и звуковую сигнализацию, а также позволяет вести регулирование технологического процесса в ручном режиме.

Для ввода и вывода управляющих аналоговых сигналов на исполнительные органы 4-20 мА используются модули I-7017FC, I-7021.

Для ввода/вывода аналоговых сигналов 4-20мА используется модуль I-7017FC, I-7021 и ввода дискретных сигналов от преобразователя частоты используется модуль I-7041D соответственно в составе МПК ISPDAS.

МПК ISPDAS выполняет функцию системы автоматического управления насосом поз. Н-166А.

5.2 Разработка принципиальной электрической схемы

Принципиальная схема представлена на чертеже ТПЖА.425270.512 Э3.

Датчик уровня (давления), имеет выходной унифицированный токовый сигнал 4-20 мА. Датчики температуры имеют выходной унифицированный милливольтный сигнал, соответствующий градуировке ТХА

Блоки питания БП96/24 предназначены для питания стабилизированным напряжением МПК ISPDAS и датчика МЕТРАН-100.

Модули 7017FC, I-7021 - для ввода и вывода, соответственно, управляющих аналоговых сигналов на преобразователь 4-20мА используются в составе МПК ISPDAS

Модуль I-7041D - для ввода, дискретных сигналов на МПК ISPDAS.

Преобразователь частоты предназначен для регулирования подачи насоса поз. Н-166А методом частотного регулирования скорости вращения привода.

5.3 Разработка алгоритмов управления

Программные алгоритмы обработки информации служат для написания программ на языках программирования для осуществления регулирования, сигнализации, блокировки на базе МПК ISPDAS.

Программные алгоритмы показаны на плакате ТПЖА.425270.512 ДПЛ.

5.3.1 Алгоритм работы системы

Началом алгоритма работы системы является последовательное включение питания МПК. После включения питания контроллер выполняет тесты аппаратной части.

При прохождении любого из теста происходит индикация состояния того или иного модуля непосредственно на самом модуле, а также эта информация выдается на пульт оператора.

Если все тесты завершились нормально, то контроллер переходит в режим «Готовность системы». После этого в центральные процессоры загружает подпрограммы пуска и работы.

5.3.2 Подпрограммы работы

Подпрограммы работы состоят из алгоритмов температуры и уровня.

Алгоритм регулирования уровня ИАС в реакторе Е-156

Началом алгоритма служит значение уровня ИАС (2LE281) в ректоре поз. Е-156. Процесс обработки информации в МПК ISPDAS заключается в сравнении двух величин - фактического уровня и заданного, причем сравнивается два параметра - максимальный и минимальный уровни. При достижении максимального срабатывает сигнализация и двигатель насоса выводится на максимальные обороты. А при достижении минимального срабатывает сигнализация и блокировка (остановка) двигателя насоса. Это предусмотрено для того, чтобы в систему всасывания насоса не попал воздух.

При фактическом уровне вне граничащих пределах двигатель насоса выводиться на величину оборотов 70% от максимальных, то есть в номинальный режим.

Алгоритм температуры

Началом алгоритма служит значения температуры подшипников двигателя насоса и температура улитки насоса.

Данные параметры являются блокировочными. Поэтому при достижении температуры в любом их узлов насоса максимального значения, происходит остановка насоса и срабатывает сигнализация о достижении максимума температуры. Так для подшипниковых узлов максимальной температурой является +90С, а для улитки насоса +190С.

6. Разработка щита нормирующих преобразователей

Для группового размещения устройств, модулей клеммных соединений и нормирующих преобразователей необходимо разработать щит (шкаф).

6.1 Требование к изготовлению и монтажу шкафа

· При монтаже данных шкафов следует руководствоваться инструкциями, поставляющимися с оборудованием.

· При размещении щита необходимо исключить возможность попадания на них воды, пара, газов, кислот, горюче-смазочных материалов, обеспечить безопасность в отношении пожара; защищать от механических повреждений.

· Средства отображения информации необходимо группировать и располагать в группы друг относительно друга в соответствии с последовательностью их использования.

· Лицевые панели индикаторов следует располагать в оптимальной зоне информационного поля в плоскости, перпендикулярной нормальной линии взора оператора, находящегося в рабочей зоне.

Дополнительные технические требования указаны на чертеже ТПЖА.425270.512 ВО.

6.2 Порядок монтажа проводок в шкафах

Для электрической проводки в шкафах должны применяться провода с медными жилами, они должны лежать свободно, без натяга, не допускается переплетение проводников.

Выводы проводок делают через специальные отверстия, в боковых стенках шкафа используя защитные трубы и гибкие металлические рукава, концы которых снабжают пластмассовыми трубками. К краям отверстия приклеивают защитные трубки из ПХВ.

