Стадии проектирования и состав проекта

Проектная документация по разделу автоматизации технологических процессов в проектах строительства, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий выполняется согласно Инструкции о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектов и смет на строительство предприятий, зданий и сооружений (СИ 202-81, Госстрой СССР). В соответствии с СИ 202-81 проектирование можно вести в одну и две стадии.

Проектирование в две стадии - проект и рабочая документация - выполняется для крупных промышленных комплексов, а также в случаях применения новой неосвоенной технологии производства. В одну стадию - рабочий проект - ведется проектирование для технически несложных объектов и для объектов, имеющих прототипы. Проект представляет собой техническую документацию, состоящую из следующих разделов, в которых отражены принципиальные технические решения, затраты и экономическая эффективность автоматизации.

А. Текстовые материалы:

общая пояснительная записка, содержащая исходные данные для проектирования, краткую характеристику объекта, для которого проектируется автоматизация, обоснование принятых проектных решений в части автоматического регулирования, управления и сигнализации, обоснование применения несерийной аппаратуры, щитов и пультов и указания соответствия проекта действующим в стране нормам и правилам строительного проектирования, в том числе нормам по взрыво- и пожаробезопасноеT;

заказные спецификации, необходимые для размещения заказов на оборудование, и ведомости на приборы, арматуру, кабельные и другие изделия массового и серийного производства;

сводный сметный расчет стоимости приобретения и монтажа технических средств автоматизации;

технико-экономическая часть, включающая обоснование основных технико-экономических показателей и расчеты эффективности использованных в проекте новейших достижений науки и техники.

Б. Графические материалы:

схемы автоматизации производственных процессов, для которых выполняется проект автоматизации;

общие виды и планы расположения щитов и пультов (для новостроек и сложных производств);

принципиальная схема информационной увязки подсистем, структурная схема комплекса технических средств (для сложных систем);

принципиальные электрические схемы, организация связи (в необходимых случаях).

После утверждения проекта разрабатывается рабочая документация в соответствии с техническими решениями, принятыми в проекте. В состав рабочей документации должны входить:

пояснительная записка;

заказные спецификации на приборы и средства автоматизации, электроаппаратуру, кабели и провода, трубопроводную арматуру, монтажные материалы, щиты и пульты, нестандартизированное оборудование, средства вычислительной техники;

объектные и локальные сметы;

структурные схемы контроля и управления комплекса технических средств (КТС);

схемы автоматизации технологических процессов;

принципиальные электрические (пневматические, гидравлические) схемы управления, сигнализации, измерения, регулирования и питания;

общие виды щитов и пультов;

монтажпо-коммутационные схемы щитов и пультов; схемы внешних электрических и трубных проводок; направление трасс электрических и трубных проводок; планы размещения средств автоматизации и вычислительной техники;

перечень типовых чертежей на установку средств автоматизации;

общие виды нестандартизированного оборудования.

При одностадийном проектировании в рабочий проект входят техническая документация, разрабатываемая в составе рабочей документации, а также сводный сметный расчет стоимости приобретения и монтажа технических средств систем автоматизации и технико-экономическая часть.
Основные принципы и правила построения схем автоматизации

Схема автоматизации является документом, определяющим структуру и характер автоматизации технологического объекта и оснащение его устройствами контроля и управления.

При выполнении схем автоматизации принята система построения буквенных обозначений контролируемых величин и функциональных признаков средств контроля и управления.

На схеме автоматизации условными изображениями показывают входящие в состав технологического объекта (процесса) оборудование и коммуникации, устройства контроля и управления, условные линии связи между технологическим оборудованием и устройствами контроля и управления.

При наличии однотипных объектов, не связанных между собой и оснащаемых одинаковыми приборами и средствами автоматизации, схему автоматизации выполняют для одного из них, при этом на чертеже дают пояснение, например: «Схема составлена для агрегата 1; для агрегатов 2-6 схемы аналогичны», с указанием особенностей в позиционных обозначениях (маркировке) и в перечне приборов и средств автоматизации, приведенном на схеме. Например: «В перечне указана аппаратура для шести агрегатов. Маркировка приборов и средств автоматизации для агрегатов 2-6 аналогична приведенной для агрегата 1 с изменением цифрового индекса соответственно номеру агрегата».

Технологическое оборудование и коммуникации автоматизируемого объекта изображают на схеме автоматизации упрощенно, но в такой степени, которая позволяет показать их взаимное расположение, взаимодействие между собой и связи средств автоматизации с объектом управления.

