ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Необходимо провести анализ существующей системы автоматизации с точки зрения ее технического совершенства и экономической целесообразности и эффективности. Важно оценить совершенство ее организационно-технической структуры, полноту функций, выполняемых системой, технический уровень средств автоматизации.

На уровне локальных систем регулирования и управления следует проанализировать правильность выбора мест установки первичных измерительных преобразователей, датчиков, мест приложения регулирующих воздействий; правильность выбора структуры АСР (одноконтурные, каскадные, комбинированные и др.) и качество их функционирования; совершенство и надежность электрических схем и устройств сигнализации, защиты, блокировки и управления, технический уровень их элементной базы; выявить наличие приборов анализа качества и состава, позволяющих вести процесс по показателям качества продукта и соответствующим технико-экономическим показателям.

На втором и более высоких уровнях управления определяют перечень функций и задач, выполняемых существующей системой, анализируют техническое совершенство и эффективность работы этого уровня, используемые сетевые магистрали, протоколы (интерфейсы) и сетевое оборудование, скорость обмена информацией между уровнями, надежность работы системы.

Перечисленные характеристики определяют сложность задачи автоматизации и позволяют грамотно решить задачу автоматизации технологических объектов.

 

Уровень автоматизации характеризует долю труда по управле­нию технологическим объектом, производимую автоматически, без участия человека. Количественная оценка его осуществляется с помощью показателя К. При использовании этого показа­теля можно проводить анализ состояния автоматизации действующих и планирование основных направлений работ по автоматизации реконструируемых и строящихся ТОУ. Максималь­ное значение показателя К равно 1, а нормативное значение его принимают в диапазоне 0,75–0,9. Показатель К рассчитывают по уравнению

(144)

 


где Ki – частные показатели уровня автоматизации отдельных функций управления;

αi – коэффициент «важности» функций, определяющий относительную значимость данной функции в общем процессе управления, значения которого приведены ниже.

Таблица А.1. Значения коэффициента «важности» функций

i Функции управления αi
Контроль технологических параметров 0,9
Контроль параметров качества сырья, полуфабрикатов и целевых продуктов 0,9
Регистрация технологических параметров 0,7
Контроль состояния основного оборудования 1,0
Контроль работоспособности комплекса технических средств (КТС) 1,0
Расчет технико-экономических показателей (ТЭП) 0,8
Анализ технологических ситуаций 0,7
Пуск и останов 0,8
Управление технологическим процессом 0,9
Оптимизация технологического процесса 0,9
Оценка качества ведения технологического процесса 0,7
Обмен информацией со смежными и вышестоящими уровнями управления 0,7

 


Если система автоматизации не выполняет какую-либо функ­цию управления, то частный показатель уровня автоматизации этой функции принимают равным нулю.

Показатель уровня автоматизации контроля технологических параметров К1 рассчитывают по уравнению

(145)

где n1j – число параметров, контролируемых по способу j;

n10 – общее число контролируемых параметров;

Klj – коэффициент конкретного способа реализации контроля технологических параметров, значения которого
приведены ниже.

Таблица А.2. Значения коэффициента конкретного способа реализации контроля технологических параметров

j Способ реализации контроля технологических параметров K1j
Контроль приборами по месту 0,2
Щитовая система контроля с сигнализацией отклонения параметров 0,7
Контроль, сигнализация отклонения параметров и вызов на цифровые приборы с применением средств централизованного контроля и управления (Старт, Режим, Каскад, Микродат и т.п.) 0,85
Контроль, сигнализация отклонения параметров, вызов на дисплей, печать параметров с применением ЭВМ, миниЭВМ и микропроцессорной техники 1,0

 

При расчете числа параметров контроля по способам реали­зации необходимо придерживаться следующих правил: во-пер­вых, один и тот же параметр не может входить в разные спо­собы реализации (его необходимо отнести к наиболее значимо­му способу); во-вторых, параметры, которые контролируются по месту приборами, поставляемыми комплектно с технологичес­ким оборудованием, а также приборами, необходимыми лишь для пуска, наладки и обследования ТОУ, не учитываются.


