Оценить, при какой температуре Т в воздухе будет практически полностью ионизованная плазма? Энергия ионизации молекул азота W = 2,5*10-18 Дж. Энергия иони, Физика

Содержание

Задача №1. Оценить, при какой температуре Т в воздухе будет практически полностью ионизованная плазма? Энергия ионизации молекул азота W = 2,5*10-18 Дж. Энергия ионизации кислорода меньше.

Задача №2. На рисунке 100 представлены различные случаи электромагнитной индукции. Сформулировать и решить задачу для каждого случая.

Задача №3. Будет ли в рамке ABCD (рис. 101) возникать индукционный ток, если рамку: а) вращать относительно неподвижного проводника с током ОО’, как показано на рисунке; б) вращать вокруг стороны АВ; в) вращать вокруг стороны ВС; г) двигать поступательно в вертикальном направлении; д) двигать поступательно в горизонтальном направлении?

Задача №4. Три одинаковых полосовых магнита падают в вертикальном положении одновременно с одной высоты. Первый падает свободно, второй во время падения проходит сквозь незамкнутый соленоид, третий сквозь замкнутый соленоид. Сравнить время падения магнитов. Ответы обосновать на основании правила Ленца и закона сохранения энергии.

Задача №5. Определить направление индукционного тока, возникающего в витке В (рис. 102), если в цепи витка А ключ замыкают и если этот ключ размыкают. Указать также направление индукционного тока, если при замкнутом ключе скользящий контакт реостата передвигают вправо или его передвигают влево.

Задача №6. Если вращать магнит (рис. 103), то замкнутый виток проволоки, укрепленный на оси, начинает вращаться. Объяснить явление и определить направление вращения витка.

Задача №7. Если клеммы двух демонстрационных гальванометров соединить проводами и затем покачиванием одного из приборов вызвать колебание его стрелки, то и у другого прибора стрелка тоже начнет колебаться. Объяснить опыт и при возможности проверить.

Задача №8. Почему колебания стрелки компаса быстрее затухают, если корпус прибора латунный, и медленнее, если корпус прибора пластмассовый?

Задача №9. Объяснить принцип торможения трамвая, когда водитель, отключив двигатель от контактной сети (рис. 104), переводит его в режим генератора (ключ переводится из положения 1 в положение 2). Как зависит ускорение (быстрота торможения) трамвая: а) от нагрузки (сопротивления резистора) при данной скорости движения трамвая; б) от скорости трамвая при данной нагрузке?

Задача №10. По какому закону должен изменяться магнитный поток в зависимости от времени, чтобы ЭДС индукции, возникающая в контуре, оставалась постоянной?

Выдержка из текста работы

Главным средством технического прогресса, без которого невозможны высокие темпы дальнейшего роста производительности труда, является комплексная механизация и автоматизация производства.

Под механизацией понимается применение машин и механизмов, заменяющих мускульный труд рабочего. В полностью механизированных производствах роль человека сводится к управлению и наладке машин и механизмов.

Автоматизация — это механизация управления производственным процессом. В автоматизированном производстве обслуживающий персонал занимается наладкой и ремонтом механизмов и систем управления. Вместе с тем появилась новая область приложения труда инженеров на производстве — математическое обеспечение систем автоматического управления.

Современное производство требует постоянного контроля технологических параметров, их своевременного и точного регулирования и поддержания в заданных пределах. Эффективное решение этой задачи возможно только с использованием автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

Конечной целью автоматизации является создание полностью автоматизированных производств, где роль человека сводится к составлению режимов и программ протекания технологических процессов, контролю за работой приборов и их наладке.

Основные преимущества автоматизированного производства: облегчение труда, улучшение санитарно-гигиенических условий труда, повышение общего культурного уровня жизни человека, улучшение технико-экономических показателей, повышение качества продукции, повышение производительности труда, снижение себестоимости продукции.

Данный дипломный проект посвящён усовершенствованию существующего стандартного процесса разделения воздуха с целью получения азота на ОАО «Производственное объединение «Электрохимический завод», путем внедрения автоматической системы регулирования (АСР) давления сжатого воздуха на входе в блок разделения установки воздухоразделительной Аж-0,6-3.

ОАО «Производственное объединение «Электрохимический завод» является предприятием по обогащению урана и входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ». Основной вид продукции — низкообогащенный уран, используемый для производства топлива атомных электростанций (АЭС). Азот, получаемый с помощью воздухоразделительной установки, используется для хранения низкообогащенного урана.

Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что автоматизация воздухоразделительных установок, кроме снижения трудозатрат на обслуживание и повышения надежности действия установки, дает технико-экономический эффект за счет интенсификации и оптимизации технологических процессов и обеспечивает получение продукционного азота с заданным содержание кислорода.

В проекте рассмотрены основные теоретические аспекты процесса разделения воздуха, произведен анализ процесса разделения воздуха с точки зрения автоматического управления, совершен расчет электроснабжения предприятия в целом и проектируемого участка, приведено экономическое обоснование внедрения АСР давления сжатого воздуха на входе в блок разделения установки воздухоразделительной Аж-0,6-3.

1. Технологическая часть

1.1 Общие сведения о процессе разделения воздуха

Воздухоразделительное оборудование предназначено для получения из воздуха технических газов: кислорода, азота, аргона, а также, в рамках крупных воздухоразделительных комплексов, фракций редких газов (криптона, ксенона, неона, гелия). Предшественником для существующих воздухоразделительных установок были ожижители воздуха. Первые ожижители представляли собой четырёхкаскадную систему охлаждения, с несколькими контурами охлаждения на базе аммиака, борного спирта и некоторых фракций природного газа (пропан, бутан, этан).

Первым, кто получил кислород из воздуха путем ректификации, был Карл Линде в 1895 году. Он создал криогенный цикл, по которому работала установка разделения, в последующем её назвали установка Линде, а цикл разделения воздуха — цикл Линде. В данном цикле применялся изотермический дроссель-эффект, который создавался за счет изотермического сжатия в компрессоре и последующего расширения через дроссельный вентиль. Линде впервые создал аммиачную холодильную машину, которую в последующем включил в цикл разделения воздуха (в 1902 году).

Установка низкого давления была изобретена русским ученым Капицей в 1939 году. Установка была предназначена для получения газообразного кислорода и работала по циклу низкого давления P = 0,6 — 0,7 МПа, снижение давления было достигнуто путем применения в цикле турбодетандера, а также увеличением на порядок по сравнению с циклом Линде (от 3000 мі воздуха в час и выше) потребляемого воздуха [1].

Воздухоразделительные установки состоят из 2-х секций: ожижительной и разделительной. Ожижительная секция предназначена для получения жидкой флегмы, в которой массовая доля кислорода чуть выше, чем в воздухе за счет более высокой температуры кипения.

Ожижительная секция состоит из блока комплексной очистки и осушки, компрессора, ряда теплообменников, расширителя, в роли которого выступает дроссель или детандер, и оканчивается резервуаром для скопления сжиженной флегмы.

Как правило, в системе стоит от 2-х и более теплообменников. Первый теплообменник работает при положительных температурах и предназначен для охлаждения сжатого компрессором воздуха окружающим воздухом. Последующие теплообменники охлаждают сжатый воздух путем теплообмена с исходящими продуктами: кислородом, азотом или флегмой.

Разделительная секция чаще всего состоит из ректификационной колонны, конденсатора-испарителя и ряда азото-кислородных теплообменников. Количество ректификационных колонн зависит от того, какой газ получается в установке. Так, при получении только азота в установке находится 1 теплообменник и нет конденсатора-испарителя. При получении кислорода в установке будет находиться 2 теплообменника, при получении аргона — 3 теплообменника [2].

1.2 Области применения технических газов

Технические газы широко применяются в различных сферах деятельности. Область их применения охватывает такие отрасли как металлургия, машиностроение, металлообработка, стекольная промышленность, химия, нефте- и газодобыча, нефтепереработка, электроника и приборостроение, энергетика, пищевая промышленность, медицина.

Кислород является первым продуктом разделения воздуха, нашедшим свое применение в промышленности. Именно с потребностью в кислороде связано развитие технологий разделения воздуха.

Все многообразие областей применения кислорода можно обобщить в виде двух направлений. В первом случае кислород применяется для интенсификации процессов сгорания, во втором — в качестве окислителя в химических процессах.

Аргон используется в силу его инертных свойств, как составляющая защитных газов.

Так, аргон используется в машиностроении и строительстве — дуговая электросварка в среде аргона, термическая резка металла в защитной среде. Традиционная область применения аргона — электроника и приборостроение (наполнение ламп накаливания и газоразрядных ламп, сборка ответственных узлов приборов). Значительная доля потребления аргона приходится на процессы выплавки и горячей обработки металлов и сплавов.

Азот применяется как в качестве самостоятельного компонента -участника химических реакций (производство аммиака, азотных удобрений и т.д.) и технологических процессов (азотирование металлических поверхностей), так и в виде вспомогательной составляющей в основной технологии. В последнем случае азот выступает не как сырье, а отчасти как своеобразный «инструмент». В большинстве случаев азот применяется в силу его инертных свойств.

Так, азот в качестве инертной защитной среды используют при выплавке специальных сталей и сплавов, при переработке нефти, в стекольной промышленности и т.д.

Кроме того, в ряде случаев используется не газообразный, а жидкий азот. Это, прежде всего, процессы металлообработки, такие как галтование. В данном случае жидкий азот является источником холода, необходимого для реализации процессов металлообработки (температура жидкого азота около минус 190 °С). В силу этого, а также в силу инертных свойств, азот применяют для охлаждения химических реакций [3].

Установка воздухоразделительная Аж-0,6-3 предназначена для производства азота жидкого особой чистоты по ГОСТ 9293-74 и может применяться в химической, электронной промышленности, в машиностроении, цветной металлургии и других отраслях промышленности

1.3 Технология получения азота

Технологическая схема установки (рисунок 1.1) предусматривает ее эксплуатацию в одном режиме: получение азота жидкого особой чистоты [4].

Установка Аж-0,6-3 состоит из следующих частей, приведенных в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — Составные части установки воздухоразделительной Аж-0,6-3

Наименование	Количество
Блок разделения в собранном виде полным комплектом	1
Установка очистки воздуха полным комплектом	1
Теплообменник	2
Теплообменник	1
Теплообменник	1
Испаритель	1
Влагоотделитель	3
Агрегат турбодетандерный ДТ-2,8/0,36	1
Агрегат турбодетандерный ДТ-2,7/6	1
Машина холодильная МИТ20-12-0	1
Компрессор воздушный 4РМИ0-50/7,1	1
Комплект КИПиА	1
Комплект монтажных элементов	1

Рисунок 1.1 — Аппаратурно-технологическая схема процесса воздухоразделения на азот и кислород

В установке используется цикл среднего давления. Холодопотери компенсируются за счет расширения потоков в турбодетандерах.

Рекуперация холода осуществляется в витых трубчатых теплообменниках, разделение воздуха производится в блоке разделения 9. Осушка воздуха и очистка его от углекислоты и углеводородов производиться в неолитовом блоке очистки.

Предварительное охлаждение воздуха перед блоком очистки осуществляется в теплообменнике за счет холода обратного потока.

Атмосферный воздух после сжатия в компрессоре 1 до давления 6,5 МПа при температуре 40 °С направляется во влагоотделитель 2, где отделяется часть влаги. Далее воздух направляется в теплообменник 3, где за счет теплообмена с потоком отходящего газа охлаждается до 17 °С.

При этом дополнительно ожижается находящаяся в нем влага, которая отделяется во влагоотделителе 4. Далее воздух поступает в теплообменник 5 и охлаждается находящейся в нем водой до 4 — 6 °С. В теплообменнике 5 осуществляется теплообмен между потоками влажного (до блока очистки), сухого (после блока очистки) воздуха, хладона из компрессорно-конденсаторного агрегата 6 и воды, находящейся в межтрубном пространстве теплообменника 5. Температура воды поддерживается в интервале 5 — 8 °С выключением и отключением компрессорно-конденсаторного агрегата 6.

Наличие в схеме теплообменника 5 позволяет также снимать так называемые «пиковые» нагрузки, возникающие в момент переключения адсорберов блока очистки, когда температура сухого воздуха временно поднимается до 40 — 60 °С. Пройдя влагоотделитель 7, воздух направляется в блок очистки, где осушается от оставшейся влаги и очищается от углекислоты и углеводородов. Очистка от влаги осуществляется в слое силикагеля, а двуокись углерода адсорбируется в слое цеолита. Сухой и очищенный воздух поступает в теплообменник 5 для стабилизации температуры воздуха перед блоком разделения.

После блока разделения при температуре 5 °С отходящий газ поступает в теплообменник 3, нагревается там до 38 °С, затем в необходимом количестве отбирается для регенерации и охлаждения адсорберов блока очистки, а остальная часть сбрасывается в атмосферу.

Для обеспечения взрывобезопасности конденсатора колонны блока разделения из его нижней части постоянно сливается 0,25 % жидкой отбросной фракции, которая испаряется в испарителе 10 и сбрасывается в атмосферу [4].

1.4 Разделение воздуха

1.4.1 Криогенный метод

Метод криогенного разделения базируется на тепло-массообменных процессах, в частности процессе низкотемпературной ректификации, основывающейся на разности температур кипения компонентов воздуха и различии составов, находящихся в равновесии жидких и паровых смесей.

В процессе разделения воздуха при криогенных температурах между находящимися в контакте жидкой и паровой фазами, состоящими из компонентов воздуха, осуществляется массо- и теплообмен. В результате паровая фаза обогащается низкокипящим компонентом (компонентом, имеющим более низкую температуру кипения), а жидкая — высококипящим компонентом.

Таким образом, процесс выглядит так: воздух, засасываемый многоступенчатым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, проходит влагоотделитель, где отделяется вода, конденсирующаяся при сжатии воздуха, и водяной холодильник, охлаждающий воздух и отнимающий тепло, образующееся при сжатии. Для поглощения углекислоты из воздуха включается аппарат — декарбонизатор, заполняемый водным раствором едкого натра. Полное удаление влаги и углекислоты из воздуха имеет существенное значение, так как замерзающие при низких температурах вода и углекислота забивают трубопроводы, и приходится останавливать установку для оттаивания и продувки.

Пройдя осушительную батарею, сжатый воздух поступает в так называемый детандер, где происходит резкое расширение и соответственно его охлаждение и сжижение. Полученный жидкий воздух подвергают дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах. При постепенном испарении жидкого воздуха сначала выпаривается преимущественно азот, а остающаяся жидкость всё более обогащается кислородом. Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн, получают жидкий кислород, азот и аргон нужной чистоты. Возможность успешной ректификации основывается на довольно значительной разности (около

13 °С) температур кипения жидких азота (минус 196 °С) и кислорода (минус 183 °С). Несколько сложнее отделить аргон от кислорода (минус 185 °С). Далее разделенные газы отводятся для накопления в специальные криогенные емкости [3].

1.4.2 Мембранный метод

Промышленное использование технологии мембранного разделения газов началось в 70-х годах и произвело настоящую революцию в индустрии разделения газов. Вплоть до сегодняшних дней эта технология активно развивается и получает все большее распространение благодаря своей высокой экономической эффективности. Устройство современных мембранных газоразделительных и воздухоразделительных установок исключительно надежно. В первую очередь это обеспечивается тем, что в них нет никаких подвижных элементов, поэтому механические поломки почти исключены. Современная газоразделительная мембрана, основной элемент установки, представляет собой уже не плоскую мембрану или пленку, а полое волокно. Половолоконная мембрана состоит из пористого полимерного волокна с нанесенным на его внешнюю поверхность газоразделительным слоем. Суть работы мембранной установки заключается в селективной проницаемости материала мембраны различными компонентами газа. Разделение воздуха с использованием селективных мембран основано на том, что молекулы компонентов воздуха имеют разную проницаемость через полимерные мембраны. Воздух фильтруется, сжимается до желаемого давления, осушается и затем подается через мембранный модуль. Более «быстрые» молекулы кислорода и аргона проходят через мембрану и удаляются наружу. Чем через большее количество модулей проходит воздух, тем больше становится концентрация азота N2. Наиболее эффективно по затратам получать азот с содержанием основного вещества 93-99,5 % [3].

1.4.3 Адсорбционный метод

Адсорбционный метод разделения воздуха основан на избирательном поглощении того или иного газа адсорбентами и получил широкое применение из-за следующих преимуществ:

— высокая разделительная способность по адсорбируемым компонентам в зависимости от выбора адсорбента;

— быстрый пуск и остановка по сравнению с криогенными установками;

— большая гибкость установок, т.е. возможность быстрого изменения режима работы, производительности и чистоты в зависимости от потребности;

— автоматическое регулирование режима;

— возможность дистанционного управления;

— низкие энергетические затраты по сравнению с криогенными блоками;

— простое аппаратурное оформление;

— низкие затраты на обслуживание;

— низкая стоимость установок по сравнению с криогенными технологиями;

Адсорбционный способ используется для получения азота и кислорода, так как он обеспечивает при низкой себестоимости отличные параметры качества.

В установках для производства кислорода используется известный факт, что азот адсорбируется алюмосиликатными молекулярными ситами существенно быстрее, чем кислород. Для отделения азота от кислорода воздух сначала сжимают, а затем пропускают через адсорбер, получая на выходе относительно чистый кислород. Чистота кислорода как продукта, получаемого по этой технологии, составляет до 95 %. Основной загрязняющей его примесью является главным образом аргон. Регенерацию адсорбента проводят при атмосферном давлении или вакууме.

Принцип получения азота при адсорбционном методе прост, но эффективен. Воздух подается в адсорбер — углеродные молекулярные сита при повышенном давлении и температуре внешней среды. В ходе процесса кислород поглощается адсорбентом, в то время как азот проходит через аппарат. Адсорбент поглощает газ до состояния равновесия между адсорбцией и десорбцией, после чего адсорбент необходимо регенерировать, т.е. удалить с поверхности адсорбента поглощённые компоненты. Это можно сделать либо путём повышения температуры, либо путём сброса давления. Обычно в короткоцикловой адсорбции используют регенерацию посредством сброса давления. Чистота азота по этой технологии 99,999 %.

Установка воздухоразделительная Аж-0,6-3 предназначена для производства азота жидкого особой чистоты по ГОСТ 9293-74 именно адсорбционным методом [3].

1.4.4 Оборудование для разделения воздуха адсорбционным методом

Блок разделения установки воздухоразделительной Аж-0,6-3 предназначен для глубокого охлаждения и разделения воздуха на требуемые компоненты методом низкотемпературной ректификации. Блок разделения включает в себя теплообменную аппаратуру, ректификационные колонны, турбодетандер, насос сжиженного газа, запорную и регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы. Материалы оборудования блока разделения — нержавеющая сталь, медь и медные сплавы, алюминиевые сплавы. Все оборудование блока разделения смонтировано в едином кожухе, внутреннее пространство которого полностью заполнено изоляционным материалом — песком перлитовым марки 75 или 100 [5].

