Технико-экономическое обоснование автоматизации

Введение.

Одним из важнейших условий дальнейшего подъема производительности труда, повышения качества выпускаемой продукции и увеличения производственных мощностей является автоматизация технологических процессов.

Предприятия перерабатывающих отраслей оснащены высокопроизводительным оборудованием и используют передовую многостадийную технологию. Для них характерны непрерывные изменения в технологии и структуре производства, широкая производственная кооперация. Закономерным следствием этого является расширение задач и функций управления, рост технической оснащенности и численного состава управленческого персонала.

Повышение производственных показателей, сокращение потерь сырья и повышение качества готовой продукции на действующих, проектируемых и реконструируемых предприятиях связано в первую очередь с повышением качества управления промышленными объектами, в том числе за счет создания и применения автоматизированных систем управления.

   Автоматизация производственных  процессов в мясной промышленности  осуществляется по двум направлениям:

1)создание автоматического оборудования и машин-автоматов, обеспечивающих протекание процесса без применения ручного труда. К такому оборудованию можно отнести котлетные и пельменные автоматы, расфасовочно-укупорочные машины и т.д.;

2) оснащение действующего и вновь разрабатываемого оборудования и технологических линий средствами и системами автоматического контроля, регулирования, сигнализации, аварийной защиты, дистанционного и программного обеспечения.

 

 

Предприятия перерабатывающих отраслей обладают специфическими особенностями, которые определяют актуальность внедрения на них АСУ:  преобладание непрерывных ТП;  переработка скоропортящегося сырья; необходимость строгого соблюдения рецептур и параметров ТП для сохранения пищевой и вкусовой ценности продукции; внедрение сложных биохимических и физико-химических методов обработки сырья.

Процесс оптимизации предполагает организацию такого управления, которое обеспечивало бы максимальное или минимальное значение критерия, характеризующего качество управления. АСУ могут различаться по типу объектов управления, характеру и объему решаемых задач, критерию управления.

Современные АСУ ТП очень разнообразны и различаются по степени автоматизации управления объектом, применяемым техническим средствам и многим другим признакам и характеристикам. Более высоким уровнем в иерархии АСУ являются АСУ производством и предприятием. Эти системы предназначены для решения основных задач управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятия в целом или его составных частей (например, цехов) на основе применения экономико-математических методов. В АСУП в качестве источника информации используются различные формы документооборота. Распространенным критерием управления для этих систем является прибыль предприятия за планируемый период. Максимизация этого критерия должна выполняться при учете остальных показателей в виде ограничений.

 

 

 

 

 

 

 

1. Технико-экономическое  обоснование автоматизации.

Для выполнения технико-экономического обоснования (ТЭО) следует использовать систему показателей, обеспечивающих в рамках принятого критерия разностороннюю оценку технико-экономической эффективности АСУ ТП. Обобщающими показателями технико-экономической эффективности АСУ ТП являются годовой прирост чистой продукции, годовой экономический эффект, коэффициент экономической эффективности и срок окупаемости затрат.

Экономическая эффективность автоматизации измеряется степенью уменьшения совокупного труда, затрачиваемого на производство одной единицы продукции. При автоматизации сельскохозяйственных производственных процессов стоимость капитальных затрат обычно несколько возрастает, а эксплуатационные расходы на единицу существенно сокращаются. Таким образом, эффективность автоматизации характеризуется суммарным сокращением затрат на производство единицы продукции.

Если автоматизацию какого-либо процесса можно осуществить различными вариантами, то необходимо выбрать самый эффективный, который обеспечивает более интенсивное снижение стоимости и более высокий рост производительности общественного труда.

 На технико-экономические  показатели существенно влияют  правильно сформулированные технические  требования на автоматизацию  ТП, НП: повышенные требования к точности работы автоматической системы приводят к усложнению устройств автоматически и существенному повышению капитальных и эксплуатационных затрат.

В целях выявления технико-экономической эффективности АСУ ТП проектировщик обязан провести статистическое исследование, так как показатели экономической эффективности имеют вероятностную природу и

 

 

 

изменяются во времени.

