Монтажные работы

Введение

Настоящие нормы и правила  распространяются на производство и  приемку работ по монтажу и  наладке систем автоматизации (контроля, управления и автоматического регулирования) технологических процессов и  инженерного оборудования на строительстве  новых, расширении, реконструкции и  техническом перевооружении действующих  предприятий, зданий и сооружений отраслей народного хозяйства.

Настоящие правила не распространяются на монтаж: систем автоматизации специальных  объектов (атомные установки, шахты, предприятия по производству и хранению взрывчатых веществ, изотопов); систем СЦБ железнодорожного транспорта; систем связи и сигнализации; автоматики систем пожаротушения и дымоудаления; приборов с использованием радиоизотопных методов измерения; приборов и средств автоматизации, встроенных в станки, машины и другое оборудование, поставляемое предприятиями-изготовителями.

Правила устанавливают требования к организации, производству и приемке  работ по монтажу приборов, средств  автоматизации, щитов, пультов, агрегатных и вычислительных комплексов автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), электрических и трубных  проводок и т.п., а также к наладке  смонтированных систем автоматизации.

Правила должны соблюдаться  всеми организациями и предприятиями, участвующими в проектировании, монтаже и наладке систем автоматизации.

При производстве работ по монтажу и наладке систем автоматизации  должны соблюдаться требования настоящих  правил, СНиП 3.01.01-85, СНиП III-3-81, СНиП III-4-80 и ведомственных нормативных документов, утвержденных в порядке, установленном СНиП 1.01.01-82*.

Работы по монтажу систем автоматизации должны производиться  в соответствии с утвержденной проектно-сметной  документацией, проектом производства работ (ППР), а также с технической  документацией предприятий-изготовителей.

Монтаж приборов и средств  автоматизации при узловом методе строительства и комплектно-блочном  методе монтажа технологического оборудования и трубопроводов, проводимого в соответствии со СНиП 3.05.05-84, должен осуществляться в процессе укрупнительной сборки технологических линий, узлов и блоков.

Генподрядчик должен привлекать организацию, осуществляющую монтаж систем автоматизации, к рассмотрению проекта  организации строительства (ПОС) в части выполнения монтажных работ комплектно-блочным и узловым методами, компоновки специальных помещений, предназначенных для систем автоматизации (диспетчерских, операторских, аппаратных залов, помещений датчиков и т. п.), опережающих сроков их сооружения и передачи под монтаж.

При монтаже и наладке  систем автоматизации следует оформлять  документацию в соответствии с обязательным приложением 1 настоящих правил.

Окончанием работ по монтажу  систем автоматизации является завершение индивидуальных испытаний, выполняемых  в соответствии с разд. 4 настоящих  правил, и подписание акта приемки  смонтированных систем автоматизации  в объеме рабочей документации.

1. Монтаж приборов и систем автоматизации

1. Задание монтажных  организаций

Развитие народного хозяйства, требования научно-технической революции диктуют направления совершенствования автоматизации производственных процессов: создание экономичных надежных систем локальной автоматики отдельных участков или агрегатов и автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Все это ставит большие задачи перед работниками проектных, монтажных и наладочных организаций, работающих в области автоматизации технологических процессов.

Существенно возросли масштабы использования в народном хозяйстве достижений науки и техники. Отечественная наука оказывает значительное влияние на повышение материального благосостояния и культуры. Постоянно расширяется научно-техническое сотрудничество со странами СНГ.

Во всех отраслях народного  хозяйства на первый план выдвигается задача оптимального управления технологическими   процессами, решить которую можно только с помощью современных приборов, средств автоматизации и систем управления.

При решении этих проблем достигнуты   значительные успехи в области создания, освоения в производстве и поставки новых приборов, средств автоматизации и вычислительной техники.

Широкое внедрение  для управления технологическими процессами микропроцессоров, встроенных микроконтроллеров и микроЭВМ становится одним из стратегических направлений развития и совершенствования средств автоматизации и систем управления, обеспечения их гибкости и живучести.

