Дипломная работа (ВКР) — колледж, техникум на тему Разработка автоматизированной системы управления компрессорной станции

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………… 5

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………………………… 7

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………………. 7

1.1 Краткая
характеристика объекта автоматизации ОАО «Уралтурбо»….. 7

1.2 Постановка задачи………………………………………………………………………… 11

1.3 Обзор существующего
положения…………………………………………………. 13

1.4 Предлагаемое
решение задачи……………………………………………………….. 16

1.5 Описание работы
проектируемого устройства………………………………… 17

1.6 Выбор элементной
базы………………………………………………………………… 20

1.6.1. Микроконтроллер…………………………………………………………………… 20

1.6.2 Пульт управления
и индикации…………………………………………………. 23

1.6.3 Датчики температуры………………………………………………………………. 25

1.6.4 Датчики давления…………………………………………………………………….. 27

1.6.5 Датчики расхода………………………………………………………………………. 28

1.6.6 Управление
исполнительными механизмами………………………………. 29

2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………………. 32

2.1 Проектирование АСУ……………………………………………………………………. 32

2.2 Разработка
программного обеспечения АСУ………………………………….. 33

2.3 Исследование АСУ……………………………………………………………………….. 39

3 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
И ОХРАНА ТРУДА…………………………….. 42

3.1 Техника
безопасности при работе с АСУ………………………………………… 42

3.2 Первая помощь при
несчастных случаях………………………………………… 44

3.3 Противопожарные
мероприятия……………………………………………………. 46

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………… 49 4.1 Исходные данные для
расчета экономической части……………………….. 49

4.2 Расчет стоимости
системы и экономического эффекта ее внедрения….. 51

4.3 Экономическая
эффективность разработанной системы…………………… 55

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………………. 56

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ………………………………………. 57

Введение:

Компрессорная станция (КС) — это комплекс
сооружений и оборудования для повышения давления газа при его добыче, транспортировке
и хранении [1, 26/03/22].

Компрессорные станции бывают стационарные
или подвижные (передвижные).  Компрессорная
установка, предназначенная для получения на выходе сжатых газов. Получаемый
сжатый газ или воздух может использоваться как энергоноситель (для пневматического
инструмента), сырьё (получение отдельных газов из воздуха), криоагент (азот).

Станция состоит из компрессора и вспомогательного (дополнительного)
оборудования. Чаще всего компрессорная станция представляет собой блок-бокс, в котором
и размещается всё установленное оборудование с обвязкой.

Компрессорные станции (в отличие от компрессорных установок)
эксплуатируются на открытом воздухе даже при отрицательных температурах в зимний
период времени.

Автоматизация компрессорной станции позволяет повысить надежность
ее эксплуатации, поддерживать давления сжатого воздуха на заданном уровне, уменьшить
удельный расход электроэнергии на производство сжатого воздуха при улучшенных его
параметрах, что также сказывается в повышении эффективности механизмов, работающих
на сжатом воздухе. Также автоматизация позволит улучшить контроль технологического
процесса и состояния машин.

На преддипломной практике в ОАО «Уралтурбо» [2, 31/03/22] было
выясненно, что компрессоры используются для
выполнения ряда производственных операций, в которых необходимо применение пневмоинструментов, а также для
отлаженной работы некоторых устройств автоматики.

Таким образом, темой данного исследовательского проекта является
разработка автоматизированной системы управления (АСУ) компрессорной станции.

Целью настоящего дипломного проекта является проектирование АСУ
компрессорной станции.

Задачи исследования:

1. Обзор литературы для обоснования актуальности выбранной темы,
её ценности. А также изучение теоретического положения, нормативной документации,
справочной и научной литературы по выбранной теме.   Сбор необходимого фактологического материала для проведения анализа.

2. Анализ собранных данных, используя соответствующие методы
обработки и анализа информации.

3. Проектирование схемы управления оборудованием компрессорной
станции.

4. Моделирование работы схемы управления оборудованием компрессорной
станции.

5. Выполнение экономическое обоснование дипломной работы.

6. Рассмотрение правил техники безопасности при работе.

Объект исследования – АСУ компрессорной станции.

Предмет исследования – характеристики системы управления оборудованием
компрессорной станции.

Методы исследования: системный анализ, сравнение, моделирование
и эксперименты.

Заключение:

В результате дипломного проектирования была разработана автоматизированной
системы управления компрессорной станции.

Автоматизация компрессорной станции позволяет повысить надежность
ее эксплуатации, поддерживать давления сжатого воздуха на заданном уровне, уменьшить
удельный расход электроэнергии на производство сжатого воздуха при улучшенных его
параметрах, что также сказывается в повышении эффективности механизмов, работающих
на сжатом воздухе. Также автоматизация позволит улучшить контроль технологического
процесса и состояния машин.