Принципиальная схема блока разделения установки воздухоразделительной Аж-0,6-3 показана на рисунке 1.2.

1 — теплообменник, 2 — турбодетандер, 3 — теплообменник, 4 — куб ректификационной колонны, 5 — клапан, 6 — турбодетандер, 7 — конденсатор колонны, 8 — теплообменник

Рисунок 1.2 — Схема блока разделения

Блок разделения работает следующим образом: из теплообменника сухой воздух выходит при средней температуре 7 °С и направляется в основной теплообменник 1 блока разделения, из средней части теплообменника 1 часть воздуха (74 %) при температуре минус 58 °С отбирается на турбодетандер 2, где расширяется до давления 0,62 МПа, охлаждается в теплообменнике 3 за счет обратного потока отходящего газа до температуры минус 167 °С и поступает в колонну на разделение.

Остальная часть воздуха (26 %) пройдя нижнюю часть теплообменника 1, охлаждается до минус 165 °С, затем дросселируется через клапан 5 до давления 0,57 МПа и соединившись с детандерным потоком воздуха, также поступает в колонну. В ректификационной колонне происходит разделение воздуха на кубовую жидкость с содержанием кислорода 27 % и азотную флегму с содержанием кислорода 0,0001 %.

Кубовая жидкость из куба колонны 4 направляется к клапану 5, где дросселируется до давления 0,27 МПа и поступает в конденсатор колонны 7. Испарившаяся кубовая жидкость — воздух, обогащенный кислородом — из конденсатора 7 проходит теплообменник 3, где нагревается до минус 143 °С и расширяется в турбодетандере 6 до давления 0,04 МПа.

Жидкий азот из кармана колонны охлаждается в теплообменнике продукционного азота 8 до температуры минус 191 °С за счет кипения дросселированной до давления 0,04 МПа части азотной флегмы и в количестве 600 кг/час сливается в емкость.

Поток дросселированного азота из теплообменника 8 добавляется к потоку отходящего газа, расширившегося в турбодетандере 6, и направляется в межтрубное пространство теплообменника 1 для охлаждения прямого потока воздуха [5].

воздух азот кислород газ

2. Автоматизация

2.1 Анализ процесса разделения воздуха как объекта управления

Производственные процессы в различных отраслях промышленности представляют собой совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующими как единое целое машин и аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций.

Производственные процессы рассматривают как последовательную смену состояний технологических операций во времени.

Разделение воздуха является одним из наиболее важных и ответственных технологических процессов на заводе. Основным технологическим оборудованием является блок разделения воздухоразделительной установки Аж-0,6-3.

Блок разделения как объект управления с входными, выходными параметрами и управляющими воздействиями представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 — Процесс разделения воздуха как объект автоматизации

Анализ процессов, протекающих в блоке разделения, позволяет выделить основные входные, выходные параметры, а также возмущающие воздействия.

Возмущающими воздействиями являются:

— температура охлаждающей воды;

— давление сжатого воздуха;

— число оборотов турбодетандера.

Управляющими воздействиями являются:

— расход сжатого воздуха;

— расход воды;

— расход адсорбера.

Выходными показателями являются:

— расход жидкого азота;

— концентрация кислорода в жидком азоте.

2.2 Выбор и обоснование контролируемых и регулируемых параметров процесса разделения воздуха

Контролю подлежат технологические параметры, по которым можно наиболее полно оценить правильность протекания технологического процесса.

При выборе контролируемых величин необходимо руководствоваться тем, чтобы при минимальном их числе обеспечивалось наиболее полное представление о процессе. Контролю подлежат, прежде всего, те параметры, текущие значения которых облегчают ведение технологического процесса.

Анализ технологического процесса разделения воздуха позволяет определить основные контролируемые и регулируемые параметры.

Контролируемыми параметрами являются:

— температура воздуха перед входом в турбодетандер 1;

— давление воздуха, поступающего в турбодетандер 1;

— температура воздуха после турбодетандера 1;

— температура воздуха после турбодетандера 2;

— давление воздуха, поступающего в турбодетандер 2;

— давление воздуха после турбодетандера 2;

— уровень жидкости в кубе колонны;

— уровень жидкости в теплообменнике.

Регулируемыми параметрами являются:

— давление сжатого воздуха;

Контроль за температурой воздуха обоснован тем, что возникают так называемые «пиковые нагрузки», появляющиеся в момент переключения адсорберов.

Контроль уровня жидкости в кубе колонны и теплообменнике позволяет предотвратить аварийные ситуации перелива жидкости и прекращения снабжения технологического процесса сырьём.

2.3 Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации для АСУ ТП разделения воздуха

Для реализации предлагаемой АСУ ТП разделения воздуха необходим выбор технических средств автоматизации: датчиков, исполнительных механизмов, регулирующих органов.

Выбор датчиков для систем автоматического контроля и регулирования
определяется:

— пределами и необходимой точностью измерений контролируемого параметра;

— условиями работы (запыленностью, наличие агрессивных сред и т.д.);

— номенклатурой выпускаемых приборов.

Выбор исполнительного механизма (ИМ) зависит:

— от типа регулятора;

— величины усилия, необходимого для перемещения регулирующего органа (РО);

— требуемого быстродействия;

— условий эксплуатации, температуры, влажности, запылённости,
химической агрессивности окружающей среды, взрывоопасности.

При выборе регулирующих органов необходимо учесть:

— параметры регулируемой среды (давление, температуру и т.д.);

— величину регулируемого расхода и диапазон его изменения;

— условия монтажа и эксплуатации.

Для измерения давления сжатого воздуха используем интеллектуальный датчик давления Метран-150 TG [7]. Интеллектуальные датчики с унифицированным выходным сигналом предназначены для преобразования значения давления различных (как нейтральных, так и агрессивных) сред в унифицированный токовый выходной сигнал 4-20мА, 0-5 мА. Датчик состоит из сенсора и электронного преобразователя. Сенсор состоит из измерительного блока и платы аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Давление подается в камеру измерительного блока, преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сигнала. В измерительных блоках используется тензорезистивный тензомодуль на кремниевой подложке. Чувствительным элементом тензомодуля является пластина из кремния с пленочными тензорезисторами. Давление через разделительную мембрану и разделительную жидкость передается на чувствительный элемент тензомодуля. Воздействие давления вызывает изменение положения чувствительного элемента, при этом изменяется электрическое сопротивление его тензорезисторов, что приводит к разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал, образующийся при разбалансе мостовой схемы, измеряется АЦП и подается в электронный преобразователь, который преобразует это изменение в унифицированный токовый выходной сигнал. Это дает возможность построения систем АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

Технические характеристики датчика:

— диапазон измеряемых давлений от 0 до 60 МПа;

— основная приведенная погрешность до ±0,075%;

— диапазон температур окружающей среды от минус 40 до 80 °С;

— дополнительная температурная погрешность до ±0,05 %/10 °С;

— диапазон перенастроек пределов измерений 50:1.

Его особенностью является:

— высокая стабильность характеристик;

— взрывозащищенное исполнение вида «искробезопасная цепь и взрыво- непроницаемая оболочка»;

— улучшенный дизайн и компактная конструкция;

— защита от переходных процессов;

— непрерывная самодиагностика;

— высокая перегрузочная способность.

Метран-150 TG показан на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 — Внешний вид датчика давления Метран-150 TG

Для измерения уровня жидкости в кубе колонны и уровня жидкости в теплообменнике применяем радарный уровнемер Rosemount 5400 [8] и сигнализатор уровня жидкостей Rosemount 2110 [9].

Радарные уровнемеры Rosemount 5400 предназначены для бесконтактных измерений уровня жидкостей, обладающих различными свойствами и имеющих широкий диапазон температур и давлений. Благодаря новаторским решениям, повышающим способность слежения за поверхностью продукта и обеспечивающим уникальную способность обработки сигнала, уровнемеры Rosemount 5400 рекомендуются для работы в парогазовых смесях.

Технические характеристики уровнемера:

— измеряемые среды: нефтепродукты, щелочи, кислоты, растворители, водные растворы, пульпы, суспензии;

— температура процесса от минус 40 до 150 С;

— температура окружающего воздуха от минус 40 до 70 С;

— выходной сигнал: 4 — 20 мА с цифровым на базе протокола HART;

— степень защиты от воздействия пыли и воды IP67.

Его особенностью является:

— высокая способность слежения за поверхностью;

— технология двойного порта;

— круговая поляризация;

— динамическая оптимизация диапазона.

Rosemount 5400 показан на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 — Внешний вид уровнемера Rosemount 5400

Сигнализатор уровня жидкостей Rosemount 2110 предназначен для контроля уровня жидкостей. Сигнализаторы Rosemount 2110 разработаны с использованием принципа камертона. Пьезоэлектрический кристалл при подаче на него напряжения создает колебания чувствительной вибрационной вилки с частотой около 1300 Гц. Изменения этой частоты отслеживаются электроникой в непрерывном режиме. При погружении вилки в жидкость (состояние «мокрый контакт») частота колебаний вилки уменьшается, что приводит к переключению контактов сигнализатора. Аналогично при снижении уровня жидкости вилка переходит в состояние «сухой контакт», при этом частота колебаний вилки увеличивается, что приводит к обратному переключению контактов. Сигнал об изменении состояния контактов подается в систему управления, на исполнительные механизмы.

Технические характеристики сигнализатора:

— измеряемые среды: практически все жидкости с плотностью не ниже 600 кг/м3 и вязкостью от 0,2 до 10000 сП;

— температура процесса от минус 40 до 150 С;

— температура окружающего воздуха от минус 40 до 80 С;

— давление процесса от минус 25 кПа до 10 МПа;

— степень защиты от воздействия пыли и воды IP66.

Достоинства сигнализатора:

— на работу сигнализатора практически не влияют турбулентность процесса, пузырьки, пена, вибрация, содержание твердых веществ, свойства жидкости и ее состав;

— простая установка;

— различные типы присоединений;

— защита от короткого замыкания и нечувствительность к изменению полярности напряжения питания;

— отсутствие движущихся частей, что практически не требует обслуживания;

— функция самопроверки и тактовый светодиод для мониторинга состояния и визуального отображения информации о состоянии;

— регулируемая задержка переключения для применений в процессах с турбулентными и брызгающими средами;

— магнитная контрольная точка для тестирования;

— нет необходимости в калибровке;

— малые размеры и масса.

Rosemount 2110 показан на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 — Внешний вид сигнализатора уровня жидкостей Rosemount 2110

Для измерения температуры воздуха, поступающего в турбодетандер 1 и выходящего из турбодетандеров 1 и 2, используем преобразователи измерительные Rosemount 3144P [10]. Преобразователи с унифицированным выходным сигналом предназначены для преобразования значения температуры различных сред в унифицированный токовый выходной сигнал 4-20 мА.

Технические характеристики датчика:

— диапазон измерений от минус 200 до 300 С;

— предел допускаемой основной погрешности ±0,10 С;

— высокая точность и надежность измерений температуры на самых ответственных участках производства;

— гальваническая развязка входа от выхода.

Его особенностью является:

— дистанционные управление и диагностика;

— возможность работы измерительного преобразователя как с одинарным, так и с двойным первичным преобразователем;

— возможность измерения средней температуры и разности температур;

— повышенная устойчивость к электромагнитным полям и радиочастотным помехам.

Rosemount 3144P показан на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 — Внешний вид преобразователя измерительного Rosemount 3144P

Для измерения давления воздуха, поступающего в турбодетандеры и выходящего из них, применяем интеллектуальный датчик давления Метран-150 СG [7]. Интеллектуальные датчики с унифицированным выходным сигналом предназначены для преобразования значения давления различных (как нейтральных, так и агрессивных) сред в унифицированный токовый выходной сигнал 4-20мА, 0-5 мА. Датчик работает аналогично датчику давления Метран-150 TG, что также дает возможность построения систем АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

Технические характеристики датчика:

— диапазон измеряемых давлений от 0 до 10 МПа;

— основная приведенная погрешность до ±0,075%;

— диапазон температур окружающей среды от минус 40 до 80 °С;

— дополнительная температурная погрешность до ±0,05 %/10 °С;

— диапазон перенастроек пределов измерений 50:1.

Его особенностью является:

— высокая стабильность характеристик;

— взрывозащищенное исполнение вида «искробезопасная цепь и взрывонепроницаемая оболочка»;

— улучшенный дизайн и компактная конструкция;

— защита от переходных процессов;

— непрерывная самодиагностика;

— высокая перегрузочная способность.

Метран-150 СG показан на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 — Внешний вид датчика давления Метран-150 СG

В качестве исполнительного механизма выбираем ST 0-4500, где 4500 — усилие на штоке 4500, Н. У данного ИМ диапазон рабочих температур от минус 25 до 55 °С при относительной влажности не более 80 % и атмосферном давлении от 86 до 108 КПа;

В качестве пускателя выбираем пускатель бесконтактный реверсивный трёхфазный ПБР-2МН, т.к. пускатель обладает относительной простотой, дешевизной и высокой надежностью. У данного пускателя питание осуществляется однофазной сетью переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Максимальный коммутируемый ток составляет 4 А, потребляемая мощность — 10 В·А, входной сигнал постоянного тока 246 В, входное сопротивление пускателя не менее 752 Ом.

В качестве регулирующего органа выбираем вентиль 25c997нж, который устанавливается в среде с температурой от минус 55 до 400 °С, температура окружающего воздуха при эксплуатации от минус 55 до 85 С. Этот вентиль рассчитан на жидкие и газообразные среды.

Данные о контролируемых и регулируемых величинах, а также текущие настройки контроллера подаются на ЭВМ.

2.4 Выбор микропроцессорного контроллера для АСУ ТП разделения воздуха

До последнего времени роль контроллеров в АСУ ТП в основном исполняли PLC (Programmable Logic Controller — программируемые логические контроллеры) зарубежного и отечественного производства. Наиболее популярны в нашей стране PLC таких зарубежных производителей, как Allen-Braidly, Siemens, ABB, Modicon, а также отечественные модели: «Ломиконт», «Ремиконт», «Микродат», «Эмикон» и др.

В связи с бурным ростом производства миниатюрных РС-совместимых компьютеров последние все чаще стали использовать в качестве контроллеров. Первое и главное преимущество РС-контроллеров связано с их открытостью, позволяющей применять в АСУ оборудование разных фирм. Теперь пользователь не привязан к конкретному производителю.

Второе важное преимущество их заключается в более «родственных» связях с компьютерами верхнего уровня. В результате не требуются дополнительные затраты на подготовку персонала. Третье преимущество ? более высокая надежность. Обычно различают физическую и программную надежность контроллеров. Под физической надежностью понимают способность аппаратуры устойчиво функционировать в условиях окружающей среды промышленного цеха и противостоять ее вредному воздействию. Под программной понимается способность программного обеспечения устойчиво функционировать в ситуациях, требующих реакции в заданное время. Программная надежность определяется в первую очередь степенью отлаженности программного обеспечения.

Поскольку в большинстве РС-контроллеров используются коммерческие широко распространенные и хорошо отлаженные операционные системы (Windows, Unix, Linux, QNX и др.), программная надежность PC выше, чем у PLC. Операционные системы контроллеров должны удовлетворять не только требованиям открытости, но и требованиям работы в режиме реального времени, быть компактными и иметь возможность запуска из ПЗУ или флеш-памяти.

В качестве микропроцессорного контроллера (МК) для управления технологическим процессом разделения воздуха выбираем Simatic S7-300 компании SIEMENS (рисунок 2.7) [11].

Рисунок 2.7 — Микропроцессорный контроллер Simatic S7-300

Simatic S7-300 — это модульный программируемый контроллер для решения задач автоматизации низкого и среднего уровня сложности. Контроллер Simatic S7-300 обладает широким спектром модулей для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи.

Особенностью Simatic S7-300 является использование распределенных структур ввода-вывода и простое включение в сетевые конфигурации.

Удобная конструкция контроллера позволяет работать с естественным охлаждением. Simatic S7-300 не только обладает высокой мощностью благодаря наличию большого количества встроенных функций, также при модернизации добавляются дополнительные функциональные возможности.

Для нашего процесса необходимо наличие следующих модулей:

— модуль центрального процессора (CPU).

В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д. Для нашего процесса оптимальным является процессор CPU 314, который управляет системой управления средней степени сложности со скоростной обработкой;

— модуль блока питания (PS 307), обеспечивающий возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230 В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110 В;

— коммуникационный процессор (CP 342-5) — интеллектуальный модуль, выполняющий автономную обработку коммуникационных задач в промышленных сетях AS-Interface, PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFINET и системах PtP связи;

— функциональный модуль (FM 355S) — интеллектуальный модуль, оснащенный встроенным микропроцессором и способный выполнять задачи автоматического регулирования, взвешивания, позиционирования, скоростного счета, управления перемещением и т.д. Целый ряд функциональных модулей способен продолжать выполнение возложенных на них задач даже в случае остановки центрального процессора;

— модуль ввода аналоговых сигналов SM 331, к которому возможно подключить до 10 датчиков;

— модуль вывода дискретных сигналов SM 322, к которому возможно подключить до 10 устройств;

— модуль ввода дискретных сигналов SM 321, к которому возможно подключить до 10 датчиков.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:

— все модули устанавливаются на профильную шину S7-300 и фиксируются в рабочих положениях винтами.

Объединение модулей в единую систему выполняется с помощью шинных соединителей (входят в комплект поставки каждого модуля), устанавливаемых на тыльную часть корпуса;

— произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные посадочные места занимают только модули PS, CPU и IM;

— наличие съемных фронтальных соединителей, позволяющих производить быструю замену модулей без демонтажа их внешних цепей и упрощающих выполнение операций подключения внешних цепей модулей. Механическое кодирование фронтальных соединителей исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей;

— применение гибких и модульных соединителей TOP Connect, существенно упрощающих выполнение монтажных работ и снижающих время их выполнения.

Все модули, используемые в данном процессе, приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Перечень выбранных составных модулей микропроцессорного контроллера Simatic S7-300

Позиция	Наименование	Кол.
6ES7 321-1CH00-0AA0	Модуль ввода дискретных сигналов SM 321	1
6ES7 322-1CF00-0AA0	Модуль вывода дискретных сигналов SM 322	1
6ES7 331-7KB02-0AB0	Модуль ввода аналоговых сигналов SM 331	1
6ES7 314-3XL04-0AB0	Центральный процессор CPU 314	1
6ES7 355-1VS00-0AE0	Функциональный модуль FM 355	1
6ES7 307-0DA01-0AA0	Блок питания PS 307	1
6GK7 342-5EX20-0XE0	Коммуникационный процессор CP 342-5	1

Все модули установлены в щит шкафного исполнения Rittal IP55 800Ч1000Ч300.

