CC BY
26Рисунок 5. Универсальная кривая вязкости
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Данилов А.А. Метрологическое обеспечение измерительных систем. - Главный метролог, 2004, №1.
2. Калугин А.П. Характерные особенности объемных расходомеров-счетчиков жидкости с
турбинными преобразователями расходов. М.: Экспозиция, 2007.
3. A. Trigas Practical Aspects of Turbine Flow Meters [Электронныйресурс]. -
URL: https://www.trigasfi. de/wp-content/uploads/2019/10/FI-UVC-Principles_E.pdf.
MODELING OF HYDRODYNAMIC PROCESSES OF OIL CUSTODY TRANSFERING METERING SYSTEM BASED ON THE METHOD OF ELECTROHYDRAULIC ANALOGY
Emets S.
Candidate of technical sciences, associated Professor, Ufa State Petroleum Technological University, Ufa
Tregubova L. Student,
Ufa State Petroleum Technological University, Ufa
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НЕФТИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ АНАЛОГИЙ
Емец С.В.
Кандидат технических наук, доцент, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
Трегубова Л.А.
Студент,
Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
Abstract
Creating simulators of technological objects with the ability to generate field-level signals that correspond to the real object as much as possible is an urgent task. The article considers the possibility of applying the method of electrohydraulic analogy for modeling the hydrodynamic processes of the oil custody transfer metering system in order to obtain the calculated values of technological parameters.
Аннотация
Создание имитаторов технологических объектов с возможностью генерации сигналов полевого уровня, максимально соответствующих реальному объекту, является актуальной задачей. Рассматривается возможность применения метода электрогидравлических аналогий для моделирования гидродинамических процессов системы измерения количества и показателей качества нефти с целью получения расчетных значений технологических параметров.
Keywords: the method of electrohydraulic analogy, oil custody transfer metering system, sensing line, measuring and computing complex.
Ключевые слова: метод электрогидравлических аналогий, система измерения количества и показателей качества нефти, измерительная линия, измерительно-вычислительный комплекс.
Часто на практике возникают задачи апробации технических решений на уровне программируемых логических контроллеров (ПЛК) и измерительно -вычислительных комплексов (ИВК), входящих в систему измерения количества и показателей качества нефти (СИКН), но проверка таких решений на действующем объекте не представляется возможной. Имеющиеся ПЛК и ИВК в классе практического обучения «Автоматизация и метрологическое обеспечение учета жидких углеводородов» Уфимского государственного нефтяного технического университета не имеют полевого уровня оборудования, что также делает невозможным тестирование технических решений.
Поэтому возникла необходимость создания аппаратно-программного имитатора СИКН в виде физического макета, содержащего измерительные и контрольно-измерительную линии, трубопорш-невую поверочную установку, блок фильтров, блок контроля качества нефти и нефтепродуктов и узлы регулирования давления и расхода. Данный имитатор требует разработки математической модели, которая бы правильно отражала сложные гидродинамические процессы СИКН при различных режимах ее работы. Для этого можно воспользоваться методом электрогидравлических аналогий.
Основанная на электрогидравлической аналогии теория гидравлических систем представляется эффективной альтернативой процессу непосред-
ственного математического моделирования, поскольку математические модели движения жидкости в трубах включают соответствующие дифференциальные уравнения переноса, которые являются нелинейными, а это делает их решение затруднительным как с помощью аналитических, так и с помощью численных методов.
В соответствии с методом электрогидравлических аналогий электрические уравнения переходят в соответствующие гидравлические соотношения, которые всегда выполняются и на основании которых можно составлять гидравлические схемы и анализировать их теми же хорошо развитыми методами, что и электрические цепи [1, с. 8].
Таким образом, используя аналогию между основными характеристиками гидравлических систем и электрических цепей, мы можем составить эквивалентную электрическую схему, анализ которой осуществляется методами электрических цепей. При этом также берутся во внимание основные характеристики гидравлической системы [2]. На рисунке 1 представлена блок-схема этого подхода.
Аппаратно-программный имитатор, созданный на основе данного подхода, возможно использовать при моделировании полевого уровня сложных гидравлических систем для имитации полевых данных, поступающих в систему обработки информации.
Рисунок 1. Принцип моделирования методом электрогидравлических аналогий
Рассмотрим простую гидравлическую систему, в которой происходит перемещение несжимаемой жидкости. Согласно методу электрогидравлических аналогий перепад давления ¿р в паскалях (Па) в гидравлической схеме соответствует напряжению и, измеряемому в вольтах (В), объемный расход жидкости Qж (м3/с) аналогичен
току I, измеряемому в амперах (А) [3].
Для участка длинного трубопровода (рисунок 2) с круглым поперечным сечением радиуса г, при установившемся ламинарном течении вязкой жидкости будет справедлива зависимость скорости vz
вдоль оси трубопровода от радиальной координаты г:
2
vz (r) =
r - r
■Ap,
(1)
4-77 •/
где ч - коэффициент динамической вязкости жидкости, Па'С,
Ар = р]_ — р2 > ^ ~ перепад давления на участке трубы длиной I.