При прокладке электрической проводки в щитах придерживаются следующего порядка:

· намечают трассу проводки внутри щита по кратчайшему расстоянию с минимальным количеством изгибов и пересечений;

· в соответствии с чертежом общего вида щита производят заготовку проводов нужной марки и длины, провода должны быть чистыми, без следов повреждения изоляции, не допускается сращивание проводов из двух и более кусков;

· отдельные провода объединяют в плотные пакеты - жгуты;

· с помощью специального приспособления (кондуктора) жгуты прокладывают по стойкам к соответствующим клеммам приборов и гнездам соединителям;

· жгуты крепят к опорным конструкциям перфорированной лентой с монтажными кнопками, хомутами, скобами или алюминиевыми поясками;

· концы проводов разделывают, прозванивают и подключают штекерным соединителям;

· при разделке концы проводов очищают от изоляции клещами или монтёрским ножом, на изолированную часть провода надевают маркировочные оконцеватели или манжеты; перед установкой оконцевателей наружную поверхность изоляции проводов покрывают бакелитовым лаком, в случае свободной насадки оконцевателя провод обматывают поливинилхлоридной лентой;

· в зависимости от конструкции коммутационных зажимов, материала и сечения проводов применяют различные виды оконцевания проводов - штырём, кольцом, наконечником;

· после прозвонки проводов на оконцеватели наносят маркировочные знаки, в соответствии с таблицей схемы внешних соединений, знаки наносят краской или не смываемыми чернилами.

7. Оценка экономической эффективности от внедрения средств автоматизации

7.1 Технико-экономическая сущность проекта

Внедрение в производство автоматизированной системы для участка грануляции аммиачной селитры позволит в значительной степени повысить качество управления процессом, а также увеличить объемы производства.

Внедрение системы повлечет за собой снижение затрат на обслуживание, ремонт и позволит экономить материальные ресурсы. Система позволит в значительной степени исключить из производственного процесса ручной труд, что в свою очередь позволит сохранить здоровье персонала.

7.2 Расчет капитальных затрат

Капитальные затраты, принимаемые для расчета годового экономического эффекта [19] от использования новой техники Коб в наиболее полном составе определяются по формуле. Для получения общего объема по проектируемому объекту все рассчитанные виды капитальных затрат суммируются:

,

где Сп - полная себестоимость объекта;

Кн - затраты на доставку к месту использования, монтаж, наладку, освоение, примем 5% от Кс; Кс - затраты на сопутствующие капитальные вложения. Полная себестоимость изготовления проектируемого объекта рассчитывается па формуле:

+Врк,

где Мо - затраты на основные материалы, примем 100тыс.руб.;

Мв - затраты на вспомогательные материалы, примем 10 тыс.руб.;

Мк - затраты на комплектующие детали, узлы, устройства, примем 10 тыс.руб.;

Ззп - затраты на заработную плату работников, участвующих в изготовлении проектируемого объекта;

Врк - выплаты по районному коэффициенту (15%);

ЕСН- единый социальный налог (26% от Ззп);

Нр - накладные расходы, включаемые в себестоимость продукции (расходы по содержанию и эксплуатации оборудования, цеховые, общезаводские и прочие расходы), (100% от Ззп).

Расчет заработной платы осуществляется по формуле:

,

где Ок - оклад работника, 7тыс.руб.;

В - время на создание новой техники принимаем 180 часов;

tс - продолжительность смены, 8 часов;

Кдн - количество дней в месяце (21 день);

n - коэффициент премии, примем 0,20;

д - коэффициент дополнительной заработной платы, примем 0,15;

рк - районный коэффициент, 0,15.

Для создания системы автоматизации необходимы средства автоматизации, перечисленные в таблице 7.1

Таблица 7.1- Затраты на приобретение средств автоматизации

Наименование	Тип	Кол., шт.	Цена, руб.	Сумма, руб.
1	2	3	4	5
Оборудование контроллера промышленного I-7188E5D-485
Модули ввода/вывода унифицированных аналоговых и дискретных сигналов	I-7017FC, I-7021, I-7041D	3	1500	4500
Контроллер промышленный РС-совместимый	I-7188E5D-485	1	5500	5500
Блок питания	БП-96/24	1	2000	2000
Электронно-вычислительная техника
Персональный компьютер	Pentium-4,3Гц/ DDR-1024Mb/ 200Gb/ GeForce 6100/ DVD±RW+CD/RW / Sound/ F-Modem56K/ LAN	1	14000	14000
Принтер	Hewlett Packard ML-2015 (Лазерный, A4, 20стр/мин, 1200x600dpi, 8Mb, USB&LPT)	1	3500	3500
Монитор	Sony Multiscan 300 ES	1	6000	6000
Датчики, преобразователи, силовое оборудование и монтажные изделия
Преобразователь измерительный избыточного давления	Метран-100-Ех-ДИ-1141-02-МП1-t10-025-40 кПа-М20-ШР22-ГП	1	5500	5500
Термоэлектрический преобразователь	КТХК 01.04-С10-И-3-40/80	5	1000	5000
Преобразователь измерительный модульный	ИМП 0399М3Ех	5	3000	15000
Уровнемер пьезометрический	УП-1	1	1000	1000
Блок питания	БП-96/36	1	2000	2000
Гнездо для термоэлектрического преобразователя	ЦАиС Э 365.55.000	5	300	1500
Коробка соединительная	У-614	1	150	150
Коробка соединительная	У-615	1	200	200
Насос химический центробежный	ХО60-50-250 КЕИ	1	58000	58000
Преобразователь частоты	Mitsubishi Electric FR-F740-01160-EC	1	100000	100000
Итого:	223850

Полная себестоимость изготовления проектируемого объекта будет составлять:

Сп=100+10+10+11,9+11,9·0,26+11,9=146,9тыс.руб.

