CC BY
26
Abstract. The estimation problem of the culture of driving by novice drivers. The analysis of the implementation of the creative potential of young people in technical sports. Affected by the problem of equipping of sports clubs cars and ensuring their components. The estimation of the impact of sanctions on maintaining the reliability of a sports car. An example of the creation of scientific and industrial structure design of vehicles, manufacturing of import-substituting components.
Keywords: youth, car, sport, reliability, components, import substitution, design, reliability.
УДК 681.3
ПРИМЕНЕНИЕ КАСКАДНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ В ПРОЦЕСС КОНВЕРСИИ
ПРИРОДНОГО ГАЗА Исломова Мухайё Самадовна, магистр Салиева Олима Камаловна, к.т.н., доцент (e-mail: saliyevaok@mail.ru) Бухарский инженерно - технологический институт, Узбекистан
В статье рассматриваются преимущества использования каскадных АСР в процесс конверсии природного газа и приводится его сравнение с одноконтурными системами.
Ключевые слова: системa регулирования, каскадный, одноконтурный, oбъект управления.
Водород как технический продукт широко используется во многих отраслях народного хозяйства - в технологических процессах переработки нефти, производства аммиака, метанола, в металлургической промышленности, во многих отраслях науки и техники. Наиболее экономичным способом получения водорода на сегодняшний день является конверсия природного газа водяным паром.
Установка производства водорода состоит из трех стадий:
1. Получение пирогаза в печи пиролиза П-101;
2. Очистка пирогаза от СО2 в отделении поташной очистки;
3. Отделение мембранного разделения пирогаза (получение водо-рода)(На примере Мубарекского ГПЗ).
На установке получения технического водорода существуют следующие проблемы:
- улучшения психофизиологических условий труда оператора;
- увеличения объема производства водорода;
- повышения надежности получения водорода заданного качества;
- снижения себестоимости технического водорода.
Уровень автоматизации установки достаточно высокий, однако, из-за того, что управление осуществляется одноконтурными САР, не полностью учитываются все возмущающие воздействия. Для решения существующей проблемы были сформулированы соответствующие цели автоматизации.
Критерий оптимального управления - это показатель, который включается в систему автоматизированного управления технологическим процессом и по отклонению, которого от оптимального уровня осуществляется управление процессом.
По данному критерию управлять процессом возможно, однако это требует усложнения существующего уровня автоматизации за счёт введения дополнительных приборов учёта и контроля, что требует больших капитальных затрат.
Основу критерия оптимального управления технологическим процессом получения технического водорода принимается поддержание температуры на выходе с печи, что приведет к увеличению полноты реакции и, следовательно, процентного содержания водорода в пирогазе.
Для определения ведущего параметра проанализированы зависимости ТЭП процесса от его технологических параметров. На основании результатов анализа было установлено, что процентное содержание технического водорода зависит от точности поддержания температуры печи пиролиза. На основании полученной зависимости был определён оптимальное значение ведущего параметра и его допустимая дисперсия:
Ку
Т = 845+5 ОС
1пирогаза
1. Математическое описание объекта управления
Причиной появления несовершенства в процессе регулирования являются возмущения, действующие на объект. Для оценки таких возмущений и установления их связи с обозначенными проблемами, воспользуемся рисунком 1.
Р сырья
Т сырья
Р газа
Парогазовая смесь
П-101
Тех.водород
Рисунок 1 - Блок-схема П-101 для оценки возмущений.
Задачей регулирования является поддержание заданного значения выходной температуры потока:
1 вых - 1 вых (4 1)
Регулирующим воздействием на объект является расход топливного газа. Большую часть возмущений, действующих на объект, создают колебания давления в системе подачи топливного газа и компрессор на линии подачи сырья (возмущения по нагрузке).
Таким образом, ликвидация возмущающих воздействий, действующих на объект, будет полностью определяться качеством регулирования в печи. Улучшение качества регулирования в свою очередь окажет положительное
влияние на тепловую работу печи. Тепловая работа П-101 в наибольшей мере характеризуется и определяется ее температурным и тепловым режимами.