Образцом творческого  системного подхода к созданию современных средств автоматизации может служить созданный СКВ САУ (г. Харьков) комплекс технических средств нового поколения для локальных информационно-управляющих систем на   базе микропроцессоров и микросхем с повышенной степенью интеграции, позволяющий создавать оптимальные структуры управления  объектами различной сложности в различных отраслях народного хозяйства. Одной из важнейших задач приборостроительной промышленности является Комплексная программа по созданию и внедрению роботов, манипуляторов, робототехнических комплексов (РТК) и гибких автоматизированных производств (ГАП). Особое место внестоящее время отводится реализации программы по созданию, производству и внедрению систем автоматизированного проектирования, являющихся наиболее эффективным средством оптимизации конструкций, повышения надежности и технологичности изделий, снижения их металлоемкости, средством, использование которого позволяет сокращать трудоемкость создания новой техники в 10-20 и более раз. В настоящее время выпускаются современные микропроцессорные автоматизированные рабочие места (АРМ) для разработчиков аппаратуры и изделий АРМ2-01 для программирования микропроцессорных наборов АРШ-05, которые могут использоваться и для организации учебного процесса в вузах.

В конечном счете стратегическая линия развития автоматизации промышленности сводится к объединению отдельных автоматизированных систем - САПР, автоматизированной технологической подготовки производства, автоматизированной системы управления предприятием - в единую комплексную автоматизированную систему проектирования и производства.

Проектирование представляет собой важное звено хозяйственного решения в зависимости от местных  условий, сопутствующих факторов, увязку с другими требованиями.

На более эффективную  организацию процесса проектирования должно оказывать основное влияние  использование технических средств.

Постоянное совершенствование  технических средств  и ЭВМ, в  результате которого стало возможным  организовать совокупность вычислительной техники в автоматизированные рабочие места, упрощает технологические перестройки при изменении содержания проектных задач.

Создание режима диалога  является наиболее эффективным процессом, реализующим технологию автоматизированного  проектирования в широком диапазоне проектных "задач и наиболее эффективным режимом взаимодействия между проектировщиком и ЭВМ при автоматизации системы проектирования, позволяющим проектировщику быстро проверить свои гипотезы и реализовать необходимые варианты проектных решений.

Построение технических  средств для реализации режима диалога должно быть связано с их совместимостью и выполнением требований по перестройке, что дает возможность наращивать и перестраивать состав технических средств, обеспечивать организацию различной конфигурации АРМ и максимальное использование мощности вычислительной техники. При этом основные требования к комплексу технических средств следующие: автоматизированная регистрация информации о ходе проектирования, оперативная передача информации от средств сбора к средствам обработки, автоматизированное кодирование вводимой графической информации и ее обработка, автоматический вывод обработанной информации и ее фиксация. Состав оборудования, используемое для взаимодействия "человек-машина" обычно содержит участок центральной вычислительной системы, предназначенный для хранения и обработки базовой информации и организации работы системы, а также участок автоматизированного рабочего места проектировщика, который содержит набор периферийных устройств интерактивной техники, сопрягаемой с ЭВМ через линии связи.

При проектировании современного промышленного   комплекса особое внимание уделяется  системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, очистки вентиляционных выбросов.  

Создание комфортных гигиенических условий увеличивает производительность труда, сокращает потери рабочего времени по болезням, благоприятно влияет на морально-психологический климат   в коллективе.

Расходы на эти установки  занимают все больший удельный вес  в объеме капитальных вложений - они занимают до 15% полезной площади помещений, а мощность их оборудования достигает 20-25% общей мощности. Расход тепла на отопление и кондиционирование воздуха помещений на предприятиях отрасли    достигает 80%, помимо этого расходуется 5-8% общего потребления холодной воды на охлаждение холодильных машин, увлажнение воздуха и очистные сооружения вентиляционных выбросов.