Общие капитальные затраты проектируемого объекта будут составлять:

Коб=146,9+223,85+223,85·0,05=381,942

Общие капитальные затраты приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Капитальные затраты на создание новой техники или ее усовершенствование

Наименование затрат	Обозначение	Сумма, руб. (тыс. руб.)
Полная себестоимость объекта	Сп	146,9
Затраты на доставку к месту использования, монтаж, наладку, освоение	Кн	11,2
Затраты на сопутствующие капитальные вложения	Кс	223,85
Всего капитальных затрат	Кпо	381,942

7.3 Расчет экономического эффекта

Расчет экономического эффекта при создании новой техники проводится в сравнении эксплуатационных расходов по базовой и новой технике.

Эксплуатационные расходы по содержанию и использованию средств автоматизации и электронной техники Рэк включают:

Рэк=Роб+Рмат+Рэд+Ррем+А,

где Роб - расходы по содержанию и обслуживанию;

Рмат - расходные материалы;

Рэл - расходы на электроэнергию;

Ррем - расходы на текущий ремонт;

А - амортизационные отчисления.

Расходы по содержанию и обслуживанию средств автоматизации и электронной техники включают заработную плату обслуживающего персонала с отчислениями органам социального страхования и расходы на материалы, используемые в процессе обслуживания.

Расчет расходов по содержанию обслуживающего персонала проводится по формулам:

· для рабочих

,

· для инженеров

,

где Фэф -годовой эффективный фонд рабочего времени;

Тк - годовое календарное время в месяцах, 12 месяцев;

Тч - часовая тарифная ставка, соответствующая разряду рабочего, 3,99;

Ом - месячный оклад инженера, 10тыс.руб.;

Яо - коэффициент занятости по обслуживанию данного объекта, примем 1;

Яn - коэффициент премии, 0,15;

Яд - коэффициент дополнительной зарплаты, 0,15;

Ярк - районный коэффициент, 0,15;

Яесн - коэффициент отчислений на социальные нужды, 0,26.

Расчет эффективного фонда времени работы рабочего Фэф осуществляется в зависимости от величины планируемых невыходов на работу в связи с болезными, отпусками и выполнением государственных обязанностей по формуле:

,

где 1992 - среднегодовая номинальная величина рабочего времени, час;

Ян - коэффициент плановых невыходов на работу, примем 0,15.

Эффективный фонд времени работы рабочего будет составлять:

Фэф=1992·(1-0,15)=1693,2(час).

Реализация проекта связана с приемом на работу 4 инженера по автоматизации технологических процессов и 4 рабочих дежурного персонала.

Расходы по содержанию и обслуживанию средств автоматизации и электронной техники будут составлять:

Рсод.пер.=4·1693,2·3,99·1·(1+0,15)·(1+0,15)·(1+0,15)·(1+0,26)+12·4·10000·1· (1+ 0,15)·(1+0,15)·(1+0,26)=851,634 (тыс.руб.).

Вторая составляющая расходов по содержанию и эксплуатации оборудования - затраты на материалы (Рмат.), потребляемые в процессе обслуживания и эксплуатации - определяются, исходя из годового их расхода и цен на них.

Расчет затрат на расходные материалы приведены в таблице 7.3.

Таблица 7.3 -Расчет затрат на расходные материалы

Наименование материала	Единица измерения	Годовая потребность	Цена за единицу, тыс. руб.	Затраты на годовой объем, тыс. руб.
Бумага	Пачка (500 лист)	12	0,1	1,2
Расходные материалы для принтера	Картридж	4	1	4
Прочие	2
Итого	7,2

Расходы на электроэнергию при сетевом питании объекта Рэл приведены в таблице 7.4.

Таблица 7.4 - Расчет энергозатрат

Наименование энергоносителя	Единица измерения	Годовой расход, кВт-ч	Стоимость единицы измерения, руб.	Затраты па годовой объем, тыс. руб.
Электрическая энергия	кВт-ч	10000	1,72	17,2
Итого	17,2

Расходы по текущему ремонту объекта (Ррем) рассчитываются по формуле:

Ррем = Мр+Ззпр+Нр,

где Мр - расходы на материалы и электронные радиоэлементы, заменяемые в процессе ремонта, принимаем 10тыс.руб.;

Ззпр - заработная плата работников, выполняющих ремонты;

Нр - косвенные накладные расходы (общепроизводственные и общехозяйственные принимаем 200% от Ззпр).

Приближенно расход заработной платы с отчислениями на социальные нужды (Ззпр) находится из расчета:

,

где Крем - количество ремонтов в год;

tр - трудоемкость одного ремонта, 72 часа;

Тч - часовая тарифная ставка работников, осуществляющих ремонт;

Яn - коэффициент премии, 0,20;

Яд - коэффициент дополнительной зарплаты, 0,16;

Ярк - районный коэффициент, 0,15;

Ясн - единый социальный налог, 0,26.