В ходе разработки были выполнены следующие задачи:

¾ обзор литературы для обоснования актуальности выбранной
темы, её ценности, а также изучение теоретического положения, нормативной документации,
справочной и научной литературы по выбранной теме;

¾ проектирование схемы управления оборудованием
компрессорной станции с обоснованием выбора элементной базы;

¾ моделирование работы схемы управления
оборудованием компрессорной станции в программной среде Proteus;

¾ выполнение экономического обоснования выполненной
работы;

¾ рассмотрение правил техники безопасности при работе
с данной установкой.

Основу системы управления составляет плата Arduino Mega, к которой подключаются
жидкокристаллический индикатор, кнопки и датчики цифровые и аналоговые.

Проведенный анализ теоретического и практического материала позволил
подтвердить гипотезы. Задачи дипломного проекта выполнены. Цель достигнута.

Фрагмент текста работы:

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
ЧАСТЬ

1.1 Краткая характеристика объекта
автоматизации ОАО «Уралтурбо»

ОАО
«Уралтурбо» – лидер на рынке запасных частей для предприятий газовой и энергетической промышленности с
1990 года.

За эти годы на
предприятии освоено производство широкой номенклатуры запасных частей для
паровых и газовых турбин, освоен ремонт обойм и роторов газовых турбин с
заменой дисков, создан архив конструкторской и технологической документации,
закуплено современное оборудование, позволяющее расширить номенклатуру и
сократить сроки и трудоемкость изготовления продукции.

Одним из основных факторов успеха «Уралтурбо» является
современное и постоянно совершенствующееся техническое оснащение.

Применяя высокотехнологичное оборудование, технологии и
материалы, компания предлагает заказчику конкурентоспособную и качественную
продукцию.

Производственные площадки предприятия оснащены современным
автоматизированным станочным парком и оборудованием ведущих мировых
производителей (Okuma, Skoda, DMG MORI, Agie Charmilles, Schiitte, Multus,
Mitutoyo и др.).

На
предприятии компрессоры используются для выполнения ряда производственных
операций, в которых необходимо применение пневмоинструментов, а также для
отлаженной работы некоторых устройств автоматики.

Компрессор (от лат. compressio – сжатие) – устройство
для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, паров хладагента и т. д.). Степень повышения давления в компрессоре более 3 [3].

Компрессорная станция
– стационарная или подвижная (другое наименование – передвижная или самоходная)
установка, предназначенная для получения сжатых газов. Получаемый сжатый газ или
воздух может использоваться как энергоноситель (для пневматического инструмента),
сырье (получение отдельных газов из воздуха), криоагент (азот). Станция состоит
из компрессора и вспомогательного (дополнительного) оборудования. Чаще всего компрессорная
станция представляет собой блок-бокс, в котором и размещается всё установленное
оборудование с обвязкой.

Компрессорные станции бывают нескольких видов: передвижные воздушные
компрессоры, воздушные стационарные компрессоры и компрессоры по назначению – промышленные
и бытовые.

Сжатый воздух используются на предприятиях в различных целях:

¾ при подачи воздуха на пневмопривод дистанционно-управляемой
трубопроводной арматуры;

¾ для пуска дизельных электростанций;

¾ при инициализации различных устройств автоматики;

¾ при пневмоиспытаниях оборудования;

¾ при подключении в производственных помещениях различных
пневмоинструментов (гайковёртов, шлифмашинок и пр.).

Для выполнения этих функций применяются системы, в состав которых
входят компрессорные станции, ресиверы и трубопроводы подачи сжатого воздуха. В
состав самих компрессорных станций могут входить воздушные фильтры, холодильники,
масловлагоотделители, адсорберы, электронагреватели, насосы.

Компрессорные станции
располагают вдали от источников загрязнения воздуха механическими примесями, газами
и влагой (пескоструйные камеры, ацетиленовые станции, брызгальные бассейны). При
проектировании компрессорных станций также учитывают степень пожарной безопасности
и взрывоопасности технологического процесса.

Основным элементом компрессорной станции является компрессор,
обеспечивающий получение сжатого воздуха. По принципу действия компрессоры подразделяются
на поршневые и ротационные, по числу ступеней сжатия — на одно- и двухступенчатые
(рисунок 1.1). Рисунок 1.1 — Схема поршневых компрессоров:

а) одноступенчатый; б) двухступенчатый

На рисунке 1.1 обозначены: 1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 –
поршень; 4 – цилиндр; 5 – впускной клапан; б – воздухофильтр; 7 – нагнетательный
клапан; 8 – ресивер; 9, 11 – цилиндры первой и второй ступеней; 10 – холодильник.

Другим элементом компрессорной станции является воздухосборник
(ресивер), который снимает пульсацию сжатого воздуха и обеспечивает его хранение
и распределение между рабочими инструментами.

В компрессоре
одноступенчатого сжатия воздух сжимается в одном цилиндре и поступает в воздухосборник.
В компрессоре двухступенчатого сжатия воздух сжимается в цилиндре первой ступени
до определенного давления, охлаждается в холодильнике, сжимается до окончательного
давления в цилиндре второй ступени и только затем поступает в воздухосборник (ресивер),
а оттуда к потребителям. При сжатии воздуха до давления 0,7 МПа