Пештегі мұнай температурасын автоматты түрде басқару

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Бастапқы деректер:

Бастапқы мұнай температурасы t ₀ =5 ⁰ C

t _ном =90 ⁰ C

t _max =120 ⁰ C

Сурет 2. 1 - Шығу кезінде автоматты мұнай температурасын басқару жүйесінің функционалдық схемасы

Бұл режим үшін номиналды кернеу келесі формула бойынша есептеледі:

$U_{бер} = \frac{\left( Т_{ном} - Т_{баст} \right) *U}{\left( Т_{\max} - T \right) }\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (1)$

$U_{бер} = \frac{(90 - 5) *10}{(120 - 5) } = 7, 39$

мұнда Т _ном - мұнайдың номиналды температурасы белгіленген нүктеге сәйкес;

T _нач - пешке кіру кезіндегі мұнайдың бастапқы температурасы;

T _max - пештің шығуындағы мұнайдың максималды температурасы;

U - амплитуда тірек сигналының кернеуі.

Шығу кезінде отын температурасын басқару тізбегіне АТС кері байланыс коэффициенті:

$К = \frac{К_{ос}}{\left( Т_{\max} - T \right) }\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \$ (2)

$К = \frac{10}{(120 - 5) } = 0, 086$

ПИД контроллердің коэффициенті

$К = \frac{G}{U}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (3)$

G - клапан бағанасының бағыты

$К = \frac{85}{8, 5} = 10\%\ \ \$

Клапанның беріліс функциясы

$W_{k} = \frac{k}{Ts + 1}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (4)$

$K_{k} = \frac{F}{G}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (5)$

F - клапаннан шығу

T=4, 8 c

Кавитациялық жылытудың беріліс функциясы

$W = \frac{K}{Ts + 1}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \$ (6)

$K = \frac{\mathrm{\Delta}T}{F}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (7)$

$\mathrm{\Delta}T$ - (Т _ном -Т _баст )

$K = \frac{(120 - 5) }{5, 3} = 21, 7$

орнату нүктесі

орнату нүктесі: ПИД контроллер

орнату нүктесі: ПИД контероллердің коэффициенті

орнату нүктесі: Клапан

орнату нүктесі: Кері қайту коэффициенті

орнату нүктесі: Кавитациялық қайнау

Мұнайдың температурасын автоматты түрде реттеу үшін жабық жалғыз-тұйық жүйенің функционалдық суреті келесіде көрсетілген

Сурет 2. 2 - Мұнайдың температурасын автоматты түрде реттеу үшін жабық жалғыз-тұйық жүйенің функционалдық сұлба

Өтпелі процесінің мұнай температурасы:

Сурет 2. 3 - MATLAB пакетін Simulink қосымшасында шығарылған шығу

кезінде мұнай температурасын автоматты реттеу үшін жабық жүйенің моделі

Динамикалық параметрлер шектеулерін «Check Step Response Characteristics» сипаттамалары блогында тексеру

Сурет 2. 4 - Динамикалық параметрлер шектеулерін «Check Step Response Characteristics» сипаттамалары блогы

Мазалайтын әсер ету реттегішінің көмегімен шығатын мұнайдың температурасына қатысты өтпелі процестің кестесі

Сурет 2. 5 - Мазалайтын әсер ету реттегішінің көмегімен шығатын

мұнайдың температурасына қатысты өтпелі процес

3 Графикалық бағдарламалау ортасында мұнай түзету үрдісін зерттеу үшін виртуалды стендті жасау

3. 1 LabView бағдарламасының графикалық бағдарламалау ортасы

LabVIEW-бұл өлшеу, тестілеу, басқару, ғылыми экспериментті Автоматтандыру және білім беру есептерінде кешенді қосымшаларды жылдам жасау үшін бүкіл әлем бойынша техникалық мамандар, инженерлер, оқытушылар мен ғалымдар қолданатын графикалық бағдарламалау ортасы. LabVIEW негізінде графикалық бағдарламалау тұжырымдамасы жатыр - блок-диаграммадағы функционалды блоктардың тізбектей қосылуы. LabVIEW палитрасы үшін мәзір 3. 1-суретте көрсетілген

3. 1 сурет - LabVIEW палитрасы мәзірі

20 жылдан астам инженерлер мен ғалымдар ni LabVIEW өлшеу жүйелерін, сынау стендтері мен басқару жүйелерін әзірлеу үшін пайдаланады. LabVIEW ортасы қолданушының иелігіне құралдар мен кітапханалардың кең спектрін ұсынады: интерактивті баптау шеберлері мен пайдаланушы интерфейстерінен кіріктірілген компиляторға, құрастырушы мен жөндеу құралдарына дейін.