Часовая тарифная ставка работников коммерческой сферы определяется по формуле:

Тч = Ок / tc·Кдн

где tc - продолжительность смены, 8 часов;

Кдн - количество дней в месяце, 21 день;

Ок - оклад работника коммерческой организации согласно штатному расписанию, примем 10000руб.

Часовая тарифная ставка работников коммерческой сферы будет составлять:

Тч=10000/8·21=59,52

Расчет количества ремонтов Крем в течение года определяется по формуле:

,

где Тг - количество часов работы объекта в год;

Тб - расчетное время безотказной работы.

Расчет количества ремонтов Крем в течение года будет составлять:

Крем=1992/2000?1

Приближенно расход заработной платы с отчислениями на социальные нужды (Ззпр) будет составлять:

Ззпр=1·72·59,52·(1+0,20)·(1+0,16)·(1+0,15)·(1+0,26)=8,650 (тыс.руб.).

Расходы по текущему ремонту объекта (Ррем) будут составлять:

Ррем = 10+8,650+2·8,650=35,95 (тыс.руб.).

В элементе «амортизационные отчисления» отражается сумма амортизационных отчислений на весь комплекс технических средств (формула 14), а не на отдельные устройства. Примем норму амортизации 20 %.

,

где Аотч - амортизационные отчисления;

Спер - первоначальная стоимость объекта ;

На - норма амортизации.

Амортизационные отчисления рассчитываются исходя из первоначальной стоимости технических и программных средств. В год амортизационные отчисления составят в нашем случае:

Аотч =381,942·0,2=76,38 (тыс.руб.).

7.4 Экономические показатели

Экономические показатели, характеризующие эффективность создания и использования новой техники представлены в таблице 7.5.

Таблица 7.5 - Экономические показатели, характеризующие эффективность создания и использования новой техники оборудования.

Наименование показателя	Обозначение	Единицы измерения	Сумма
			До создания	После создания
Капитальные затраты	Кпо	тыс. руб.	450	381,942
Расходы по содержанию обслуживающего персонала	Ротр.р. Роб.р.	тыс. руб.	1000	851,634
Расходные материалы	Ррас	тыс. руб.	15	7,2
Расходы на электроэнергию	Рэл	тыс. руб.	30	17,2
Расходы по текущему ремонту	Ррем	тыс. руб.	50	35,95
Расчет амортизационных отчислений	А	тыс. руб.	150	76,38
Полученная экономия	Э	тыс. руб.	324,694
Срок окупаемости	Ток	лет	2

Вывод: Выполненная экономическая оценка проектных решений позволяет утверждать об экономической целесообразности реализации проекта, т.к. расчетный срок окупаемости оказался не более 5 лет.

8. Безопасность жизнедеятельности

8.1 Характеристика проектируемого объекта

8.1.1 Свойства применяемого сырья и получаемых веществ [20]

Свойства веществ по токсичности и характер действия на организм человека приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Свойства веществ по токсичности и характер действия на организм человека

Наименова-ние вещества	Характер действия вещества на организм человека	Область воспламенения, объемная доля %	ПДК в воздухе рабочей зоны мг/м3	Класс опасности
1	2	3	4	5
Аммиак газообразный	Вызывает сильное раздражение верхних дыхательных путей, конъюктевит глаз, выделение изо рта и носа пенистой жидкости, иногда с примесью крови. При нахождении в атмосфере газообразного аммиака высокой концентрации возникают сильные химические ожоги кожных покровов.	15	20	3
Плав аммиачной селитры	При попадании на кожу вызывает раздражение, особенно при наличии трещин, мелких ран. Горячие растворы вызывают термические ожоги, особенно опасны ожоги глаз, переходящие в слепоту.	-	-	4

8.1.2 Взрыво-пожаробезопасность производства

Помещение, где находится ЭВМ, контроллер и другие технические средства относится по НПБ 105-03 к категории «В4» - пожароопасное, т.к. применяются изделия из пластика, дерева и других веществ, которые при взаимодействии с кислородом воздуха или друг с другом могут гореть [21].

Производственное помещение, где установлено технологическое оборудование с газообразным аммиаком и плавом амселитры, относится к категории «Б» - взрывопожароопасное, т.к. могут образовываться парогазовоздушные смеси с избыточным давления взрыва более 5кПа.

Здание по взрывопожарной и пожарной опасности относится к категории «Б», по огнестойкости относится к категории ІV.

8.2 Характеристика возможных опасностей

Установка грануляции аммиачной селитры относится к опасным производственным объектам, на которой при несоблюдении правил эксплуатации оборудования, нарушений норм технологического режима, требований охраны труда, террористических действий, возможно возникновение аварий и инцидентов.