Программирование контроллера осуществляют с помощью поставляемой в комплекте с контроллером программы Simatic STEP 7.

С помощью этой программы выполняется комплекс работ по созданию и обслуживанию систем автоматизации на основе программируемых логических контроллеров (ПЛК) Simatic S7-300 и Simatic S7-400 фирмы Siemens. В первую очередь это работы по программированию контроллеров. На ПЛК возложена задача сбора сигналов от датчиков и их обработки по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства. В основе работы лежит концепция проекта, под которым понимается комплексное решение задачи автоматизации, включая несколько взаимосвязанных контроллеров, соединяющие их сети и системы человеко-машинного интерфейса. Работу с проектом в целом обеспечивает главная утилита STEP 7 — Simatic Manager. STEP 7 позволяет производить конфигурирование программируемых логических контроллеров и сетей (утилиты HWConfig и NetPro).

В процессе конфигурирования определяется состав оборудования в целом, разбиение на модули, способы подключения, используемые сети, выбираются настройки для используемых модулей. Система проверяет правильность использования и подключения отдельных компонент. Завершается конфигурирование загрузкой выбранной конфигурации в оборудование, что по сущности является настройкой оборудования. Утилиты конфигурирования позволяют осуществлять диагностику оборудования, обнаруживать аппаратные ошибки или неправильный монтаж оборудования. Программирование контроллеров производится редактором программ, обеспечивающим написание программ на трех языках:

— LAD — язык релейно-контактной логики;

— FBD — язык функциональных блочных диаграмм;

— STL — язык списка инструкций.

В дополнение к трем основным языкам могут быть добавлены четыре дополнительных языка, поставляемые отдельно:

— SCL — структурированный язык управления, по синтаксису близкий к Pascal;

— GRAPH 7 — язык управления последовательными технологическими процессами;

— HiGraph 7 — язык управления на основе графа состояний системы;

— CFC — постоянные функциональные схемы.

Возможность наблюдения за текущим состоянием программы, доступное при использовании любого языка программирования, обеспечивает не только отладку программного обеспечения, но и поиск неисправностей в подключаемом оборудовании, даже если оно не имеет средств диагностики.

В проект STEP 7 могут быть, включены системы человеко-машинного интерфейса (ЧМИ), например, операторские панели, конфигурируемые с помощью производимого Siemens программного обеспечения ProTool или WinCC Flexible, или персональный компьютер с программным обеспечением WinCC. Интеграция проектов для ЧМИ в проект STEP 7 облегчает автоматическое связывание проектов для контроллера и операторского интерфейса, ускоряет проектирование и позволяет избежать ошибок, связанных с раздельным использованием программ. В полной мере эти преимущества проявляются при использовании системы проектирования PCS7, в основе которой также используется STEP 7.

2.5 Обоснование структурной схемы автоматизации

Система управления работой блока разделения разработана с целью исключения ручного труда персонала, а также повышения эффективности работы установки путем предоставления оператору своевременной и достоверной информации о ходе технологического процесса и состоянии технологического оборудования, что позволяет поддерживать стабильный технологический режим и сократить время работы технологического оборудования в неэффективных режимах.

Комплекс технических средств системы управления имеет двухуровневую структуру:

— нижний уровень — уровень реализации задачи на базе промышленных контроллеров (PLC), датчиков, преобразователей, пусковой аппаратуры, исполнительных механизмов, регулирующих органов;

— верхний уровень — уровень реализации задачи визуализации процессов на базе SCADA-систем.

На нижнем уровне система решает следующие основные задачи:

— сбор первичной информации о ходе технологического процесса;

— анализ собранной информации;

— отработка логики технологического процесса с учетом всех современных требований;

— выдача управляющих воздействий на исполнительные устройства.

На верхнем уровне система решает другие задачи:

— визуализация основных технологических параметров;

— архивирование параметров процесса разделения воздуха;

— выдача команд на воздействие регулирующих органов исполнительным механизмам;

— выдача команд на изменение параметров внешних воздействий.

Рабочий режим выполняется под программным управлением контроллера и оператора с возможностью вмешательства оператора в ход технологического процесса.

Ручной режим обеспечивает дистанционное управления с автоматизированного рабочего места (АРМ) всеми исполнительными устройствами установки и применяется, в основном, при запуске и остановке работы оборудования, а также при проведении исследований новых технологических режимов.

В ручном режиме выполняются блокировки в работе оборудования.

Наладочный режим исключает блокировки в работе оборудования и используется при наладке установки и системы управления.

Структурная схема АСУ ТП представлена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 — Структурная схема АСУ ТП разделения воздуха

В данной схеме используются следующие обозначения: 1.1 — датчик давления сжатого воздуха (интеллектуальный датчик давления Метран-150 TG); 1.2 — пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М; 1.3 — исполнительный механизм ST 0-4500; 2.1 — датчик температуры воздуха перед турбодетандером 1 (преобразователь измерительный Rosemount 3144P); 3.1 — датчик давления воздуха, поступающего в турбодетандер 1 (интеллектуальный датчик давления Метран-150 TG); 4.1 — датчик температуры воздуха после турбодетандера 1 (преобразователь измерительный Rosemount 3144P); 5.1 — датчик температуры воздуха после турбодетандера 2 (преобразователь измерительный Rosemount 3144P); 6.1 — датчик давления воздуха, поступающего в турбодетандер 2 (интеллектуальный датчик давлении Метран-150 СG);7.1 — датчик давления воздуха после турбодетандера 2 (интеллектуальный датчик давлении Метран-150 ТG); 8.1 — сигнализатор уровня жидкости в кубе колонны (сигнализатор уровня Rosemount 2100); 9.1 — датчик уровня жидкости в кубе колонны (радарный уровнемер Rosemount 5400); 10.1 — сигнализатор уровня жидкости в теплообменнике (сигнализатор уровня Rosemount 2100);11.1 — датчик уровня жидкости в теплообменнике (Rosemount 2100).

Для решения задач нижнего уровня используется ISaGRAF — программный продукт фирмы CJ International (Франция).

Этот программный продукт реализует все пять языков программирования, заданных международным стандартом МЭК 1131-1 для программирования промышленных контроллеров.

Данный программный продукт признан в мире одним из лучших для задач промышленной автоматики. Для разработки верхнего уровня используем программный комплекс Genesis-32.

Данный программный продукт предназначен для разработки, настройки и запуска в реальном времени систем управления технологическими процессами.

Физической средой, связывающей верхний и нижний уровни, является Profibus, общепризнанный протокол для задач такого уровня.

Программной средой, обеспечивающей связь верхнего и нижнего уровня, является OPC сервер.

В качестве контроллерной составляющей используется контроллер фирмы Siemens — Simatic S7-300, позволяющий строить экономичные системы, но удовлетворяющий всем самым современным требованиям.

На рисунке 2.10 представлена мнемосхема процесса разделения воздуха, выполненная в Genesis-32.

SCADA-системы предназначены для мониторинга и диспетчерского контроля множества удаленных объектов или одного территориально распределенного объекта.

К основным задачам, решаемым SCADA-системами, относятся:

— обмен данными с УСО (устройством связи с контролируемым объектом);

— обработка информации по заданным алгоритмам;

— отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме;

— ведение базы данных с технологической информацией;

— аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями;

Рисунок 2.10 — Мнемосхема процесса разделения воздуха

2.6 Выбор ЭВМ для АСУ ТП разделения воздуха

Вся цифровая и графическая информация отображается на ЭВМ, поэтому к ней предъявляются повышение требования по надежности. Предъявляемым требованиям не удовлетворяют широко распространенные и дешевые персональные ЭВМ, поэтому при разработке АСУ был сделан выбор в пользу ЭВМ промышленного образца. Выбираем панельный компьютер фирмы Advantech модель PPC-140/120 на базе процессора Pentium MMXTM.

В данном случае ЭВМ будет работать в режиме «советчика». При работе в данном режиме на ЭВМ возложены следующие функции:

— контроль параметров, по которым осуществляется оперативное управление процессом;

— сигнализация о выходе параметров за допустимые пределы;

— вывод на монитор графической информации о ходе технологического процесса;

— ввод информации, поступающей из лаборатории;

— вывод цифровой и графической информации на печать.

Особое место в работе ЭВМ уделено функции поиска оптимальных решений с выдачей рекомендаций (советов) оператору. Данная функция осуществляется следующим образом. Через заданные промежутки времени полученные с микропроцессорного контроллера данные о состоянии объекта анализируются с помощью математической модели (ММ). Также по ММ определяются воздействия, необходимые для приближения процесса к оптимуму, результаты предоставляются оператору. Окончательный выбор и осуществление управляющих воздействий остается за оператором. Внесение управляющих воздействий осуществляется путем изменения уставок в МК через ЭВМ.

Кроме вышеперечисленных возможностей ЭВМ может работать также и в режиме обучения технологического персонала. В этом случае все вносимые оператором управляющие воздействия не поступают на МК, а пересчитываются по ММ и на монитор выводится график реакции объекта управления на вносимое управляющее воздействие. Процессом управляет МК по заданию, внесенному в него перед отключением режима советчика.

Для того чтобы не выходить из режима советчика и не загружать память ЭВМ, за которой работает оператор-технолог, рекомендуется параллельно ЭВМ установить персональную ЭВМ, на которой будет проходить процесс обучения.

2.7 Описание работы функциональной схемы АСУ ТП

Функциональная схема автоматизации является основным техническим документом, определяющим функциональную структуру и объем автоматизации технологического процесса выращивания. На функциональной схеме (СФУ ИЦММ ДП — 220301.65 — АМЦ06861 — А2) изображен процесс разделения воздуха с соответствующими приборами и средствами автоматизации.

Для регулирования давления сжатого воздуха применяется интеллектуальный датчик давления Метран-150 TG (поз. 7-1), в котором значение давления преобразуется в выходной унифицированный токовый сигнал 0-3 мА. Далее сигнал поступает на аналоговый вход микроконтроллера SIMATIC S7-300 и на ЭВМ. В микроконтроллере сигнал преобразуется из аналоговой формы в дискретную и уже с дискретного выхода поступает в пускатель ПБР-2МН (поз. 7-2) , а дальше непосредственно на исполнительный механизм ST 0-4500 (поз. 7-3). Исполнительный механизм воздействует на регулирующий орган, открывая или закрывая вентиль 25c997нж (поз. 7-4).

Для контроля давления воздуха, поступающего в турбодетандер 1, используется интеллектуальный датчик давления Метран-150 TG (поз. 2-1), в котором значение давления преобразуется в выходной унифицированный токовый сигнал 0-3 мА. Далее сигнал поступает на аналоговый вход микроконтроллера SIMATIC S7-300 и на ЭВМ.

Контроль температуры воздуха, поступающего в турбодетандер 1 и выходящего после турбодетандеров 1 и 2 производится одинаковыми датчиками. Для измерения температуры применяется измерительный преобразователь Rosemount 3144P (поз. 1-1, 1-2, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2). Результаты измерений выводятся в виде токового сигнала 4-20 мА и подаются на аналоговый вход SIMATIC S7-300 и на ЭВМ.

Контроль давления воздуха, поступающего в турбодетандер 2, а также выходящего из турбодетандера 2, производится одинаковыми датчиками. Для измерения давления применяется интеллектуальный датчик давления Метран-150 CG (поз. 5-1, 6-1). Результаты измерений поступают в виде токового сигнала 4-20 мА на аналоговый вход SIMATIC S7-300 и на ЭВМ.

Контроль уровня жидкости в кубе колонны и в теплообменнике производится одинаковыми датчиками. Для контроля уровня жидкости применяется электрический датчик сигнализации уровня Rosemount 2100 (поз. 8-1, 10-1) и радарный уровнемер Rosemount 5402 (поз. 9-1, 9-2, 11-1, 11-2). Сигнал с электрического датчика сигнализации уровня Rosemount 2100 поступает на дискретный вход SIMATIC S7-300 и на ЭВМ. Сигнал 4-20 мА с радарного уровнемера Rosemont 5402 поступает на аналоговый вход SIMATIC S7-300 и на ЭВМ. Предусмотрена световая сигнализация нижнего уровня в кубе колонны и в теплообменнике (HL1, HL2).

В специальной части проекта необходимо выполнить расчет автоматической системы регулирования (АСР) давления сжатого воздуха на входе в блок разделения установки воздухоразделительной Аж-0,6-3. Расчет АСР заключается в выборе закона регулирования и определении настроечных параметров промышленных регуляторов, обеспечивающих оптимальный по устойчивости и качеству процесс регулирования.

3.1 Идентификация объекта управления

Расчёт ведётся при максимальном внешнем ступенчатом возмущающем воздействии амплитудой ДXвх = 5 % хода регулирующего органа и скачкообразном возмущающем воздействии, при котором снята переходная характеристика А = 1 %ХРО;

Показатели качества регулирования, определяемые технологическим процессом:

— время регулирования tр ? 15 с;

— статическая ошибка ДРcт. = 0;

— динамическое отклонение ДР1 ? 40 кПа;

— переходной процесс с 20 % перерегулированием.

Экспериментальные данные приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Ординаты экспериментальной кривой разгона при ДXвх = 1 %ХРО

ДP,кПа	0	0	20,0	40,0	60,0	70,0	80,0	86,0	88,0	88,5	88,6
t, с	0	1	2	4	6	8	12	16	20	24	28

Используя данные из таблицы 3.1, построим переходную характеристику объекта, которая приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 — Кривая разгона объекта, снятая при скачкообразном возмущающем воздействии

Найдем единичную и нормированную переходные функции.

ДР0(t) = ДР(t)/А;

ДРн(t) = ДР0(t)/ДР0(tу)

где ДР0(tу) — установившееся значение единичной переходной характеристики;

А — скачкообразное возмущающее воздействие, при котором снята переходная характеристика.

Расчетные данные для построения единичной и нормированной переходных характеристик приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 — Расчетные данные для построения единичной и нормированной переходных характеристик

t, с	0	1	2	4	6	8	12	16	20	24	28
ДP, кПа	0	0	20,0	40,0	60,0	70,0	80,0	86,0	88,0	88,5	88,6
ДPє(t), кПа	0	0	20,0	40,0	60,0	70,0	80,0	86,0	88,0	88,5	88,6
ДPн(t), кПа	0	0	0,23	0,45	0,68	0,79	0,90	0,97	0,99	1,00	1,00

Единичная и нормированная переходные характеристики приведены на рисунке 3.2 и рисунке 3.3.

Рисунок 3.2 — Единичная переходная характеристика

Рисунок 3.3 — Нормированная переходная характеристика

Из зависимости ДР0(t) находим величину коэффициента усиления объекта Коб и запаздывание ф

ф=1 с.

При аппроксимации объекта последовательным соединением апериодического звена и звена чистого запаздывания определяем его динамические характеристики, для этого отметим на графике нормированной переходной характеристики (рисунок 3.3) точки А и Б, такие, что

получим

Найдем:

— дополнительное запаздывание

— общее запаздывание

— постоянную времени

Таким образом, аппроксимирующая передаточная функция имеет вид:

Для определения точности аппроксимации экспериментальной переходной функции решением дифференциального уравнения первого порядка с запаздывающим аргументом рассчитываем ординаты аппроксимирующей кривой по выражению (1):

Для определения среднеквадратической ошибки аппроксимации вычислим отношение da1 по формуле 2.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 — Ординаты переходных функций

t, с	0	1	2	4	6	8	12	16
ДPн(t), кПа	0	0	0,23	0,45	0,68	0,79	0,90	0,97
ДPна1(t), кПа	0	0	0,05	0,16	0,25	0,33	0,46	0,57
da1	0	0	0,03	0,09	0,19	0,22	0,19	0,16
t, с	20	24	28
ДPн(t), кПа	0,99	0,99	1,00
ДPна1(t), кПа	0,66	0,73	0,78
da1	0,11	0,07	0,05

Найдем среднеквадратическую ошибку аппроксимации по формуле (3):

где К — число точек нормированной и аппроксимирующей кривой, К=11.

Поскольку ошибка аппроксимации больше допустимого значения 3 %, осуществим аппроксимацию объекта последовательным соединением двух апериодических звеньев и звена запаздывания (решением дифференциального уравнения второго порядка с запаздывающим аргументом). Передаточная функция будет иметь вид:

где и — постоянные времени объекта.

Определение параметров передаточной функции выполним по нормированной переходной характеристике (таблица 3.2, рисунок 3.3).

Находим относительное время по формуле 5.

Приняв n=2, по графику зависимости относительных значений постоянных времени передаточной функции от относительного времени [10, рисунок 6.2] определяем относительные значения постоянных времени (T1, T2):

с; с.

Действительные значения постоянных времени определяются по формулам 6, 7:

Передаточная функция объекта будет иметь вид:

Найдем координаты аппроксимирующей нормированной кривой по формуле 8.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.4, аппроксимирующая кривая показана на рисунке 3.4.

Таблица 3.4 — Ординаты переходных функций

t, с	0	1	2	4	6	8	12
ДPн(t), кПа	0	0	0,23	0,45	0,68	0,79	0,90
ДPна2(t), кПа	0	0	0,200	0,500	0,680	0,800	0,920
da2	0	0	0,0005	0,0020	0,0106	0,0438	0,0002
t, с	16	20	24	28
ДPн(t), кПа	0,97	0,99	0,99	1,00
ДPна2(t), кПа	0,990	0,994	0,997	0,987
da2	0,0260	0,0110	0,0100	0,0260

1 — нормированная; 2 — при аппроксимации решением дифференциального уравнения второго порядка

Рисунок 3.4 — Графики переходных функций ДPH(t) и ДPHa2(t)

По данным таблицы 3.4 рассчитывается среднеквадратичная ошибка аппроксимации

Погрешность аппроксимации удовлетворительная, так как не превышает 3 %. Поэтому окончательно принимаем аппроксимацию объекта дифференциальным уравнением второго порядка.

Передаточная функция будет иметь вид:

3.2 Выбор регулятора

Исходными данными для определения настроек регулятора являются параметры объекта управления Kоб = 17,72 , фоб = 1 c, Тоб = 4,374 c и заданные показатели качества процесса регулирования.

Передаточная функция объекта имеет вид

Тип регулятора выбирается по отношению фоб/Tоб [12, таблица 2.1]. Так как фоб/Tоб = 1/4,374 = 0,229 < 1, то выбирается регулятор непрерывного действия.