Показатель уровня автоматизации контроля параметров ка­чества сырья, полуфабрикатов и целевых продуктов К2 опреде­ляют по уравнению

(146)

где n2j – число параметров, контролируемых по способу j;

n20 – общее число параметров контроля качества (устанавливается по технологическому регламенту);

K2j – коэффициент кон­кретного способа реализации контроля параметров сырья, полу­фабрикатов и целевых продуктов, значения которого приведены ниже.

Таблица А.3. Значения коэффициента кон­кретного способа реализации контроля параметров сырья, полу­фабрикатов и целевых продуктов

j Способ реализации контроля параметров качества K2j
Химические и физико-химические методы лабораторного контроля 0,2
Инструментальные методы полуавтоматического лабораторного контроля 0,5
Контроль на автоматизированном оборудовании с обработкой результатов анализа 0,8
Автоматические анализаторы на потоке или (и) расчет параметров контроля с помощью ЭВМ, миниЭВМ и микропроцессорной техники 1,0

 

Показатель уровня автоматизации регистрации технологических параметров К3 рассчитывают следующим образом:

(147)

 


где n3j – число параметров, регистрируемых по способу j;

n30 – общее число регистрируемых параметров;

K3j – коэффициент кон­кретного способа реализации регистрации технологических параметров, значения которого
приведены ниже.

 

 

Таблица А.4. Значения коэффициента кон­кретного способа реализации регистрации технологических параметров

j Способ реализации регистрации параметров K3j
Ручная регистрация 0,2
На диаграммах вторичных приборов 0,6
Средствами централизованного контроля и управления 0,85
Печать параметров, режимных листов, сводок, графика или таблицы, с применением ЭВМ, миниЭВМ и микропроцессорной техники 1,0

 

Показатель уровня автоматизации контроля состояния («включено», «выключено», «закрыто», «открыто») оборудования K4 рассчитывается
по формуле

(148)

где n4j – число единиц машинного оборудования, имеющего привод (насосные и компрессорные агрегаты, аппараты воздушного охлаждения и т.п.), а также запорной арматуры на трубопроводах, контролируемых по способу j;

n40 – общее число единиц основного оборудования;

K4j – коэффициент кон­кретного способа реализации контроля состояния оборудования, значения которого приведены ниже.

Таблица А.5. Значения коэффициента кон­кретного способа реализации контроля состояния оборудования

j Способ реализации контроля состояния основного оборудования K4j
Контроль по месту 0,2
Контроль и сигнализация с помощью щитовой системы 0,7
Контроль и сигнализация на центральном пульте управления, мнемосхеме и щите в операторной или (и) на мнемосхеме дисплея и печати с применением средств централизованного контроля и управления, ЭВМ и микропроцессорной техники 0,85
Контроль и сигнализация состояния и диагностика**** оборудования 1,0

 

 

Показатель К5 уровня автоматизации контроля работоспо­собности комплекса технических средств (в состав которого входят средства получения, преобразования, хранения, отображения и регистрации сигналов, средства передачи информации в системе, в смежные и вышестоящие АСУ, исполнительные механизмы и управляющие вычислительные комплексы) определяют по формуле

(149)

где K5j – коэффициент конкретного способа реализации контроля работоспособности комплекса технических средств (КТС), значения которого приведены ниже.