Основными опасностями на данной производственной установке являются:

· разрушение технологических трубопроводов транспортирующих взрывоопасные токсичные вещества, при этом возможно попадание взрывоопасных, токсичных веществ в окружающую среду, производственные помещения, разрушение сооружений и технических устройств, экстренная остановка производства, травмирование, отравление обслуживающего персонала;

· разрушение корпуса аппарата работающего под давлением расположенного на производственном объекте, при этом возможно повреждение технических устройств, экстренная остановка производства, травмирование обслуживающего персонала;

· отказы в работе динамического оборудования (насосы, вентиляторы) как по электрической, так и по механической части, при этом возможна экстренная остановка производства, повреждение технических устройств, травмирование (отравление) обслуживающего персонала;

· невыполнение правил эксплуатации оборудования и ведения технологического процесса, правил безопасности обслуживающим персоналом изложенных в рабочих инструкциях для каждого рабочего места может привести к аварии или инциденту на данном или смежных опасных производственных объектах.

При несоблюдении правил эксплуатации оборудования и требований безопасности труда на персонал могут воздействовать опасные и вредные факторы.

Физические:

· движущиеся части насосов, вентиляторов, и др.;

· возможность загорания горючих жидкостей при попадании на горячие поверхности оборудования или контакте с искрами или открытым источником огня;

· повышенное значение напряжения в электрических цепях при замыкании которых может произойти травмирование обслуживающего персонала;

· повышенная температура поверхностей оборудования и трубопроводов, контакт с которыми может привести к термическим ожогам;

· травмирование при взрыве в следствие загазованности воздуха рабочей зоны аммиаком, до образования взрывоопасных концентраций;

· острые кромки, заусеницы и шероховатости на поверхности инструментов и оборудования;

· наличие площадок обслуживания оборудования и арматуры, расположенных на высоте, и связанная с этим возможность падения;

· повышенный уровень шума от работы насосов - отрицательно воздействующий на органы слуха.

Психофизические:

· нервно-психические нагрузки, вызванные эмоциональными перегрузками в аварийных ситуациях.

Химические:

· повышенное содержание (выше ПДК) в воздухе рабочей зоны паров аммиака, других токсичных веществ использующихся и образующихся в процессе производств и проникающих в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

Также возможен термический ожог при разгерметизации трубопровода с перегретым паром, а также при несоблюдении правил при монтаже и обслуживании оборудования.

Производственные факторы, в зависимости от последствий, к которым может привести их действие, принято разделять на опасные, действия которых при определённых условиях приводят к травме или другому резкому ухудшению здоровья, и вредные, действия которых при определённых условиях приводят к заболеванию или снижению работоспособности. В зависимости от уровня и продолжительности воздействия вредный фактор может стать опасным.

В таблице 8.2 приведены опасные и вредные факторы, действующие на человека, а так же средние и допустимые значения и ссылки на нормативный документ.

Таблица 8.2 - Опасные и вредные факторы

Наименование фактора	Ед. изм.	Действ. значен.	Доп. значен.	Примечание
1	2	3	4	5
Повышенный уровень шума на рабочем месте	дБ	110	80	ГОСТ 12.1.003-83
Повышенное значение напряжения в эл. цепи	В	380	42	ГОСТ 12.1.038-90
Повышенная температура рабочей зоны: - в холодный период года - в теплый период года	єС	23	+2125	ГОСТ 12.1.005-88
		26	+2228
Повышенное давление в трубопроводах	МПа	2,0	2,0
Отсутствие или недостаток естественного света	%	4,8	4,2	СНиП 23-05-95
Недостаточная освещенность рабочей зоны	лк	170	200	СНиП 23-05-95
Повышенный уровень вибрации	мм	0,051-0,1	0,009-0,007	ГОСТ 12.1.001-83
	Гц	40-50	30-50
Повышенный уровень инфразвуковых колебаний - насосы.	дБ	110	102	ГОСТ 12.1.003-88
Повышенная температура поверхностей	єС	190	45	СН 245-71
Повышенная или пониженная влажность воздуха - в холодный период года - в теплый период года	%	60	60	СанПиН 2.2.4.548-96
		50	40
Статические перегрузки (продолжительность работы с ПЭВМ и ВД)		6	6	СанПиН 2.2.2.542-96

8.3 Безопасность технологического процесса и оборудования

Основные технологические параметры, обеспечивающие безопасное осуществление процесса, являются уровень плава амселитры в сборной емкости, донейтрализаторе и в смесителе.

Техника безопасности при монтаже средств измерения и средств автоматизации:

· В местах установки приборов и средств автоматизации, труднодоступных для монтажа и эксплуатационного обслуживания, до начала монтажа должно быть закончено сооружение лестниц, площадок.

· Не допускается крепить приборы и аппаратуру на технологическом оборудовании и трубопроводах с нарушением герметичности трубопроводов и аппаратов, на которых их устанавливают.

· При монтировании приборов вблизи насосов, запорной и регулирующей арматуры, технологических линий с агрессивной средой учитывать, что из сальниковых уплотнений возможна утечка агрессивной среды, а при монтаже приборов на аппаратах следить за тем, чтобы агрессивная среда не попадала на открытые участки тела.

· Набивать сальники клапанов, затягивать фланцевые соединения, производить замену защитных гильз термопреобразователей допускается после полного снятия давления с трубопроводов и аппаратов и слива их содержимого.