Достоверность результатов ТЭО обуславливается полнотой учёта причинно-следственных факторов для каждого варианта АСУ ТП и приведением показателей в сопоставимый вид.

Основными задачами ТЭО АСУ являются следующие: выявление целесообразности разработки АСУ ТП, установление максимально допустимой суммы единовременных затрат, возмещение которой возможно за счет получаемой экономии в пределах нормативных показателей экономической эффективности, выбор наилучшего варианта АСУ ТП в целом и отдельных её компонентов по экономическим критериям, оценка влияния АСУ ТП на технико-экономические показатели объекта управления.

Оценка эффективности автоматизации той или иной установки, того или иного процесса должна быть строго индивидуальной и комплексной. Она должна объективно учитывать как положительные, так и отрицательные стороны решения конкретной задачи. Таким синтезированным показателем экономической эффективности часто служит срок окупаемости капитальных вложений на автоматизацию.

Технико-экономическое обоснование и исследование эффективности АСУ проводится на следующих стадиях создания системы: техническое задание, технический проект, анализ функционирования. На каждой стадии выполняется соответствующее технико-экономическое обоснование, отвечающее как общим целям создания системы, так и конкретным задачам рассматриваемой стадии. Технико-экономическое обоснование, выполняемое на каждой стадии, может отличаться целями, исходными данными и методиками их получения, степенью укрупнения и точностью расчётов.

На стадии технического задания проводится технико-экономический анализ объекта управления в целях выявления источников и объёма производственных потерь из-за недостатков существующей системы управления, потенциально возможных резервов повышения эффективности и качества производства. Выполняется технико-экономическое обоснование целесообразности создания АСУ ТП, в том числе обоснование предварительного выбора технических средств системы, обоснование экономически целесообразной величины дополнительных единовременных затрат и сроков создания системы.

Для выполнения технико-экономического обоснования на стадии технического задания используют данные технико-экономического анализа технологических объектов производства, показатели объектов-аналогов и укрупнённые нормативы.

На стадии технического проекта уточняют показатели технико-экономической эффективности (ТЭЭ) системы в зависимости от изменений по сравнению с техническим заданием, а также источники и факторы экономической эффективности. Выполняется детальный сравнительный технико-экономический анализ, разрабатываемый АСУ ТП и её аналогов. Уточнённую экономическую эффективность рассчитывают по каждой функционально-технологической задаче и АСУ ТП в целом.

На стадии анализа функционирования АСУ ТП по отчётным и экспериментальным данным определяется фактическая технико-экономическая эффективность функционирования системы. Выполняется ТЭО развития и совершенствования функционирующей АСУ ТП. Технико-экономическое обоснование на этой стадии производится по истечении не менее года нормального устойчивого функционирования внедренной системы.

Требование создания высокоэффективных АСУ ТП может быть удовлетворено только в том случае, если каждый проектировщик научится соизмерять свои проектные решения с реальным экономическим эффектом, который будет получен от их реализации. При этом нужно учитывать специфику экономики пищевой промышленности.

 

 

 

3. Описание  схемы автоматизации.

В пищевой промышленности широко распространенно непрерывное охлаждение с применением холодильных установок, где хладагент – сжиженный газ (фреон) – совершает круговой процесс, при котором он после осуществления холодильного эффекта восстанавливает свое первоначальное состояние.

Применяемые хладагенты кипят при определенном давлении, зависящем от температуры. Следовательно, изменяя давление в сосуде, можно изменять температуру в сосуде, а, следовательно, и температуру в холодильной камере.

Автоматизация холодильной установки работающей на фреоне.

Компрессор I всасывает пары фреона из испарителя II, сжимает их и через маслоотделитель III нагнетает в конденсатор IV. В конденсаторе пары фреона конденсируются за счет охлаждающей воды, и жидкий фреон из конденсатора, охлажденный в линейном ресивере V, через регулирующий вентиль VI поступает в испаритель II, где, испаряясь, охлаждает промежуточный хладоноситель (рассол, ледяную воду), нагнетаемый к потребителям холода насосом VII.

