Разработка системы автоматизации газораспределительной станции

Содержание
Введение…………………………………………………………………………….9
1 Анализ газораспределительной станции………………………………………..11
1.1 Общая характеристика газопроводов ………………………………………..11
1.2 Классификация газопроводов по режимам их эксплуатации………………13
1.3 Эксплуатация систем газоснабжения ………………………………………..13
1.4 Назначение газораспределительных станций (ГРС)………………………..17
1.5 Классификация газораспределительных станций …………………………..19
1.6 Режимы работы ГРС и газораспределительных сетей………………………23
1.7 Расчет эксплуатационных режимов газопередачи…………………………..25
1.8 Гидравлический расчет городских газопроводов…………………………….28
2Специальная часть………………………………………………………………..30
2.1 Краткая характеристика газораспределительной сети, как объекта управления ………………………………………………………………………….30
2.2 Информационное обеспечение ………………………………………………..33
2.3 Математическое моделирование……………………………………………...37
2.4 Критерии оптимизационных задач…………………………………………...47
2.5 Имитационное моделирование………………………………………………..52
2.6 Техническое обеспечение……………………………………………………..53
2.7 Программное обеспечение…………………………………………………….64
3 Экономическая часть …………………………………………………………....70
3.1 Описание предприятия………………………………………………………..70
3.2 Объект исследования…………………………………………………………..71
3.3 Затраты на разработку и создание АСУТП…………………………………..72
3.4 Расчет зарплаты программиста……………………………………………….74
3.5 Расчет годового фонда основной заработной платы работников………….75
3.6 Затраты на пусконаладочные работы………………………………………..75
3.7 Расчет затрат на электроэнергию……………………………………………..75
3.8 Расчет затрат на текущий ремонт………………………………………….76
3.9. Затраты на приобретение приборов вычислительной техники……………77
3.10 Расчет зарплаты программиста………………………………………………78
3.11 Расчет годового фонда основной заработной платы работников…………78
3.12 Затраты на пусконаладочные работы………………………………………79
3.13 Расчет затрат на электроэнергию……………………………………………79
3.14 Расчет затрат на текущий ремонт……………………………………………79
3.15 Затраты на приобретение приборов вычислительной техники………….…80
4 Безопасность жизнедеятельности…………………………………………….…81
4.1 Анализ условий труда………………………………………………………...81
4.2. Техническое решение вопросов обеспечения безопасности………………82
4.3 Пожаробезопасность………………………………………………………......88
Вывод по разделу безопасность жизнедеятельности……………………………91
Заключение…………………………………………………………………………92
Список использованной литературы……………………………………………..93
1Анализ газораспределительной станции
Общая характеристика газопроводов
Значительное место в структуре топливно-энергетического комплекса
занимает класс трубопроводных систем энергетики, к которому относятся системы
газо-, нефте-, тепло- и водоснабжения. Система газоснабжения – одна из наиболее
эффективных топливных отраслей энергетического хозяйства Казахстана и
оказывает влияние на экономику топливоснабжение промышленных районов и
развитие производства в целом. Реконструкция и развитие газовых сетей позволяет
сэкономить капитальные затраты и материальные ресурсы, поэтому стоит задача
совершенствования управления технологическими процессами подачи и
распределения целевого продукта на базе применения современных
математических методов и средств вычислительной техники. Основными
экономическими факторами эффективного использования трубопроводного
транспорта газа является возможность полной автоматизации газопроводов. В
газовой промышленности реализована структура организационного управления
отраслью на основе одно- и двухзвенной схемы. В рамках этой схемы
эксплуатацию магистральных газопроводов и снабжение потребителей газом
осуществляют производственные объединения по транспортировке и поставке газа.
Транспортировка природного газа от места его добычи (на газовом
промысле) к местам потребления осуществляется по магистральным газопроводам
на расстояния до нескольких тысяч километров. Основой современного
газопровода является стальная труба диаметром от 200 до 1400 мм, по которой газ
транспортируется под давлением от 5,6 до 12 МПа. Мощный магистральный
газопровод, рассчитанный на большую пропускную способность, имеет несколько
параллельных труб (ниток), прокладываемых поочередно по мере освоения
месторождения природного газа и строительства на промысле установок
комплексной подготовки газа (УКПГ), с помощью которых осуществляется
подготовка газа к транспорту (осушка, очистка).