Таблица А.6. Значения коэффициента конкретного способа реализации контроля работоспособности комплекса технических средств (КТС)

j Способ реализации контроля работоспособности КТС K5j
Ручная фиксация моментов сбоя и выхода из строя частей КТС и устранение неисправностей вмешательством оперативного персонала 0,2
Контроль, сигнализация, вызов на цифровые приборы данных о работоспособности КТС путем проверки информации на достоверность средствами централизованного контроля и управления 0,7
Контроль, сигнализация, вызов на дисплей, печать данных о работоспособности КТС с применением алгоритмов и программ тестового и диагностического контроля средствами ЭВМ и микропроцессорной техники 0,85
Автоматический переход на горячий резерв как системы в целом, так и отдельных каналов при обнаружении отказов 1,0

 

Отметим, что показатель К5, а также показатели К7, К10 и К11 могут принимать промежуточные значения в зависимости от способов реализации.


Показатель К6 уровня автоматизации расчета технико-эко­номических показателей (ТЭП) определяют по уравнению

(150)

 


где n6j – число ТЭП, рассчитанных по способу j;

n60 – общее число ТЭП;

K6j – для каждой группы показателей выбирают в зависимости от способа реализации функции расчета ТЭП, исходя
из табл. А.7.

Таблица А.7. Способ реализации функции расчета ТЭП

j Способ реализации функции расчета ТЭП K6j
ТЭП, рассчитанные по показаниям приборов вручную 0,2
ТЭП, рассчитанные с помощью средств централизованного контроля и управления, ЭВМ, миниЭВМ и микропроцессорной техники 1,0

 

 

В состав ТЭП входят:

§ объемы (фактические и плановые) пе­реработанного сырья, целевых продуктов, потерь, энергозатрат и потребляемых материалов;

§ отборы (фактические и плановые) целевых продуктов;

§ материальный и тепловой балансы;

§ удель­ные энергозатраты (фактические и плановые);

§ себестоимость целевой продукции (фактическая и плановая).

(151)
Показатель уровня автоматизации анализа технологических ситуаций К7 определяют следующим образом:

 

где K7j – коэффициент конкретного способа реализации функции анализа технологических ситуаций, значения которого приведены ниже.

 


Таблица А.8. Значения коэффициента конкретного способа реализации функции анализа технологических ситуаций

j Способ реализации функции анализа технологических ситуаций K7j
По показанию приборов по месту 0,2
По диаграммам приборов и сигнализации отклонений параметров на щите в операторной 0,8
По сигнализации отклонений параметров на центральном пульте управления, мнемосхеме и щите в операторной или (и) на мнемосхеме дисплея и печати с применением устройств централизованного контроля ЭВМ и микропроцессорной техники 0,9
По специальным алгоритмам анализа ситуаций с выдачей рекомендаций по управлению 1,0

 

(152)
Показатель уровня автоматизации пуска и останова К8 рас­считывают
по формуле

 

где n8j – число единиц оборудования, запускаемого (останавливаемого) по способу j;

n80 – общее число единиц оборудования;

K8j – коэффициент конкретного способа реализации функции пуска и останова, значения которого приведены ниже.

Таблица А.9. Значения коэффициента конкретного способа реализации
функции пуска и останова

j Способ реализации функции пуска и останова K8j
С использованием ручного привода и приборов по месту 0,2
С использованием дистанционного управления и контроля 0,6
С использованием отдельных программных устройств или алгоритмов 0,8
Полностью автоматически 1,0

 

Показатель уровня автоматизации управления технологиче­ским процессом К9 определяют по формуле

(153)

 


где n9j – число контуров регулирования, участвующих в управлении по способу j;

n90 – общее число контуров регулирования, участвующих
в управлении;

K9j – коэффициент конкретного способа реализации функции управления технологическим процессом, значения которого приведены ниже.

 

Таблица А.10. Значения коэффициента конкретного способа реализации функции управления технологическим процессом

j Способ реализации функции управления K9j
Стабилизация параметров процесса в щитовом варианте 0,7
Стабилизация параметров процесса в щитовом варианте с применением анализаторов качества 0,8
Стабилизация параметров процесса с применением средств централизованного контроля и управления и (или) микропроцессорных контроллеров 0,9
Супервизорное и непосредственное цифровое управление 1,0

 

Показатель уровня автоматизации оптимизации технологи­ческого процесса К10 рассчитывают следующим образом:

(154)


 

где K10j – коэффициент конкретного способа реализации функции оптимизации технологического процесса, значения которого приведены ниже.