Графикалық бағдарламалау тұжырымдамасының негізгі артықшылықтарын жақсы түсіну үшін бірінші жоғары деңгейлі тілдің пайда болу тарихына жүгіну керек. XX ғасырдың 50-ші жылдардың ортасында, компьютерлік техниканы дамыту барысында IBM - дегі шағын бөлімше IBM 704-FORTRAN тілін суперкомпьютерлерді бағдарламалаудың балама әдісін әзірледі. Сол кезде болған төмен деңгейлі тілге қарағанда, мамандар ұсынған тіл қолданбалы облысқа жақын болды, адам оңайырақ қабылдап, даму процесін тездетуге мүмкіндік берді.

Алдымен инженерлік қауымдастық жаңа тілдің пайда болуына күмәнданды. FORTRAN-да жазылған бағдарламалардың қабілеті төмен деңгейлі тілдерде жасалған сияқты тез жұмыс істеуге үлкен күмән тудырды. Алайда, жақында өнімділіктегі айырмашылық іс жүзінде жоқ екені белгілі болды. Екінші жағынан, FORTRAN бастапқы код мөлшерін ондаған есе қысқартуға мүмкіндік берді, сондықтан ол тез танымал болды таңқаларлық емес.

Жоғары деңгейлі тілдер үнемі жетілдірілетініне қарамастан, жұмыстың ыңғайлылығы мен жылдамдығын арттыру мәселесі бүгінгі күні де өзекті болып қала береді. Бұл 1986 жылы пайда болған G тілінің танымалдығы мен кең таралуын түсіндіреді. Бұл тіл барынша ықтимал абстракция деңгейін ұсынады, бұл пайдаланушыларға Фортран, C және C++сияқты тілдің өнімділігіне жол бермей, тиімді жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

LabVIEW: графикалық ағын бағдарламалау

LabVIEW басқа бағдарламалау тілдерінен екі негізгі айырмашылығы бар. Біріншіден, LabVIEW G графикалық бағдарламалау тұжырымдамасын іске асырады, сондықтан бастапқы код блок-диаграмма (бір-бірімен тіл элементтерінің пиктограммалары) болып табылады, содан кейін машина кодына компиляцияланады. G тілінде мұндай тәсілге қарамастан, басқа тілдердегі сияқты бағдарламалау конструкциялары мен әдістері қолданылады: деректер типтері, циклдер, айнымалылар, рекурсия, оқиғаларды өңдеу және объектілі-бағытталған бағдарламалау.

LabVIEW - дің екінші ерекшелігі-бұл деректер ағыны режимінде (ағындық бағдарламалау) G тілінде жазылған кодты орындауды қолдау, ал дәстүрлі мәтіндік тілдер (мысалы, C және C++) командалардың реттілігі түрінде кодты орындауды қамтамасыз етеді. (G, Agilent VEE, Microsoft Visual Programming Language және Apple Quartz Composer сияқты) ағындық бағдарламалау тілдерінің негізінде деректер ағынының тұжырымдамасы жатыр, ол бағдарламаның функционалдық түйіндерінің орындалу ретін анықтайды.

Бастапқыда мұндай тәсілдің дәстүрлі тәсілден айырмашылығы айтарлықтай емес, бірақ іс жүзінде басқаша болып көрінеді. Мысалы, LabVIEW ортасында ағындық бағдарламалау әзірлеушіге деректер мен оларды өңдеу жолдарына толық назар аударуға мүмкіндік береді. Бағдарлама түйіндері-функциялар, Циклдер және тілдің өзге де құрылымдары-кіріс арқылы деректерді алады, оларды өңдейді және деректерді шығу арқылы шығарады.