Современные городские системы газоснабжения представляют собой
сложный комплекс сооружений:источник газоснабжения,газовые
распределительные сети, газораспределительные станции (ГРС), промежуточные
регуляторные пункты (ПРП), газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ);
системы связи и телемеханизации. При снабжении города природным газом
источником газоснабжения является дальний магистральный или подводящий
газопровод. Этот газопровод у границ города обычно заканчивается
газораспределительной станцией (ГРС), через которую подается газ в газовую сеть.
Городская система газоснабжения представляет собой многоступенчатую
структуру, имеющую распределительную сеть той или иной сложности на каждом
уровне иерархии. Анализ конфигурации сложных систем транспорта газа позволяет
выделить в них различные подсистемы, что может быть положено в основу
классификации. Рассматриваются следующие типовые подсистемы:
- магистральный газопровод без притоков и ответвлений для попутного
отбора газа (транзитный газопровод);
-магистральный газопровод с отводами;
- кольцевой магистральный газопровод, не имеющий в кольце
компрессорных станций;
- кольцевой магистральный газопровод с КС в кольце.
Все газопроводы, входящие в распределительную сеть, по своему
назначению условно разделяют на следующие:
-распределительные газопроводы или городские газовые
распределительные сети (ГГРС), транспортирующие газ по территории к местам
его потребления (предприятия, жилые дома); ГГРС по принципу организации
бывают кольцевые, тупиковые или комбинированные, а их конфигурация зависит
от характера планировки города;
-абонентские ответвления, подающие газ от распределительных сетей к отдельному
потребителю или их группе;
-внутридомовые газопроводы, транспортирующие газ внутри здания и
распределяющие его по отдельным газовым приборам. В зависимости от
максимального рабочего давления различают газопроводы:
-низкого давления (уровень IV, 2-3 кПа) - обеспечивают подачу газа коммунально-
бытовой группе потребителей (жилье, мелкие коммунальные предприятия); такой
режим необходим для обеспечения оптимального сгорания газа;
-среднего давления (уровень III, 5 кПа 4- 0,3 МПа);
высокого давления (уровень II, 0,3 4- 0,6 МПа);
-высокого давления (уровень 1, 0,6 4- 1,2 МПа).
Структурная схема системы транспорта и распределения газа приведена на
рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Структурная схема системы газоснабжения

При проектировании газовых сетей учитываются определенные требования:
газовые сети должны быть надежными и обеспечивать бесперебойность
газоснабжения, их эксплуатация должна быть простой, удобной и безопасной, а
также необходимо использовать однотипные сооружения и узлы.
Классификация газопроводов по режимам их эксплуатации
Городские газовые сети принято классифицировать по давлению, под
которым происходит подача газа: низкого давления — до 0,005 МПА, среднего —
от 0,005 до 0,3 МПА и высокого — от 0,3 до 1,2 МПА. Газопроводы низкого
давления используются главным образом для подачи газа жилым домам и мелким
коммунально-бытовым и промышленным потребителям. Граф газовой сети низкого
давления представлен на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 - Граф газовой сети низкого давления

Газопроводы высокого и среднего давления служат для питания сети низкого
давления через регуляторы ГРП, а также для снабжения крупных коммунально-
бытовых и промышленных потребителей. При некоторых системах к этим
газопроводам могут присоединяться также жилые дома и другие потребители, но с
обязательной установкой регуляторов, снижающих давление газа.
ГРП преимущественно работают с постоянным выходным давлением.
Однако такой режим работы неизбежно приводит к большим колебаниям давления
газа у потребителей при изменении расхода. Это приводит к снижению КПД
бытовых газовых приборов и ухудшению полноты сжигания газа; сокращаются
также сроки службы этих приборов. Величина колебаний давлений может быть
значительно уменьшена, путем сезонной настройки регуляторов давления,
изменения давления на выходе из ГРП в зависимости от расхода газа и изменения
установок регуляторов с помощью телемеханических устройств.

Эксплуатация систем газоснабжения
Магистральные газопроводы и их системы эксплуатируются, как правило,
при нестационарных режимах газопередачи, и этот существенный факт должен
учитываться и при проектировании систем газопроводов. Одна из наиболее
существенных особенностей этого процесса – его нестационарность, которая
обусловливается в основном неравномерностью газопотребления, а также
изменением режимов работы системы «трубопроводы – ГРС». Эксплуатацией
газовых сетей руководит диспетчерская служба. В обязанности этой службы входит
контроль за расходом газа потребителями.
Прием в эксплуатацию газовых сетей производится приемочной комиссией.