Для улучшения процесса проектирования применяется метод научно-технического прогнозирования, который позволяет, с одной стороны, произвести оценку качества проекта, учитывая   соответствие проектируемого предприятия требованиям времени, а с другой - оптимизировать процесс проектирования, ориентируясь на модель "предприятия будущего". В результате работы над прогнозом на стадии проектирования рассматриваются вопросы охраны окружающей среды и выявляются следующие тенденции развития:

• по оборудованию - уменьшение металлоемкости, широкое внедрение синтетических материалов, отопительной арматуры из алюминия и его сплавов; сокращение выбросов тепла в атмосферу   за счет установки рекуперативных теплообменников; использование высокоэффективных местных устройств очистки воздуха от пыли со 100%-ным возвратом очищенного воздуха; применение многократно используемых фильтров из синтетических материалов;

• по технологическим схемам - создание систем вентиляции и кондиционирования воздуха, замкнутых внутри технологического оборудования, с подачей приточного воздуха непосредственно внутри технологических линий и поддержание в этих системах требуемых параметров воздуха; применение местных отсосов, встроенных в технологическое оборудование и оснащенных устройствами по улавливанию вредных примесей; применение схем вентиляции с "вентилируемыми окнами", использование низкопотенциального тепла в схемах кондиционирования;
• по автоматизации - разработка и внедрение систем о автоматическим регулированием параметров производственных помещений, технологических зон и линий; включение управляющих систем в общезаводские АСУТП и АСУЭ; подготовка высококвалифицированного персонала по  обслуживанию АСУ.                         

В системах водоснабжения  и водоотведения применены   водооборотные системы и перспективные  методы очистки - озонирование, электродиализ, гиперфильтрация, утилизация осадков   гальванических сточных вод и повторное использование этих осадков.

Все эти мероприятия позволяют  достигнуть на "предприятиях будущего" высокого уровня технико-экономических показателей. Прогнозирование - это многоступенчатый процесс, предусматривающий постановку цели, получение информации, ее обработку, оценку и анализ, определение перспектив и вероятности   реализации прогноза. В процессе прогнозирования не только устанавливаются необходимость осуществления того или иного мероприятия или вероятность возникновения какого-либо явления, но также   определяются возможность и сроки осуществления прогнозируемых     процессов и явлений. При прогнозировании развития проектирования и промышленного строительства не следует забывать, что стадию проектирования от завершения строительства иногда отделяет срок в 5-10 лет. При сроке эксплуатации 50 и более лет  предприятие будет функционировать и в отдаленном будущем. Поэтому резко возрастает роль качества проектных решений, проектно-сметной документации, роль прогнозирования в проектировании.

2. Автоматизация

Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Требует дополнительного применения датчиков (сенсоров), устройств ввода, управляющих устройств (контроллеров), исполнительных устройств, устройств вывода, использующих электронную технику и методы вычислений, иногда копирующие нервные и мыслительные функции человека. Наряду с термином автоматический, используется понятие автоматизированный, подчеркивающий относительно большую степень участия человека в процессе.

Автоматизируются:

• производственные процессы;
• проектирование;
• организация, планирование и управление;
• научные исследования.
• бизнес-процессы

Цель  автоматизации — повышение производительности труда, улучшение качества продукции, оптимизация управления, устранение человека от производств, опасных для здоровья, повышение надежности и точности производства, увеличение конвертируемости и уменьшение времени обработки данных. Автоматизация, за исключением простейших случаев, требует комплексного, системного подхода к решению задачи, поэтому решения стоящих перед автоматизацией задач обычно называются системами, например:

• система автоматического управления (САУ);
• система автоматизации проектных работ (САПР);
• автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП).

Автоматизация обладает рядом  преимуществ и недостатков в  сравнении с предыдущим этапом технического развития.

К основным преимуществам можно отнести:

• Замена человека в задачах, включающих тяжелый физический или монотонный труд.
• Замена человека при выполнении задач в опасных условиях (а именно: пожар, космос, извержения вулканов, ядерные объекты, под водой и т.д.)
• Выполнение задач, которые выходят за рамки человеческих возможностей по весу, скорости, выносливости и т.д.
• Экономика улучшения. Автоматизация может вносить улучшения в экономику предприятия, общества или большей части человечества.