Көптеген адамдар сияқты көптеген инженерлер мен ғалымдар өз алдына қойылған міндеттерді шеше алады. Мұндай жорық оқыту процесінде және ақпаратты өңдеудің тиісті құралдарын - түрлі схемалар мен диаграммаларды қолдану процесінде дамиды. Алайда, бағдарламалау тілдерінің көпшілігі арнайы синтаксисті үйренуді және қолданбалы аймақтың модельдерін тіл мүмкіндіктеріне бейімдеуді талап етеді. Сонымен қатар, G графикалық тілі интуитивті түсінікті құрылымдармен жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

G тілінің коды әдетте инженерлер мен ғалымдар үшін ыңғайлы, себебі олар деректермен визуалды жұмыс істеуге, блок-схемалар мен диаграммалар арқылы процестерді модельдеуге үйреніп, деректер ағындарын бейнелейді. Сонымен қатар, ағындық бағдарламалау тапсырманың қолданбалы аймағының терминологиялық өрісінде жұмыс істеу қажеттілігін негіздейді. Мысалы, G тіліндегі типтік бағдарлама алдымен бірнеше температура датчиктерінің арналарынан деректерді алады, содан кейін талдау орындайтын осы функцияларды береді және, ақырында, деректерді дискіге сақтайды. Бағдарламаны графикалық ұсыну операцияларды орындау тәртібін және деректер ағындарын көрнекі көрсетеді.

3. 2 Құбырлы блокты ПТБ-10Э пешінде мұнайды жылыту процесін автоматтандыру

Мұнай-көмірсутектердің күрделі қоспасынан және басқа да органикалық қосылыстардан тұратын табиғи майлы жанғыш сұйықтық. Мұнайды жылыту процесі мұнайдың реологиялық қасиеттерін жақсарту және тұтқырлығын төмендету мақсатында жүзеге асырылады. Мұнайды жылыту мұнай эмульсияларын бұзу және бөлу процесін жеделдетуге, яғни мұнайды терең тұзсыздандыруға және мұнайды сусыздандыруға қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Мұнай қыздырудың ең жақсы тәсілі оны құбырлы блокты пештерде, мысалы, мұнай эмульсияларын және мұнайды олардың кәсіптік дайындығы мен көлікте қыздыруға арналған ПТБ-10Э құбырлы блокты пештерде қыздыру болып табылады.

Осы типті пештердің тән ерекшелігі басқа пештермен салыстырғанда, змеевиктер құбырларында өнімнің "жұмсақ" қызуын қамтамасыз ететін және сол арқылы кокссыздықты болдырмайтын беттік қыздырудың неғұрлым қолайлы жылу режимі болып табылады. Жылу алмасу камерасының барлық ішкі көлемі бойынша отынның жану өнімдерінің қарқынды рециркуляциясы есебінен жеткілікті біркелкі өрісті құру жолымен змеевиктер құбырларының беті біркелкі қызуды алатын бұл режимге қол жеткізіледі.

Бұл пештердің негізгі артықшылықтары::

- автоматтандырудың микропроцессорлық жүйесін енгізумен басқарудың электр жүйесі бар, бұл технологиялық процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесі (АБЖ ТП) құрамында жұмыс істеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Қолдау үшін компрессорлық қондырғыны сатып алу қажеттілігі жоқ

пневматикалық желідегі қысым, өйткені бекіту арматурасының барлық атқарушы механизмдері электр жетегіне ауыстырылды;

- жылу алмасу камерасында қосымша бүйір қабырғаларының бойында орналасқан бір қатарлы жыланшалар орнатылған, бұл пештің ПӘК-ін 85-ке дейін арттыруға мүмкіндік береді %;

- газ-ауа арақатынасын бақылау көмегімен мұнай температурасын реттеудің дәлдігі мен қарапайымдылығы қамтамасыз етіледі, сондай-ақ отын газының толық жануы қамтамасыз етіледі.

Құбырлы блокты пешті басқару объектісі ретінде 1-суретте көрсетілген түрде ұсынуға болады.