 

Таблица А.11. Значения коэффициента конкретного способа реализации функции оптимизации технологического процесса

j Способ реализации функции оптимизации K10j
Оптимизация технологического процесса в режиме совета оператору 0,85
Автоматическое оптимальное управление 1,0

 


Показатель уровня автоматизации оценки качества ведения технологического процесса К11 рассчитывают так:

(155)

 

где K11j – коэффициент конкретного способа реализации функции оценки качества ведения технологического процесса, значения которого приведены ниже.

 

Таблица А.12. Значения коэффициента конкретного способа реализации функции оценки качества ведения технологического процесса

j Способ реализации функции оптимизации K11j
Оценка качества ведения технологического процесса производится неавтоматически 0,2
Оценка качества ведения процесса с использованием комплексных показателей, рассчитываемых автоматически 0,6
Оценка качества проводится полностью, с использованием ЭВМ рассчитываемых показателей 1,0

Комплексная оценка качества ведения технологического про­цесса учитывает выполнение сменного плана, потери сырья, экономию энергоресурсов, «выбеги» основных технологических параметров, выполнение санитарно-технических норм.

Показатель уровня автоматизации обмена информацией со смежными и вышестоящими уровнями управления К12 опреде­ляют по формуле

(156)

 

 


где n12j – число единиц информации, передаваемой по способу j;

n120 – общее число единиц информации, передаваемой в смежные и вышестоящие уровни управления;

K12j – коэффициент конкретного способа реализации функции обмена информацией со смежными и вышестоящими уровнями управления, значения которого приведены ниже.

 


Таблица А.13. Значения коэффициента конкретного способа реализации функции обмена информацией со смежными и вышестоящими уровнями управления

j Способ реализации функции управления K12j
При помощи курьера 0,2
С помощью телефонной связи 0,3
С помощью телеграфной и факсимильной связи 0,7
С помощью терминальных устройств и ЭВМ 0,9
Автоматический межмашинный обмен информацией 1,0

 

Ниже приведен пример расчета частных и комплексных по­казателей уровня автоматизации для двух вариантов (в вари­анте II система управления базируется на миниЭВМ типа СМ) систем управления комбинированной установкой электрообессо­ливания и атмосферно-вакуумной трубчатки (ЭЛОУ-АВТ) в нефтеперерабатывающей промышленности. Исходные данные для расчета приведены в табл. 41.

(157)
В результате получим следующие значения показателя К:

КI=0,53, КII=0,85.

Результаты расчетов показывают, что уровень автоматиза­ции, обеспечиваемый щитовой системой управления варианта I, равен 0,52, что значительно ниже нормативного значения (0,75–0,9). Лишь использование вычислительной техники с ее большими возможностями позволяет достичь заданных значений показателя уровня.

Для решения вопроса о целесообразности и уровне автоматизации данного производственного процесса важно правильно оценить ее экономическую эффективность. До настоящего времени универсаль­ного метода решения этой задачи не имеется, однако некоторые пути решения ее можно наметить.

Известно, что показателем, учитывающим состояние техники производства, совершенство технологии, количество занятых рабо­чих, капитальные затраты, эксплуатационные расходы и другие факторы, важные для оценки степени эффективности автоматиза­ции, является себестоимость продукции. Поэтому анализ себесто­имости получаемых продуктов на той или иной технологической установке можно использовать при технико-экономическом обследо­вании для определения тех участков, где применение и повышение уровня автоматизации наиболее рационально.