Материалы, из которых изготавливаются трубопроводы, чувствительные элементы датчиков, запорная арматура, насос не должны разрушаться под действием плава амселитры, газообразного аммиака. К этим материалам относятся: сталь AISI316L, 12Х18Н10Т, AL203, XH65MB, 36НХТЮ, 06ХН28МБТ, титановый сплав ВТ-9, фторопласт.

Участок грануляции амселитры снабжен системой автоматической блокировки (с помощью которой исключается подача плава амселитры в на верх гранбашен).

Требования к трубопроводам и коммуникациям:

· Не допускается прокладка трубопроводов с плавом амселитры через подсобные, административно-хозяйственные, электромашинные, электрораспределительные, трансформаторные помещения, вентиляционные камеры, помещения контрольно-измерительных приборов, лестничные клетки.

· Не допускается применять гибкие шланги (резиновые, пластмассовые и т.д.) в качестве стационарных трубопроводов.

· Проектирование тепловой изоляции трубопроводов и арматуры должно осуществляться в соответствии с действующими строительными нормами и правилами. Тепловая изоляция должна выполняться из негорючих или трудносгораемых материалов. При использовании трудносгораемых материалов и пенополиуретана в качестве наружной изоляции должны быть обеспечены мероприятия, исключающие возможность воспламенения изоляции (орошение, защита негорючими покрытиями и т.п.).

· На трубопроводах подачи газообразного аммиака и плава амселитры в резервуары и выдачи из них должны быть установлены защитные устройства (отсекатели, скоростные клапаны, обратные клапаны) для предотвращения выброса аммиака в случае повреждения трубопровода.

· Все соединения трубопроводов с резервуаром должны иметь компенсаторные устройства или самокомпенсацию для уменьшения напряжений в местах присоединения трубопроводов к стенкам резервуаров от тепловых перемещений, а также при осадке резервуара.

· На полностью законченные изготовлением и заизолированные трубопроводы наносятся опознавательные кольца: в местах прохода труб через строительные конструкции и ограждения; в местах ответвлений труб; вблизи арматуры; в местах подключения труб к оборудованию.

Для нанесения колец, участки трубопроводов должны быть окрашены в желтый цвет и по ним должны быть нанесены кольца в следующих количествах: одно кольцо на паровых, парожидкостных и жидкостных линиях стороны низкого давления; два кольца на паровых линиях стороны высокого давления; три кольца на жидкостных линиях стороны высокого давления. Кольца наносятся черной краской по желтому фону. Также должно указываться направление движения среды в трубах черными стрелками на видных местах и вблизи арматуры. Ширина черных колец принимается 50 мм.

Промышленные средства индивидуальной защиты: изолирующие костюмы, специальная одежда и обувь, фильтрующие противогазы марки «М» и «КД», изолирующие противогазы.

8.4 Электробезопасность

В установке грнуляции амселитры используется стандартные значения электроэнергии: 380В, 50Гц и 220В, 50Гц переменного тока.

Помещение, где установлен видеотерминал и контроллер, относится к зоне класса В-Iа -- зоны, расположенные в помещениях в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Производственное помещение, где расположены технологическое оборудование, датчики, насос относится к зоне класса В-Iа зоны, расположенные в помещениях в которых опасные состояния не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

В данных помещениях применяется взрывозащищённое оборудование согласно ГОСТ 12.2.020-76, которое может иметь следующие виды взрывозащиты: взрывонепроницаемая оболочка, защита вида "е " (в электрооборудовании или его части, не имеющем нормально искрящих частей, принят ряд мер дополнительно к используемым в электрооборудовании общего назначения, затрудняющих появление опасных нагревов, электрических искр и дуг), заполнение и продувка оболочки под избыточным давлением, масляное заполнение оболочки, кварцевое заполнение оболочки.

Маркировка должна выполняться в виде цельного, не раздельного на части знака, расположенного в прямоугольнике.

Камеры вытяжных вентиляторов, обслуживающих взрывоопасные помещения и изолированные от них, относятся к взрывоопасным помещениям, но соответственно на класс ниже.

Во взрывоопасных зонах особое значение уделяется выполнению требований ПУЭ и ГОСТ при выборе электрооборудования. Согласно ПУЭ электрические машины стационарно установленные должны иметь уровни взрывозащиты для:

· зоны класса В-Iа - любое взрывозащищённое для соответствующих категорий и групп взрывоопасных смесей. Искрящие части машин в исполнении повышенной надёжности против взрыва..

С целью предупреждения поражений электрическим током к работе должны допускаться только лица, хорошо изучившие основные правила по технике безопасности. В соответствии с правилами электробезопасности в служебном помещении должен осуществляться постоянный контроль состояния электропроводки, предохранительных щитов, шнуров, с помощью которых включаются в электросеть компьютеры, осветительные приборы, другие электроприборы. Электрические установки представляют для человека большую потенциальную опасность. Специфическая опасность электроустановок - токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции. С целью предупреждения от поражения электрическим током применяется заземление, которое выполнено медным проводом сопротивлением не более 4Ом. Периодически проводить замеры сопротивления изоляции, которое должно быть не менее 500МОм

Важное значение для предотвращения электротравматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок, проведения ремонтных, монтажных и профилактических работ. В зависимости от категории помещения необходимо принять определенные меры, обеспечивающие достаточную электробезопасность при эксплуатации и ремонте электрооборудования (защитное отключение, прокладка кабелей в специальных кабельных каналах и местах труднодоступных для механических, химических и термических воздействий).