Г,
J ч V 1 Vz(r) 1 V
Q' (0 1 1 t t
Pi I P2
Рисунок 2. Участок трубопровода
Зависимость (1) позволяет найти объемный расход жидкости через данный участок трубопровода:
г* А г* 4
= Г 2жг ■ У2 (г) ■ йг = Ж-- ■[ г ■ (г*2 - г2) ■ йг = -Ар. (2)
0 2" 0
8-ц-1
8 ^ I
В этом случае можно рассматривать величину 4 как гидравлическое сопротивление участка
ж ■ г*
трубопровода Кг = 4"' которое аналогично электрическому сопротивлению Я.
ж ■ г*
Следовательно, уравнение (2) можно записать в виде: Ар = Ож • ¡^г , что является аналогом закона Ома и = I- Я [4, с. 48]. Рассмотрим измерительную линию СИКН (рисунок 3) и входящие в нее элементы.
1 - фильтр, 2 - струевыпрямитель, 3 - турбинный преобразователь расхода, РО - манометр, ТО - термометр Рисунок 3. Рабочая измерительная линия СИКН
В соответствии с теоретическими представлениями запорную арматуру, фильтр, струевыпрямитель, которые являются гидравлическими сопротивлениями Rr, можно представить в качестве резисторов в электрической цепи ReHl, Rgh2, Reu3 и Reu5-Лопасти турбинного преобразователя расхода также рассматриваются как гидравлическое сопротивление, их электрическим аналогом будет резистор ReH4. Гидравлическим аналогом давления P является электрический аналог ЭДС E, которая измеряется в вольтах (В) [5]. В ряде случаев гидравлическое сопротивление может носить нелинейный характер, тогда эквивалентное сопротив-
ление электрической цепи может быть реактивным индуктивного или емкостного характера. В соответствии с выбранными аналогами составляется идеализированная эквивалентная электрическая схема (рисунок 4).
Согласно электрической схеме выходной параметр ток, который соответствует расходу Qж , будет определяться по формуле (3):
г _Е_
I =-. (3)
Квн1 + Квн2 + Кн3 + Кн4 + Кн5
Рисунок 4. Идеализированная эквивалентная электрическая схема
Таким образом, для разработки математической модели, необходимой при создании аппаратно-программного имитатора СИКН, может быть использован метод электрогидравлических аналогий, который позволяет произвести расчет гидравлических схем и смоделировать процессы, происходящие внутри гидравлических линий СИКН, методами электротехники и сформировать потоки измерительных данных для измерительно-вычислительного комплекса СИКН.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Костышин В.С. Моделирование режимов работы центробежных насосов на основе электрогидравлической аналогии: монография / В.С. Костышин, Б.В. Копей, Р.Ф. Гипер, О.М. Карпаш. -Ивано-Франковск, 2002. - 163 с.
2. Бойко В.С., Сотник Н.И. Электрическое моделирование рабочих процессов в электромеханических системах сетей водоснабжения // Журнал инженерных наук. - 2015. - № 2. - С.12.
3. Волков О.Е., Корнев В.А., Кюннап Р.И., Колесников А.А. К вопросу теоретического моделирования методом электрических аналогий гидравлических систем // Труды 25 ГосНИИ МО РФ. - 2016. - № 57. - С. 449 - 451.
4. Зарубин В.С., Маркелов Г.Е. Лекции по основам математического моделирования: учебное пособие / В.С. Зарубин, Г.Е. Маркелов. - М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2013. - 197 с.
5. Electric Circuits and the Hydraulic Analogy. For Physics & Engineering Students [Электронный ресурс]. - URL: http://ataridogdaze.com/science/hydraulic/index.html# intro.
THE UNCERTAINTY PRINCIPLE IN CREATING AN INFRARED SYSTEM WITH BIOFEEDBACK
Mescheryakov D.
Customer support manager, JSC PETROSOFT, Odessa.
ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПРИ СОЗДАНИИ ИНФРАКРАСНОЙ СИСТЕМЫ С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
Мещеряков Д.
Менеджер поддержки пользователей, АО PETROSOFT, Одесса
Abstract
The article describes the particular qualities of creating control systems with biofeedback, which combine cybernetic and functional approaches to the representation of the constituent components. Inclusion of a person in the feedback channel when it is required to control the intensity of heating the surface of the human body by physiological response of the body. It is shown that during the transition from the technical component of the system to the biological one, the degree of uncertainty rises. The aim of the work is the structuring of ideas of the prioritized protecting components of the information system for controlling infrared peloidotherapy with biofeedback. It is proposed, while remaining within the scheme of the cybernetic approach, to use fuzzification when making decisions regarding the control of the intensity of the infrared flux in the pelotherapy chamber according to the human physiological response.
Аннотация
В статье рассмотрены особенности создания управляющих систем с биологической обратной связью, в которых сочетаются кибернетические и функциональный подходы к представлению составляющих компонентов. Включение человека в канал обратной связи, когда требуется по ответной физиологической реакции организма управлять интенсивностью обогрева поверхности тела человека. Показано,