Для обеспечения заданных значений P1, tр и Pcт необходимо выбрать закон регулирования, для этого рассчитывается динамический коэффициент регулирования по формуле (9):

По графику [12, рисунок 2.3, б] выбираем закон регулирования, обеспечивающий значение Rд ниже расчетного. Для Rд = 0,4 при процессе с перерегулированием ПИД-закон регулирования обеспечивает значение Rд ниже расчётного.

Далее необходимо провести проверку, обеспечит ли выбранный регулятор допустимое время регулирования [12, рисунок 2.4, б]. Для ПИД-закона регулирования отношение , откуда находим время регулирования

что не превышает допустимого времени регулирования tр = 15 c, поэтому окончательно выбираем ПИД-регулятор с передаточной функцией

где Кр — коэффициент усиления регулятора,

Ти — время изодрома,

Тп — время предварения.

Выбранный закон управления гарантирует отсутствие статической ошибки, т.е. ДPcт = 0.

3.3 Определение настроек регулятора

Расчёт настроек регулятора Кр, Ти, Тп обычно выполняется одним из следующих способов:

— графо-аналитическим на основе АФХ объекта;

— по расширенным амплитудно-фазовым характеристикам;

— по приближенным формулам;

— с помощью математического моделирования.

На практике настройки регуляторов определяются по приближённым формулам

а затем производят их уточнение [12, таблица 2.2].

Настройки ПИД-регулятора по приближённым формулам имеют следующие значения:

Уточнение настроек производится с помощью математического моделирования. Для этого создадим модель системы автоматического регулирования в среде VisSim. Рабочее окно программы представлено на рисунке 3.6.

Для оптимизации необходимы начальные значения интегральной и дифференциальной составляющих ПИД-регулятора

Кп = Кр,

Ки = Кп/Ти

Кд = Кп·Тп.

Получаем

Кп = 0,296,

Ки = 0,148,

Кд = 0,1184.

Рисунок 3.6 — Диаграмма модели одноконтурной АСР

Рассчитанные значения коэффициентов задаем в соответствующие блоки диаграммы и производим оптимизацию по минимуму интеграла абсолютного значения ошибки. Результаты моделирования изображены на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 — Переходной процесс при оптимальных настройках регулятора

В результате оптимизации получены следующие настройки ПИД-регулятора:

— коэффициент усиления регулятора Kп = Kр.опт = 0,296;

— время изодрома Tи = Kр.опт/Kи.опт = 0,296/0,148 = 2 с;

— время предварения Tп = Kд.опт/Kр.опт = 0,1184/0,296= 0,4 с.

3.4 Исследование устойчивости системы

После определения настроек регулятора необходимо исследовать устойчивость АСР, а также определить запас устойчивости системы по модулю и по фазе, используя частотный критерий Найквиста. Для этого сначала рассчитывается амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) объекта. Ее получают подстановкой р = j в передаточную функцию разомкнутой системы:

АФХ объекта без учета запаздывания:

В выражении W(j) необходимо выделить вещественную и мнимую части. Для этого числитель и знаменатель W(j) домножается на сопряженное знаменателю выражение:

Выражения для вещественной и мнимой частей, соответственно, равны:

Учтем запаздывание в системе:

Тогда АФХ объекта будет

Подставив выражения Р(щ), Q(щ), Рз(щ), Qз(щ), получим:

Найдем АФХ регулятора по формуле (18):

Разделив W(j) на вещественную и мнимую части, получим:

При оптимальных настройках регулятора величины Pp() и Qр() имеют значения, приведенные в таблице 3.5.

АФХ разомкнутой системы получается как произведение АФХ объекта и АФХ регулятора:

Разделив Wраз(j) на вещественную и мнимую части, получим:

Pраз() = P()Pр() — Q()Qp(),

Qраз() = Q()Pp() + P()Qp().

Значения Pраз() и Qраз() приведены в таблице 3.5. АФХ разомкнутой системы строим на комплексной плоскости (рисунок 3.8) и выполним анализ устойчивости и качества.

Таблица 3.5 — Значения АФХ объекта, регулятора и разомкнутой АСР

w, рад/с	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
P(w)	17,72	14,15	8,09	3,69	1,04	-0,52
Q(w)	0	-7,95	-10,60	-10,08	-8,73	-7,35
Pp(w)	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296
Qp(w)	0	-0,0029	-0,0059	-0,0088	-0,0118	-0,0148
Рраз(w)	5,245	4,165	2,332	1,004	0,206	-0,263
Qраз(w)	0	-2,397	-3,185	-3,018	-2,596	-2,168
w, рад/с	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
P(w)	-2,76	-2,60	-1,91	-1,07	-0,29	0,33
Q(w)	-2,82	-0,58	0,62	1,19	1,31	1,10
Pp(w)	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296
Qp(w)	-0,0296	-0,0444	-0,0592	-0,0740	-0,0888	-0,1036
Рраз(w)	-0,901	-0,797	-0,529	-0,230	0,030	0,213
Qраз(w)	-0,753	-0,058	0,298	0,435	0,415	0,292
w, рад/с	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5
P(w)	0,72	0,86	0,78	0,54	0,21	-0,11
Q(w)	0,70	0,23	-0,19	-0,49	-0,64	-0,61
Pp(w)	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296
Qp(w)	-0,1184	-0,1332	-0,1480	-0,1628	-0,1776	-0,1924
Рраз(w)	0,298	0,288	0,203	0,078	-0,050	-0,151
Qраз(w)	0,122	-0,046	-0,173	-0,235	-0,227	-0,159
w, рад/с	7,0	7,5	8,0	8,5	9,0	9,5	10,0
P(w)	-0,36	-0,50	-0,50	-0,38	-0,19	0,02	0,21
Q(w)	-0,44	-0,20	0,05	0,27	0,40	0,42	0,34
Pp(w)	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296	0,296
Qp(w)	-0,2072	-0,2220	-0,2368	-0,2516	-0,2664	-0,2812	-0,2960
Рраз(w)	-0,201	-0,193	-0,134	-0,045	0,049	0,126	0,164
Qраз(w)	-0,056	0,0511	0,136	0,179	0,172	0,1199	0,039

Рисунок 3.8 — АФХ разомкнутой системы

Годограф Найквиста не охватывает точку (-1; jw) на комплексной плоскости, поэтому система в замкнутом состоянии устойчива и имеет значительный запас устойчивости по амплитуде Да = 0,35 и по фазе Дг = 30 °, что удовлетворяет требуемым показателям качества [13].

3.5 Проверка настроек регулятора на оптимальность

Необходимо проверить правильность расчета и оптимизации настроек регулятора. Для этого изменим настройки на 20 % в большую сторону (Kр = 0,3552 , Kи = 0,1776 с, Kд = 0,14208 с) и в меньшую сторону (Kр =0,2368 , Kи = 0,1184 с, Kд = 0,09472 с) и получим графики переходных процессов с измененными параметрами (рисунок 3.9).

1 — переходной процесс с оптимальными настройками регулятора, 2 — процесс с увеличенными настройками, 3 — процесс с уменьшенными настройками

Рисунок 3.9 — Проверка настроек регулятора на оптимальность

Определим показатели качества полученных процессов, для удобства их восприятия полученные данные сведем в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 — Сравнительный анализ показателей качества переходных процессов

Показатели качества	Переходной процесс
	с оптимальными настройками ПИД-регулятора	с увеличенными на 20% настройками ПИД-регулятора	с уменьшенными на 20% настройками ПИД-регулятора
Статическая ошибка ДРст, %	0	0	0
Время регулирования tр, с	9,0	13,3	10,0
Величина перерегулирования з, %	5,10	10,50	6,25

Анализ: переходной процесс с оптимальными настройками лучше, чем с увеличенными и уменьшенными настройками, так как ухудшаются показатели качества, а именно, увеличивается время регулирования, увеличивается перерегулирование.

3.6 Проверка АСР на грубость

Зачастую параметры объекта управления изменяются во времени, либо определены с ошибкой. В этих условиях необходимо проверять рассчитанную систему на нечувствительность (грубость, робастность) к возможным вариациям параметров системы для наихудших условий — увеличение коэффициента передачи Коб и запаздывания фоб объекта управления. Для этого оценивают возможные отклонения параметров объекта регулирования и проверяют систему регулирования с новыми параметрами на устойчивость путем построения переходного процесса. Переходные процессы с оптимальными настройками регулятора и с исходными параметрами объекта, с увеличенным Коб на 15 % и увеличенными на 15 % и фоб приведены на рисунке 3.10.

1- с исходными параметрами объекта (Коб = 17,72, фоб = 1), 2 — с увеличенным на 15 % Kоб (Kоб = 21,264), 3 — с увеличенными на 15% параметрами объекта (Коб = 21,264, фоб = 1,2) Рисунок 3.10 — Переходные процессы с оптимальными настройками регулятора

Из графиков, представленных на рисунке 3.10, видно, что при изменении параметров объекта (коэффициента усиления и запаздывания) система сохраняет свою работоспособность. Следовательно, система робастна к изменениям параметров объекта.

В данном разделе был выполнен расчет автоматической системы стабилизации давления сжатого воздуха на входе в блок разделения установки воздухоразделительной Аж-0,6-3. В ходе расчета была найдена передаточная функция объекта, выбран регулятор исходя из параметров объекта, в данном случае ПИД-регулятор, найдены его оптимальные настройки, при которых переходной процесс удовлетворяет требуемым показателям качества. Была произведена проверка автоматической системы стабилизации на устойчивость по критерию Найквиста, система устойчива, и имеет достаточный запас устойчивости, как по амплитуде, так и по фазе.

4. Электроснабжение и электрооборудование цеха

4.1 Описание общей системы электроснабжения предприятия в целом и проектируемого цеха

Электроснабжение ПО «Электро-химический завод» осуществляется от системы ОАО «Красноярскэнерго». Электроэнергия по линиям электропередач (ЛЭП) 110 кВ поступает на главную понизительную подстанцию (ГПП), на которой установлены понизительные трансформаторы 110/10 кВ, затем на силовые трансформаторы 10/0,4 кВ.

Электроприемники первой категории обеспечиваются от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв в электроснабжении при нарушении электроснабжения одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Это требование обеспечивается резервированием электроснабжения по ЛЭП высокого напряжения, установкой на главной понизительной подстанции резервного трансформатора.

Электроснабжение силовых потребителей цеха разделения воздуха осуществляется от трансформаторной подстанции. На цеховой подстанции размещается два понижающих трансформатора мощностью 250 кВА, с изолированной нейтралью на вторичной обмотке и РУ 0,4 кВ. К трансформаторам

250 кВА подключены привода двигателей, установленных на оборудовании находящемся в цехе. На рисунке 4.1 представлена схема электроснабжения участка разделения воздуха.

Рисунок 4.1 — Схема электроснабжения цеха

4.2 Расчет электрического освещения цеха и общей осветительной нагрузки

Расчёт электрического освещения проектируемого цеха производим по методу удельной мощности.

В зависимости от условий окружающей среды выбираем тип лампы для цеха. В зависимости от условий окружающей среды по справочнику [14, таблица 4-24] выбираем газоразрядные лампы типа ДРЛ-250, мощность каждой лампы 250 Вт. Выбираем светильник типа УПДДЛР-250. Для принятого типа светильника в зависимости от высоты (4 м), площади помещения (840 м2) и требуемой освещенности при периодическом наблюдении за ходом процесса (50 лк) по справочнику [14] определяем удельную мощность на освещение Р0, Вт/м2,

Р0 = 11,6 Вт/м2.

Определяем расчетную активную мощность на освещение цеха:

где S — площадь помещения, м2.

Подставляем значения в формулу (4.1):

Находим требуемое число светильников по формуле:

n = Росв / Рсв

Определяем произвольно число рядов светильников, количество светильников в ряду и расстояние между светильниками с учетом обеспечения равномерного освещения. Светильники располагаем в 3 ряда по 13 светильника. Расстояние между светильниками в ряду — 3,5 м, расстояние между рядами 3,5 м, от светильника до стен 2,5 м.

4.3 Расчет электрических нагрузок

Для расчета электрических нагрузок в дипломном проекте применяем метод коэффициента спроса.

Значение коэффициента спроса Кс, коэффициента использования Ки и коэффициента мощности соs для электроприемников различных отраслей промышленности приведены в [15].

Расчетные значения активной Рр (кВт) и реактивной Qp (квар) мощности n одинаковых электроприемников находим по номинальной мощности Рн из формул:

Значения tg находится по известному значению соs.

Расход активной Wa (кВтч) и реактивной Wp (кварч) электроэнергии по числу часов работы в сутки t находим из формул:

Результаты расчета электрических нагрузок сведем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 — Электрические нагрузки цеха

Наименование	n, шт.	Pн.max	Руст	Кс	cos f	tg f	Рр, кВт	Qр, квар	t, ч	tгод, ч	Wa, кВт•ч	Wp,квар•ч
Насосы влагоотделителя	2	7,5	15,00	0,65	0,75	0,88	9,8	8,58	10	3650	35588	31317
Насосы компрессорно-конденсаторного агрегата	2	22,0	44,00	0,65	0,75	0,88	28,6	25,17	10	3650	104390	91863
Насосы испарителя	2	12,6	25,20	0,65	0,80	0,75	16,4	12,29	8	2920	47830	35872
Двигатель компрессора	1	7,5	7,50	0,65	0,75	0,88	4,9	4,29	8	2920	14235	12527
Насосы блока очистки	2	12,6	25,20	0,65	0,80	0,75	16,4	12,29	8	2920	47830	5872
Двигатель конденсатора колоны	1	7,5	7,50	0,65	0,75	0,88	4,9	4,29	8	2920	14235	12527
Насосы разряжения	2	22,0	44,00	0,65	0,75	0,88	28,6	25,17	8	2920	83512	73491
Циркуляционные насосы	3	12,5	37,50	0,5	0,85	0,62	18,7	11,63	15	5475	102656	63647
Двигатели турбодетандеров	4	18,5	74,00	0,65	0,75	0,88	48,1	42,33	6	2190	93951	82677
Освещение			9,75	0,80	0,70	0,98	7,8	7,64	24	8760	69300	67400
Итого							227,0	191,00			718865	599891

4.4 Выбор устройств компенсации реактивной мощности

Основными электроприемниками в данном виде производства являются электродвигатели. Эти электроприемники, имеют низкий коэффициент мощности, что ведет к ряду отрицательных последствий:

— потере напряжения в электрической сети;

— потере мощности в электрической сети;

— необходимости увеличения сечения жил кабелей.

Для устранения этих отрицательных последствий используют естественные и искусственные способы повышения коэффициента мощности. К числу последних относится использование конденсаторных установок — батарей статических конденсаторов (БСК). Обычно БСК подключают к шинам 0,4 кВ цеховой ТП.

Расчет мощности компенсирующих устройств БСК и выбор их типа осуществляем в следующем порядке [16].

По данным таблицы 4.1 электрических нагрузок вычисляем значение средневзвешенного коэффициента мощности:

Это значение сosср.вз. сравниваем с нормативным значением соsн. Нормативное значение коэффициента мощности принимаем равным 0,93 поскольку питание осуществляется от районных сетей напряжением 110 кВ. Для повышения соs применяем конденсаторные установки.

Необходимая мощность конденсаторной установки (квар) определяется по формуле:

Qк.у. = PP (tg1 + tg2)

Где Рр — суммарная расчетная активная мощность из таблицы нагрузок, кВт;

tg1, tg2 — коэффициенты реактивной мощности, вычисляемые, соответственно, по значениям сosср.вз и сosн.

tg1=0,86

tg2=0,4.

По формуле 4.8 рассчитываем мощность конденсаторной установки:

Qк.у. = 227 (0,86 — 0,40) = 104,42 квар.

По найденному значению Qк.у. выбираем две конденсаторные установки типа УКЗ-0,38-75 УЗ напряжением 0,38 кВ. Устанавливаем по одной установке на каждой секции шин.

Фактическая мощность конденсаторной установки:

Qк.у.факт = 2 · P

В результате получаем

Qк.у.факт = 2 · 75 = 150 квар.

После выбора типа конденсаторной установки находим фактический коэффициент реактивной мощности:

Таким образом, имеем:

а по нему находим значение фактического коэффициента мощности сosср.вз.ф. = 0,96.

4.5 Расчет мощности и выбор трансформаторов цеховой подстанции

Энергия по линиям электропередач (ЛЭП) 110 кВ поступает на главную понизительную подстанцию (ГПП), на которой установлены понизительные трансформаторы 110/10 кВ. Полная расчетная мощность (кВА) для выбора этих трансформаторов определяется по формуле:

Мощность трансформаторов выбираем так, чтобы при аварии с одним трансформатором, второй обеспечивал питание всех электроприемников в цехе. При этом в нормальном режиме трансформаторы должны быть загружены на 60-80 % номинальной мощности, в аварийном режиме при выходе из строя одного трансформатора допускается загрузка второго трансформатора до 140 % [17]. Для проверки выполнения этого условия вычисляются коэффициенты загрузки трансформатора в нормальном Кз.н и аварийном Кз.ав режимах, которые в соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации (ПТЭ) электроустановок потребителей, должны находится в следующих пределах:

Выбираем два масляных трансформатора мощностью 250 кВА типа ТМ-250/10.

4.6 Расчет сечений и выбор кабелей напряжением 0,4 кВ и 10 кВ

Предусматриваем прокладку силовых кабелей в глухих каналах, устроенных в полу цеха. В зависимости от принятого способа прокладки принимаем трехжильные кабели напряжением до 10 кВ с алюминиевыми жилами без брони с поливинилхлоридной оболочкой марки АВРГ и кабель напряжением до

1 кВ с медными жилами, с резиновой изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке ВРГ.

Выбор сечений силовых кабелей производим по длительно допустимой токовой нагрузке и проверяем по потере напряжения.

Для выбора сечения определяем расчетный ток нагрузки на кабель (А):

где Рр.к — расчетная нагрузка на кабель, определяемая по данным таблицы нагрузок, кВт;

Uн — номинальное линейное напряжение сети, В;

coscр.вз.к — средневзвешенный коэффициент мощности, определяемый с учетом нагрузок только выбираемого кабеля;

с= 0,92 — 0,95 — КПД электрической сети.

По расчетному току Iр.к выбирается сечение кабеля, для которого длительный допустимый ток нагрузки I доп больше или равен Iр.к.

При выборе марки кабеля следует в первую очередь выбирать кабели с алюминиевыми жилами, и только, если кабель с алюминиевыми жилами не проходит по длительному току нагрузки, выбирать кабель с медными жилами.