Регулирующий вентиль VI служит для дросселирования жидкого фреона, температура которого при этом снижается.

Система автоматизации предусматривает автоматическое управление работой компрессора и противоаварийные защиты. Командой на автоматический пуск компрессора служит повышение температуры рассола (ледяной воды) на выходе из испарителя. Для управления температурой используется регулятор температуры типа РТ-2 (10б), датчик которого 10а устанавливается на трубопроводе выхода рассола (ледяной воды) из испарителя.

 

 

 

 

При работе компрессора в автоматическом режиме функционируют следующие противоаварийные защиты: от понижения разности давлений масла в системе смазки и картере – применяется датчик-реле разности давлений РКС-ОМ5 (1); от понижения давления всасывания и повышения давления нагнетания – применяется датчик-реле давления Д220А (2); от повышения температуры нагнетания – применяется датчик-реле температуры ТР-ОМ5 (3); от отсутствия протока воды через охлаждающие рубашки – применяется реле протока РП-65 (4); от аварийного повышения уровня жидкого фреона в испарителе – применяется полупроводниковое реле уровня ПРУ-5М (7а, 7б, 8а, 8б).

При пуске компрессора в автоматическом режиме открывается вентиль с электромагнитным приводом 15кч888рСВМ (5) на подаче воды в охлаждающие рубашки и закрывается вентиль 15кч888рСВМ на байпасе.

Автоматическое регулирование уровня жидкого фреона в испарителе осуществляется полупроводниковыми реле уровня ПРУ-5М (9а, 9б), управляющим вентилем с электромагнитным приводом 15кч888рСВМ (9в), установленным на подаче жидкого фреона в испаритель.

Контроль верхнего и нижнего уровней жидкого фреона в линейном ресивере осуществляется датчиком-реле давления Д220А (11).

Дистанционный контроль температуры воздуха, фреона, рассола, воды в контрольных точках холодильной установки осуществляется термопреобразователями типа ТСМ (14-18, 19а), подключенными к логометру Ш-69000 (19б).

Аппаратура контроля и управления работой компрессора расположена на пульте управления типа «Пуск», разработанном НПО «Пищепромавтоматика». Аппаратура контроля, управления и сигнализации остального технологического оборудования размещена в панелях щита управления.

 

 

4. Подбор  КИПиА

 

Позиция	Прибор	Марка	Место установки	Параметры	Количество	Предел измерения
4	Датчик-реле протока	РП-65	Трубопровод с теплой водой	Проток воды	1
5     6 9в	Электромагнитный привод с регулирующ-им органом	15кч888рСВМ	На подаче холодной воды; байпас; на подаче жидкого фреона		3
14 15 16 17 18 19а	Термопреобразователь сопротивлен-ия	ТСМ 5071	На подаче  холодной и теплой воды; жидкого фреона; теплого и холодного рассола	температура	6	-50 – +150°C

 

 

 

 

 

 

8б 9б 12б 13б	Попловковый уровнемер	ПРУ-5М	8б, 9б – испаритель; 12б, 13б – линейный ресивер	уровень	4
7а 8а 9а 12а 13а	Датчики-уровнемеры	ПРУ-5М	7а, 8а, 9а – испаритель; 12б, 13б – линейный ресивер	уровень	5
1	расходомер	РКС-ОМ5	компрессор	давление	1	0,02 – 0,25 МПа
2     11	ротаметр	Д220-А-13	На подаче газообразного фреона; нагнетательный трубопровод	давление	2	0,06 – 0,4 МПа
3	Датчик-реле температуры	ТР-ОМ5-09	На подаче газообразного фреона	температура	1	60 – 160°C
10б	Дилатометрический регулятор температуры	РТ-2	На подаче холодного рассола	температура	1	-90 – +500°C
10а	Термопреобразователь сопротивления	Pt1000	На подаче холодного рассола	температура	1	-200 – +650°C
	Электродвигатель	МЭМ-4б	Компрессор, испаритель		3