Допускается изображение отдельных узлов технологических объектов в виде прямоугольников с соответствующими наименованиями.

На технологических коммуникациях показывают клапаны, задвижки, вентили и прочие запорные и регулирующие органы, которые используются в системе контроля и управления процессами.

Технологическое оборудование и коммуникации изображаются в верхней части схемы. Внутри изображений технологических аппаратов или вне их приводят наименования в соответствии с технологической схемой.

На линиях трубопроводов должны сохраняться стрелки, указывающие направление потока вещества в соответствии с технологической схемой.

Для трубопроводов, на которых предусматривается установка отборных устройств и регулирующих органов, должны быть указаны диаметры условных проходов.

Приборы и средства автоматизации на схеме автоматизации показывают условными изображениями (см. приложение 1).

Обозначения электроаппаратов заимствуют из соответствующих стандартов ЕСКД. Измеряемые величины и функциональные признаки приборов обозначаются прописными буквами латинского алфавита (см. приложение 2). При отсутствии необходимых буквенных обозначений для этой цели используются резервные буквы с соответствующими пояснениями па каждой схеме автоматизации.

Приборы и средства автоматизации и их элементы, встраиваемые в технологическое оборудование и коммуникации или механически связанные с ними, изображают на схеме в непосредственной близости от технологического оборудования. Приборы и средства автоматизации, расположенные на щитах и пультах, показывают в прямоугольниках, изображающих щиты и пульты. В каждом прямоугольнике с левой стороны приводят его наименование: «Приборы местные», «Щит управления». Располагают их в нижней части поля чертежа в одном или нескольких горизонтальных рядах в соответствии с иерархией управления.

Приборы и средства автоматизации, которые расположены вне щитов и конструктивно не связаны непосредственно с технологическим оборудованием, показывают в прямоугольнике «Приборы местные».

Устройства телемеханики показывают на схемах в виде прямоугольников, которые располагают внутри прямоугольников щитов и местных приборов или вне их. При использовании в проекте нескольких устройств телемеханики каждому устройству присваивается свой отличительный номер. Связь приборов и средств автоматизации с устройствами телемеханики показывают линиями связи.

Вспомогательную аппаратуру и устройства, не влияющие на функциональную структуру автоматической системы, на схеме автоматизации не показывают.

Линии связи между приборами и средствами автоматизации на схеме изображаются однолинейно сплошными линиями независимо от характера и количества используемых каналов передачи информации.

Для сложных объектов, когда изображение непрерывных линий связи затрудняет чтение схемы, допускается их разрывать. При этом оба конца линий связи в местах разрыва нумеруются одной и той же арабской цифрой.

Линии связи должны четко отображать функциональные связи приборов и каналов передачи информации от начала прохождения сигнала до конца. У линий связи в нижней части чертежа указывают предельные возможные при эксплуатации значения измеряемых и регулируемых величин. Эти величины

указывают в Международной системе единиц (СИ) в соответствии со стандартом СЭВ 1052-78 «Метрология. Единицы физических величин».

Всем приборам и средствам автоматизации, изображенным на схеме автоматизации, присваиваются позиционные обозначения. Они однозначно определяют тип устройства и место его установки. Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации состоят из двух частей: цифрового обозначения, присваиваемого комплекту, и буквенного обозначения, присваиваемого отдельным элементам, входящим в комплект.

На чертежах схем автоматизации на первых листах приводят перечень приборов и средств автоматизации, которым на схеме присвоены позиционные обозначения, таблицу условных обозначений и примечания. Перечень располагают на поле схемы в правом верхнем углу, он заполняется сверху вниз. Если схемой предусматривается использование нового технологического. Пример оформления чер-оборудования, то перечень тежа схемы автоматизации этого оборудования помещается перед перечнем приборов по той же форме.
Основные принципы и правила построения схем управления и сигнализации

Принципиальные электрические схемы отражают принципы действия систем управления, сигнализации, измерения, регулирования и взаимодействие между отдельными элементами системы, а также способ электропитания приборов и средств автоматизации.

Исходными материалами для разработки принципиальных электрических схем являются схемы автоматизации и дополнительные требования, изложенные в задании па разработку принципиальных электрических схем.

На чертежах принципиальных электрических схем все элементы аппаратов располагают в соответствии с логикой действия схемы и последовательностью действия отдельных ее элементов.

Принципиальные электрические схемы служат для составления заказных спецификаций электроаппаратуры, уточнения общих видов щитов и пультов, схем подключения.