Выбираем кабель, идущий от понизительного трансформатора ГПП к силовому цеховому трансформатору, согласно формуле (4.14):

Выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами, с резиновой изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке, прокладываемый в земле. Сечение кабеля S = 6 мм2, Iдоп = 46 А.

Выбранный кабель проверяется по потере напряжения (В), которая вычисляется по формуле:

где l — длина, мм2;

s — сечение кабеля;

— удельная проводимость материала жилы кабеля м/(Оммм2); для алюминия = 32 м/(Оммм2); для меди = 55 м/(Оммм2).

Подставляем числовые значения в формулу:

Потеря напряжения в кабеле не должна превышать 5 % от значения номинального напряжения, т.е.:

то есть выбранный кабель удовлетворяет нормам.

Выбираем силовой кабель на освещение согласно формуле:

Выбираем трехжильный кабель с медными жилами. Сечение кабеля

s = 25 мм2, Iдоп = 150 А.

Выбранный кабель проверяется по потере напряжения (В), которая вычисляется по формуле:

Потеря напряжения в кабеле не должна превышать 5 % от значения номинального напряжения, т.е.:

Выбранный кабель удовлетворяет нормам.

Выбираем по формуле силовой кабель для оборудования варочного цеха:

Выбираем трёхжильный кабель с алюминиевыми жилами. Сечение кабеля s = 10 мм2, Iдоп=70 А.

Выбранный кабель проверяется по потере напряжения (В), которая вычисляется по формуле:

Потеря напряжения в кабеле не должна превышать 5 % от значения номинального напряжения, т.е.:

Выбранный кабель удовлетворяет нормам.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 — Марки кабелей

Длина кабеля, м	Принятая марка и сечение кабеля	Расчетный ток, А	Iдоп, А	Потеря напряжения, U, %
160	АВРГ-3Ч6	27,00	46	0,16
90	ВРГ-3Ч25+1Ч16	113,06	150	1,18
50	АВРГ-3Ч10+1Ч6	40,80	70	2,50

4.7 Расчет годовой стоимости электроэнергии

Расчет годовой стоимости электроэнергии производим по двухставочному тарифу по формуле:

где а — годовая стоимость 1 кВт максимальной активной нагрузки, руб.;

Рмакс — заявленная предприятием максимальная активная мощность, кВт, Рмакс=Рр;

b — стоимость 1 кВтч активной энергии, коп.;

Wа — годовой расход активной энергии, кВтч;

с — годовая стоимость 1 квар максимальной реактивной нагрузки, руб.;

Qмакс — максимальная реактивная мощность, квар;

d — стоимость 1 кварч реактивной энергии, коп.;

Wр — годовой расход реактивной энергии, кварч.

Подставляем числовые значения в формулу:

руб.

4.8 Электробезопасность

Для обеспечения электробезопасности в цехе используется сеть TN-C-S, в которой нулевые, рабочие и защитные проводники объединены на головных участках сети в проводник PEN, а далее разделены на проводники N и PE. Основной защитной мерой от поражений электрическим током персонала цеха является зануления корпусов электрооборудования, которое осуществляется их присоединением четвертой жилой кабеля к нулевому заземленному выводу трансформатора. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом в любое время года при напряжении сети 0,4 кВ. Для обеспечения надежности связи нулевого провода с землей у электроприемников устраиваются повторные заземлители (обычно не более трех) с сопротивлением не более

30 Ом каждый (общее сопротивление повторных заземлителей не более 10 Ом).

Для предотвращения поражения эл.током персонала при случайных прикосновениях к токоведущим частям необходимо выполнять технические и организационные мероприятия, предусмотренные «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

К числу технических мероприятий относятся:

— производство необходимых отключений и принятие мер, препятствующих подаче напряжения к месту работы вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационной аппаратуры;

— вывешивание плакатов «Не включать — работают люди», «Не включать — работа на линии» и при необходимости установка ограждений;

— присоединение к «земле» переносных заземлений; проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, на которое должно быть наложено заземление;

— наложение заземлений (непосредственно после проверки отсутствия напряжения);

— ограждение рабочего места и вывешивание плаката: «Стой — высокое напряжение», «Не влезай — убьет», «Работать здесь».

К организационным мероприятиям относятся:

— оформление работы нарядом или распоряжением;

— допуск к работе;

— надзор во время работы;

— оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Безопасность жизнедеятельности в производственной сфере

Одним из важнейших социально-экономических факторов развития современного общества является создание безопасных условий труда работающих, снижение уровня производственного травматизма и профессиональных заболеваний. Для обеспечения здоровых и безопасных условий труда большое значение имеет соблюдение правил по технике безопасности и норм производственной санитарии. Существует целый ряд норм, выполнение которых позволяет во многом обеспечить такие условия, а также уменьшить влияние вредных производственных факторов на здоровье человека.

В данном дипломном проекте объектом исследования является ПО «Электро-химический завод». Основной вид продукции данного предприятия низкообогащенный уран, используемый для производства топлива атомных электростанций. Кроме низкообогащенного урана, ПО «Электрохимический завод» выпускает стабильные и радиоактивные изотопы различных химических элементов, занимается хранением и переработкой обедненного гексафторида урана (ОГФУ), производит фтористоводородную кислоту и безводный фтористый водород, а также реализует ряд других высокотехнологичных товаров. Целью данного раздела является анализ вредных производственных факторов, сравнение их концентраций с предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) на основании различных ГОСТов; опасных производственных факторов, выбор мероприятий, как технических, так и организационных для полного отсутствия вероятности возникновения несчастных случаев или их снижения. Помимо этого, будут разобраны мероприятия по производственной санитарии, пожарной безопасности, мероприятия по охране окружающей среды.

5.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Все опасные и вредные производственные факторы в соответствии с ГОСТ 12.0.003-01 подразделяются на физические, химические, биологические и психофизиологические.

К физическим факторам относят электрический ток, кинетическую энергию движущихся машин и оборудования или их частей, повышенное давление паров или газов в сосудах, недопустимые уровни шума, вибрации, инфра- и ультразвука, недостаточную освещенность, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др.

Химические факторы представляют собой вредные для организма человека вещества в различных состояниях.

Биологические факторы — это воздействия различных микроорганизмов, а также растений и животных.

Психофизиологические факторы — это физические и эмоциональные перегрузки, умственное перенапряжение, монотонность труда [18].

Опасные и вредные производственные факторы губительно сказываются на здоровье человека:

— опасные факторы воздействием на рабочих приводят к внезапному, резкому ухудшению здоровья человека, к травме или летальному исходу;

— вредные производственные факторы воздействием на рабочих приводят к профессиональным заболеваниям или к обострению существующих.

Также эти факторы могут вызывать снижение работоспособности, быструю утомляемость, нервозность, а также приводить к более серьезным последствиям.

Процесс разделения воздуха при производстве азота связан с воздействием на персонал ряда опасных и вредных факторов, к которым относят:

— поражение электрическим током при непосредственном соприкосновением с токоведущими частями электрооборудования, при неисправных ограждениях, блокировках, заземлениях;

-пониженная температура, обморожение открытых участков тела при попадании жидкого азота или при соприкосновении открытых участков тела с охлажденными до температуры жидкого азота предметами;

-конденсация на охлажденных жидким азотом поверхностях кислорода и возгорание при контакте с горючими материалами;

— опасность травматизма при проведении технологических процессов и обслуживании оборудования;

— производственные аварии.

— наличие повышенного уровня шума и вибрации;

— высокое давление в аппаратах и трубопроводах, подающих газ;

— воздействие электромагнитного поля при работе электрооборудования;

— физические перегрузки (подвержены ремонтный персонал, операторы);

— нервно-психические перегрузки (подвержен управляющий персонал, мастер смены, оператор).

— механические повреждения в результате неосторожного обращения с баллонами азота;

— производственные аварии.

Химическая опасность при производстве азота отсутствует, т.к. процесс разделения воздуха проходит в нейтральной атмосфере, под воздействием низких температур. В случае утечки азота и лишь при содержании его в воздухе свыше 81% на человека будет действовать эффект нарушения ритма дыхания, учащения пульса, снижения чувствительности. Испаряющийся газ имеет очень низкую температуру и плотность большую, чем у воздуха, поэтому он может накапливаться на нижнем уровне помещения в плохо проветриваемых местах, снижая при этом концентрацию кислорода, что может вызвать кислородную недостаточность. Но в нашем цехе такой концентрации достичь невозможно.

Сведем вредные и опасные производственные факторы в цехе производства азота в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 — Анализ опасных и вредных производственных факторов

Рабочее место или операция технологического процесса	Наименование оборудования	Наименование опасного (вредного) фактора	Единица измерения	Величина фактора	Норматив (безопасная величина) со ссылкой на ГОСТ, СНиП и т.п.
Процесс разделения воздуха на азот и кислород	Компрессор	Шум	дБА	90	80, по ГОСТ 12.1.003-99
	Компрессорно-конденсаторный агрегат	Вибрация	дБ	90	92 ГОСТ 12.1.012-96
		Шум	дБА	70	80, по ГОСТ 12.1.003-99

В таблице 5.2 приведена характеристика метеоусловий на рабочем месте, в сопоставлении их с нормативными данными.

Таблица 5.2 — Параметры микроклимата

Период года	Фактические	Оптимальные	Допустимые
	t, °C	, %	, м/с	t, °C	, %	, м/с	t, °C	, %	, м/с
Холодный	16-18	20-30	0,2	16-18	40-60	<0,3	13-17	15-75	<0,5
Теплый	23-25	40-60	0,68	18-21	40-60	0,3-0,7	<26	<70	0,5-1,0

По таблице 5.2 можно сделать вывод, что температура воздуха в цехе немного больше оптимального, но не превышает допустимого значения, влажность воздуха и скорость движения воздуха не превышает оптимального значения.

5.1.2 Технические и организационные мероприятия по охране труда

Охраной труда называют систему мер, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда, т.е. создание таких условий, при которых исключается воздействие на трудящихся опасных и вредных производственных факторов. Технические мероприятия по охране труда учитывают правильное размещение в пространстве средств технического оснащения, включающих в себя технологическое оборудование, инструменты, контрольно-измерительную аппаратуру, средства связи и сигнализации, а также степень механизации и автоматизации выполняемых операций и т. д.

Комплекс мероприятий и средств, направленных на предотвращение опасных производственных факторов, называется техникой безопасности.

Главной задачей техники безопасности является профилактика производственного травматизма на основе исследований производственных процессов и безопасных приемов труда.

Техническими требованиями по охране труда определяется возможность устранения несчастных случаев и профессиональных заболеваний. Объём производственного помещения на каждого работающего должен составлять не менее 15 м3, площадь каждого помещения не менее 4,5 м2, а высота производственного помещения должна быть не менее 28 метров.

Для обеспечения безопасной работы и предотвращения травматизма большое значение имеет инструктаж по безопасным методам работ при эксплуатации и ремонте оборудования. В соответствии с требованиями к технике безопасности на предприятиях проводятся следующие виды инструктажей:

— вводный инструктаж для всех принимаемых на работу, проводят инженер по охране труда и работник пожарной охраны, газоспасательной службы, если такая имеется на предприятии;

— первичный инструктаж на рабочем месте проходят все работники, вновь поступившие на работу и прошедшие вводный инструктаж, переведенные из одного цеха в другой, а также переведенные с одной работы на другую в одном и том же цехе; проводится непосредственно руководителем работ (мастером);

— повторный (плановый), проводится мастером раз в полгода в обязательном порядке;

— внеочередной инструктаж, проводится при изменении технологического процесса или правил по охране труда, замене или модернизации оборудования, нарушении работникам требований безопасности труда (если произошел несчастный случай), перерывах в работе свыше 60 дней;

— целевой инструктаж, проводится для работников, выполняющих особо опасные работы.

Для нормальной работы действующего оборудования и предотвращения каких-либо вредных воздействий на работающих предусмотрены мероприятия:

— ограждения от движущихся частей, электрического тока, тепловых излучений, люков, проемов, площадок;

— изоляция баллонов с азотом от рабочей зоны оператора;

— заземление электрооборудования;

— токопроводы имеют защитные кожухи, металлические части оборудования заземлены;

— производственные помещения обеспечены приточно-вытяжной вентиляцией;

— рабочие места имеют нормальный уровень освещенности;

— трубопроводы имеют сигнально-предупредительную окраску;

— имеются знаки безопасности: предупреждающие («посторонним вход воспрещен»), предписывающие («работать в защитных средствах») и другие;

— применяются индивидуальные средства защиты согласно типовым нормам (спец. одежда, спец. обувь, защитные очки, перчатки, фартуки, резиновые сапоги, респираторы, противогазы).

Для безопасного ведения технологического процесса рабочие места снабжены инструкциями различного рода, технической схемой цепи аппаратов, подписями, плакатами.

5.1.2.1 Мероприятия по защите от производственного шума

При сравнивании значений уровня шума (таблица 5.1) с нормативами можно сказать, что шум в цехе превышает предельно установленный уровень. Это объясняется тем, что в цехе работает оборудование, вызывающее большой шум (компрессор, компрессорно-конденсаторный агрегат, блок разделения). Для борьбы с шумом в цехе используют следующие защитные мероприятия:

— правильная ориентация источников шума;

— звукопоглощающая экранизация рабочего места;

— средства индивидуальной защиты (мягкие вкладыши в уши, беруши, наушники).

5.1.2.2 Электробезопасность

Для обеспечения электробезопасности при монтаже и эксплуатации электроустановок применяют различные способы и средства защиты, выбор которого зависят от ряда факторов, в том числе и от способа электроснабжения.

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током в электроустановках должны применяться технические способы и средства защиты.

Основными техническими средствами защиты являются:

— защитное заземление;

— автоматическое отключение питания (зануление);

— устройства защитного отключения.

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.). Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т. п.

Назначение защитного заземления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.
Различают два типа заземлений: выносное и контурное. Выносное заземление характеризуется тем, что его заземлитель (элемент заземляющего устройства, непосредственно контактирующий с землей) вынесен за пределы площадки, на которой установлено оборудование. Контурное заземление состоит из нескольких соединенных заземлителей, размещенных по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение с глухо заземленной нейтралью трансформатора в трехфазных сетях металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
В сетях однофазного тока части электроустановки соединяются с глухозаземленным выводом источника тока. При занулении нейтраль заземляется у источника питания. Эта система имеет наибольшее распространение. Оно считается основным средством обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

Защитным отключением называется автоматическое отключение электроустановок при однофазном прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.

Назначение защитного отключения — обеспечение электробезопасности, что достигается за счет ограничения времени воздействия опасного тока на человека. Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, обеспечивает электробезопасность при прикосновении человека к токоведущим частям оборудования, позволяет осуществлять постоянный контроль изоляции, отключает установку при замыкании токоведущих частей на землю. Для защиты людей от поражения электрическим током применяются УЗО с током срабатывания не более 30 мА.

5.1.2.3 Защита от воздействия низких температур

При производстве жидкого азота возможен контакт работающих с ним и соприкосновение открытых участков тела с охлажденными до температуры жидкого азота предметами. Поэтому рассмотрим особенности такого контакта и его влияние на организм человека, а также меры безопасности при работе с оборудованием. Жидкий азот не токсичен и его влияние обусловлено лишь его низкой температурой, его относят к криогенным жидкостям. Криогенные жидкости при контакте с телом человека вызывают так называемые «холодные ожоги». Кратковременное соприкосновение кожи с жидким азотом не опасно, так как при этом на коже образуется воздушная подушка с низкой теплопроводностью, которая предохраняет кожу от непосредственного контакта с жидким азотом. Длительный контакт жидкого азота или материала, охлажденного жидким азотом, с кожей или глазами может вызвать серьезные повреждения. Поэтому персонал, работающий с жидким азотом должен пользоваться защитными очками, работать в спецодежде, рукавицах, волосы должны быть убраны под специальную шапочку. Для предотвращения «холодных ожогов» неоткрывающиеся или незакрывающиеся обмерзшие вентили обязательно отогревают паром или воздухом.

5.1.3 Мероприятия по производственной санитарии

Предприятие ПО «Электро-химический завод», в зависимости от санитарной характеристики, относится к предприятию, которое характеризуется неблагоприятными условиями с выделением вредных газов, пыли, лучистой энергии с напряженной физической работой. Такие производства оборудуются гардеробами, душевыми, умывальниками, туалетами.

На переделе разделения воздуха стены бетонные, серого цвета, пол бетонный. Уборка производится рабочим персоналом — влажная.

Так как передел разделения воздуха является лишь частью предприятия, то все питьевое водоснабжение и санитарно-бытовые помещения расположены в центральном коридоре (гардеробные для хранения одежды, газированные аппараты, умывальные и душевые, санузлы, здравпункты, пункты питания). Для каждого рабочего существует свой закрытый двойной шкаф для хранения уличной и специальной одежды и обуви. Шкаф имеет номерной знак рабочего. Гардеробные оборудованы скамьями. Душевые размещаются в помещениях, смежных с гардеробными. Они оборудованы закрытыми кабинами с двухрядным расположением, которые отделяются друг от друга перегородками из влагостойких материалов.

На предприятии установлены радиаторы отопления и калориферы для поддержания температуры окружающего воздуха в пределах нормативов.

Режим труда и отдыха для работников ПО «Электро-химический завод» регулируется правилами внутреннего трудового распорядка, согласованными с профсоюзным комитетом.

Технологический процесс разделения воздуха является непрерывным, поэтому рабочие обслуживающие непрерывные технологические процессы работают в три смены по 8 часов каждая. В течение смены выделяются десятиминутные перерывы через каждые 2 часа. Для остальных работников предприятия устанавливается пятидневная рабочая неделя с двумя выходными днями (суббота, воскресенье). Продолжительность ежедневной работы устанавливается в количестве 8 часов с перерывом на питание 1 час, через 4 часа после начала смены. Сверхурочные работы, работы в выходные и праздничные дни допускаются в исключительном случаях, предусмотренных законодательством, на основе приказа администрации по согласованию с профсоюзным комитетом.

Всем работникам предоставляется ежегодный отпуск (28 календарных дней) с сохранением места работы и среднего заработка.

5.1.3.1 Расчет производственного освещения

Естественное освещение в помещениях регламентируется нормами
СНиП 23-05-95 [20].

Для оценки качества естественного освещения необходимо расчетное значение коэффициента естественной освещенности ер сравнить с нормированным ен, определяемое с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения здания на территории страны.

Нормированные значения коэффициента естественного освещения (КЕО) определяется по формуле

ен = en·mn

где еn — значение КЕО равное 0,6 %, так как характеристика зрительной работы грубая (очень малой точности);

n — номер группы обеспеченности естественным светом, равный 2;

mn — коэффициент светового климата, равный 0,9 [21, таблица 3].