Результаты приемки законченных строительством газопроводов оформляются
приемочной комиссией актом, являющимся основанием для ввода газовой сети в
эксплуатацию. Опыт показывает, что дефекты строительства часто являются
основной причиной аварийных ситуаций систем газоснабжения. Для улучшения
качества строительно-монтажных работ и соответствия их проекту и требованиям
СНиП проводят пооперационный контроль, который оформляется актом по
следующим позициям:
- основания подземных газопроводов;
- подвижные и неподвижные опоры газопроводов;
- пересечения подземных газопроводов с различными подземными
коммуникациями;
- подземные и подводные переходы;
- противокоррозионная изоляция подземных газопроводов;
- сварка стыков;
- электрическая защита газопроводов;
- продувка газопроводов;
- испытания газопроводов.
После внешнего осмотра перед испытанием на прочность и плотность
газопровод продувают воздухом для удаления окалины, влаги и засорений.
Испытание подземных газопроводов на прочность проводят после их опуска в
траншею и присыпки мелким грунтом на 20—25 см выше труб Испытания на
плотность осуществляют после полной засыпки подземного газопровода.
Продолжительность испытания и допустимое падение давления в газопроводе при
испытании принимаются в зависимости от диаметра газопровода и рабочего
давления.
Сразу после присоединения газопровода к сети газоснабжения из него
удаляют воздух и заполняют газом (продувка газопровода). Продувку ведут через
продувочные свечи, устанавливаемые в конце газопровода, и отводные трубки
конденсатосборников и гидравлических затворов. Конец продувки определяется
анализом выходящего из газопровода газа. Продувка считается законченной, если
содержание кислорода в газе составляет не более 1 %.
Существуют различные пути стабилизации давления газа у потребителей.
Один из них состоит в регулировании давления в пунктах питания при изменении
расхода (без изменения номинальных давлений газа перед газогорелочными
устройствами). В этом случае создают такие условия, чтобы в любой момент
давление во всей сети в среднем было наиболее близко к номинальному давлению
перед приборами. При этом учитывается необходимость поддержания нормального
давления у наиболее удаленных потребителей газа. Это достигается путем
установки на ГРП регуляторов давления, обеспечивающих автоматическое
повышение давления газа на выходе при увеличении расхода газа или изменении
установки регуляторов, стабилизирующих давление газа при переменном расходе.
Другой перспективный способ заключается в переходе на использование домовых
и квартальных регуляторов давления. В сетях высокого и среднего давлений
имеются большие возможности для регулирования режима их работы благодаря
наличию буферных потребителей газа. Обработка технологической информации с
целью улучшения технико-экономических показателей работы систем
газоснабжения затрудняется сложными расчетами, требующими больших затрат
времени.
Основным видом обслуживания наружных газовых сетей и ГРП является
обход трасс газопроводов и ГРП. Срок обхода газопроводов устанавливают с
учетом конкретных условий их эксплуатации: продолжительности эксплуатации,
состояния газопровода, давления газа, наличия защиты, коррозионной активности
грунтов, наличия блуждающих токов, пучинистости грунтов,наличия
сигнализаторов загазованности подвалов, характера местности и плотности ее
застройки, времени года.
Обслуживание систем газоснабжения природным газом имеет следующие
формы:
- периодический осмотр исправности наружных газовых сетей и ГРП,
называемый обходами;
- профилактическое техническое обслуживание внешних и внутренних
газовых сетей, а также установленного на них или подключенного к ним газового
оборудования;
- плановые ремонты газопроводов и газового оборудования;
- аварийные работы на газопроводах и заявочное обслуживание газового
оборудования.
Для обеспечения длительной и безотказной работы систем газоснабжения
помимо строгого соблюдения правил технической эксплуатации установленного
оборудования необходимо периодически проверять его состояние и проводить
профилактический ремонт или замену изношенных деталей и частей.
Одним из важнейших оперативных документов являются эксплуатационные
паспорта на газопроводы, ГРП, ГУ. В них должны быть отражены даты постройки
и ввода в эксплуатацию; основные характеристики (диаметры, протяженность, как
изоляции, рабочее давление, установленное оборудование, параметры настройки), а
также сведения о проведенных ремонтных работах, о замене элементов, о
результатах периодических измерений и проверок.