ПТБ-10Э пешінде өтетін процестерді талдау негізгі кіріс, шығыс параметрлерін, сондай-ақ қоздырғыш әсерлерді бөліп көрсетуге мүмкіндік береді. Кіріс параметрлері:

- жарылысқа дейінгі қауіпті концентрация (бақыланатын параметр) ;

- шығатын түтін газдарының температурасы (бақыланатын параметр) ;

- тұтандырғыш жанарғылар жалынының болуы (бақыланатын параметр) ;

- кірісіндегі мұнай температурасы (бақыланатын параметр) ;

- ауа қысымы (реттеуші параметр) ;

- газ қысымы (реттеуші параметр) ;

- суық мұнай қысымы (бақыланатын параметр) ;

- жылытылған мұнай қысымы (бақыланатын параметр) .

Қоздырғыш әсер ету:

- ауа температурасы (бақыланатын параметр) ;

- газ температурасы (бақыланатын параметр) ;

- Электр қозғалтқыштарының айналу жиілігі (бақыланатын параметр) ;

- мұнай шығыны (бақыланатын параметр) ;

- газ шығыны (бақыланатын параметр) ;

- мұнай сапасы (бақыланбайтын параметр) .

Шығыс параметрлері:

- шығудағы мұнай температурасы.

Кіріс және шығыс параметрлерін берілген деңгейде ұстау үшін құбырлы блокты пешті автоматтандыру қажет. 2-ші суретте келтірілген.

Сурет 2-ПТБ-10Э пеші ТП АБЖ құрылымы

ПТБ-10Э басқару жүйесі Автоматтандырылған бақылау және мұнайды қыздырудың технологиялық процестерін басқару міндетін орындайтын бағдарламалық және техникалық құралдар кешені болып табылады.

Басқару жүйесі үш деңгейден тұрады :

- далалық деңгей-тікелей пешке Орнатылатын датчиктер мен атқарушы механизмдер.

- орташа деңгей-бағдарламаланатын логикалық контроллері және оператордың панелі бар басқару шкафтары, сондай-ақ желдеткіштерді басқару үшін жиілік жетегі;

- жоғарғы деңгей - объектіні қашықтан бақылау және басқару үшін орнатылған АЖО операторы бар технологиялық компьютер.

Барлық деректерге жылдам қол жеткізуді қамтамасыз ететін және жаһандық күйге келтірулерді жүргізуге мүмкіндік беретін орталықтандырылған басқару пунктінде процесті басқару және визуализациялау, диагностикалау және бақылау үшін LabView жүйесі қолданылады. LabView -бұл технологиялық процестерді басқару жүйелерін нақты уақытта әзірлеуге, теңшеуге және іске қосуға арналған бағдарламалық кешен. Бағдарламалық кешен АБЖ әзірлеу режимін және орындау режимін (run-time) қамтиды.

LabView құрудың барлық идеологиясы OPC - OLETMfor Process Control (өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерінде деректерді жинау және басқару үшін объектілерді байланыстыру және енгізу механизмі) стандартына негізделген, ол құрылғылар, деректер базасы және бақыланатын автоматтандыру объектісі туралы ақпаратты визуализациялау жүйесі сияқты әртүрлі көздер мен деректерді қабылдағыштар арасындағы өзара іс-қимылды ұйымдастырудың ең жалпы тәсілі болып табылады. 3-суретте мұнай жылыту процесінің мнемосхемасы көрсетілген, онда технологиялық жабдықтар мен пешке кіретін және шығатын мұнай температурасын, ауа температурасын, кететін түтін газдарының температурасын, ауа қысымын және отын газын бақылауға арналған өлшеу аспаптары көрсетілген.

Автоматтандыру жүйесі (СА)

АБЖ-10А Автоматтандыру жүйесі тікелей пешке және оған жақын орналасқан басқару, бақылау, сигнал беру және қорғау құралдарының кешені болып табылады.

СА қашықтан қолмен және автоматты басқару көзделеді:

желдеткіштің электр қозғалтқышымен;
электрмагниттік клапандармен;
электр атқарушы құрылғылармен;
апаттық дыбыс қондырғысымен жабдықталған.