Основными недостатками автоматизации являются:

• Рост уровня безработицы из-за высвобождения людей в результате замены их труда машинным.
• Технические ограничения.
• Угрозы безопасности / Уязвимость.
• Непредсказуемые затраты на разработку.
• Высокая начальная стоимость.

Автоматизация технологического процесса (АТП) — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Основа автоматизации  технологических процессов —  это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков  в соответствии с принятым критерием  управления (оптимальности).

Основными целями автоматизации  технологических процессов являются:

• Повышение эффективности производственного процесса.
• Повышение безопасности.
• Повышение экологичности.
• Повышение экономичности.

Достижение целей осуществляется посредством решения следующих  задач:

• Улучшение качества регулирования
• Повышение коэффициента готовности оборудования
• Улучшение эргономики труда операторов процесса
• Обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т.ч. с помощью управления каталогом)
• Хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях

Автоматизация технологических  процессов в рамках одного производственного  процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП.

Автоматизированная  система управления технологическим  процессом (АСУТП) — комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Может иметь связь с более глобальной Автоматизированной системой управления предприятием (АСУП).

Под АСУТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических  операций технологического процесса на производстве, в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт.

Термин «автоматизированный» в отличие от термина «автоматический» подчеркивает возможность участия  человека в отдельных операциях, как в целях сохранения человеческого  контроля над процессом, так и  в связи со сложностью или нецелесообразностью  автоматизации отдельных операций.

Составными частями АСУТП  могут быть отдельные системы  автоматического управления (САУ) и  автоматизированные устройства, связанные  в единый комплекс. Как правило АСУТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.

В связи с различностью подходов различают автоматизацию  следующих технологических процессов:

• Автоматизация непрерывных технологических процессов (Process Automation)
• Автоматизация дискретных технологических процессов (Factory Automation)

• Автоматизация гибридных технологических процессов (Hybrid Automation)

Автоматизированная система  управления или АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных  отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.

Виды  АСУ:

• Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте
• Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.

3. Общие сведения о монтаже и наладке

Развитие и внедрение  средств и систем автоматизации  во все отрасли промышленности выделили монтаж и наладку приборов и средств  автоматизации в самостоятельную  отрасль.

Основной хозяйственной  хозрасчетной организацией этой отрасли  является монтажное управление (МУ). Количественный состав определяется для каждого монтажного управления в зависимости от объема выполняемых монтажных работ, территориальной разбросанности объектов и других местных условий. Руководят работой монтажных управлений тресты, организованные по территориальному принципу с целью приближения руководства непосредственно к объектам монтажа. С учетом того, что современное монтажное производство требует тщательной подготовки и решения большого количества сложных технических вопросов, в составе треста, кроме монтажных управлений (МУ), имеются промышленные предприятия (заводы), пусконаладочные управления (ПНУ) и управление производственно-технологической комплектации (УПТК).

Монтажные тресты подчиняются  Главному управлению. Для решения технических вопросов, связанных с постоянным совершенствованием технологии монтажных работ, в ряде трестов имеются проектно-конструкторские организации (ПКБ), а в составе Главного управления - головной проектный институт (ГПИ).

Кроме решения технических  вопросов проектно-конструкторские  организации разрабатывают также  проектно-сметную документацию для некоторых объектов, монтируемых монтажными трестами. В основном же организации треста работают по проектам отраслевых проектных организаций. 

Монтаж  приборов и систем автоматизации  представляет собой сложный комплекс работ, выполняемый в соответствии с проектом с действующими техническими условиями и включающий следующие этапы: подготовка производства монтажных работ; производство монтажных работ и сдача смонтированной системы для наладки.

При подготовке производства монтажных работ выделяют инженерно-техническую, материально-техническую и организационную подготовки.

Инженерно-техническая подготовка включает рассмотрение и анализ проекта  автоматизации и разработку проекта производства работ (ППР).

