Главная » Литература » Электротехника » Клюев - Проектирование систем автоматизации технологических процессов (1990)

Клюев - Проектирование систем автоматизации технологических процессов (1990)


Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие. А. С. Клюев. 1990.

Систематизированы сведения и нормативные материалы,  необходимые для разработки проектов автоматизации  технологических процессов. Во втором издании отражены изменения в  нормативно-технических документах, учтены требования  совершенствования и снижения трудоемкости монтажных работ. Первое издание вышло в 1980 г.

Для инженерно-технических работников, занимающихся  проектированием, монтажом и эксплуатацией средств и систем  автоматизации.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Автоматизация технологических  процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и  улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

Проектами наиболее сложных  производств, особенно в черной металлургии,  нефтепереработке, химии и нефтехимии, на  объектах производства минеральных удобрений, энергетики и в других отраслях  промышленности, предусматривается комплексная автоматизация ряда технологических  процессов.

Средства автоматизации применяются также на объектах жилищного строительства и социально-бытового назначения в системах кондиционирования воздуха, дымоудаления, энергоснабжения и т. п.

Практически все ""проектные институты нашей страны занимаются разработкой  проектов автоматизации. С момента выхода в свет первого издания (1980 г.) прошло десять лет. За это время существенно изменилась система проектной документации для строительства (СПДС), многие нормы к стандарты устарели.  Появились новые руководящие материалы в  области проектирования, начала внедряться система автоматизированного  проектирования, появились новые приборы,  автоматические регуляторы, проектно-компонуемые комплексы средств автоматизации и т. п. Поэтому появилась необходимость  переиздания справочного пособия. Второе его издание содержит систематизированные и методически переработанные сведения и  нормативные материалы, необходимые при  разработке проектов автоматизации  производственных процессов с учетом современных требований к проектной документации.

Вопросы разработки проектов  автоматизации технологических процессов  рассматриваются в объеме требований,  содержащихся в «Инструкции о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на  строительство предприятий, зданий и сооружений» СНиП 1.02.01-85, ГОСТ 24.101-80, ВСН 205 —84/Минмонтажспецстрой СССР,  стандартах СПДС.

Наряду с нормативно-техническими  требованиями и указаниями по проектированию систем автоматизации в пособии изложены требования к содержанию и исполнению всей документации, входящей в состав  проекта. Справочное пособие рассчитано на  специалистов, разрабатывающих проекты  автоматизации технологических процессов в  различных отраслях народного хозяйства страны. Значительное внимание в справочном пособии уделено требованиям к  проектированию, учитывающим применение  прогрессивной технологии производства монтажных работ, повышение сборности монтажа с целью сокращения сроков строительства, снижение трудоемкости работ и капитальных затрат на автоматизацию.

При составлении справочного пособия были использованы переработанные  нормативные и руководящие материалы Госстроя СССР, Минприбора СССР, НПО Монтажавтоматика Минмонтажспецстроя СССР, государственные и отраслевые стандарты,  касающиеся проектирования систем  автоматизации технологических процессов. Справочное пособие состоит из 19  разделов и двух приложений. В разд. 1  рассматривается состав проекта автоматизации и стадии проектирования. В разд. 2 даются  рекомендации по определению объема  автоматизации и выбору структуры управления объектом. В разд. 3—7 приводятся  справочные и нормативные материалы для  разработки функциональных и принципиальных схем в проектах автоматизации. Разделы 8 — 10 содержат сведения, необходимые для разработки рабочих чертежей щитов и  пультов, задания заводам-поставщикам на их изготовление и компоновку щитов в  операторских помещениях. В разд. 11 — 13  излагаются вопросы выполнения электрических и трубных проводок, разработки их схем и монтажных чертежей расположения  оборудования.

В разд. 14 рассмотрены вопросы  заземления и зануления в электроустановках  систем автоматизации. Приводятся требования к сети заземления, излагается порядок  выбора заземляющих проводников и  выполнения схем и чертежей сетей заземления и зануления. В разд. 15 излагаются особенности проектирования систем автоматизации во взрыво- и пожароопасных помещениях. В разд. 16 даются рекомендации по  составлению текстовых материалов проекта.