Принципиальные электрические схемы составляются обычно для участков автоматизируемой системы и содержат поясняющую технологическую схему, циклограмму работы либо схему блокировочных зависимостей; схемы силовых цепей; схемы общих цепей управления и цепей сигнализации; индивидуальные схемы управления электроприводами механизмов технологического процесса, входящих в систему автоматического управления и регулирования; необходимые пояснения и примечания.

Таблицы применимости следует располагать над теми схемами, к которым они относятся. Все остальные элементы схемы располагают на свободном поле чертежа.

Перечень элементов помещают на первом листе чертежа принципиальной схемы, оформляя его в виде таблицы; если перечень элементов не умещается на первом листе, его выполняют на формате 11 в виде последующих листов чертежа принципиальной схемы. Принципиальные электрические схемы питания рекомендуется выполнять отдельно для питающей и распределительной сети. На чертежах принципиальных электрических схем следует применять условные графические обозначения по ГОСТам.

На чертежах принципиальных электрических схем коммутирующие устройства должны изображаться в отключенном положении, т. е. при отсутствии тока во всех цепях схемы и внешних принудительных сил, воздействующих на подвижные контакты.

Всем электрическим аппаратам и приборам присваиваются буквенно-цифровые обозначения. При этом если эти аппараты и приборы показаны на схеме автоматизации, то их обозначения должны совпадать. Если они не совпадают, тогда рядом с обозначениями аппаратов, приведенными на электрической схеме, в скобках приводят соответствующие обозначения по схеме автоматизации.

Контакты аппаратов, основной элемент которых изображен на другом чертеже, обводятся контуром, выполненным штриховой линией, контакты датчиков и приборов-окружностью, контакты реле, контакторов и других электрических аппаратов прямоугольником со ссылкой на номер чертежа, на котором изображена катушка этого аппарата.

Если при проектировании системы управления и сигнализации используются комплектные устройства или приборы с относительно сложной схемой внутренних электрических соединений, то такие устройства и приборы показываются в виде прямоугольника с указанием входных и выходных клемм. При необходимости принципиальная электрическая схема такого узла изображается отдельно.

Все цепи, приведенные на электрических схемах, должны иметь маркировку. Основным требованием при маркировке электрических цепей является условие неповторяемости марок. Цепи управления, регулирования, измерения, сигнализации, питания маркируют последовательными числами в пределах функциональной цепи.

Принципиальная пневматическая схема питания разрабатывается на основе схемы автоматизации и дополнительных требований, изложенных в задании на обеспечение систем автоматизации сжатым воздухом. На основании принципиальных пневматических схем питания составляются заказные спецификации средств автоматизации и трубопроводной арматуры (не учтенной на схеме автоматизации), разрабатываются схемы трубных проводок и монтажные схемы щитов и пультов.

При проектировании систем пневмопитания выбирается источник питания сжатым воздухом, определяется расход воздуха для питания пневмоприемников (приборов, регуляторов, исполнительных механизмов), выбирается схема пневмопитания и проводится расчет воздухопроводной сети, выбираются необходимая аппаратура и трубопроводная арматура.

Источником сжатого воздуха для пневмоприемников являются компрессорные установки, в которых степень очистки и осушки сжатого воздуха должна соответствовать ГОСТ 13630- 68. Источник сжатого воздуха должен обеспечить конечное давление сжатия, равное 10, 8 + 0, 051 МПа.

На принципиальных пневматических схемах питания изображают: питающую сеть (линии связи от главного до распределительных коллекторов); индивидуальную сеть (линии связи от распределительных коллекторов до пневмоприемников); фильтры, редукторы, блоки питания воздуха; контрольные манометры, запорную арматуру, резервные и продувочные штуцера. На всех коллекторах и воздухопроводах от источника питания до запорного органа указывается давление условное Ру сжатого воздуха и диаметр условный Dy прохода труб. Сети пневмопитания рекомендуется выполнять из стальных оцинкованных водогазопроводных труб.

В соответствии со схемой автоматизации на принципиальной пневматической схеме питания приводятся тип, позиционное обозначение и наименование пневмоприемников. В правом нижнем углу чертежа над штампом дается перечень средств автоматизации и трубопроводной арматуры, приведенной на чертеже принципиальной пневматической схемы питания и не учтенной на схеме автоматизации, с разбивкой на группы «по месту», «на щите».
Щиты и пульты контроля и управления

Средства контроля и управления технологическим процессом и вспомогательные устройства размещаются на щитах и пультах систем автоматизации, устанавливаемых вблизи технологического оборудования либо в специальных помещениях - диспетчерских, операторских.