В результате получаем

ен = 0,6·0,9=0,54

Значения КЕО при боковом и верхнем освещении определяется по формуле

где Sо — площадь окон, м2 (Sо = 35 м2);

Sп — площадь пола, м2 (150 м2);

о — общий коэффициент светопропускания (о = 0,5);

о — световая характеристика окна (о = 15);

r1 — коэффициент, учитывающий, влияние отраженного света при боковом освещении (r1 = 2);

Кзд — коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями (Кзд = 1,4);

Кз — коэффициент запаса (Кз = 1,3).

Таким образом, подставив значения и выполнив преобразование, получаем:

ep = 0,85.

Для обеспечения нормального освещения значения расчетного коэффициента естественной освещенности eр должно быть больше или равно нормируемому КЕО, т.е. должно выполняться условие

eр ?eн ,

0,85?0,54.

Данное условие выполняется, однако для работы в цехе непрерывного процесса одного естественного освещения недостаточно, поэтому используют искусственное освещение, так как плохое освещение может привести к профессиональному заболеванию органов зрения.

5.1.3.2 Искусственное освещение

Искусственное освещение — общее равномерное, характеризуется равномерным распределением светового потока без учета особенностей потребляемой освещенности и расположения оборудования. Освещенность нормативная равна 200 лк. Для искусственного освещения применяют светильники ДРЛ-125. Светильники располагают в три ряда на высоте 7 метров от пола, расстояние между рядами светильников 2 метра. Кроме искусственного освещения, обеспечивающего нормальные условия труда, предусмотрено аварийное освещение. Аварийное устраивается в тех случаях, когда оно необходимо для продолжения работы или для эвакуации людей при выключении основного рабочего освещения.

5.1.3.3 Организация воздухообмена и устройство вентиляции

Задачей промышленной вентиляции является создание на производстве нормальных метеорологических и гигиенических условий за счёт качественного и своевременного удаления вредных газов, пыли, паров, влаги и тепловыделений. По способу перемещения воздуха вентиляция бывает естественной и искусственной. Для организации естественной вентиляции в цехе предусмотрен аэрационный фонарь.

Рассчитаем общий воздухообмен. Расчёт ведем по вредным выделениям, исходя из того, что количество пыли, выделившегося в воздух работающими установками цеха, равно G = 0,7 кг/час.

Необходимое количество воздуха рассчитывается по формуле:

где gвыт и gпр — концентрации вредного вещества в удаленном и поступающем воздухе (по заводским данным). В результате получаем:

Кратность воздухообмена К (1/ч) рассчитывается по формуле:

где Vц — объем цеха.

Vц = 500 50 10 = 250000 м3.

Кратность воздухообмена равна:

К = 350000 / 500 50 10 = 1,4 1/ч.

Принимаем двухкратный воздухообмен.

5.1.4. Мероприятия по пожарной и взрывной безопасности

Организация пожарной безопасности на предприятии проводится с широким привлечением работающих путем комплектования добровольных пожарных дружин (ДПД). Члены ДПД содействуют проведению пожарно-профилактической работы и тушат начавшиеся пожары, причем как командир, так и члены ДПД имеют строго определенные обязанности.

Ответственность за пожарную безопасность на предприятии несет директор предприятия, а в цехах, отделах и других участках работ — их непосредственные начальники. Руководитель (директор) предприятия имеет право налагать административные взыскания на нарушителей правил инструкций пожарной безопасности и, при необходимости, возбуждать дело о привлечении виновных к уголовной ответственности.

На предприятии устанавливается порядок пропаганды пожарной безопасности в виде противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму. Для каждого предприятия, а также цеха (участка) разрабатываются обще-объектные и участковые противопожарные инструкции.

Инженерно-технические работники, ответственные за пожарную безопасность на отдельных участках, обязаны знать пожарную опасность технологического процесса и строго выполнять требования противопожарных правил, норм и инструкций, применяемых на предприятии; следить за их соблюдением. По пожарной опасности производство относится к категории Д, степень огнестойкости ? II. Пределы для данной степени огнестойкости сведены в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 — Пределы огнестойкости строительных конструкций и распространения огня по ним

Степень огнестойкости	Параметр	Стены	Колонны
		несущие и лестничных клеток	самонесущие	наружные ненесущие	внутренние ненесущие
II	Мин. предел огнестойкости строительных конструкций	2	1	0,25	0,25	2
	Макс. предел распространения огня	0	0	0	0	0
II	Мин. предел огнестойкости строительных конструкций	1	0,75	0,25	0,25
	Макс. предел распространения огня	0	0	0	0

Система противопожарного водоснабжения на предприятии состоит из наружной водопроводной сети, предназначенной для питания пожарных автомашин. Ее сооружают вдоль дорог на расстоянии 5 м от зданий, через каждые 100 м на ней устанавливают краны — гидранты. Расход воды на наружное пожаротушение составляет 15 л/с.

Переносные огнетушители, типа ОВП-10 (химически-воздушно-пенные) размещены на пожарных щитах по всему предприятию на расстоянии не менее 1,2 м от проема двери и на высоте не более 1,5 м от уровня пола. Запорная арматура химических огнетушителей опломбирована. Использованные огнетушители, а также огнетушители с сорванными пломбами немедленно изымаются для проверки или перезарядки.

Начальник смены цеха в начале и конце рабочего дня обязан производить проверку состояния средств пожаротушения с записью в специальном журнале.

При пожаре немедленно принимаются меры к его ликвидации, вызывается пожарная команда по телефонной связи.

На предприятии имеется охранно-пожарная сигнализация. Для сигнализации о пожаре в помещении используются тепловые извещатели. Расстояние между извещателями 4,5 м, извещателем и стеной 2,6 м. Площадь контролируемая одним извещателем 20 м3.

Организационно-технические мероприятия должны включать:

— паспортизацию веществ, материалов, изделий, технологических процессов, сооружений в части обеспечения пожарной безопасности;

— организацию обучения правилам пожарной безопасности на производстве;

— изготовление и применение средств наглядной агитации по обеспечению пожарной безопасности;

— разработку мероприятий по действиям администрации, рабочих, служащих на случай возникновения пожара и организации эвакуации людей;

— применение пожарной техники обеспечивающей эффективное тушение пожара (загорания) и безопасной для людей.

5.2 Охрана окружающей среды

Основными видами воздействия ПО «Электро-химический завод» на окружающую среду являются выбросы радионуклидов и вредных химических веществ в атмосферный воздух, долговременное размещение радиоактивных отходов (РАО), забор водных ресурсов из поверхностного водного объекта и сброс сточных вод в поверхностный водный объект. Производственный аналитический контроль выполняется в соответствии с регламентом контроля, согласованным с надзорными органами в области охраны окружающей среды.

Осуществляются следующие виды контроля:

— контроль содержания загрязняющих веществ на источниках выброса;

— контроль содержания радионуклидов на источниках выброса;

— контроль содержания загрязняющих веществ в воде водных объектов и сточных водах;

— контроль объемной активности альфа-излучающих нуклидов в воде водных объектов и сточных водах;

— контроль содержания радионуклидов в грунтовых водах (наблюдательные скважины) в местах расположения хранилищ низкоактивных твердых и жидких радиоактивных отходов (ТРО и ЖРО);

— контроль суммарной активности альфа- излучающих нуклидов в объектах внешней среды (атмосферный воздух, снег, почва, растительность, донные отложения) на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ), в жилой зоне, в местах расположения хранилищ ТРО и ЖРО и выпуска сточных вод;

— контроль суммарной (объемной) активности альфа-излучающих нуклидов в ТРО и ЖРО.

В 2010 году в лаборатории экоаналитического контроля экологической службы внедрена в работу система капиллярного электрофореза «Капель», разработанная и выпускаемая фирмой «Люмэкс», которая позволяет определять количественный и качественный состав проб веществ в водных и водно-органических растворах методом капиллярного электрофореза. Организовано измерение удельной активности твердых радиоактивных отходов в цехе регенерации мобильным гамма-спектрометрическим комплексом ISOCS. В лаборатории радиоэкологического контроля экологической службы внедрен в работу альфа-, бета-радиометр УМФ-2000 для измерения альфа-, бета-активности природных и сбросных вод. Все внедренные методы и новая аппаратура, используемая для целей контроля окружающей среды, позволяют с высокой точностью отследить все процессы, происходящие в окружающей среде на территории зоны наблюдения.

При эксплуатации ядерной установки ПО «ЭХЗ» образуются низкоактивные ЖРО и ТРО. При эксплуатации основного оборудования образуются урансодержащие растворы, которые подлежат переработке в цехе регенерации методом экстракции с последующей нейтрализацией кислых рафинатов звестковым молоком. В результате такой переработки образуются ЖРО в виде пульпы, которая передается в хранилище ЖРО.

Также на предприятии образуются следующие виды низкоактивных ТРО:

— шлак и зола, образующиеся при термической ликвидации агрегатов газовых центрифуг;

— изделия из керамики (насадки, изоляторы), стеклонить;

— пластикат, резинотехнические изделия, тефлон;

— спецодежда, средства индивидуальной защиты, обтир (ветошь);

— строительный и прочий мусор;

— шлам со станции нейтрализации.

Предприятие имеет пункты хранения ТРО — «Траншея ТРАО» и сооружение 40, хранилище ЖРО — сооружение 313, предназначенные для долговременного хранения низкоактивных РАО, образующихся от основной деятельности предприятия. В 2010 году передано на хранение: ЖРО — 3617,5 м3, ТРО — 172,11.

Естественным защитным барьером в хранилище РАО траншейного типа — «Траншея ТРАО» является грунт, в котором сооружено хранилище, — суглинок туго-пластичный, пластичный. Коэффициент фильтрации грунта составляет 0,001 м/сутки, эффективная пористость грунта 1,252 — 0,546. Хранилище РАО траншейного типа — сооружение 40. Хранилище ЖРО — сооружение 313. Естественным защитным барьером является грунт, в котором сооружено хранилище. Откосы карт и ложе при строительстве вспахивались на глубину 0,5 метров и далее уплотнялись прокаткой кулачковыми и гладкими катками.

Забор воды на технологические нужды осуществляется из реки Кан собственным водозабором. Водозабор находится на левом берегу реки Кан на расстоянии 97,4 км от устья реки на территории промплощадки ПО «ЭХЗ».

Проектная мощность насосной станции составляет 54 000 м3/час. Для предотвращения попадания молоди рыб в водозаборе предусмотрен комплекс сооружений, выполненный по проекту АО «Институт Гидропроект» (Москва). Водопользование осуществляется на основании договора водопользования № 24-17.01.03.004-Р-ДЗВО-С-2009-00159/00, заключенного с Министерством природных ресурсов и лесного комплекса Красноярского края. Вид водопользования — водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов при условии возврата воды в водные объекты. Допустимый объем забора воды составляет 110 480,98 тыс. м3/год.

Повторное использование воды на ПО «ЭХЗ» относится к типу «повторное использование в другом производственном процессе, но на том же предприятии».

Сточная вода после охлаждения технологического оборудования основного производства из сбросного канала подается насосной станцией на рыборазводное хозяйство в пруды для выращивания форели. Общий объем повторно использованной воды в 2010 году: 2 984 509,0 м3, что составляет 2,7 % от общего объема водопотребления.

Сточные воды, образующиеся от охлаждения основного и вспомогательного оборудования, дождевой канализации от промплощадки № 1 и промплощадки № 2, сбрасываются в реку Кан через береговые выпуски 1 и 2. В 2010 году было отведено сточных вод:

— через выпуск 1 — 105 326 тыс. м3;

— через выпуск 2 — 125 тыс. м3.

Сброс сточных вод в реку Кан осуществляется на основании Разрешения на сброс загрязняющих веществ в окружающую среду № 25 от 21.07.2009, выданного Енисейским управлением Ростехнадзора и Решений о предоставлении водного объекта в пользование № 24-17.01.03.004-Р-РСВХ-С-2010- 00531/00 от 31.08.2010 и № 24-17.01.03.004-Р- РСВХ-С-2010-00525/00 от 26.08.2010 Качество сточных вод соответствует качеству забираемой природной воды. Превышение установленных нормативов сброса вредных химических веществ отсутствует.

Содержание изотопов уран-238, уран-235 и уран- 234 в сбросной воде находится на уровне фона в реке и не превышает 0,2 Бк/л [22].

5.2.1 Охрана атмосферного воздуха

В 2010 году в атмосферу стационарными источниками загрязнения предприятия выброшено 90,083 т загрязняющих веществ, что составляет 29,8 процента от разрешенного выброса. По сравнению с предыдущим годом выбросы загрязняющих веществ уменьшились на 18,458 т. Снижение массы выбросов связано с проводимой в отчетном году реструктуризацией предприятия.

В таблице 5.4 приведена структура выбросов.

Таблица 5.4 — Структура выбросов

Наименование загрязняющих веществ	Класс опасности	Степень очистки, %	Фактический выброс в 2010 году, т	Установленный норматив (ПДВ), т
Аммиак	4	—	5,850	28,510
Углерод (сажа)	3	85,0	5,535	29,176
Фтористый водород	2	95,5	0,097	0,253
Ацетон	4	—	4,046	5,885
Бензин	4	—	4,660	8,956
Фреон-22	4	—	0,953	4,000
Фреон-134а	—	—	2,800	4,000

В 2010 году предприятием было выброшено в атмосферу 98,58 106 Бк, что составляет 2,66 % от разрешенного выброса. Сокращение выбросов радионуклидов более чем в 2 раза по сравнению с 2009 годом связано с выходом на плановый ремонт участка ликвидации отработанного оборудования цеха ревизии машин и времени работы оборудования [22].

5.2.2 Благоустройство и озеленение санитарно-защитной зоны и территории предприятия

Благоустройство и озеленение территории предприятия предусматривает сохранение и оздоровление среды, окружающей человека на производстве, формирований условий благоприятно влияющих на психофизическое состояние человека, сохранение его здоровья, повышение производительности труда.

ПО «ЭХЗ» по потенциальной радиационной опасности относится к 3 категории, т. е. радиационное воздействие при аварии ограничивается территорией объекта. В соответствии с п. 3.2.8 ОСПОРБ-99/2010 санитарно-защитная зона для таких объектов ограничивается территорией объекта, а зона наблюдения не устанавливается. Граница санитарно-защитной зоны ПО «ЭХЗ» определена проектом, согласованным с Центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора МСЧ-42 и утвержденным Главой администрации г. Зеленогорска в 1998 году, и установлена по границе основной промышленной площадки. Промплощадка предприятия имеет ограждение по периметру, охраняется, имеет развитую сеть железных дорог и автомобильных дорог с капитальным покрытием, многочисленные коммуникации различного назначения. Для обеспечения благоустройства территории предприятия принимаются меры:

— озеленение;

— цветовая гамма зданий;

— открытого оборудования;

— покрытия дорог и тротуаров;

— площадок для отдыха.

Площадь озелененных участков определяется из расчета не менее 3 м2 на одного работающего, но предельный размер участков не должен превышать 15 % площади предприятия. Основными элементами озеленения служат газоны, а также местные виды древесно-кустарниковых насаждений.

5.3 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

Предприятие ПО «ЭХЗ» является крупным промышленным объектом. Возможность возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) различного характера на данном производстве не исключается. Так, например, предприятие в силу определенных факторов может стать очагом химического заражения. Химическое заражение создает особо опасную обстановку на объекте. Объект вынужден прекратить работу и принять меры к защите людей и ликвидации последствий заражения.

К таким мерам относится целый ряд мероприятий. Необходимо обеспечить рабочих и служащих средствами индивидуальной защиты, обучить людей пользоваться ими. Помещение цеха необходимо подготовить к герметизации на случай заражения. Для этого окна, двери, другие проемы оборудуют специальными уплотнениями. Для быстрой ликвидации заражения и дегазации, то есть по ликвидации очага химического заражения проводятся специальные формирования.

В помещениях предприятия предусмотрено наличие индивидуальных средств защиты на непрерывных участках производства. Здание предприятия снабжается несколькими эвакуационными выходами.

Большое значение для своевременного применения средств защиты и мер к ликвидации чрезвычайной ситуации имеет система оповещения. Поэтому на предприятии предусмотрены средства подачи сигналов гражданской обороны. Кроме того, на предприятии осуществляются периодические, плановые учения по гражданской обороне, с целью обучения людей поведению в условиях чрезвычайной ситуации.

5.3.1 Разработка мероприятий по защите работающих и повышению устойчивости производственной деятельности

Основными мероприятиями, осуществляемыми для безопасного функционировании цеха в режиме повседневной деятельности, являются:

— осуществление наблюдения и контроля за обстановкой на потенциально опасных объектах;

— обучение производственного персонала;

— обучение персонала, не входящего в состав гражданских организаций;

— проведение командно-штабных тренировок и учений.

В случае режима повышенной готовности:

— усиление дежурно-диспетчерской службы;

— усиление наблюдения и контроля за состоянием окружающей природной среды, обстановкой на потенциально опасных объектах;

— принятие мер по защите рабочих, служащих и населения;

— приведение в состояние готовности сил и средств, уточнение планов их действий.

При режиме чрезвычайной ситуации:

— организация защиты рабочих и служащих;

— выдвижение оперативной группы в район ЧС;

— организация ликвидации ЧС;

— организация работ по обеспечению устойчивого функционирования объекта экономики и объектов первоочередному жизнеобеспечению пострадавшему населению.

6. Экономическая часть

6.1 Краткая характеристика объекта автоматизации

В данном разделе рассматривается проект автоматизации процесса разделения воздуха на азот и кислород на ПО «Электро-химический завод». Целью данной части является экономическое обоснование внедрения АСР давления в блоке разделения воздухоразделительной установки. Принципиальная технологическая схема разделения воздуха приведена на рисунке 6.1.

1 — компрессор, 2 — влагоотделитель, 3 — теплообменник, 4 — влагоотделитель, 5 — теплообменник, 6 — компрессорно-конденсаторный агрегат, 7 — влагоотделитель, 8 — блок очистки, 9 — блок разделения, 10 — испаритель Рисунок 6.1 — Принципиальная технологическая схема процесса разделения воздуха на азот и кислород

6.2 Технико-экономическое обоснование проекта автоматизации

Регулирование давления сжатого воздуха обусловлено тем, что некоторые конструкции блока очень чувствительны к нарушению гидродинамического режима: даже незначительные изменения скорости газа в колонне ведут к неустойчивым режимам ее работы, что может привести к перерасходу энергии. Исходя из этого, необходимо контролировать мощность турбодетадера в блоке разделения, которая непосредственно влияет на давление.

В результате внедрения АСР давления в блоке разделения планируется уменьшить расход электроэнергии на 15 %.