В разд. 17 рассмотрены вопросы  использования при проектировании типовых  монтажных чертежей и конструкций. В разд. 18 излагаются основные необходимые при проектировании сведения из прикладной  теории автоматического регулирования, даются рекомендации по разработке в проектах автоматизации структурных схем  регулирования отдельных технологических  параметров, включению в состав проекта данных, характеризующих динамические свойства объекта автоматизации, рекомендаций по выбору автоматических регуляторов и т. д.

В разд. 19 приведены нормы расхода  материалов и изделий на монтаж систем  автоматизации, регламентированные документом ВСН 477-86/Минмонтажспецстрой СССР на основные работы по монтажу трубных и электрических проводок, установку  конструкций для их прокладки, установку щитов и пультов, заделку и соединение  контрольных электрических кабелей.

В приложении 1 приведены некоторые рекомендации, которыми следует  руководствоваться при проектировании, с целью устранения помех в измерительных системах. В приложении 2 приведен перечень  руководящих материалов по проектированию систем автоматизации технологических  процессов, разработанных организациями Минмонтажепецстроя СССР. Авторы надеются, что справочное  пособие окажется полезным широкому кругу инженеров и техников, работающих в  области проектирования, монтажа, наладки и эксплуатации систем автоматизации  технологических процессов в различных отраслях народного хозяйства страны. В составлении текстовых материалов разд. 1 (§ 1.5) и разд. 16 принимал участие инженер А. М. Гуров.

Авторы выражают глубокую  признательность инженеру И. В. Андронову за ряд полезных рекомендаций, сделанных им при рецензировании справочника, по включению в справочное пособие дополнительных новых сведений и материалов.

Раздел I

 

СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОСТАВ ПРОЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При разработке проектной  документации объектов промышленного строительства руководствуются строительными нормами (СН) и строительными нормами и  правилами (СНиП) Госстроя СССР,  ведомственными строительными нормами (ВСН),  государственными и отраслевыми  стандартами.

Основным документом, определяющим общие требования к проектам, является «Инструкция о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство  предприятий, зданий и сооружений» СНиП 1.02.01-85. Состав, объем и содержание  проектов автоматизации определяются ГОСТ 24.101—80, стандартами «Системы  проектной документации для строительства» (СПДС), «Инструкцией по проектированию электроустановок систем автоматизации технологических процессов» ВСН 205 — 84/ Минмонтажспецстрой СССР. При проектировании систем  автоматизации технологических процессов необходимо максимально использовать типовые проекты, утвержденные Госстроем СССР, типовые монтажные чертежи (ТМ) и документацию на типовые и закладные конструкции (ТК и ЗК), разработанные головным по  проектированию систем автоматизации институтом ГПКИ «Проектмонтажавтоматика» Минмонтажспецстроя СССР.

При проектировании необходимо также руководствоваться инструктивными и  руководящими материалами ГПКИ  «Проектмонтажавтоматика», проектных и научно-исследовательских организаций Минприбора СССР, а также монтажно-эксплуатационными инструкциями заводов-изготовителей приборов и средств автоматизации. Проекты автоматизации  технологических процессов выполняются на основании и в соответствии с заданием на  проектирование. Основные технические решения, принятые в проекте систем автоматизации специализированными проектными  организациями, должны рассматриваться и  согласовываться с генпроектировщиком  (заказчиком) в процессе разработки проекта. Если проект автоматизации  разрабатывается подразделением комплексной  проектной организации, разрабатывающей и другие части проекта, то принятые основные  технические решения согласовываются с  соответствующими подразделениями проектной организации.