Исходным материалом для выбора щитов и пультов и размещения на них средств контроля и управления являются: схемы автоматизации, принципиальные схемы регулирования, управления, сигнализации и питания; планы помещений, в которых предполагается установка щитов и пультов; монтажно-эксплуатационные инструкции на устанавливаемые приборы и аппаратуру.

Щиты и пульты должны соответствовать стандарту, предусматривающему следующую их номенклатуру:

щиты шкафные полногабаритные типа ЩШ с задней дверью, двух- и трехсекционные, открытые с двух сторон, с правой или левой стороны, с передней и задней дверьми;

щит шкафной малогабаритный типа ЩШМ;

щиты панельные с каркасом типа ЩПК двух- и трехсекционные, закрытые с правой или левой стороны; вспомогательные элементы к ним;

стативы двух- и трехсекционные, плоские;

пульты типа П правые, левые, средние, с наклонной приборной приставкой; вспомогательные элементы для пультов.

Конструктивной основой для щитов, пультов и стативов является каркас. Он представляет собой металлический остов, на котором устанавливаются панели, стенки, двери, крышки, поворотные или стационарные рамы.

Щиты шкафные обычно размещают в производственных помещениях. В этих щитах устанавливают приборы и аппаратуру с открытыми токоведущими частями. Щиты шкафные с передней и задней дверьми применяются в качестве релейных щитов двустороннего обслуживания.

Щиты панельные и стативы устанавливаются в помещениях операторских и диспетчерских пунктов. При этом на стативах располагают вспомогательную аппаратуру (реле, преобразователи). Устанавливают стативы за щитом.

Стативы могут быть установлены и в производственных помещениях в качестве конструкций для установки на них датчиков.

Пульты применяются в качестве устройств для установки на них аппаратуры управления и сигнализации.

Ширина в свету проходов перед щитами и сзади щитов должна быть не менее 800 мм.

Приборы и средства автоматизации, устанавливаемые на фасадах щитов, рекомендуется размещать на следующих расстояниях (в мм) по высоте (от основания щита):

Показывающие приборы и сигнальная арматура 1000 - 1650

Регистрирующие приборы на оперативных щитах 1100-1700 с приставными пультами

Аппаратура управления (переключатели, ключи и 700-1500 кнопки управления)

Регистрирующие приборы на оперативных щитах 900-1900 без приставных пультов

Взаимное расположение приборов и аппаратуры на щитах должно соответствовать определенным требованиям компоновки.

Приборы на щитах располагают с учетом технологического процесса. Поясняющие и функциональные надписи под приборами выполняются в рамках на чертежной бумаге или фотопленке.

Для облегчения работы оператора по управлению сложным технологическим процессом, удобства и наглядности часто на щиты наносят мнемоническую схему технологического процесса при помощи условных символов. Мнемосхемы выполняются на фасадной стороне щита, в верхней его части, либо на специальных панелях. Часто в символы мнемосхемы встраиваются приборы контроля и управления. Такие панели называются графопанелями. Символы мнемосхемы выполняются накладными из пластмассы, «светопроводниковых» стеклянных элементов или наносятся на щит краской.

При компоновке электро- и пневмоаппаратуры внутри щитов надо обеспечить удобство монтажа и эксплуатации.

Установку аппаратуры внутри щитов рекомендуется выполнять на следующих расстояниях (в мм) от основания щита:

Источники питания, пускатели, ревуны 1700-1975

Выключатели, предохранители, автоматы, розетки 700-1700

Реле 600-1900

Аппаратура пневмопитания 300-700

Функциональные блоки, регуляторы, преобразователи 600-1900

Переборочные соединения 500-1975

Сборки коммутационных зажимов 350-800

Электрические проводки внутри щита выполняются обычно проводом марки ПВ открыто жгутами или в пластмассовых коробах. Электрические проводки должны располагаться в левой части монтажной стороны щита. Трубные проводки выполняются пластмассовыми или металлическими трубами размером 6X1 мм и 8x1, 6 мм и размещаются в правой части монтажной стороны щита.

Щиты полногабаритные, стативы и пульты устанавливаются на твердом основании на анкерных болтах или закладной металлической раме. Малогабаритные щиты в зависимости от исполнения имеют настенный монтаж на закладных конструкциях или напольный монтаж на стойках.