Сроки осмотров и объем ремонтных работ зависят от конструктивных
особенностей и состояния установленного оборудования, а также принятой
системы ремонта оборудования. Существуют три системы ремонта:
послеосмотровая, стандартная и планово-предупредительная. В случае применения
послеосмотровой системы содержание и срок ремонта назначают, исходя из
результатов проводившегося при надобности осмотра. При системе стандартных
ремонтов оборудование останавливают в определенные сроки независимо от
состояния и производят ремонт по заранее разработанным инструкционным кар-
там, в которых дается полное содержание ремонта, его объем и прием выполнения
отдельных ремонтных операций. Поскольку отдельные детали имеют различный
срок работоспособности, то при обоих методах ремонту и замене могут
подвергаться годные к дальнейшей эксплуатации детали.
Основным методом повышения надежности работы оборудования является
проведение системы планово-предупредительного ремонта (ППР). Система ППР
включает совокупность организационно-технических мероприятий по надзору,
техническому обслуживанию и ремонту, проводимых по заранее составленному
плану и способствующих увеличению срока службы, предупреждению аварий,
повышению культуры эксплуатации оборудования. Сущность системы ППР
состоят в том, что после отработки (эксплуатации) оборудования определенного
времени (часов, месяцев, лет) независимо от технического состояния проводят
профилактические осмотры и различные ремонты, чередование и периодичность
которых определяется назначением оборудования, его конструктивными и
ремонтными особенностями, габаритными размерами и условиями эксплуатации.
Система ППР не предусматривает внеплановые и аварийные остановки.
Система ППР использует следующие понятия:
- ремонтный цикл — время работы оборудования между двумя плановыми
капитальными ремонтами или время от начала эксплуатации до первого
капитального ремонта;
- межремонтный период — время работы оборудования между любыми
очередными плановыми ремонтами;
- структура ремонтного цикла — порядок чередования всех ремонтных и
профилактических работ в ремонтном цикле;
- плановые периодические профилактические работы — межремонтное
обслуживание оборудования, состоящее из надзора и ухода за агрегатами, запорной
арматурой, коммуникациями в течение всего периода работы между плановыми
ремонтами.
Система ППР включает в себя: межремонтное обслуживание, плановый
осмотр и плановый ремонт. Межремонтное обслуживание предусматривает
повседневное наблюдение за состоянием оборудования, выполнением правил его
эксплуатации, своевременным регулированием механизмов и контрольно-из-
мерительных приборов, своевременным устранением мелких неисправностей.
Плановый (технический) осмотр осуществляется по графику для проверки
технического состояния оборудования, выявления дефектов, которые устраняют
или планируют устранить при плановом ремонте. Результаты осмотра записывают
в журнал и используют в последующем планировании планового ремонта. В
зависимости от особенностей работы, степени повреждений и износа
оборудования, а также трудоемкости ремонта работы различают следующие виды
планового ремонта: текущий (малый), средний и капитальный. Текущий ремонт
представляет собой минимальный по объему плановый ремонт, при котором в
результате замены или восстановления быстроизнашивающихся частей и деталей
оборудования обеспечивается нормальная работа оборудования. Текущий ремонт
совершается без остановки оборудования. Текущий ремонт выполняется силами
эксплуатационного персонала или ремонтными службами подразделений на месте
эксплуатации объекта. Периодичность его проведения — регулярно в течение года
по плану-графику ППР, разработанному на основании общих, текущих и
внеочередных осмотров оборудования. К текущему ремонту оборудования
относятся работы по очистке от грязи и пыли, смена масел, устранение мелких
повреждений и неисправностей, проверка на точность, регулировочные и другие
работы. Средний ремонт является плановым ремонтом. В нем помимо работ
текущего ремонта производят исправления, замену и регулировку деталей, срок
службы которых равен периоду между двумя средними ремонтами.
Предусматриваются частичная разборка оборудования, капитальный ремонт
отдельных деталей и узлов, замена всех изношенных деталей, проверка на
точность, регулировка. Наибольший по объему комплекс ремонтных работ
проводится при капитальном ремонте. Он проводится при достижении предельного
износа конструктивных элементов оборудования и заключается в полной разборке
механизмов, замене или ремонте изношенных и неисправных составных частей
оборудования, в том числе и базовых, в проверке и сборке ремонтируемых
объектов, в регулировке и испытании после проведения ремонта. Средний ремонт
часто осуществляется на специализированном заводе, где путем восстановления
или замены отдельных деталей оборудование приводят в первоначальное
состояние, обеспечивающее его номинальные характеристики, безопасность
работы и срок службы.
На ремонт основного и вспомогательного оборудования составляют график
проведения ремонтных работ. Результаты проведения ремонта и сведения о
состоянии оборудования заносят в карты ремонта или журнал ремонтных работ.....