Басқару жүйелеріндегі датчиктер мен контроллерлердің рөлі

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 19 бет
Таңдаулыға:

hМАЗМҰНЫ

Аннотация
Кіріспе
1 АНАЛИТИКАЛЫҚ ШОЛУ*
1.1 Технологиялық үрдісті басқару объектісі ретінде талдау
1.1.1 Қазақстан және Батыс Сібір мұнайларының сипаттамалары
1.1.2 Технологиялық басқару объектісінің физика-химиялық негіздері
1.2 Басқару жүйесінің жүйе-техникалық синтезі
1.2.1 Басқару жүйелеріндегі датчиктер мен контроллерлердің рөлі
1.2.2 SCADA жүйесінің қолданылуы
2 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
2.1 Басқару жүйесінің ақпараттық және бағдарламалық қамтамасыз етілуі*
2.1.1 Басқару объектісіндегі ақпараттық ағындарды кодтау
2.2 Басқару және бақылаудың құрылымдық схемасы
2.3 Басқару жүйесінің аппаратура-техникалық синтезі
2.3.1 Контроллерді таңдау
2.3.2 Температураны өлшеу құралдарын таңдау
2.3.3 Қысымды өлшеу құралдарын таңдау
2.3.4 Шығынды өлшеу құралдарын таңдау
2.3.5 Деңгейді өлшеу құралдарын таңдау
2.3.6 Концентрацияны өлшеу құралдарын таңдау
2.3.7 Орындау механизмдерін таңдау
2.3.8 Қалқанда орналасатын өлшеу құралдарын таңдау

2.4 Автоматтандырудың принципті схемалары

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Аннотация

Бұл зерттеу жұмысында Қазақстан және Батыс Сібір мұнайлары қоспаларын өңдеуге арналған ЭЛОУ-АВТ қондырғысының автоматты басқару жүйесі қарастырылады. ЭЛОУ-АВТ қондырғылары мұнайды тұзсыздандыру, сусыздандыру және оны фракцияларға бөлу арқылы өңдеуді қамтамасыз ететін маңызды өндірістік кешен болып табылады. Автоматтандыру жүйесі мұнай өңдеу процесінің тиімділігін арттырып, өнім сапасын жоғарылатады және апаттық жағдайлардың алдын алуға мүмкіндік береді.

Зерттеуде қондырғының негізгі компоненттері, олардың жұмыс істеу принциптері, сонымен қатар автоматты басқару жүйесінің элементтері сипатталған. Басқару жүйесінің негізгі құрамдас бөліктері ретінде датчиктер, PLC контроллерлері және SCADA жүйелері атап өтіледі. Олар процесті нақты уақыт режимінде бақылауға, қауіпсіздікті қамтамасыз етуге және энергияны тиімді пайдалануға мүмкіндік береді.

Жұмыста процесті басқарудың үш негізгі деңгейі көрсетілген: параметрлерді бақылау, апаттық қорғаныс функциялары және процесті оңтайландыру. Автоматтандыру жүйесінің енгізілуі өндіріс шығындарын азайтып, жұмысшылардың физикалық жүктемесін төмендетеді.

Бұл зерттеу Қазақстан және Батыс Сібір мұнай қоспаларын өңдеуді жетілдіруге арналған тиімді басқару жүйелерін құрудың маңыздылығын көрсетеді және өндірістің тұрақты дамуына үлес қосу мүмкіндіктерін қарастырады.

Кіріспе

Қазақстан және Батыс Сібір өңірлері мұнай өндіру саласында маңызды орын алады. Бұл аймақтардың мұнай қоспалары әртүрлі физико-химиялық қасиеттерімен ерекшеленеді және оларды тиімді өңдеу мұнай-химия саласының басты міндеттерінің бірі болып табылады. Мұндай қоспаларды өңдеуде ЭЛОУ-АВТ (электрлі тұзсыздандыру және атмосфералық-вакуумдық айыру) қондырғылары үлкен рөл атқарады.

ЭЛОУ-АВТ қондырғысы шикі мұнайды тұзсыздандыру, сусыздандыру және оны жеңіл, орташа және ауыр фракцияларға бөлуге арналған технологиялық кешен болып табылады. Бұл қондырғыларда мұнайды өңдеу бірнеше кезеңмен жүргізіледі: алдымен электрлі тұзсыздандыру арқылы тұздар мен судан тазарту жүзеге асырылады, содан кейін атмосфералық және вакуумдық колонналарда мұнайды фракцияларға айыру жүзеге асырылады.