СА барлық қажетті параметрлерді бақылай отырып, берілген күйдіру бағдарламасы бойынша автоматты іске қосуды қамтамасыз етеді. Пештің жұмыс параметрлері рұқсат етілген мәндерден тыс шыққан кезде іске қосу бұғатталуы (күйдіру процесінде күйдіру бағдарламасының үзілуі жүреді), авариялық дыбыс және жарық сигнализациясымен және пештің авариялық тоқтауы беріледі.

Күйдіру тұтандырғыш жанарғышқа және БИР ұшқындарына (ұшқынмен жағу блогы) газды бір мезгілде беру арқылы жүзеге асырылады. Тұтандырғыш жанарғының жалыны жалын бақылау аспабымен бақыланады. Бақылау уақыты аяқталғаннан кейін негізгі жанарғының клапаны ашылады және оған отын газы беріледі. Белгілі бір уақыт аралығы өткеннен кейін (жылыту уақыты) пеш есептік жұмыс режиміне шығады.

Пештің жұмысы кезінде оның жұмыс режимін сипаттайтын мынадай параметрлер өлшенеді және бақыланады:

отын шығыны
мұнай есептегішімен жылытылатын өнімнің шығысы
артық отын қысымы
статикалық ауа қысымы
динамикалық ауа қысымы
жанарғы алдындағы отын температурасы
ауа температурасы
кіре берістегі мұнай өнімінің температурасы
пештен шығатын кездегі мұнай өнімінің температурасы
№1 ағын шығысындағы мұнай өнімінің температурасы
№2 ағын шығысындағы мұнай өнімінің температурасы
№3 ағын шығысындағы мұнай өнімінің температурасы
№4 ағын шығысындағы мұнай өнімінің температурасы
түтін құбырындағы газ температурасы
жылу алмасу камерасының орта температурасы
ереже отын шығынын реттегіш
қыздырылатын өнімнің қысымы
жылу алмасу камерасында, отын дайындау үй-жайларында, пеш алаңында, желдеткіш алдында газдардың шоғырлануы
жылу алмасу камерасы мен ауа өткізгішіндегі газдың жарылысқа дейінгі концентрациясы
тұтандыру оттықтары мен жану камералары жалынының болуы;
электр қоректендіру желісінің жарамдылығы.

Пештің СА қыздырылатын өнімнің температурасын және берілген мәндегі "отын-ауа" арақатынасын автоматты түрде ұстап тұру қарастырылған. СА қарастырылған автоматты қорғау және блоктау бағдарламасын іске қосу кезінде шығу мәндері өлшенетін және бақыланатын параметрлердің рұқсат етілетін шектерден. Бұл ретте жанарғылар желілеріндегі барлық клапандарды жаба отырып, пештің авариялық тоқтауы орын алады. Сондай-ақ авариялық дыбыс және жарық сигнализациясы іске қосылады. СА Басқару шкафының таблосына авариялық тоқтау себебі жазылған хабарлама беріледі.

Оператордың АЖО және аппаратура блогында Келесі технологиялық параметрлерді бақылау қарастырылған:

Газды тазалау торабынан кейін отын дайындау блогындағы отын газының қысымы;

жалпы коллектордағы жанарғыларға отын газының қысымы;
ауа өткізгішке желдеткішпен берілетін ауа қысымы;
жылытылған өнімнің қысымы;
қашықтықтан басқару мүмкіндігімен газ қысымының реттеуішін пайыздық ашу көрсеткіші.
газ тазалау торабынан кейінгі отын газының температурасы;
суық өнімнің температурасы;
жылытылған өнімнің жылан ағыны бойынша температурасы;
жалпы коллектордағы жылытылған өнімнің температурасы;
шығатын түтін газдарының температурасы;
ауа өткізгіштегі ауа температурасы;
отын газының шығыны;
пеш арқылы сұйықтық шығыны;
тұтандыру оттықтары мен жану камералары жалынының болуы;
жарылыс қаупі бар газ концентрациясының, оның ішінде жылу алмасу камераларында болуы.