Системы автоматизации  технологических процессов являются частью системы управления промышленным предприятием, поэтому проект автоматизации должен быть увязан с проектом системы управления предприятием в целом. Проектированию систем автоматизации технологических процессов с применением средств вычислительной техники, а также автоматизации объектов с новой,  неосвоенной или особо сложной технологией  производства должны предшествовать научно-исследовательские работы, результаты  которых используются при выполнении проекта. При проектировании систем  автоматизации технологических процессов проектные организации должны руководствоваться:

основными техническими направлениями в проектировании предприятий  соответствующих отраслей промышленности, а также в разработке систем управления и средств автоматизации, исходя из  перспективы развития науки и техники; результатами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ;

передовым промышленным опытом в  области автоматизации технологических  процессов;

действующими нормативными  документами по проектированию систем  автоматизации технологических процессов,  утвержденными в установленном порядке, а также эталонами проектов автоматизации; нормами и правилами строительного проектирования, санитарными,  электротехническими, противопожарными и другими  требованиями;

нормами и правилами на производство строительных, монтажных и специальных работ;

утвержденными сметными нормами, прейскурантами и ценниками для  определения сметной стоимости систем  автоматизации технологических процессов;

типовыми методиками по определению экономической эффективности капитальных вложений; указаниями Госкомитета по делам  изобретений и открытий Совета Министров СССР о мерах по обеспечению патентоспособности и патентной чистоты машин, приборов, оборудования, материалов и  технологических процессов в случаях, предусмотренных ГОСТ 15.011-82, ГОСТ 15.012-84, а также СНиП 1.02.01-85, п. 1.13.

При разработке проекта необходимо учитывать опыт монтажа элементов систем автоматизации крупными блоками и  применения типовых унифицированных  конструкций, материалов, а также  рационализаторских предложений. Поэтому разработка проекта автоматизации должна  осуществляться в тесном содружестве с  организациями, которые будут осуществлять работы по монтажу систем автоматизации. Принципиальные технические решения по исполнению трубных и электрических проводок, блочных заготовок систем  автоматизации, применению и размещению  кроссовых и других устройств должны  приниматься на технических советах проектной организации с участием представителя  монтажной организации.

Проектные материалы (чертежи,  пояснительная записка, сметы и др.) должны иметь минимально необходимый объем и должны быть составлены ясно и четко, чтобы  пользование ими не вызвало затруднений. При разработке проекта автоматизации технологических процессов исполнитель  составляет задание на выполнение работ, связанных с автоматизацией объекта в  строительной, технологической,  электротехнической и других частях и разделах проекта. Генеральный проектировщик (заказчик) обязан обеспечить выполнение указанных  заданий. Состав и содержание проектной  документации по структурно-алгоритмической части систем автоматизации с применением средств вычислительной техники  (информационного и математического обеспечений), разрабатываемой специализированными  научно-исследовательскими, конструкторскими или проектными организациями с учетом результатов научно-исследовательских работ или типовых проектных решений,  определяются нормативными документами Госстандарта СССР и Госкомитета по науке и  технике Совета Министров СССР.

Задания на обеспечение  энергоносителями комплексов технических средств и их заземление (защитное зануление) выдаются генпроектировщику в соответствии РТМ 25.298-83, ч. 2 Минприбора СССР.

 

1.2. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И МАТЕРИАЛЫ

Задание на проектирование систем  автоматизации технологических процессов  составляется генеральным проектировщиком или заказчиком с участием  специализированной организации, которой поручается разработка проекта. Задание на проектирование должно  содержать следующие данные:

а) наименование предприятия и задачу проекта;

б) основание для проектирования;

в) перечень производств, цехов,  агрегатов, установок, охватываемых проектом  систем автоматизации, с указанием для  каждого особых условий при их наличии  (например, класс взрыво- и пожароопасности помещений, наличие агрессивной, влажной, сырой, запыленной окружающей среды и т. д.);

г) стадийность проектирования;

д) требования к разработке вариантов технического проекта;

е) планируемый уровень капитальных затрат на автоматизацию и примерных  затрат на научно-исследовательские работы, опытно-конструкторские работы и  проектирование с указанием источников  финансирования;

ж) сроки строительства и очередности ввода в действие производственных  подразделений предприятия;

з) наименование организаций —  участников разработки проекта предприятия  (объекта) и систем автоматизации: генпроектировщика, головного научно-исследовательского института по системам автоматизации,  организаций-исполнителей смежных  (строительной, сантехнической и пр.) частей проекта и др.;

и) предложения по централизации  управления технологическими процессами и структуре управления объектом, по объему и уровню автоматизации;

к) предложения по размещению  центральных и местных пунктов управления, щитов и пультов (диспетчерских, цеховых, агрегатных и др.);

л) особые условия проектирования.