Қазіргі таңда мұндай қондырғыларды автоматтандыру мұнай өңдеу процесінің тиімділігін арттырудың және өндірістік қауіпсіздікті қамтамасыз етудің негізгі жолдарының бірі болып саналады. Автоматты басқару жүйелері (АБЖ) процестің барлық параметрлерін нақты уақыт режимінде бақылап, жүйені оңтайлы жұмыс режимінде ұстап тұрады. Бұл өнім сапасын жақсартуға, энергияны үнемдеуге және өндіріс шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді.

Бұл зерттеу жұмысы ЭЛОУ-АВТ қондырғысының автоматты басқару жүйесін талдауға, оның негізгі элементтері мен басқару алгоритмдерін зерттеуге арналған. Жұмыс нәтижелері өндіріс тиімділігін арттыруға және Қазақстан мен Батыс Сібір мұнайларын жоғары сапалы өнімдерге айналдыруға септігін тигізеді.

1 АНАЛИТИКАЛЫҚ ШОЛУ
1.1 Технологиялық үрдісті басқару объектісі ретінде талдау
1.1.1 Қазақстан және Батыс Сібір мұнайларының сипаттамалары

Қазақстан және Батыс Сібір мұнайлары физико-химиялық құрамымен және өңдеу тиімділігімен ерекшеленеді. Қазақстандағы негізгі мұнай кен орындарына Теңіз, Қашаған, Қарашығанақ, Жаңажол жатады. Бұл кен орындарындағы мұнай құрамында күкірт пен парафин мөлшері жоғары. Сонымен қатар, тығыздығы орташа ауырлықтағы мұнай көп кездеседі. Орташа тығыздығы шамамен 0,840-0,870 гсм³ аралығында болады.

Батыс Сібір мұнайының негізгі кен орындарына Самотлор, Уренгой және Приобск жатады. Бұл мұнай жеңіл фракцияларға бай, құрамында күкірт аз, парафин мөлшері төмен. Тығыздығы шамамен 0,830-0,860 гсм³ аралығында өзгеріп отырады. Бұл факторлар Батыс Сібір мұнайын жеңіл мұнай өнімдерін алуда тиімді етеді.
Салыстырмалы кесте:*

Көрсеткіш Қазақстан мұнайы Батыс Сібір мұнайы
-------------------------------- -----------------
Тығыздығы (гсм³) 0,840-0,870 0,830-0,860
Күкірт мөлшері (%) 1,5-3 0,5-1
Парафин мөлшері (%) 10-15 3-8
Фракциялық құрам Орташа және ауыр Жеңіл және орташа

Қазақстан мұнайының құрамындағы күкірттің көп болуы оны өңдеу процесінде қосымша тазарту шараларын талап етеді. Бұл экологиялық мәселелерді тудыруы мүмкін, сондықтан тұзсыздандыру мен күкіртсіздендіру процестерін тиімді автоматтандыру маңызды рөл атқарады.

Батыс Сібір мұнайы жеңіл фракцияларға бай болғандықтан, одан жоғары сапалы бензин, дизель отынын алу жеңіл. Бұл мұнайларды қоспа ретінде пайдалану арқылы ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында өнім сапасын жақсарту мүмкіндігі туындайды.

1.1.2 Технологиялық басқару объектісінің физика-химиялық негіздері

ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында мұнайды бастапқы өңдеу барысында оның физика-химиялық қасиеттеріне негізделген технологиялық процестер жүзеге асады. Бұл қондырғылардың басты міндеті -- мұнайдан суды, тұздарды, механикалық қоспаларды бөліп шығару және фракцияларға ажырату арқылы оны әрі қарай өңдеуге дайындау.
Физикалық негіздері:
:: Булану және конденсация: Мұнай құрамындағы компоненттердің әртүрлі қайнау температураларына негізделген. Атмосфералық және вакуумдық айыру колонналарында шикізат белгілі температураларда буланып, конденсация арқылы фракцияларға бөлінеді.
:: Тығыздық: Мұнай мен фракциялардың тығыздығы олардың технологиялық параметрлерін анықтауда маңызды рөл атқарады. Мысалы, ауыр фракциялар (мазут, вакуумдық газойль) төмен температурада да сұйық күйінде қалады.
:: Тұтқырлық: Бұл параметр мұнайдың тасымалдануын және жылу алмастыру тиімділігін анықтайды.
Химиялық негіздері:
:: Күкіртті қосылыстардың ыдырауы: Мұнай құрамындағы күкірт қосылыстарын өңдеу барысында олардың зиянды әсерлерін азайту қажет. Бұл үшін тұзсыздандыру және күкіртсіздендіру процестері орын алады.
:: Гидротазалау: Фракциялардың сапасын жақсарту үшін су мен сутекті қосылыстарды қолдану арқылы зиянды қоспаларды жою жүзеге асырылады.
:: Коррозияға қарсы шаралар: Мұнай құрамындағы тұздар мен қышқылдар жабдықтардың коррозияға ұшырауына алып келеді. Сондықтан ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында су-тұз қоспаларын тиімді жою маңызды.
1.2 Басқару жүйесінің жүйе-техникалық синтезі
1.2.1 Басқару жүйелеріндегі датчиктер мен контроллерлердің рөлі

Өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерінде, соның ішінде ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында датчиктер мен контроллерлер ерекше рөл атқарады. Датчиктер технологиялық параметрлерді өлшеу және нақты уақыт режимінде ақпарат беру қызметін атқарса, контроллерлер сол ақпарат негізінде процестерді автоматты түрде басқару үшін шешімдер қабылдайды.

Датчиктердің рөлі:

Датчиктер -- басқару жүйесінің негізгі ақпарат көздері. Олар технологиялық процестердің температура, қысым, шығын, деңгей және концентрация сияқты параметрлерін үнемі бақылайды. Датчиктердің өлшеу дәлдігі мен сенімділігі бүкіл басқару жүйесінің тиімділігін қамтамасыз етеді.

Мысалы, ЭЛОУ-АВТ қондырғысындағы температура датчиктері айыру колонналарындағы температураны бақылайды. Егер температура белгіленген шектен асып кетсе немесе төмендесе, бұл фракциялардың дұрыс бөлінбеуіне әкеледі. Қысым датчиктері колонналардағы қысымды тұрақты деңгейде ұстап тұруға мүмкіндік береді, ал деңгей датчиктері сұйықтықтың қажетті деңгейін сақтайды.

Контроллерлердің рөлі:

Контроллерлер өндірістік процестерді автоматтандырудың орталық элементтері болып табылады. Олар датчиктерден келіп түскен ақпаратты өңдеп, алдын ала белгіленген алгоритмдерге сәйкес басқарушы сигналдар шығарады. Контроллерлердің негізгі функцияларына:

:: Параметрлерді автоматты реттеу;
:: Ақаулықтарды анықтау және сигнал беру;
:: Жүйенің жұмысын тиімді деңгейде ұстап тұру жатады.

ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында контроллерлер температураны тұрақтандыру, ағынды басқару және апаттық жағдайларда қондырғыны қауіпсіз режимге ауыстыру міндеттерін орындайды.

Датчиктер мен контроллерлердің өзара әрекеті:

Датчиктер мен контроллерлердің үйлесімді жұмысы процестердің үздіксіз әрі тиімді жүруін қамтамасыз етеді. Мысалы, колоннадағы қысым шектен тыс артқан жағдайда қысым датчигі бұл ақпаратты контроллерге жібереді. Контроллер сол мәліметті өңдеп, артық қысымды азайту үшін орындау механизмдеріне (вентильдер немесе сорғылар) сигнал береді.

1.2.2 SCADA жүйесінің қолданылуы*

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) жүйелері өнеркәсіптік және технологиялық процестерді қашықтықтан бақылау мен басқаруға арналған заманауи автоматтандыру құралдарының бірі болып табылады. Бұл жүйе мұнай өңдеу зауыттарында, соның ішінде ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында кеңінен қолданылады.

SCADA жүйесінің негізгі функциялары:*
- Деректерді жинау:* Датчиктер арқылы технологиялық параметрлердің (температура, қысым, деңгей, шығын) нақты уақыттағы мәндерін жинау.
- Деректерді өңдеу және көрсету:* Операторлық интерфейсте графиктер, диаграммалар және дабыл сигналдары арқылы өндірістік процестерді көрсету.
- Процестерді басқару:* Қондырғыдағы температураны, қысымды және басқа параметрлерді қажетті мәндерге сәйкес автоматты түрде реттеу.
- Апаттық жағдайларды анықтау:* Шектен тыс ауытқулар болған жағдайда операторды хабардар ету немесе қондырғыны қауіпсіз режимге ауыстыру.

ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында SCADA жүйесін қолдану:*
ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында мұнайды тұзсыздандыру, сусыздандыру және фракцияларға бөлу процестері жүреді. Бұл процестерді тиімді басқару үшін SCADA жүйелері келесі мақсаттарда қолданылады:
- Температура мен қысымды бақылау:* Қондырғының әр түрлі аймақтарындағы температура мен қысымның тұрақты мәнде болуын қамтамасыз етеді.
- Шығын мен деңгей көрсеткіштерін басқару: Мұнай мен фракциялардың ағын жылдамдығын және колонналардағы сұйықтық деңгейін бақылау.
- Ақауларды ерте анықтау: Датчиктер арқылы параметрлердің ауытқуын анықтап, апаттық жағдайлардың алдын алу.
SCADA жүйесінің артықшылықтары:
- Қауіпсіздік: Қондырғыны тұрақты бақылау арқылы апаттық жағдайлардың алдын алу мүмкіндігі.
- Өнім сапасын арттыру: Параметрлерді нақты шекте ұстау арқылы фракциялардың бөліну тиімділігін жоғарылату.
- Еңбек өнімділігін арттыру:* Процестерді автоматтандыру арқылы оператордың жұмыс жүктемесін азайту.
- Энергия үнемдеу: Жүйе параметрлерді оңтайлы деңгейде ұстап тұру арқылы энергия шығынын азайтады.

2 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ

2.1 Басқару жүйесінің ақпараттық және бағдарламалық қамтамасыз етілуі
2.1.1 Басқару объектісіндегі ақпараттық ағындарды кодтау

Өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерінде басқару объектісіндегі ақпараттық ағындарды тиімді кодтау маңызды рөл атқарады. Ақпараттық ағындарды кодтау -- технологиялық параметрлер туралы мәліметтерді датчиктер арқылы қабылдап, оларды сандық немесе аналогтық сигналдарға түрлендіру, әрі қарай басқару жүйесіне жіберу процесі.

Ақпараттық ағындардың түрлері:
1. Аналогтық ағындар:*
Бұл ағындар үздіксіз өзгеретін физикалық шамаларды (температура, қысым, деңгей, шығын) сипаттайды. Датчиктер аналогтық сигналдарды қалыптастырып, оларды белгілі бір кернеу немесе ток мәндері (мысалы, 4-20 мА немесе 0-10 В) арқылы контроллерге жібереді.

2. Сандық ағындар:
Сандық ағындар дискретті сигналдарды білдіреді. Олар қосулы немесе өшірулі күйде болатын жағдайларды (мысалы, авариялық сигналдар немесе клапандардың ашықжабық күйі) жеткізеді.

Ақпаратты кодтау әдістері:
1. Бинарлық кодтау:
Бинарлық жүйе ақпаратты 0 және 1 мәндері арқылы бейнелейді. Мұндай кодтау әдісі дискретті датчиктермен жұмыс істеуге қолайлы.

2. Импульстік кодтау:
Бұл әдіс сигналдардың жиілігіне немесе ұзақтығына байланысты ақпаратты жеткізеді. Мысалы, шығын датчиктері сигналдар жиілігі арқылы өлшенген сұйықтық көлемін көрсетеді.

3. Аналогтық-сандық түрлендіру (ADC):
Аналогтық сигналдарды сандық деректерге түрлендіру үшін ADC (Analog to Digital Converter) түрлендіргіштері қолданылады. Бұл түрлендіргіштер датчиктен келетін үздіксіз сигналды белгілі биттік санға (мысалы, 12 немесе 16 бит) түрлендіреді.

Ақпарат ағындарын кодтау принциптері:*
- Тиімділік: Ақпаратты мүмкіндігінше қысқа әрі нақты түрде жеткізу.
- Деректердің жоғалмауы:* Сигналды кодтау кезінде ақпараттың бұрмаланбай сақталуы маңызды.
- Қорғаныстық механизмдер:* Деректерді қате оқуға жол бермеу үшін артық кодтау әдістерін қолдану (мысалы, Hamming кодтары).

ЭЛОУ-АВТ қондырғысындағы ақпараттық ағындарды кодтау:
ЭЛОУ-АВТ қондырғыларында температура, қысым, сұйықтық деңгейі және шығын сияқты параметрлер үнемі бақыланады. Мысалы:
- Температура датчиктері аналогтық сигналдарды контроллерге жіберіп, ол сигналдарды сандық ақпаратқа түрлендіреді.
- Қысым датчиктері басқару жүйесіне нақты мәндерді сандық түрде жеткізеді.
- Деңгей датчиктері дискретті және аналогтық сигналдарды қолданып жұмыс істейді (мысалы, белгіленген деңгейден асқан жағдайда дабыл сигналын беру).

Ақпараттық ағындарды дұрыс кодтау ЭЛОУ-АВТ қондырғыларының жұмысын тиімді басқаруға, технологиялық параметрлерді тұрақты бақылауға және өндірістік ақаулардың алдын алуға мүмкіндік береді.

2.2 Басқару және бақылаудың құрылымдық схемасы

ЭЛОУ-АВТ қондырғысында мұнайды тиімді өңдеу үшін технологиялық параметрлерді дәл әрі тұрақты бақылау және басқару қажет. Бұл мақсатта автоматтандыру жүйелері ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.