Исходные данные приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 — Исходные данные

Показатель	Аналог	Проект
Производительность турбодетандера, т/сут.	3,3	3,3
Расход электроэнергии, кВт·ч/сут.	900	765
Стоимость электроэнергии, руб./кВт·ч	2,6	2,6
Стоимость АСР, руб.	—	150 000
Текущий ремонт и обслуживание АСР, %	—	6
Норма амортизации, %	—	20

Режим работы предприятия непрерывный. Длительность простоя оборудования в планово-предупредительном ремонте составляет 10 дней, коэффициент использования оборудования по мощности равен 0,75.

Рассчитываем производственную программу до и после внедрения АСР. Данные представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 — Производственная программа

Показатель	Ед. измерения	Условное обозначение или расчетная формула	Аналог	Проект
Количество единиц ведущего оборудования	шт.	А	1	1
Календарное время	сут.	Тк	365	365
Количество выходных и праздничных дней	сут.	Тв	—	—
Номинальное время	сут.	Тн= Тк — Тв	365	365
Длительность простоя в планово-предупредительном ремонте	сут.	Тппр	10	10
Действительный фонд времени	сут.	Тд= Тн — Тппр	355	355
Действительный фонд времени	час	Тд	8 520	8 520
Производительность единицы оборудования	т/сут.	П	4,8	4,8
Коэффициент использования оборудования по мощности	ед.	Км	0,75	0,75
Годовой выпуск	т/год	Вгод = А · Тд· П ·Км	1278	1278

Находим экономию на расходе электроэнергии по формуле

ДСэ = (q1 — q2)· Тд ·Ц

где q1 и q2 — расход электроэнергии, соответственно, до и после внедрения проекта, кВт·ч/сут.,

Тд — действительный фонд рабочего времени, сут.,

Ц — цена электроэнергии, руб./кВт·ч.

ДСэ = (900 — 765)· 355·2,6 = 124 605 руб.

Затраты на амортизацию и текущий ремонт АСР ?За.р. рассчитывают по следующей формуле:

ДЗа.р. = КАСУ ТП·(На + Р)/100

где КАСУ — капитальные вложения в АСУ ТП, руб.;

На — норма амортизации АСУ ТП, %;

Р — текущий ремонт и содержание АСУ ТП, %.

ДЗа.р. = 150 000·(20 + 6)/100 = 39 000 руб.

Результаты расчетов условно-годовой экономии приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 — Расчет условно-годовой экономии

Показатель	Отклонение, руб.
Расход электроэнергии	— 124 605
Затраты на амортизацию и ремонт АСР	+ 39 000
УГЭ	— 85 605

Таким образом, условно-годовая экономия после внедрения АСР составит 85 605 руб.

Найдем дополнительную прибыль. Так как выпуск не изменяется, то прибыль будет равна условно-годовой экономии

ДП = УГЭ = 85 605 руб.

Определяем статические показатели эффективности.

Абсолютная экономическая эффективность определяется по формуле

Еа = ДП/ДК

где ДП — дополнительная прибыль, руб.;

ДК — дополнительные капитальные вложения, руб.

Получаем

Еа = 85 605/150 000 = 0,57.

Годовой экономический эффект рассчитываем по формуле

Эгод = П Ен·ДК

где Ен — нормативный коэффициент, Ен = 0,32.

Получаем

Эгод = 85 605 — 0,32·150 000 = 37 605 руб.

Срок окупаемости рассчитываем по формуле

Т = 1/Еа

Т = 1/0,57 = 1,75 года.

Абсолютная экономическая эффективность равна 0,57, что больше нормативной величины 0,32. Срок окупаемости равен 1,75 года. Годовой экономический эффект положителен и составляет 37 605 руб. Следовательно, статические показатели подтверждают эффективность проекта.

Оценим динамические показатели эффективности проекта [24].

Исходными данными для расчета чистого дисконтированного дохода (ЧДД) являются:

— дополнительный инвестиционный поток (150 000 руб.);

— дополнительный поток от операционной деятельности:

ОП= ДП•(1 — 0,20) +За.р.

ОП = 85 605•0,76 + 39 000 = 104 059,8 руб.;

— количество расчетных периодов принимаем 5 лет;

— норма дисконта 15 %.

ЧДД рассчитывается по формуле

где Т — длительность расчетного периода, лет;

Пt — прибыль в периоде t, руб.;

Аt — сумма амортизационных отчислений в периоде t, руб.;

Кt — капитальные вложения в периоде t, руб.;

r — норма дисконта за период.

Проект считают эффективным, если ЧДД положителен за расчетный период. Для простоты и наглядности расчет приведен по форме таблицы 6.4.

Таблица 6.4 — Расчет ЧДД

Кол-во расчетных периодов tI, лет	Коэфф. дисконтирования, КI=	Дисконтированный дополнительный операционный поток, ОПI = 104 059,8 · КI, руб.	ЧДДI = — 150 000 + ОПi, руб.
1	0,87	90 532,03	— 39 967,97
2	0,75	78 044,85	44 591,83
3	0,65	67 638,87	122 636,68
4	0,57	59 314,08	190 275,55
Итого	—	295 529,83	249 589,63

Индекс доходности дисконтированных инвестиций (ИДД) рассчитывается по формуле:

Проект считают экономически эффективным, если ИДД выше единицы.

ИДД = 295 529,83/150 000 = 1,97.

Таким образом, статические и динамические показатели эффективности подтверждают целесообразность внедрения данной АСР, так как чистый дисконтированный доход положителен и равен 249 589,63 руб., а индекс доходности дисконтированных инвестиций больше единицы.

6.3 Расчет капитальных вложений и амортизационных отчислений

В данном разделе приведем обоснование стоимости капитальных вложений в основные средства по проекту.

Общие капитальные вложения включают в себя стоимость зданий, сооружений, передаточных устройств, машин и оборудования, транспортных средств и инвентаря.

Затраты на приобретение и монтаж оборудования и сумму амортизационных отчислений рассчитываем по каждому виду в соответствии с таблицей 6.5. Затраты на транспортировку и монтаж оборудования составляют 15 % от его стоимости.

Таблица 6.5 — Капитальные вложения и амортизационные отчисления по оборудованию

Оборудование	Количество, шт.	Цена, тыс. руб.	Сумма, тыс. руб.	Затраты на монтаж и транспортировку, тыс. руб.	Первоначальная стоимость, тыс. руб.	Норма амортизации, %	Сумма амортизационных отчислений, тыс. руб.
Теплообменник	2	400	800	120,00	920,00	15,0	138,00
Турбодетандер	3	123,3	370	55,50	425,50	12,3	52,33
Куб ректификационной колонны	1	350	350	52,50	402,50	12,6	50,72
Конденсатор колонны	1	320	320	48,00	368,00	13,1	48,21
Емкость-накопитель продукционного азота	1	350	350	52,50	402,50	12,6	50,72
Фильтр кубовой жидкости	1	5	5	0,75	5,75	8,9	0,51
Насос подачи продукционного азота	1	10	10	1,50	11,50	9,0	1,04
Итого	—	2 205	2 205	330,75	2 535,75	—	341,53

Структура основных средств: здания — 22 %, сооружения — 7 %, передаточные устройства — 4 %, энергетическое оборудование — 3 %, технологическое и подъемно-транспортное оборудование — 49 %, информационное оборудование — 13 %, инвентарь — 2 %.

Составим сводную ведомость капитальных затрат и амортизационных отчислений (таблица 6.6).

Таблица 6.6 — Сводная ведомость капитальных вложений и амортизационных отчислений

Группы основных фондов	Стоимость, тыс. руб.	Структура, %	Амортизационные отчисления
			норма, %	cумма, тыс. руб.
Здания (п)	1 138,50	22	1,8	20,49
Сооружения (п)	362,25	7	3,0	10,87
Передаточные устройства (п)	207,00	4	7,3	15,11
Энергетическое оборудование (а)	155,25	3	6,0	9,31
Технологическое и подъемно-транспортное оборудование (а)	2 535,75	49	—	341,53
Информационное оборудование (а)	672,75	13	11,9	80,05
Инвентарь (п)	103,50	2	9,0	9,31
Всего	5 175,00	100	—	678,04
В том числе активная часть (а) пассивная часть (п)	3 363,75 1 811,25	65 35	— —	430,89 55,78

Таким образом, сумма общих капитальных вложений по цеху составит 5 175 тыс. руб., в том числе стоимость активной части 3 363,75 тыс. руб., стоимость пассивной части 1 811,25 тыс. руб. Годовая сумма амортизационных отчислений составит 678,04 тыс. руб.

6.4 Организация труда и планирование численности рабочих

При выборе графика сменности учитывается режим технологического процесса и законодательство по труду. Трудовым законодательством установлена продолжительность рабочей недели 40 часов при нормальных условиях труда.

Режим работы ПО «Электро-химический завод» непрерывный в 3 смены, продолжительность смены 8 часов.

На основе этих данных составляют график сменности для основных и вспомогательных рабочих.

Определяют годовой календарный фонд рабочего времени

365•24 = 8 760 часов.

Очередной отпуск составляет 30 дней, по болезни 5 дней, государственные обязанности 1 день.

Таблица 6.7 — График сменности при непрерывном режиме работы

Бригады	Число месяца
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16

А	1	1	1	1	Х	2	2	2	2	Х	3	3	3	3	Х	Х
Б	3	3	Х	Х	1	1	1	1	Х	2	2	2	2	Х	3	3
В	2	Х	3	3	3	3	Х	Х	1	1	1	1	Х	2	2	2
Г	Х	2	2	2	2	Х	3	3	3	3	Х	Х	1	1	1	1

Рассчитываем соответствие графика сменности трудовому законодательству по схеме:

— отработанное за неделю время , ч определяют по формуле

где tсм — длительность смены, ч;

— количество рабочих дней за цикл, дней (12 дней);

Ц — цикл сменооборота, дней (16 дней);

Кнед — количество недель в году (365/7 = 52).

— недоработку или переработку (Н/П) в днях рассчитывают по формуле:

где — нормативное время работы в неделю, ч.

дн/год.

Следовательно переработка составляет 13 дней в году;

— количество выходных дней Квых, дн., по формуле

где — количество выходных дней за цикл.

92 дн/год.

Количество выходных дней за год составляет 92 дня.

На основании выше приведенных расчетов определяем плановый баланс рабочего времени (таблица 6.8) и коэффициент перехода от штатной численности к списочной.

Таблица 6.8 — Плановый баланс рабочего времени

Показатели	Непрерывная рабочая неделя, 8 ч/смена
Календарный фонд, дни	365
Выходные и нерабочие дни по графику сменности, дни	92
Номинальный фонд рабочего времени Тн, дни	273
Невыходы по причинам: — отпуск очередной и дополнительный — болезни — выполнение государственных и общественных обязанностей	30+13 = 43 5 1
Эффективный фонд рабочего времени Тэф, — дни — часы	273 — 43 — 5 — 1 = 224 224·8 = 1792
Коэффициент перехода от штатной численности к списочной Кс = Тн/Тэф	273 / 224 = 1,21

Расчет численности работающих выполняют раздельно по категориям: рабочие основные и вспомогательные. Различают явочное, списочное и штатное количество рабочих.

Явочное количество — это число работников, которое ежесуточно должно быть на производстве. Явочное количество рабочих Чяв, чел, определяют по нормам численности на обслуживание с помощью формулы

Чяв = А?Ноб?с

где А — число единиц оборудования, ед.;

Ноб — норма численности на обслуживание единицы оборудования, чел.;

с — число смен в сутки, ед.

При непрерывном режиме работы рассчитывают штатную численность Чшт, чел., учитывающую подменных рабочих, число которых равно количеству рабочих одной смены:

Чшт = А?Ноб?(с+1).

Списочная численность Чсп, чел., учитывает тех рабочих, кто отсутствует на производстве по разным уважительным причинам (отпуск, командировки, болезни, учеба).

Для непрерывного производства списочную численность вычисляют по формуле:

Чсп = Чшт?Кс

где Кс — коэффициент перехода от явочной (штатной) численности к списочной, который определяют по данным баланса рабочего времени одного рабочего.

Расчет численности основных и вспомогательных рабочих приведен в таблице 6.9.

Таблица 6.9 Расчет численности основных и вспомогательных рабочих

Профессия	Количество агрегатов, ед.	Норма численности, чел/ед.	Число рабочих смен	Явочная численность	Штатная численность, чел	Кс	Списочная численность
				в смену	в сутки
Основные рабочие
Аппаратчик	1	1	3	1	3	4	1,21	5
Итого	1	1	3	1	3	4	1,21	5
Вспомогательные рабочие
Слесарь КИПиА	—	—	3	1	3	4	1,21	5
Механик	—	—	3	1	3	4	1,21	5
Итого	—	—	—	2	6	8	1,21	10
Всего	—	—	—	4	9	12	1,21	15

В результате планирования численности рабочих установлено, что в цехе требуется 15 рабочих, из них основных — 5 человек, вспомогательных — 10 человек.

6.5 Расчет годового фонда заработной платы

В данном разделе рассчитываем годовой фонд заработной платы и среднюю заработную плату для отдельных категорий работников.

Исходными данными для расчетов являются: численность работающих по профессиям и специальностям, тарифные разряды и ставки рабочих, эффективный фонд рабочего времени на одного рабочего, должностные оклады руководителей, специалистов.

Различают основную и дополнительную заработную плату. Основная зарплата представляет собой оплату за фактически отработанное время и включает в себя тарифный фонд, премиальные, доплаты за работу в ночное и вечернее время, в праздничные дни и за бригадирство. Тарифный фонд Фт определяют по формуле:

Фт = Чсп?Сч?Тэф

где Чсп — списочная численность рабочих;

Сч — часовая тарифная ставка соответствующего разряда, руб.;

Тэф — эффективный фонд рабочего времени, ч.

Районный коэффициент и северная надбавка составляют 60%. Премии основным рабочим выплачиваются в размере 30 % от тарифного заработка, вспомогательным рабочим — 20 % от тарифного заработка, руководителям —

40 % от оклада, специалистам — 30 % от оклада, служащим — 20 % от оклада.

Доплата за вечернее время работы (с 18:00 до 22:00) составит 20 % от тарифной ставки за отработанное время, доплата за ночное время (с 22:00 до 6:00) — 40 % от тарифной ставки за отработанное время.

Отработанное время определяем путем деления количества часов, приходящихся на вечернее или ночное время, соответственно, к общему количеству отработанного времени за день или сутки, при непрерывном режиме работы коэффициент доплаты за вечернее время:

Квв = 4 / 24·0,2 = 0,033.

Коэффициент за ночное время:

Кнв = 8 / 24·0,4 = 0,133.

Оплата работы в праздничные дни установлена в размере двойной тарифной ставки, поэтому коэффициент доплаты за эти дни, при непрерывном режиме работы, составит:

Кнв = 12/365 = 0,03.

Дополнительная заработная плата включает оплату труда за фактически неотработанное работником время (отпуск, дни по болезни).

Дополнительную заработную плату планируют с помощью коэффициентов, которые рассчитываются, как отношение фактически неотработанного рабочим времени к эффективному фонду рабочего времени

Котп = Дотп/Тэф

Кгос.об = Дгос.об/Тэф

Кб = Дбол/Тэф

где Дотп, Дгос.об, Дбол — соответственно очередной и дополнительный отпуск, время на выполнение государственных обязанностей, 5 дней оплачиваемых предприятием по болезни.

Подставив значения, получаем:

Котп = 43/224 = 0,19,

Кгос.об = 1/224 = 0,0045,

Кб = 5/224 = 0,022.

Фонд оплаты труда руководителей, специалистов и служащих определяется по формуле:

ФОТрук = Ч·Ок·12·Ркоэфф./надб.·Кпр.

где Ч — численность руководителей, специалистов или служащих, чел.;

Ок — оклад, руб./мес;

Ркоэфф./надб — районный коэффициент и северная надбавка;

Кпр — коэффициент, учитывающий премию.

Расчет годового фонда заработной платы приведен в таблицах 6.10 и 6.11.

Таблица 6.10 — Годовой фонд заработной платы руководителей, специалистов и служащих

Должность	Численность, чел.	Оклад в месяц, руб.	Премии, руб.	Районный коэффициент и северная надбавка, руб.	Годовой фонд заработной платы, руб.
Руководители
Начальник цеха	1	25 000	10 000	15 000	600 000
Старший мастер цеха	1	17 000	6 800	10 200	408 000
Должность	Численность, чел.	Оклад в месяц, руб.	Премии, руб.	Районный коэффициент и северная надбавка, руб.	Годовой фонд заработной платы, руб.
Мастер смены	4	17 000	6 800	10 200	1 632 000
Итого	6	59 000	23 600	35 400	2 640 000
Специалисты
Инженер-технолог	1	15 000	4 500	9 000	342 000
Инженер по качеству	1	15 000	4 500	9 000	342 000
Итого	2	30 000	9 000	18 000	684 000
Служащие
Уборщица	2	5 000	1 000	3 000	108 000
Всего	8	89 000	32 600	53 400	3 342 000

Таблица 6.11 — Годовой фонд заработной платы рабочих

Профессия	Разряд	Списочное число рабочих, чел.	Часовая тарифная ставка, руб.	Эффективный фонд рабочего времени, ч.	Основная заработная плата, руб.	Итого основная за работная плата, руб.
					оплата по тарифу	премии	за работу в ночное и вечернее время	за работу в праздничные дни
Основные рабочие
Аппаратчики	5	5	50	1 792	448 000	134 400	74 368	13 440	670 208
Итого		5	—	—	448 000	134 400	74 368	13 440	670 208
Вспомогательные рабочие
Слесарь КИПиА	5	5	30	1 792	268 800	53 760	44 620	8 064	375 244
Механик	4	5	40	1 792	358 400	71 680	59 495	10 752	500 327
Итого		10	—	—	627 200	125 440	104 115	18 816	875 571
Всего		15	—	—	1 075 200	259 840	178 483	32 256	1 545 779
Основные рабочие
Аппаратчики	1 072 333	203 743	4 825	23 591	232 215	1 304 492
Итого	1 072 333	203 743	4 825	23 591	232 215	1 304 492
Вспомогательные рабочие
Слесарь КИПиА	600 358	114 068	2 702	13 208	129 978	730 336
Механик	800 523	152 099	3 602	17 612	173 313	973 836
Итого	1 400 881	266 167	6 304	30 820	303 291	1 704 172
Всего	2 473 214	469 910	11 129	54 411	535 450	3 008 664

Результаты расчетов по труду и заработной плате работающих в цехе представлены в таблице 6.12.