Разряды статического электричества опасности для человека не представляют, но кроме неприятных ощущений они могут привести к выходу из строя ЭВМ и других технических средств. Для снижения величины возникающих зарядов статического электричества в покрытие технологических полов следует выполнять из однослойного поливинилхлоридного антистатического линолеума.

Средства индивидуальной защиты:

· Изолирующие средства защиты: изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, указатели напряжения, диэлектрические галоши, коврики, боты, изолирующие подставки.

· Ограждающие средства защиты: щиты, барьеры, ограждения клетки, временные переносные заземления.

8.5 Производственная санитария

Важное значение для работающего персонала в помещениях имеет микроклимат. В производственных помещениях, в которых работа с использованием ПЭВМ является основной (диспетчерские, операторские, посты управления, залы вычислительной техники и др.) и связана с нервно-эмоциональным напряжением, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата для категории работ Iа в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами микроклимата производственных помещений. Производственное помещение, где находятся технологическое оборудование, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением относится к категории IIб. Нормативы микроклимата для данных категорий работ приведены в таблице 8.3

Таблица 8.3 Нормативы микроклимата для категорий работ

Категория работ	Температура воздуха в помещении, 0С	Относит. влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с	Освещён-ность, лк	Тип вентиляции
Iа	22-24	40-60%	‹ 0,1	300-500	Приточно- вытяжная
IIб	17-21	40-60%	‹ 0,2	200	Приточно- вытяжная и аварийная

Рабочее место оператора должно быть защищено от посторонних шумов, уровень звука которых превышает 50дБ. Большое влияние на микроклимат оказывают источники тепла находящиеся в помещении: аппаратура, приборы освещения, обслуживающий персонал. Оптимальные и допустимые нормы микроклимата должны учитывать специфику технологического процесса, в частности условия обеспечения надёжной работы ЭВМ.

Атмосферное давление в помещениях должно быть 1013,25266кПа. При пониженном давлении ухудшается отвод тепла от элементов ЭВМ, снижаются изоляционные свойства воздуха. Избыточное давление может нарушить работу системы вентиляции.

В качестве светильников используются светильники повышенной надежности против взрыва НОБ-300 или ВЗГ-200.

Также применяется аварийное освещение, которое разделяется на освещение безопасности и эвакуационное:

· Освещение безопасности следует предусматривать в случаях, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать:

§ взрыв, пожар, отравление людей;

§ длительное нарушение технологического процесса;

§ нарушение работы таких объектов, как диспетчерские пункты, насосные установки, канализации и теплофикации, установки вентиляции и кондиционирования воздуха для производственных помещений, в которых недопустимо прекращение работ и т.п.

· Эвакуационное освещение в помещениях следует предусматривать:

§ в местах, опасных для прохода людей;

§ в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, при числе эвакуирующихся более 50 чел.;

§ по основным проходам производственных помещений, в которых работают более 50 чел.;

§ в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения связан с опасностью травматизма из-за продолжения работы производственного оборудования;

§ в производственных помещениях без естественного света.

Для аварийного освещения (освещения безопасности и эвакуационного) следует применять:

· лампы накаливания;

· люминесцентные лампы - в помещениях с минимальной температурой воздуха не менее 5°С и при условии питания ламп во всех режимах напряжением не ниже 90 % номинального;

· разрядные лампы высокого давления при условии их мгновенного или быстрого повторного зажигания как в горячем состоянии после кратковременного отключения питающего напряжения, так и в холодном состоянии.

Источником шума и вибрации в производственном помещении является насос. Уровень шума составляет 110 дБ, амплитуда колебаний вибрации 0,051-0,100 при частоте 40-50Гц.

Шум является одним из наиболее распространенных факторов внешней среды, неблагоприятно воздействующих на организм человека.

Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает центрально-нервную систему, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, может приводить к профессиональным заболеваниям.

Мероприятия по уменьшению уровня шума:

· Демпфирование, т.е. покрытие вибрирующих поверхностей материалом с большим внутренним трением (резина, битум, войлок).

· Локализация шума у места возникновения путем применения звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов.

· Применение акустических экранов.

· Средства индивидуальной защиты: антифоны, выполненные в виде наушников и шлемов; противошумные костюмы.

Вибрация также оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. Систематическое воздействие вызывает вибрационную болезнь, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанное с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушение сердечной деятельности.

Мероприятия по уменьшению уровня вибрации:

· вибродемпфирование, т.е. покрытие вибрирующих поверхностей вязкоупругими материалами (твердая пластмасса, рубероид, изол);

· виброизоляция (резиновые, пружинные, комбинированные опоры);

· средства индивидуальной защиты: специальная обувь, рукавицы, костюмы из упругодемпфирующих материалов.