Для выполнения проектов систем  автоматизации должны представляться  следующие исходные данные и материалы:

а) технологические схемы с  характеристиками оборудования, с трубопроводными коммуникациями и указанием действительных внутренних диаметров, толщин стенок и материалов труб;

б) перечни контролируемых и  регулируемых параметров с необходимыми  требованиями и характеристиками;

в) чертежи производственных  помещений с расположением технологического  оборудования и трубопроводных коммуникаций, с указанием рекомендуемых мест  расположения щитов и пультов (планы и разрезы);

г) чертежи технологического  оборудования, на котором предусматривается  установка приборов и средств автоматизации, перечень и характеристика поставляемых комплектно с оборудованием приборов, средств автоматизации и систем управления, чертежи комплектно поставляемых щитов, пультов и т. д.

д) строительные чертежи помещений для установки и размещения технических средств систем автоматизации;

е) схемы управления  электродвигателями, типы пусковой аппаратуры и станций управления для использования при  проектировании автоматизации;

ж) схемы водоснабжения с указанием диаметров труб, расхода, давления и  температуры воды;

з) схемы воздухоснабжения с указанием давления, температуры, влажности и  запыленности воздуха, наличия устройств  очистки и осушки воздуха;

и) данные, необходимые для расчета регулирующих органов, сужающих устройств и заполнения опросных листов;

к) требования к надежности систем  автоматизации;

л) результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ,  содержащие рекомендации по проектированию  систем и средств автоматизации; результаты научно-исследовательских работ должны  содержать математическое описание  динамических свойств объекта управления.

Если эти математические зависимости неизвестны, то в задании на проектирование должны приводиться экспериментальные временные или частотные характеристики, снятые на опытных или аналогичных действующих установках, графически отражающие  динамические свойства объекта по каждому из каналов управления (см. § 18.1).

Для АСУ ТП в составе технического задания на проектирование должны  приводиться данные предпроектных разработок, определяющих основные принципы  построения АСУ ТП: иерархию АСУ, ее структуру и функции, алгоритмы и т. п.;

м) техническая документация по  типовым проектам и проектным решениям;

н) дополнительные данные и материалы, которые могут потребоваться исполнителю в процессе проектирования.

 

1.3. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОСТАВ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

В соответствии со СНиП 1.02.01-85 проектирование систем автоматизации  технологических процессов выполняют в две стадии: проект и рабочая документация или в одну стадию: рабочий проект. В проекте разрабатывается следующая документация:

1) структурная схема управления и  контроля (для сложных систем управления);

2) структурная схема комплекса  технических средств (КТС);

3) структурные схемы комплексов средств автоматизации;

4) функциональные схемы  автоматизации технологических процессов.

Для объектов с несложным  технологическим процессом и простыми системами автоматизации допускается вместо  функциональных схем автоматизации составлять  перечни параметров контроля, регулирования, управления и сигнализации;

5) планы расположения щитов, пультов, средств вычислительной техники и т. д.;

6) заявочные ведомости приборов и средств автоматизации, средств  вычислительной техники, электроаппаратуры,  трубопроводной арматуры, щитов и пультов, основных монтажных материалов и изделий, нестандартизированного оборудования;

7) технические требования на разработку нестандартизированного оборудования;

8) локальная смета на монтажные  работы, приобретение и монтаж технических средств систем автоматизации,  составленные в порядке, установленном СНиП 1.02.01-85;

9) пояснительная записка;

10) задания генпроектировщику  (смежным организациям или заказчику) на  разработки, связанные с автоматизацией объекта:

а) на обеспечение средств автоматизации электроэнергией, сжатым воздухом,  гидравлической энергией, теплоносителями, хладо- агентами (требуемых параметров); на  теплоизоляцию трубных проводок и  устройств;

б) на проектирование помещений систем автоматизации (для установки щитов,  пультов, средств вычислительной техники,  датчиков и т. д.), а также помещений для  работы оперативного персонала, кабельных сооружений (туннелей, каналов, эстакад и т.