Таблица А.14. Исходные данные для расчета частных и комплексных показателей уровня автоматизации

Функция управления i Способ реализации функции j Вариант I Вариант II
nij Kij ni0 Ki nij Kij ni0 Ki
      0,7     0,71
  0,7     0,7    
             
      0,6     0,81
  0,5     0,5    
  0,8     0,8    
             
      0,6     0,77
  0,6     0,6    
             
      0,7     0,85
  0,7            
          0,85    
        0,2       0,85
  + 0,8            
          + 0,85    
      0,2    
  0,2            
             
        0,8       0,95
  + 0,8            
          + 0,9    
          +    
      0,6     0,8
  0,6            
          0,8    
      0,7     0,8
  0,7     0,7    
             
                0,85
          + 0,85    
        0,2      
  + 0,2            
          +    
      0,25        
  0,2         0,8
  0,3            
          0,7    
          0,9    

 

Структура себестоимости зависит от многих факторов: масшта­ба производства, цен на сырье, топливо, энергию, поэтому результа­ты анализа
не всегда будут однозначными. Изучая же структуру себестоимости данного производства, всегда можно сделать ­необходимые выводы о наиболее успешных направлениях автомати­зации.

В качестве примера рассмотрим структуру себестоимости полу­чения нефтепродуктов и выразим ее в условных относительных величинах.
Из табл. 42 видно, что большую долю затрат в процес­сах переработки нефти составляет стоимость сырья и основных ма­териалов. Остальные статьи
затрат в десять и более раз меньше. Поэтому главной задачей автоматизации процессов переработки неф­ти (а также нефтехимических процессов)
является повышение про­изводительности, обеспечение минимальных
потерь сырья, увели­чение выходов целевых продуктов, повышение
их качества и т. п.

Таблица А.15. Себестоимость производства нефтепродуктов

Статьи расходов Стоимость, %
Сырье и основные материалы
Вспомогательные материалы
Энергетические затраты
Зарплата с начислениями
Амортизация
Прочие расходы
Итого

 

В табл. А.15 приведены средние данные в целом по нефтеперерабатывающей промышленности. При анализе себестоимости необходимо более детально рассматривать отдельные установки завода, отдельные производственные подразделения, чтобы наметить конк­ретные мероприятия по их автоматизации.

Если рассматривать ­структуру себестоимости не в целом по заводу,
а по каждой техно­логической установке, то она будет отличаться от данных, приведенных в табл. 16. Например, доля затрат на зарплату
по электрообессоли­вающей установке (ЭЛОУ) составляет всего только около 0,6%, а по установке АВТ до 1 %. Поэтому повышение уровня автоматизации названных процессов с целью высвобождения обслуживающего персонала
не дает заметного экономического эффекта. Основная экономическая эффективность получается за счет увеличения выхода целевых продуктов.

Так, например, повышение выхода светлых нефтепродуктов
на установке АВТ мощностью 1 млн. т. нефти в год только на 0,5% да­ет экономию около 6000 тыс. руб. Экономия от увеличения производи­тельности по сырью оказывается меньше, чем экономия от уве­личения выхода целевых, в частности светлых, нефтепродуктов.

Например, повышение выхода светлых нефтепродуктов на установке АВТ на 0,5% дает ежегодно экономию, эквивалентную повышению производительности по сырью порядка 8% при том же проценте вы­хода светлых нефтепродуктов по отношению к сырью.

Применение новых схем взаимосвязанного регулирования, средств автоматизации, автоматической коррекции по качеству получаемых продуктов с помощью автоматических анализаторов состава и физико-химических свойств позволяет поддерживать режим процес­са близким к оптимальному с небольшими колебаниями. При этом выход целевых продуктов и производительность по сырью увели­чиваются.