Материально-техническая  подготовка обеспечивает заготовку  материалов, монтажных изделий, деталей  и конструкций, сборку монтажных  блоков и узлов, комплектацию оборудования.

Организационная подготовка включает оборудование необходимых помещений на объекте производства работ; комплектование монтажных бригад; контроль и участие в установках закладных деталей в строительные конструкции, врезке бобышек, штуцеров в технологическое оборудование и трубопровода и других строительно-монтажных работах, необходимых для последующего монтажа приборов и систем автоматизации. Производство монтажных работ связано с установкой несущих и опорных конструкций, приборов и средств автоматизации и подключенной к ним трубных и электрических проводок. Монтажные работы включают монтаж щитов и пультов контроля и управления, монтаж электропроводок, монтаж трубных проводок, монтаж датчиков, приборов, регуляторов и исполнительных механизмов.

Сдача смонтированных приборов и систем автоматизации под пусконаладочные  работы производится после завершения всего комплекса монтажных работ.

Порядок сдачи объекта  определен строительными нормами  и правилами (СНиП Ш-34/74). Сдача проводится со сдаточной документации после индивидуального опробования, которое осуществляется при неработающем технологическом оборудовании.

После окончания работ  по монтажу приборов и средств  автоматизации составляют акт, где перечисляют средства, предъявляемые к сдаче, результаты индивидуального опробования систем и дают оценку выполненным работам. После сдачи монтажных работ приборы и средства автоматизации считают готовыми к пусконаладочным работам.

В руководящих материалах по производству и приемке пуско-наладочных работ (ПНР) по системам автоматизации  технологических процессов (РМВ-161-77) дается такое определение: ПНР - это комплекс работ, связывающий в единое целое стадии создания систем автоматизации и осуществляющий доведение этих систем до состояния, при котором они могут быть успешно использованы в эксплуатации.

В целом наладочные работы - это сложная совокупность операций, по проверке, регулировке, отладке, подготовке, включению и обеспечению нормальной работы систем управления технологическими процессами в заданных условиях.

Правила РМН-Ш-77 предусматривают  два этапа проведения пусконаладочных  работ. 

Первый этап подготовительный, когда работы ведутся на неработающем технологическом оборудовании. Здесь решаются следующие задачи: подготовка приобъектной лаборатории, рассмотрение рабочих чертежей проекта, проверка правильности и качества монтажа цепей, предмонтажная проверка приборов и средств автоматизации, опробование и настройка элементов систем автоматизации после монтажа.

Второй этап заключительный, когда наладка систем контроля и автоматического управления производится на технологический режим. Наладка систем автоматизации на технологический режим является завершающим и самым ответственным этапом всего комплекса наладочных работ.

Включение системы производится вначале по отдельным каналам технологического контроля и измерения, каналам дистанционного управления, отдельным контурам регулирования, после чего включается система. В первую очередь налаживаются схемы сигнализации, защиты и блокировки. Очередность наладки приборов и средств автоматизации определяется графиком, утвержденным главным инженером предприятия.

Цель  наладки - обеспечение установленных показателей функционирования комплекса смонтированных и исправных технических средств в составе автоматических или автоматизированных систем управления технологическими процессами. Для средств и систем измерения основными нормируемыми показателями являются метрологические характеристики, т.е. характеристики, влияющие на результаты и погрешности измерений. Для автоматических систем регулирования нормируемыми являются показатели качества регулирования: максимальное динамическое отклонение, перерегулирование, время регулирования и остаточное отклонение по окончании переходного процесса. При наладке комплекса технических средств автоматизированных систем управления технологическими процессами (КТС АСУТП) должна быть обеспечена его работоспособность при решении всех или отдельных функциональных задач. Качество наладочных работ во многом определяет надежность приборов и систем автоматизации. Внедрение все в больших масштабах приборов и систем автоматизации во все отрасли промышленности ставит перед монтажными организациями вопрос о новых технологических методах ведения монтажных работ.