д.), проемов и закладных устройств в строительных конструкциях;

в) на обеспечение средствами  производственной связи;

г) на размещение и установку на  технологическом оборудовании и трубопроводах закладных устройств, первичных  приборов, регулирующих и запорных органов и т. п.;

д) на устройства пожаротушения и  пожарной сигнализации.

Перечисленные задания к проекту не прикладываются, а передаются генпроектировщику (заказчику) в процессе  проектирования для согласования и исполнения. Копии заданий хранятся в деле проекта. На стадии рабочей документации  разрабатываются :

1) структурная схема управления и контроля;

2) структурная схема комплекса технических средств;

3) структурные схемы комплексов средств автоматизации;

4) функциональные схемы  автоматизации технологических процессов.

При двухстадийном проектировании структурные и функциональные схемы на стадии рабочей документации  разрабатываются с учетом изменений технологической части или решений по автоматизации,  принятых при утверждении проекта. В случае отсутствия таких изменений упомянутые  чертежи включаются в состав рабочей  документации без переработки;

5) принципиальные электрические,  гидравлические и пневматические схемы  контроля, автоматического регулирования,  управления, сигнализации и питания;

6) общие виды щитов и пультов;

7) монтажные схемы щитов и пультов или таблицы для монтажа электрических и трубных проводок в щитах и пультах,  выполненные по РМЗ-182 —83 (при  изготовлении щитов промышленными  предприятиями Минмонтажспецстроя СССР);

8) схемы внешних электрических и  трубных проводок; при необходимости  рекомендуется разрабатывать таблицы  соединений и таблицы подключения в соответствии с РМ4-6-81, ч. 3;

9) кроссовые ведомости (таблицы  подключения).

Допускается выполнять вместо  кроссовых ведомостей монтажные схемы (схемы подключения) кроссовых шкафов для  вычислительных (управляющих) комплексов,  машин централизованного контроля и других технических средств;

10) планы расположения средств  автоматизации, электрических и трубных  проводок;

11) нетиповые чертежи установки средств автоматизации;

12) общие виды нестандартизированного оборудования[кроме сложного  оборудования, по которому в составе проекта  приведены задания генпроектировщику  (технические требования) на его разработку] в объеме, необходимом для выполнения работ при реализации проекта;

13) пояснительная записка;

14) расчеты регулирующих дроссельных органов.

В рабочей документации даются  таблицы исходных данных и результаты  расчетов в виде приложений к пояснительной записке.

Тексты расчетов в состав проекта не включаются, а хранятся у исполнителя  проекта и выдаются заказчику по его  требованию. В рабочей документации целесообразно также давать расчеты по выбору регуляторов и определения примерных значений их  параметров настройки при различных  технологических режимах работы оборудования. В  составе расчетных материалов необходимо  приводить данные из задания на проектирование по результатам научно-исследовательских  работ, знание которых полезно при  производстве наладочных работ смонтированного объекта;

15) заказные спецификации приборов и средств автоматизации, средств  вычислительной техники, электроаппаратуры, щитов и пультов, трубопроводной арматуры, кабелей и проводов, основных монтажных  материалов и изделий (трубы, металлы, монтажные изделия), нестандартизированного  оборудования;

16) перечень типовых чертежей на  установку средств автоматизации (типовые  чертежи к проекту не прикладываются);

17) уточненные задания  генпроектировщику (смежным организациям или  заказчику) на разработки, связанные с  автоматизацией объекта; при отсутствии изменений и уточнений подтверждаются задания,  выданные на стадии проекта.

