Оценка экономической эффективности автоматизации центрального теплового пункта на ООО "Кузбасский скарабей"

Автоматизация - это высшая степень механизации производства, при которой машины управляют механизмами, а работник, имеющий высшую квалификацию и доступ к управлению определенным процессом, контролирует и регулирует производственный цикл.

Перерабатывающая промышленность представляет собой огромный сегмент экономики России. Внедрение средств автоматизации повышает производительность труда, улучшает качество выпускаемой продукции, дает значительный экономический эффект, способствует уменьшению потерь сырья и вспомогательных материалов. Автоматизация технологических процессов является решающим фактором в повышении производительности труда и улучшении качества выпускаемой продукции.

Человечество на всех этапах своего развития стремилось облегчить свой физический труд. При механизированном и автоматизированном выполнении работ сокращается время их выполнения, что является главным ресурсом человека. В то же время качество работы не уступает работе, выполняемой вручную, и даже превосходит ее. Ручной труд зависит от человеческого фактора, который влияет на качество, время и эффективность воспроизводимых работ [2]. Участвуя в производствен- ном процессе, необходимо создавать подходящие условия для человека, что соответственно влечет за собой воздействие таких факторов как повышение заработной платы, обучение кадров, охрана труда, оборудование рабочего места и многие другие аспекты, необходимые для создания соответствующего уровня производительности труда без использования механизации и автоматизации производственного процесса [3].

Вводя машины и механизмы в производственный процесс, вы можете уменьшить все риски, возникающие в результате производственного процесса, полностью основанного на человеческом труде. Помимо важных факторов, таких как время, эффективность и финансы, механизированный труд и автоматизация не требуют условий, необходимых для создания персонала [1]. Следовательно, при переходе к частичной или полной механизации и автоматизации производства возникает четкая схема производственного процесса, которая позволяет прогнозировать, не основываясь на человеческой производительности, а зная способности машин и механизмов, где играет человеческий фактор второстепенную роль [3].

Функциональная схема автоматизации типового ЦТП включает в себя системы автоматического контроля технологиче- ских параметров картоно-делательной машины (КДМ) и отопления предприятия [2].

Схемой автоматизации предусматривается:

– регулирование температуры в системе отопления предприятия;

– регулирование перепада давления в системе отопления предприятия;

– регулирование давления в «обратке» системы отопления предприятия;

– регулирование температуры в системе КДМ;

– регулирование давление в «подаче» системы КДМ;

– контроль давления после насосов;

– защита от «сухого хода»;

– контроль и индикация перепада давления на фильтрах;

– контроль срабатывания сбросных клапанов;

– управление запорной арматурой на всех вводах;

– считывание информации с тепловых счётчиков;

– передача диспетчеру сигналов «пожар» и «проникновение» с охраннопожарного прибора;

– передача информации с АВР системы электроснабжения ЦТП.

Структура программно-аппаратного комплекса распределена, и сбои в функционировании его элементов или каналов связи не влияют на работоспособность остальных элементов и всей системы. Система автоматизации отдельного ЦТП позволяет полностью функционировать в автономном режиме [2].

Рассмотрим аппаратную часть комплекса. Функции регулирования, обработки входящих и генерации исходящих сигналов возложены на «ПЛК154» фирмы «Овен», чтобы расширить количество вводов использованы модули МВА8 и МДВВ. Отображение текущего состояния системы и получение команд от оператора, непосредственно на объекте, реализовано на сенсорной панели фирмы «Wecom». Связь между контроллером, модулями вво-да/вывода, панелью оператора и преобразователями частоты осуществляется по протоколу ModBus через интерфейс RS485. Тепловые счётчики также подключа- ются через интерфейс ModBus, но протокол зависит от модели счётчика (применялся ТЭМ-104). Для предотвращения влияния скачков напряжения в системе питания в щите автоматизации установлен источник бесперебойного питания. Организация и обслуживание защищённого канала связи с диспетчерским пунктом осуществляется маршрутизатором «TL-MR3220» фирмы «ТР-Link». USB-модемы используются для передачи данных по каналам GSM.

При строительстве комплекса производится разработка полного комплекта проектной документации со ссылкой к непосредственно выбранному объекту. Принятые в рабочих чертежах технические решения, соответствуют требованиям действующих в Российской Федерации экологических, санитарно-гигиенических, пожарных и других норм и обеспечивают безопасную эксплуатацию объекта для жизни и здоровья людей с учетом мер, предусмотренных чертежами [3].

Производство работ по монтажу средств автоматизации выполняется согласно СНиП 3.05.07-85 «Системы автоматизации». Кабели прокладываются под потолком, по стенам, по кабельным конструкциям. Электрооборудование и материалы, используемые при монтаже, имеют сертификаты соответствия нормативным документам, действующим на территории России [3].

Структуру программного обеспечения можно разбить на три уровня:

– Программное обеспечение контроллера, обеспечивает работу регуляторов и блокировок ЦТП, отработку аварийных ситуаций, сбор и оцифровку измерительной информации, обработку информации с теплового счётчика и преобразователей частоты, взаимодействие с оператором посредством местной панели управления.

– Серверное программное обеспечение, организует каналы связи с ЦТП, обеспечивает приём и обработку поступающих данных, ведёт базу данных параметров архива, организует каналы связи с программным обеспечением клиента и предоставляет ему доступ к текущим и архивным параметрам.

– Клиентская часть, обеспечивает отображение текущей информации по ЦТП в виде мнемосхемы и таблиц параметров, отображает архивные данные в виде таблиц и графиков, создает отчёты и передаёт изменённые параметры на сервер. Каждая тепловая точка автоматически устанавливает безопасное VPN соединение с сервером для передачи данных и получения команд, что не требует выделенных IP адресов для тепловой точки и позволяет использовать обыкновенный GPRS/3G USB модем для связи [3].

Клиент-серверная архитектура программного обеспечения позволяет органи- зовать работу диспетчера из любой точки мира при наличии стабильного доступа к сети Интернет. Серверная часть системы является свободно расширяемой и поддерживает не ограниченное количество клиентских подключений, ограничения накладываются только пропускной способностью каналов связи [2].

Подсчитав все расходы на проектируемый вариант автоматизации и сравнив результаты с базовым (существующим) вариантом (средства автоматизации, установленные на данный момент), получаем результаты, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Сводная таблица условно-годовой экономии

Статьи затрат на производство	Экономия, руб.	Дополнительный расход, руб.
Электроэнергия на технологические нужды	-	2945,9
Потери от брака	100400	-
Амортизационные отчисления	8524	-
Текущий ремонт и содержание оборудования	2841,35	-
ИТОГО:	111765,35	2945,9

Исходя из таблицы 1 видно, что условно-годовая экономия составляет 108819,45 руб.

Рассчитаем срок окупаемости капитальных вложений (1,04 года) и коэффициент экономической эффективности, который показывает, какая экономия будет получена после автоматизации на каждый рубль капитальных затрат на автоматиза- цию (0,95), сделаем вывод о том, что капитальные затраты экономически эффективны.

В итоге, мы можем сделать вывод, что данные нововведения целесообразны, за счет этого снизится себестоимость продукции и уменьшится влияние человеческого фактора.