В установке испарение аммиака образуются отходы, в состав которых входит жидкий аммиак, вода, масло и частицы железа. Жидкий аммиак и вода испаряются перегретым паром и отводятся в заводскую сеть. Остатки воды, масла и частиц железа дренируются в переносную тару и отправляются на переработку.

8.6 Пожарная профилактика

Возможные причины пожаров на проектируемом объекте:

· Открытое пламя, возникшее в результате возгорания теплоизоляции, электроизоляции, легковоспламеняющихся жидкостей, применяемых при обслуживании технических средств.

· Нагретые поверхности аппаратов (теплообменники).

· Искры в электродвигателях насоса и вентиляторов.

· Разряды атмосферного электричества.

Для противопожарной профилактики здание оборудуют молниезащитными устройствами (молниеотводы). Молниеотвод устанавливается непосредственно на здании, тип молниеотвода - стержневой одиночный.

Системы вентиляции и кондиционирования воздуха должны изготавливаться из материалов, исключающих образование искр, и иметь надежное заземление.

Правильная эксплуатация электрических сетей и приборов. Электрическая сеть в эксплуатационном отношении должна отвечать противопожарным требованиям. При ее устройстве устанавливают специальные автоматические выключатели и плавкие предохранители, защищающие ее от перегрузок и от воспламенения изоляции.

Эффективная мера против распространения пожара - противопожарные разрывы (10м) и преграды, а также продуманная внутренняя планировка зданий и устройств различных противопожарных преград и отсеков, изолированных несгораемыми конструкциями.

На территории цеха должны быть основные (ширина 6м) и вспомогательные дороги (ширина 4м), позволяющие свободный подъезд и подход при ликвидации пожара.

Средства пожаротушения:

· Противопожарный водопровод в установке объединен с хозяйственно-питьевым водопроводом, вода подается под высоким давлением с помощью стационарного пожарного насоса.

· Гидранты устанавливаются вдоль дорог на расстоянии 100-150м друг от друга, не ближе 5м от стен здания и не более 2м от дороги.

· Автоматические установки пожаротушения состоят из спринклерных (выходное отверстие для воды закрыто легкоплавким замком, который разрушается через 2-3 минуты с момента повышения температуры) и дренчерных установок (вода подается при помощи клапана группового действия, который закрыт при помощи легкоплавкого замка).

· Первичные средства пожаротушения:

§ Вода, песок, войлок, асбестовое полотно

§ Огнетушители: химически-пенные ОП-14, ОП-9М, воздушно-пенные ОВП-5, ОВП-10, стационарные воздушно-пенные ОВПС-250А, ОВПУ-250, газовые углекислотные ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8, порошковые ОП-1, ОПС-6, ОПС-10.

Средства извещения о пожаре:

· Электрическая пожарная сигнализация служит для быстрого извещения службы пожарной охраны о возникшем пожаре в каком-либо помещении или сооружении предприятия. При необходимости пожарная сигнализация может быть совмещена с охранной сигнализацией. Система автоматической пожарной сигнализации состоит из извещателей - датчиков, устанавливаемых в защищаемых от пожара помещениях, приемной станции (расположенной в помещении пожарной команды), источников электропитания и электрической сети, связывающие извещатели с приемной станцией.

· Ручные извещатели типа ПКИЛ-7 с кнопочным управлением располагают на заметных местах, например на лестничных площадках многоэтажных зданий, в коридорах у входных дверей и т. п. Для вызова пожарной команды следует разбить стекло на корпусе извещателя и нажать кнопку.

· Автоматические пожарные извещатели осуществляют посылку сигналов, основанных на различных принципах замыкания электрической цепи. Они работают при заданных температурах 60,80, и 100єС и имеют расчетную площадь обслуживания в помещениях до 15м2.

· Сигнализационная дымовая пожарная установка типа СПДУ-1 предназначена для обнаружения дыма с последующей подачей световых и звуковых сигналов и управления внешними электрическими цепями автоматических устройств пожаротушения (электроприводов насосов, задвижек в системе водопровода и др.).

Для эффективной эвакуации необходимо:

· Устанавливать на путях эвакуации производственное оборудование, мебель, шкафы, сейфы и другие предметы.

· Содержать в исправном состоянии световые указатели «Выход».

· Все двери эвакуационных выходов должны свободно открываться в направлении выхода их здания.

· Исправность пожарной сигнализации, средств связи и пожаротушения.

Заключение

В результате выполнения дипломного проектирования разработана система автоматизации процесса участка грануляции аммиачной селитры, подбор и проект установки нового технологического оборудования (насоса) с использованием современных методов и средств ведения технологического процесса.

Рассмотрены состав и работа основного оборудования участвующего в производстве, условия протекания технологического процесса. В технологическом процессе описаны условия, при которых система работает в безаварийном режиме.

Разработана структура автоматизированной системы, в соответствии с требованиями технологического процесса.

Произведен выбор устройств автоматизации, системы, разработана функциональная и принципиальная схемы, алгоритм для микроконтроллера.

Автоматизация системы должна привести к улучшению показателей эффективности производства: улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции. Внедрение автоматических устройств обеспечит сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности рабочих и повысит безопасность труда.