Tislausprosessin operointiturvallisuuden parantaminen

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Tampereen Teknillisen Yliopiston systeemitekniikan laitokselle. Systeemitekniikan laitoksella sijaitsee oppimisympäristönä toimiva tislausprosessi. Opinnäytetyön aiheena oli tämän tislausprosessin riskin tarkastelu automaation näkökulmasta katsottuna ja riskin pienentäminen toimilohko-ohjelmoinnin avulla.

Opinnäytetyössä onnistuttiin tunnistamaan oppimisympäristön luomia riskejä. Nämä pääosin muodostuivat tilanteista, joissa oppilaat pääsevät prosessia ohjaamaan ilman syvällistä ymmärrystä prosessinohjauksesta. Tunnistetuista riskeistä kolme liittyivät prosessin pumppujen mahdollisuuteen käydä ilman pumpattavaa nestettä. Lisäksi havaittiin vanhan höyrynkehittimen ja sen alkeellisen automaation aiheuttama suuri riski.

Opinnäytetyön tuloksena pumppujen aiheuttamista riskeistä kahta saatiin vähennettyä luomalla pumpuille toimilohko-ohjelmoinnilla kuivakäyntisuojat, jotka pysäyttävät pumput pumpattavan nesteen loppuessa. Kolmannelle pumpulle kuivakäyntisuojan luominen nykyisellä automaatiovarustetasolla ei ollut mahdollista. Prosessiin luotiin myös pysäytyspainike automaatiojärjestelmään, jota painettaessa prosessin pumput pysähtyvät ja toimilaitteet sulkeutuvat.

Vallitsevan pandemiatilanteen takia luotujen toimilohkojen kenttätestausta ei päästy suorittamaan yliopiston suljettua ovensa valtion ohjeistuksesta. Suunniteltu toimilohkojen testaus sovittiin suoritettavaksi, kun pandemiauhka poistuu.

Luotujen toimilohkojen lisäksi opinnäytetyön kartoituksen anniksi muodostui ehdotelma omasta turva-automaatiojärjestelmästä tislausprosessille. Tämä täydentäisi hyvin oppimisympäristöä ja palvelisi sen opetustarkoituksia.

This thesis work was executed for the Department of Systems Engineering, Tampere University of Technology. The Department of Systems Engineering has a distillation process which operates as a learning environment for the students. The purpose of the thesis was to examine the risks of the distillation process from the automation point of view as well to reduce the risks with the help of function block programming.

During the thesis work the risks created by the learning environment were successfully identified. These risks consisted mostly of the situations where the students were able to control the process without profound understanding of process control. Three of the identified risks were related to the situation where there was a possibility for the process pumps to run dry. In addition, the old steam boiler and its unsophisticated automation was observed as a high risk.

As a result of the thesis, two of the risks caused by the pumps were reduced by creating dry-running protections for the pumps with functional block programming. These protections turns off the pumps when the pumped liquid runs out. It was not possible to create a dry-running protection for the third pump at the current level of automation equipment. Stop button was also created for the process, which when pressed, stops the process pumps and closes the actuators.

Due to the pandemic situation, field testing of the created function blocks could not be performed since the University was forced to close its doors due to state guidelines. The planned testing of the function blocks was agreed to be carried out when the threat of the pandemic is no longer present.

In addition to the created function blocks, a proposal for a separate safety automation system for the distillation process was formulated as an output of the thesis. This would complement the learning environment well and serve its teaching purposes.