Таблица 6.12 — Сводная ведомость по труду и заработной плате

Категория	Количество, чел.	Годовой фонд заработной платы, руб.	Среднемесячная заработная плата, руб.
Рабочие:
Основные	5	1 304 492	21 741,53
Вспомогательные	10	1 704 172	14 201,43
Руководители	6	2 640 000	36 666,70
Специалисты	2	684 000	28 500,00
Служащие	2	108 000	4 500,00
Всего	25	6 440 664	21 468,90

Таким образом, численность промышленно производственного персонала по проекту составит 25 человек, годовой фонд заработной платы составит 6 440 664 тыс. руб., среднемесячная заработная плата по цеху составит 21 468,9 руб.

6.6 Расчет себестоимости продукции

В данном разделе спланируем издержки производства при внедрении новых технологий.

Перед составлением калькуляции произведем расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО) и цеховых расходов, представленных в таблицах 6.13 и 6.14.

Таблица 6.13 — Смета РСЭО

Статьи расходов	Сумма по аналогу, тыс. руб.	Сумма по проекту, тыс. руб.	Примечание
Амортизация активной части основных средств	391,890	430,890	По данным таблицы 6.6
Содержание и ремонт активной части основных средств	1 704,172	1 704,172	Заработная плата вспомогательных рабочих, связанных с обслуживанием оборудования
	340,834	340,834	Единый социальный налог 34%
	201,825	3 363,75·0,06 = 201,825	Стоимость материалов и запчастей для ухода и ремонта (6% от стоимости активной части ОС)
Внутризаводское перемещение грузов	50,720	50,720	2% от первоначальной стоимости подъемно-транспортного оборудования
Итого	2 689,441	2 728,441

Таблица 6.14 — Смета цеховых расходов

Статьи расходов	Сумма по проекту и аналогу, тыс. руб.	Примечание
Заработная плата вспомогательных рабочих	1 704,172	По данным таблицы 6.12
Заработная плата руководителей, специалистов, служащих	3 432,000	По данным таблицы 6.12
Единый социальный налог	1 027,234	34 % от заработной платы вспомогательного персонала, руководителей и специалистов
Амортизация пассивной части ОС	55,780	По данным таблицы 6.6
Содержание пассивной части ОС	36, 225	2 % от стоимости, по данным таблицы 6.6
Ремонт пассивной части ОС	54, 338	3 % от стоимости, по данным таблицы 6.6
Расходы на испытания, опыты, исследования, содержание заводских лабораторий	60,173	2 % от фонда оплаты труда работающих,
Охрана труда и техника безопасности	120,346	4 % от фонда оплаты труда основных и вспомогательных рабочих
Прочие расходы	407,906	6 % от суммы выше учтенных расходов
Итого	6 898,174

Себестоимость продукции по аналогу и проекту представлены в таблицах 6.15 и 6.16.

Таблица 6.15 — Калькуляция себестоимости продукции по аналогу

Статьи затрат	На суточный выпуск продукции	На годовой выпуск
	Кол-во	Цена, руб.	Сумма, руб.	Кол-во	Сумма, руб.
1 Электроэнергия, кВт·ч/сут.	900	2,6	2 340,00	319 500	830 700
2 Заработная плата основных рабочих	—	—	3 674,62	—	1 304 492
3 РСЭО	—	—	7 575,89	—	2 689 441
4 Цеховые расходы	—	—	19 431,47	—	6 898 174
Итого цеховая себестоимость	—	—	33 021,99	—	11 722 807

Таблица 6.16 — Калькуляция себестоимости продукции по проекту

Статьи затрат	На суточный выпуск эодукции	На годовой выпуск
	Кол-во	Цена, руб.	Сумма, руб.	Кол-во	Сумма, руб.
1 Электроэнергия, кВт·ч/сут.	765	2,6	1 989,00	271 575	706 095
2 Заработная плата основных рабочих	—	—	3 674,62	—	1 304 492
3 РСЭО	—	—	7 685,74	—	2 728 441
4 Цеховые расходы	—	—	19 431,47	—	6 898 174
Итого цеховая себестоимость	—	—	32 780,85	—	11 637 202

За счет внедренной АСР произойдет уменьшение потребления электроэнергии, а, следовательно, сократятся расходы предприятия.

6.7 Расчет технико-экономических показателей

Рассчитаем основные показатели, характеризующие проект, и сопоставим их с соответствующими показателями цеха-аналога.

Фондоемкость вычисляем по формуле:

Фемк = (Ка +НОСа)/Ва

где Ка — капиталовложения в основные средства по цеху-аналогу, руб.;

НОСа — нормируемые оборотные средства по цеху-аналогу, (приняты в раз- мере 10% от полной себестоимости годового выпуска по цеху-аналогу), руб.;

Ва — выпуск продукции по аналогу, т.

В результате получаем

Фемк= (5 175 000 — 150 000 + 1 172 280)/1278 = 4 849,2 руб./т.

Цену на продукцию цеха рассчитываем по формуле:

Цр = Са + Ен·Фемк.

где Са — себестоимость продукции в цехе-аналоге, руб./т.;

Ен — нормативный коэффициент эффективности, Ен=0,25;

В результате получаем

Цр = 6 879,6 + 0,25·4 849,2 = 8 091,9 руб.

Валовую прибыль по аналогу и проекту, руб., определяем по формуле

Пв = (Ц — С)·В

где С — себестоимость единицы продукции по аналогу или проекту, руб./л;

В — выпуск продукции по аналогу или проекту, л/год.

Валовая прибыль равна

Пван = (8 091,9 — 6 879,6)·1 278 = 1 549 319,4 руб.,

Пвпр = (8 091,9 — 6 829,3)·1 278 = 1 613 602,8 руб.

Рентабельность производства по аналогу и проекту, %, определяем по формуле:

Рп = 100·Пв/(К + НОС)

где К — капиталовложения в основные средства по аналогу или проекту, руб;

НОС — нормируемые оборотные средства по аналогу или проекту, (приняты в размере 10% от полной себестоимости годового выпуска по цеху — аналогу или проекту), руб.

В результате получаем

Рпан = 100·1 549 319,4/(5 175 000 — 150 000 + 1 172 280) = 25 %,

Рппр = 100·1 613 602,8/(5 175 000 + 1 172 280) = 25,4 %.

Затраты, приходящиеся на один рубль товарной продукции по аналогу и проекту, руб./руб., рассчитываем по формуле:

Зтп = Сед/Ц

где Сед — себестоимость единицы продукции, руб.

В результате получаем

ЗТПан = 6 879,6/8 091,9 = 0,85 руб./руб.,

ЗТПпр = 6 829,3/8 091,9 = 0,84 руб./руб.

Фондоотдачу, руб./руб., определяем по формуле:

Фо = В·Ц/К

Фондоотдача равна

Фоан = 1 278·8 091,9/(5 175 000 — 150 000) = 2,06 руб./руб.,

Фопр = 1 278·8 091,9/5 175 000 = 1,99 руб./руб.

Производительность труда на одного работающего в цехе, т/чел., вычисляем по формуле:

Пппп = В/Чппп

где Чппп — численность промышленно-производственного персонала цеха аналога или проекта, чел.

В результате получаем:

Ппппан = Пппппр = 1 278/25 = 51,12 т./чел.

Результаты расчетов представим в таблице 6.17.

Таблица 6.17 — Основные технико-экономические показатели

Показатели	Ед.изм.	Аналог	Проект	Отклонение
Годовой выпуск продукции в натуральном выражении	т.	1 278	1 278	—
Капиталовложения в основные средства	руб.	5 025 000,00	5 175 000,00	150 000,00
Фондоотдача	руб./руб.	2,06	1,99	— 0,07
Численность ППП	чел.	25	25	—
Производительность труда ППП	т./чел	51,12	51,12	—
Себестоимость годового выпуска	руб.	11 722 807	11 637 202	— 85 605
Затраты на один рубль товарной продукции	руб./руб.	0,85	0,84	— 0,01
Прибыль валовая	руб.	1 549 319,4	1 613 602,8	+ 64 283,4
Чистая прибыль	руб.	1 347 907,9	1 403 834,4	+ 55 926,5
Рентабельность производства	%	25,0	25,4	+ 0,4
ЧДД	руб.	—	249 589,63	—
ИДД	—	—	1,97	—
Срок окупаемости	лет	—	1,75	—

Анализируя изменение основных технико-экономических показателей работы цеха после внедрения проекта, можно сделать следующие выводы.

Годовой выпуск не изменится. По проекту потребуются дополнительные капитальные вложения в размере 150 000 руб. Численность промышленно-производственного персонала не изменится и составит 25 человек. Производительность труда 51,12 т/чел. Себестоимость годового выпуска снизится на 85 605 руб. за счет изменения расхода электроэнергии. Затраты на 1 руб. товарной продукции уменьшится на 0,01 руб./руб. Валовая прибыль по проекту увеличится на 64 283,4 руб. за счет уменьшения цеховой себестоимости. Рентабельность увеличится на 0,4 %. ЧДД за расчетный период положительный и составит 249 589,63 руб. ИДД больше единицы. Срок окупаемости составляет 1,75 года. Следовательно, можно сделать вывод, что внедрение АСР давления в блоке разделения воздухоразделительной установки экономически целесообразно.

Заключение

В дипломном проекте рассмотрена автоматизация процесса разделения воздуха при производстве азота.

В разделе «Технология» рассмотрена технология разделения воздуха, основное технологическое оборудование для данного процесса.

В разделе «Автоматизация» процесс воздухоразделения был рассмотрен как объект управления. Была выбрана структура АСУ ТП разделения воздуха, выбраны контролируемые и регулируемые параметры, приборы и средства автоматизации, выбраны микропроцессорный контроллер Simatic S7-300 и ЭВМ, разработана мнемосхема процесса разделения воздуха в SCADA-системе GENESIS-32. Были разработаны следующие схемы: схема функциональная автоматизации, принципиальная электрическая схема контроля, общий вид щита контроллера, монтажно-коммутационная схема щита контроллера, схема внешних электрических и трубных проводок.

В специальной части проекта разработана АСР давления воздуха в блоке разделения, найдены параметры объекта. В результате расчетов выбран ПИД-регулятор непрерывного действия, выполнена оптимизация ПИД-регулятора и найдены оптимальные параметры ПИД-регулятора. Также система исследована на робастность и устойчивость по критерию Найквиста. Анализ полученных результатов показал, что АСР температуры в кубе-испарителе устойчива и обладает запасом устойчивости по амплитуде Да= 0,35 и по фазе ?ц ? 35є, а также является робастной.

В разделе «Электроснабжение» выполнено описание общей системы электроснабжения предприятия в целом и проектируемого участка, выбрана принципиальная однолинейная схема электроснабжения проектируемого участка, произведен расчет электрического освещения участка и общей осветительной нагрузки, а также расчет электрической нагрузки и расчет мощности, расчет сечений и выбор кабелей напряжением 0,4 кВ и 10 кВ, трансформаторов цеховой ТП и устройств компенсации реактивной мощности и расчет годовой стоимости электроэнергии. Рассмотрены основные меры безопасности при эксплуатации электроустановок.

В разделе «Безопасность жизнедеятельности» выполнен анализ опасных и вредных производственных факторов проектируемого участка, рассмотрены технические и организационные мероприятия по охране труда, а также мероприятия по производственной санитарии, по пожарной и взрывной безопасности, организация воздухообмена и устройства вентиляции. Выполнен расчет естественного освещения, рассмотрено искусственное освещение.

В «Экономической части» дипломного проекта выполнено технико-экономическое обоснование внедрения АСР давления воздуха в блоке разделения. Также выполнен расчет капитальных вложений и амортизационных отчислений, численности основных и вспомогательных рабочих, годового фонда заработной платы, себестоимости продукции, основных технико-экономических показателей. Анализируя изменение основных технико-экономических показателей работы цеха после внедрения проекта, можно сделать следующие выводы. Годовой выпуск не изменится. По проекту потребуются дополнительные капитальные вложения в размере 150 000 руб. Численность промышленно-производственного персонала не изменится и составит 25 человек. Производительность труда составит 52,12 т/чел. Чистая прибыль по проекту увеличится на 55 926,5 руб. Рентабельность увеличится на 0,4 %. ЧДД за расчетный период положительный и составит 249 589,63 руб. ИДД равен 1,97. Срок окупаемости составляет 1,75 года. Следовательно, можно сделать вывод, что внедрение АСР давления воздуха в блоке разделения целесообразно и экономически обосновано.

Список использованных источников

1 Кислород. Справочник под ред. Глизманенко Д.Л., часть 1, М., Металлургиздат, 1967. — 422 с.

2 Усюкин, И. П. Установки, машины и аппараты криогенной техники, часть 1: учебное пособие для вузов. М. Пищепром, 1976 г. — 344 с.

3 Епифанова, В.И. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения/В.И. Епифанова, Л.С. Аксельрод; под ред. В.И. Епифановой, Л.С. Аксельрода. — М.: Машгиз, 1973. — 257 с.

4 Руководство по эксплуатации установки воздухоразделительной Аж — 0,6 — 3. — 198 с.

5 Инструкция по эксплуатации блока разделения воздуха установки Аж-0,6-3. — 26 с.

6 Лапаев, И.И. Автоматизация технологических процессов металлургических предприятий: учебно-метод. пособие / И.И. Лапаев, А.А. Буралков. — Красноярск: «ГАЦМиЗ», 1998. — 136 с.

7 Интеллектуальные датчики давления Метран-150 [Электронный ресурс]: Каталог продукции. — Режим доступа: http://www.metran.ru/netcat_files/973/941/150.pdf — Загл. с экрана.

8 Двухпроводный радарный уровнемер Rosemount серии 5400 [Электронный ресурс]: Лист технических данных; каталог 2008-2009. — Режим доступа: http://metratech.ru/file/Rosemount_5400.pdf — Загл. с экрана.

9 Компактный вибрационный сигнализатор уровня Rosemount 2110 [Электронный ресурс]: Лист технических данных; каталог 2006-2007. — Режим доступа: http://www.metran.ru/netcat_files/960/927/Rosemount_2110_PDS_00813_0107_4029_RevBA_rus.pdf — Загл. с экрана.

10 Интеллектуальный измерительный преобразователь температуры Rosemount 3144P [Электронный ресурс]: Лист технических данных; каталог 2008-2009. — Режим доступа: http://www.metran.ru/netcat_files/469/369/Rosemount_3144P_PDS_00813_0107_4021_RevNA_rus.pdf — Загл. с экрана.

11 Программируемые контроллеры Siemens S7-300 [Электронный ресурс]: Промоборудование СИС. — Режим доступа: http://promsis.spb.ru/catalog/ad_siemens/automatic_systems/siemens_simatic_siplus_s7_300/ — Загл. с экрана.

12 Буралков, А.А. Автоматизация технологических процессов металлургических предприятий: учебно-метод. пособие / И.И. Лапаев, А.А. Буралков: ГАЦМиЗ — Красноярск, 1998. — 136 с.

13 Теория автоматического управления: учеб. для вузов / В. Н. Брюханов [и др.]; под ред. Ю. М. Соломенцева. — Изд. 3-е, стер. — М.: Высш. шк., 2000. — 268 с.

14 Сибюкин, Ю.Д. Справочник электромонтажника: учеб. пособие / Ю. Д. Сибюкин. — изд-во HTC, 2008. — 336 с.

15 Значения коэффициентов спроса для заводов промышленности [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.technonicolmoscow.ru/ elektrosnabzhenie/ — Загл. с экрана.

16 Федоров, А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий: учеб. / А. А. Федоров, В. В. Каменева; — М.; 1979. — 408 с.

17 Буралков, А. А. Методические указания по выполнению раздела “Электроснабжение и электрооборудование цеха” в дипломном проекте студентов специальности 220301 АМЦ / А. А. Буралков. — Красноярск, 2009. 5 с.

18 Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие / C. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков — Изд. 3-е, испр. и доп. — М.: Высш. шк., 2007. — 237 с.

19 Овчаренко, А. Г. Безопасность жизнедеятельности. Часть 1. / А. Г. Овчаренко, Л. И. Трут, С. Л. Раско. — Бийск, 2006. — 336с.

20 СНиП 23-05-95. Естественное и искуственное освещение. — Введ. Впервые; дата введ. 02.08.1996. — М.: Минстрой России, 1995. — 36 с.

21 Безопасность жизнедеятельности в дипломном проектировании: метод. указания по выполнению раздела «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех специальностей очного и заочного обучения / Э.В. Богданова, В.А. Гронь, Л.С. Максименко, А.Г. Степанов. — Красноярск: Изд-во ГУЦМиЗ, 2007. — 36 с.

22 ПО «ЭХЗ». Отчет по экологической безопасности за 2010 год. — М.: Изд-во АНО «Центр содействия социально-экологическим инициативам атомной отрасли», 2011. — 32 с.

23 Фролов, А.В. Методические указания к разделу «Безопасность жизнедеятельности» дипломного проекта: метод. указания / А.В. Фролов, Ю.Г. Афанасьев. — СПб.: Петербургский гос. ун-т, 2005. — 23с.

24 Парфенова, С.Л. Организация и планирование производства: метод. указание к дипломному и курсовому проектированию для студентов специальности «Автоматизация производственных процессов» / С.Л. Парфенова. — Красноярск: Изд-во «ГАЦМиЗ», 2003. — 52 с.

25 ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. — Введ. впервые; дата введ. 08.08.1995. — М.: Госстандарта РФ, 1995. — 47 с.

26 ГОСТ 21.404-85 СПДС. Автоматизация технологических процессов. — Введ. впервые; дата введ. 01.01.1986. — М.: Госстандарта РФ, 1986. — 36 с.

27 ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии. — Взамен ГОСТ 3456-59; дата введ. 01.01.1971. — М.: ИПК Издательство стандартов, 1971. — 8 с.

28 ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертёжные. — Введ. впервые; дата введ. 01.01.1982. — М.: ИПК Издательство стандартов, 1982. — 22 с.

29 ГОСТ 2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. — Взамен ГОСТ 2.710-75; дата введ. 01.07.1981. — М.: ИПК Издательство стандартов, 1981. — 29 с.

30 ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. — Взамен ГОСТ 2.702-69; дата введ. 01.07.1977. — М.: ИПК Издательство стандартов, 1977. — 41 с.

31 ГОСТ 21.110-95 СПДС. Правила выполнения спецификаций оборудования изделий и материалом. — Введ. впервые; дата введ. 19.04.1995. — М.: ИПК Издательство стандартов, 1995. — 33 с.

32 СТО 4.2-07-2012 Система менеджмента качества Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной деятельности. — Введ. взамен СТО 4.2-07-2010; дата.введ. 27.02.1012. — Красноярск: 2012 — 57 с.

Размещено на