В состав рабочего проекта при  одностадийном проектировании входят:

Стадии проектирования и состав проектной документации

а) техническая документация,  разрабатываемая в составе рабочей документации при двухстадийном проектировании;

б) локальная смета на оборудование и монтаж;

в) задания генпроектировщику  (смежным организациям или заказчику) на работы, связанные с автоматизацией объекта.

В тех случаях, когда часть приборов и средств автоматизации, проводок между ними, локальных систем автоматизации  поставляется комплектно с технологическим оборудованием, проектные материалы на них находят свое отражение в чертежах рабочей документации и заказных спецификациях в указанном выше объеме с  соответствующей оговоркой об их комплектной поставке. Документация заводов-поставщиков должна быть переработана в соответствии с  требованиями по проектированию систем  автоматизации, ее оформлению и комплектации. Допускается функциональные схемы автоматизации совмещать с  технологическими (монтажно-технологическими)  схемами, разрабатываемыми в основных  комплектах технологического проекта объекта. При этом такая совмещенная схема должна быть приложена к основному комплекту проекта автоматизации.

Принципиальные электрические,  пневматические и гидравлические схемы контуров контроля и регулирования допускается не включать в состав основного комплекта  рабочих чертежей, если взаимные связи приборов и аппаратуры, входящие в состав этих контуров, просты или однозначны и могут быть с достаточной полнотой  отображены в других схемах. Например: цепи  измерения электрические и пневматические на стандартных приборах без включения в них дополнительных неприборных устройств  (резисторов, делителей, емкостей, катушек  индуктивности и т. д.); термоэлектрический термометр — милливольтметр; термометр сопротивления — многоточечный мост;  датчик ГСП — вторичный прибор;  одноконтурные пневматические системы  автоматического регулирования.

Вид документа для отображения  направления и подключения электрических и  трубных проводок (схема или таблицы)  принимают, исходя из следующих  рекомендаций: для трубных проводок  предпочтительным документом является схема, для  электрических — самостоятельные таблицы  соединений и подключения; для сложных электрических соединений (например, для АСУ ТП), кроме таблиц  соединений, необходимо выполнять  упрощенную схему соединений, в которой  отображается структура электрических связей. 

Сведения, содержащиеся в таблице соединений (марки и длины кабелей, тип и номер  вводного устройства и т. п.), на схеме соединений не приводят. Техническая документация комплектных технических средств автоматизации  разрабатывается с учетом специфики примененных в рабочей документации конкретных  комплектов. Состав этой документации  определяется отраслевыми нормативными  документами.

Так, для щитов и пультов систем  автоматизации, изготавливаемых по ГОСТ 36.13 — 86 как продукция индивидуального изготовления, в состав документации  включают:

общие виды составных и единичных щитов и пультов;

таблицы соединений и подключения  единичных щитов и пультов;

спецификацию щитов и пультов.

Для комплектов технических средств операторских и диспетчерских помещений, в которые кроме щитов и пультов  включаются защитовые конструкции (стойки, штативы, щиты зажимов и т. п.), а также электрические и трубные проводки (штатные кабели и трубы, несущие и опорные  конструкции), в состав документации  дополнительно включают:

план расположения технических средств в операторском помещении;

схемы (таблицы) соединений и  подключения проводок операторского помещения;

спецификацию комплекта.

При применении в рабочей документации комплексов технических средств локальных информационно-управляющих систем (КТС ЛИУС), агрегатных пневматических  комплексов («Режим» и др.), комплексов  вычислительных средств в состав рабочей  документации включают общие виды тех стоек и пультов, в которых набор конкретных  составляющих элементов (блоков, модулей, мнемосхем) определяется характером  управляемого технологического процесса или  оборудования.

Для аппаратурных стоек общий вид может содержать только схему  расположения блоков или модулей в стойке. Чертежи конструкций и деталей,  предназначенных для установки приборов и средств автоматизации, могут не  разрабатываться, если эти детали приведены в типовых чертежах установки технических средств  автоматизации.

...


Архивариус Бизнес-планы Типовые серии Норм. документы Литература Технол. карты Программы Серии в DWG, XLS