Температурный режим характеризуется выходной температурой сырья, величиной, которая для перерабатываемого сырья определяется на основании технологического регламента установки, а для объекта - нормами технологического режима. Поддержание температурного режима согласно норме позволит получать продукт на выходе печи необходимого качества для дальнейшей переработки в последующих блоках с целью получения конечного продукта. На основании выполненных анализов и исследований, по данному вопросу, принимаем:
• при управлении температурным режимом трубчатой печи в качестве критерия будем принимать выходную температуру сырья.
• в качестве управляющих воздействий - изменение расхода топливного газа при подаче в печь П-101.
2. Сравнительный анализ и выбор АСР, для поддержания заданной температуры продукта на выходе печи
Каскадные системы являются одним из наиболее распространенных классов многосвязных АСР. Необходимость их применения обусловлена тем, что промышленный объект (печь П-101) характеризуются большим запаздыванием. Вследствие ограниченных величин коэффициентов передачи регуляторов и невысокого быстродействия системы, применение одноконтурных АСР для управления такими объектами не всегда обеспечивает требуемое качество управления.
По сравнению с одноконтурными системами, каскадные АСР обеспечивают следующие преимущества:
• существенное (в 1,5-20 раз) улучшение качества управления при отработке возмущений и незначительное (в 1,5-2 раза) - при учете отработки управляющих воздействий;
• поддержание управляемого (основного) параметра на заданном значении с высокой степенью точности при большом запаздывании объекта управления;
• быструю компенсацию возмущений, воздействующих на стабилизирующий (внутренний) контур регулирования, вследствие чего эти возмущения не приводят к отклонению управляемого параметра от заданного значения;
• существенное улучшение качества управления при возмущениях, приложенных к элементам объекта управления, не охваченным стабилизирующим контуром регулирования, достигаемое за счет более высокой собственной частоты каскадных АСР;
• существенное уменьшение фазового сдвига во внутренней части объекта управления вследствие образования стабилизирующего контура регу-
лирования, что повышает быстродействие корректирующего (внешнего) контура;
• компенсацию изменения коэффициента передачи внутренней части объекта управления путем изменения коэффициента передачи стабилизирующего контура регулирования;
• требуемую подачу вещества или энергии в объект управления.
3. Расчет одноконтурных АСР.
Структурная схема одноконтурной АСР имеет вид:
Хр1 ь Ш1 у1
> Е
ю Е1 л
4
Рисунок 2 - Структурная схема одноконтурной АСР.
Ниже на рисунках показано, как смоделированные нами одноконтурные системы регулирования температуры отрабатывают 5% задание и возмущение.
Рисунок 4 - Выход АСР температуры продукта при отработке возмущения.
На рисунке 4.9 изображена модель одноконтурной АСР температуры в пакете БитшИпк программы МАТЪАВ.
Рисунок 5 - Модель одноконтурной АСР температуры продукта на выходе
печи
Для повышения качества регулирования необходим переход от одноконтурной АСР к более сложной системе. Такая система кроме обычного стандартного регулятора содержит вспомогательное устройство - дополнительный регулятор. В качестве более сложной АСР возьмем каскадную систему, так как один из объектов обладает большей инерционностью по каналу регулирования по отношению к другому объекту.
4.Расчет каскадной АСР
Каскадные системы применяют для автоматизации объектов, обладающих большой инерционностью по каналу регулирования, если можно выбрать менее инерционную по отношению к наиболее опасным возмущениям промежуточную координату и использовать для нее то же регулирующее воздействие, что и для основного выхода объекта.
В этом случае в систему регулирования включают два регулятора — основной (внешний) регулятор, служащий для стабилизации основного выхода объекта у;, и вспомогательный (внутренний) регулятор, предназна-
ченный для регулирования вспомогательной координаты у!. Заданием для вспомогательного регулятора служит выходной сигнал основного регулятора.