Например, на установке глубокой депарафинизации масел нестабильность физико-химических свойств сырья и технологического режима при частичной автоматизации приводила к получению масляных компонентов с большими колебаниями почти по всем показателям физико-химических свойств. Внедрение схем связанного ре­гулирования и применение анализаторов качества повысило выход депарафинированного масла
со стабильными свойствами на 2,7%, что дало экономию 5000 тыс. руб. в год, повысило производительность на 3,5% при работе на трансформаторном дистилляте и на 2% при работе на веретенном, что дало экономию
200 тыс. руб. в год.

На установке контактной очистки масел стабилизация физико-химических свойств сырья и технологического режима при повышении
уровня автоматизации дала экономию от увеличения выхода ком­понентов масел 9050 тыс. руб.

В ряде случаев экономический эффект автоматизации заключает­ся не только в снижении себестоимости получаемых продуктов, но и в повышении их качества.

Например, экономический эффект от ав­томатизации ЭЛОУ заключается в получении нефти с минимальным содержанием солей и воды, так как обессоленная нефть является сырьем для последующих установок:
АВТ и термического крекин­га. Снижение содержания солей в нефти уменьшает коррозию кон­денсаторов и других аппаратов, вследствие
чего увеличивается меж­ремонтный пробег установки АВТ, сокращаются затраты на текущие ремонты и эксплуатационные расходы. Кроме того, снижается содержание солей в гудроне, что улучшает качество крекинг-остатка (котельного топлива), уменьшается отложение солей в трубах печей
и другой аппаратуре.

При решении вопроса о целесообразности работ по автоматиза­ции резервуарных парков нефтеперерабатывающих заводов проекти­руемые затраты обычно сравниваются только с экономией по зара­ботной плате.
При этом такие реальные результаты автоматизации, как повышение степени использования полезного объема резерву­аров, ускорение их оборачиваемости, снижение потерь нефти и неф­тепродуктов и другое,
часто не учитываются. При таком расчете действительный эффект значительно уменьшается.

Внедрение средств автоматизации для выполнения операций по замеру уровня жидкости, переключению резервуаров, дренирова­нию подтоварной воды, отбору проб сырья, полупродуктов и гото­вой продукции, управлению внутризаводской перекачкой ускоряет проведение большой части операций, сокращает общую продолжи­тельность цикла с начала заполнения резервуара и до очередного наполнения, увеличивает скорость оборота резервуаров.
В результа­те при неизменном объеме перекачек потребность в емкости резервуаров уменьшается, что позволяет получить экономию на капи­тальных затратах при сооружении резервуаров и текущих затратах
при их обслуживании.

Нефтеперерабатывающий или нефтехимический завод – слож­ный комплекс взаимосвязанных процессов, объединенных в техно­логические цепочки. Между процессами одной цепочки установле­ны определенные производственно-технологические связи с конечной целью выработки заданного объема и ассортимента продуктов. Изменение показателей работы одного процесса в комплексе вызы­вает изменение показателей работы других, улучшая или ухудшая их.

Так, например, уменьшение в процессе первичной перегонки нефти объема выработки масляного гудрона и ухудшение его качества вызовут уменьшение производительности установок деасфальти­зации гудрона, выхода деасфальтизата и ухудшение его качества. К этому приведет в процессе селективной очистки и переработка меньшего количества и худшего по качеству деасфальтизата, а в процессе депарафинизации – переработка меньшего по объему и худшего по качеству остаточного рафината. В конечном счете это скажется на снижении объема и ухудшении качества товарных остаточных масел. Внедрение в процессе АВТ мероприятий, в частности повышение уровня автоматизации, улучшающих качество масляно­го гудрона и увеличивающих его выход, приведет к улучшению тех­нико-экономических показателей не только процесса АВТ,
но и процессов по производству смазочных масел.

Из сказанного выше следует, что при оценке технико-экономической эффективности автоматизации нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода следует исходить не только из анализа структуры себестоимости продукции на отдельных технологических установках,
но и учитывать связи между технологическими процес­сами, влияние
их друг на друга.









Дата добавления: 2015-08-01; просмотров: 6350;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.046 сек.