Выбор законов регулирования определяется назначением регуляторов:
для поддержания основной выходной координаты на заданном значении без статической ошибки закон регулирования основного регулятора должен включать интегральную составляющую; от вспомогательного регулятора требуется прежде всего быстродействие, поэтому он может иметь любой закон регулирования (в частности пропорциональный как наиболее простой и достаточно быстродействующий).
Сравнение одноконтурных и каскадных АСР показывает, что вследствие более высокого быстродействия внутреннего контура в каскадной АСР повышается качество переходного процесса, особенно, при компенсации возмущений, поступающих по каналу регулирования как будет показано ниже, при этом инерционность эквивалентного объекта благодаря внутреннему контуру снижается по сравнению с инерционностью основного канала регулирования.
Эквивалентный объект включает в себя передаточную функцию системы по каналу температуры и одноконтурную САР расхода топливного газа. На рис. 7 представлена модель эквивалентного объекта в пакете иНпк программы МАТЪАВ.
1 I I
d е n(s) * *
Transfer Fcn2
Delay2
Рисунок 7 - Эквивалентный объект для расчета параметров основного регулятора в приложении БтиНпк
На рисунках 8 и 9 показано, как смоделированные нами одноконтурные и каскадные системы регулирования температуры отрабатывают задание и 5% возмущение.
Для анализа работы систем обратимся к таблице 1.
Таблица 1 - Сравнение одноконтурной и каскадной АСР температуры.
Режим работы По заданию По возмущению
АСР Одноконтурная Каскадная Одноконтурная Каскадная
Степень затуха- 0,75 0,75 0,75 0,99
ния у
Максимальный 0,28 0,28 6,4 0,001
выброс, °С
Проанализировав работу каскадных и одноконтурных АСР, можно сделать вывод о том, что каскадные системы менее чувствительны к внутренним возмущениям и обладают несколько большим быстродействием. Максимальный выброс каскадных АСР при отработке задания и возмущения меньше, чем максимальный выброс одноконтурных АСР.
Экономический эффект предложенного варианта автоматизации достигается за счет точности поддержания технологических параметров, при этом повысится: надежность получения водорода заданного качества, увеличивается объем производства.
Список литературы
1. Matlab. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. Дьяконов В., Круглов В. СПб.:Питер,2002.- 448 с., ил.
2. Simulink 4. Секреты мастерства/ Дж. Дэбни, Е.Л. Харман; Пер. с англ. М.Л. Симонова. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - 403 с.
Islomova Muhayyo, master's degree Salieva Olima Kamalovna, associate professor (e - mail: saliyevaok@mail.ru) Bukhara engineering technological institute
APPLICATION OF CASCADE AUTOMATIC SYSTEM ADJUSTING IN PROCESS OF CONVERSION OF NATURAL GAS
Abstract. In the article advantages of the use of cascade АSA are examined in the process of conversion of natural gas and his comparison over is brought with the onecontour systems.
Keywords: System management, concentration, catalyst, project management
УДК 663.52:681.54
ВЫЧИСЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ПОТОКА ЖИДКОСТИ И ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
Кадиров Ёркин Баходирович, старший научный сотрудник соискатель
(e-mail: navdki@mail.ru) Мухитдинов Джалолитдин Пахритдинович, д.т.н., профессор
Ташкентский государственный технический университет, Узбекистан
В статье обсуждаются методы описания объемной скорости потока жидкости на тарелке ректификационной колонны в двухфазной смеси, расчета перепада давления на тарелках в зависимости от его расхода, сопротивления и геометрии тарелки и расчета фазового равновесия в многокомпонентных смесях.
Ключевые слова: ректификационная колонна, расчет перепада давления, гидростатический перепад давления.
Расчет объемной скорости жидкости. Объемный расход жидкости через водослив на I ю тарелку может быть вычислен по формуле Фрэнсиса [1,2]:
