автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматическое управление группой турбокомпрессорных установок на сменных режимах

ятюво-шовтт КОРПОРАЦІЯ

ргє од "КИЇВСЬКИЙ ІТОТИІУГ АВТОМАТИКИ"

2 з МАЙ а1?')

На нравач рукопису

; ' і

МАКАРЕРО Володимир Миколайович

УДК 521.516.1:681.81

йвішатичиз яіршшша грулш ттшзі’шатт устдіювиі ш зшшдах шш

Спеціальність 05; 13. 07 - "Автоматизація технологічних

процесів і виробництв"

Автореферат дисертації яа здобуття . наукового ступеня кандидата технічних наук

КИЇБ-3954

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Шукпво-виробнич і й корпорьд11 "Киіясьюїй

інститут автоматики".

’ • і. . . •

Науковий керівник; доктор технічних наук, професор ГРИЩЕНКО Анатолій Зиновійович.

Офіційні опонэкти:

1) доктор технічних наук, професор ШУШЛОЗ Кирило Андрійови

2), кандидат технічних наук, професор KHAOKQ Михайло Зиновійович.

. Провідне,-підприємство; Сумське машинобудівна науково-виробниче об’єднання ім. LL В.Срукзе Міністерства машинобудування, військово-дроиислового комплексу і .конверсії України, и.Суш.

Захист відбудеться " £ ” 1994 р. о /6~^годині

на засіданні спеціалізованої "вченої ради И09.02.01 Науково-виробничої корпорації "Київський інститут автомат®" за адресо»; 254107, м. Київ-107, вул. Нагірна, 22.

9 дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці IffiK "Київський інститут автоматики". - . ,

Автореферат розісланий "2Я"к£сУУ\Ц.^_ 1994 р. :

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ' кандидат vетнічних hsvk

ЮЛЯНОЬКІШ A. 1¿

- з -

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Транспортування природного газу по МЗ’ї’істрсіЛьним газопроводам вимагає витрат газу на власні потреби кошірзсоршгх станцій (до Ю X від загального об'єму перекачуваного газу). 1 ГЬнад 80 X цих витрат складає паливний газ газотурбінних приводів газоперекачувальних агрегатів (ГПА), як; утворють . найбільшу групу турбокомпресорних установок, ир , в-ткорНстовуиться '|,промчсловоггі. Скорочення споживання паливного ґазу кожна до-1 ;;слгтл оптимізаціею Р060ЇИ ГПА., що е основним дкерёлби поліПдання ' тзггаіко-економічяігс Показників функціонування яії-компресорної ставції (КС), так і магістрального газопроводу* в цілому. . .

Прийнята в АСУ ТЛ КО реалізація функцій регулювання тиску ' газу на виході КС-тя частоти обертання залу силової турбіни і прс-типомпаляого регулювання витрат'газу через компресор. ГПА ке вико ристовує усіх: потенційних можливостей . отримання високої е:сонемічно і роботи Ж на змінних реяшах. Це пояснюється тим, ,тр сис-теш агрзгаткої автоматики виріяужть свої локальні завдання, які мало пов’язані з загальним завданням функціодуванкя усієї КО. Внаслідок цього стає імовірним вихід одаоги із агрегатів на‘гра-ничний рчжим роботи і поява неекономічного ретайф- саискування та транспортувавня газу, пр призводчть до зниження продуктивності1 ЯС.

Успіігнсго вирішення перелічених завдань можна досягти, я.ішр систем управління турбокомпресорною уатэисвкою (САУ ТКУ) створювати як багатозв'язку цифрову систему управління з.перемінною структурою. ’ . . . .

Мота та аанданіи роботи. З дисертаційній роботі поставлена завдання синтезу багатозв’язкої цифрової спстомч упразлінкя групою ТКУ. Для виконання цієї мети необхідно: "...

1. Оде гагати математичний опис багатезв’чзної САУ ТРУ.

2. Розробки структуру багатозв’езнзї САУ ТКУ.

13. Визначити критерії взяв мод і ї каптурів регулювання САУ ТКУ.

4. Визначиш оптимальні параметри настройок іцягроьіг: регуляторів'сау ТКУ. . ‘ .

, 5. Розробити алгоритм управління групся ТКУ.

6. Провесни экегирямектальне дослідження запропеноЕЛ'о: 5згг-теэа'язно: САУ ТНУ г ууоязх ярс-мяедозоі §ке:щатэцг5. .

Об'єкт щжяі^кюп - це кзмпрегсфЧі лійі: гз?г5Іігмї: к-и-

лресс~:г-ї стзгапї, с?> розробх-кі Сумлкич »іаг^гяо^ут'івяхм №* :у. . >1'3. 2.сі >'^~-ї.*о-:-'ького їяфїзичазаого Хітр-с.-::

лін іл складається з газотурбінного приводу, створеної о нг базі впіац'йного іазстурЗінного двигуна ЙК-І50Т, та турбокомпресора. Ь

т'фСгромпр^сС'рі на силовому валі, зв'язаного через мультиплікатор э налом О НЛО БОЇ турбіни приводу, ПОСЛІДСРНО ВСТІЯОВЛЄН1 КО’яНр&-сори НИЗЬКОГО ТА ВИСОКОГО тиску, ЯКІ з'єднані МІ лі собою чзрез епаряг повітряного охолоджування газу, шр стиснеться.

Кето/рвжа ипслідавтеш. При проведенні дослідпень викорретову--ваяксь методи теорій газодинамічної стійкості компресорів, оптимального управління об'єктами з зосередженими та розподільними параметрам», сясіем з перемінною структурою і багатозв'кзкого ре~ гулшання, методи аналізу та синтезу багатомірних дискретних систем управління і методи цифрового моделювання.

Наукова, яюіша роботи полягав в тому, що: запропоновано математичку "модель ТКУ як об’ екту багатозн' явного регулювання; -

розроблено метод управління групою ТКУ, який враховує змінні режими роботи компресорної станції; .

розроблено метод прискоренного та економічного пуску і навантаження ТКУ;

запропоноване! метод визначення положення робочої точки компресора на його газодинамічній характеристиці з ідаятифікіцівю причини зміни режиму роботи компресора;

здійснена синтез цифрових систом регулювання ОДУ ТКУ. ■ Практична цінність ройстя. Результати .здійснених досліджень дають можливість обгрунтовано створювати алгоритми управління компресорними станціями магістральних газопроводів та газліфтнім*, компресорними станціями нафтопромислів.

Ка- пеняет аЕтор виносить:

математичну модель ТКУ як об'єкту багатезв'яэного регулювання метод управління групою ТКУ на змінних режимах роботи; метод визначення поломзкня робочої точки компресора на його газодинамічній характеристиці; .

структуру багатозв'язної цифрове-і САУ ТКУ.

Реалізація результатів роботи. Отримані наукові результати використані при розробці АСУ газедарекачувальким агрегатом ьотул-

• чіетьк 16 ТШг. (АСУ ГПА*-Ц-І6М) та АСУ 7" газліфтної компресорної стгнції (.АСУ ТП ГЛКС).

Адроввція робот Основні лодо.+.енчя роботи доповідались і обговорювались на зсєсовзшпс кауковп-те7н;чни:: конференціях Створення копіресорніг/ маїлг'н т?, уотс^овок, ччі ззбезпоч’^тг?

Інтенсивний розвиток галузей падивно-еяергзтичнбго комплексу" (м. Суми, 1689) і "Проблем створення, досвід розробки, . вггровад-нуваиня автоматизованих систем управління в нафтовій, .газовій, ■ нафтохімічній промисловості та. об'єктів нафтопостачання" (м.Сум-гаїт, 1990), всесоюзній науково-технічній нараді "Створення та впроваджування систем автоматичного і автоматизованого ухірєвління технологічними процесами" (м. Новгород, 1935)’, республіканських семінарах-нарадах "Стан та перспективи розвитку основних напрямків автоматизації в газовій промисловості" (м. Ярекча, 1090) і 1 "Перспективне планування та науково-технічне 'забезпечення комплексного розвитку ВО "Укргазпром" (м. Київ, 1990) . . .

Публікації. Ло темі дисертації опубліковано 17 друкованих; робіт,’ у тому числі описи винаходів по чотирьох авторських свідоцтвах і двох позитивних рішень про видачу авторських свідоцтв.

. Структура та обсяг днетретіці!. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, основних висновків по роботі, бібліографії та п'яти додатків. Бона містить в собі 151 сторінку, у тему числі 38 малюнків на 42 сторінках і бібліографію із 68 най-ш:гуваль на Я сторінках. В додатках наведені вхідні дані по , роботі, розрахунок числових значень параметрів САУ ТКУ, завдання, та результати цифрового моделювання, розроблені схеми алгоритмів управління та'матеріали-по впроваджуванню САУ ТКУ’ у.'виробництво.,

. ". ОСІЮЗГОЙ ЗМІСТ РОБОТИ *

У лершзд розділі дається аналіз існуючих систем управління та регулювання технологічнкх параметрів ТКУ, розглянуті вимоги до СД.У ТКУ і сформульоване завдання дисертаційної роботе.

В остшгаі роки на КО знаходять яяроке застосування блочні, ГПА з газотурбінним приводом транспортного типу (авіаційні та судові ДВИГУНИ ПОТУИНІСТЬЮ ВІД б ДО 25 МЗТ) І З ЗІДШКТрОЯИМ ПОЕЯО- , .дапірнин компресором для стиску газу. Агрегати являють ■ о с боа складний Оагзтсзв'язний об’єкт управління, . який май кілька регу-дьованих параметрів, стабілізація яких здійснюється при допомозі' одного керуючого впливу - шляхом зміяюзаякя кількості палива, яке надходить в камеру згоряння приводу. *

Необхідність у різкому зменшенні експлуатаційних ветра? 1 забезпеченні безаварійної роботи ТКУ на граничних р?*иш>:, які обкраю-Бея Для о&ржж. маясимзльної продуктивнее!?С, .ст(ул»-вала , початку 80-х рокіз ряд зарубі йніїх фірм /¡о огиоминч

. - 6 -іьи упрззліннг агрегатюго та стаиційксгс рівней на базі с-уч^а-пях оочтелювал-ікия засобі з і розвинутеє математичного забазге-чжкк. Б резудьіаті здалося здійсниш адаптивне управління ТКУ' изруючі впливк ршкдатьея в залежності від стану об'єкту управ-ліні'р. їїе п;двит?гло економічну ефективзість управління ТКУ.

Більшість комі.ресеркнх станцій обладнані регуляторами тиск/

!кч? нг. ЕігесдУ ЮЗ. які змінюють завдання регулятору частоти оС*р-~?инл валу силово?! турбіни коаи>о?о ГПА, Осковнйм недоліком СА? Й іе, ир метай?, ке грвхоаук в по гній мірі поточної реш:л робота •-очкі^:’ного агрегату Це може спричинить до пошаг.у компресорів ' Під; які працзть ь зоні малих витрат газу, і не дозволяє здій* снити якісне управління як окремими агрегатами, так і КС .в цілому. г На практиці часто го?дкуоть два різних методи протипомпажно-. гЬ улр&вління реяіимом роботи компресора,, а саме: прсткломпадне

■управління гдійснтагь 'иляхЬк послідовної зміни режиму роботи компресора двома керувчкмя впливами ■ - змінсванняк частоти обертання 'валу '¿а перепуском гвзу з еиходу на вхід компресора.

, КгОбХІДНІСІЬ іідвшцєння економічності роботи КЗ обумовите оігатеь 5агатозв‘ язної. цифрової системи регулювання параметрів ТКУ; яка забезпечує екстремум критерію оптимальнеєті функціонування об'єкта управління. Управління ТКУ ка змінних режимах буде раціональним, якщо з САУ ТКУ реалізуються функції: ’

. ’і) мінімізації втрат корисної потужгост? на непроругаивні ви-тра?и газу, шр стискується, иглчхок змзниення об’єму та едсу рециркуляції гвзу під час пуску і протртомла-чного управління Тій";

2) забезпечзкня стійкої роботи ТЕУ. на гратачних режимах,

включати рзжим малих сподавань га^у; ■ •

3) формувенн«: з п ііивів то завданню з урахуванням поточного рею роботи хакг.ресора;. , “ . ' .

- 4) грормуханчл керуючих впливів, з урахуванням причини зміни

режиму роботи ТЬС. • ' .

ДіїупіГі ікиділ прзс-вяченкй визначення нритерііЕ взаємодії систем регулгьания САУ ТКУ, розробці метопу управління’ групою ТКУ та вибору структури багатозЕ’язної САУ ТКУ.

Бзаеяоді я систем регулювання САУ ТКУ базується нз:

1) вгадмо?Е’чзку зон регулювання параметрів, який здіснгетиоя по печечному режиму робота компресора згідно залежностей!

Хр*Х$~РкО ;

х.ч = Хг - /? ; .

Рсс , ЛОЛИ п >птлк , п < Птої , .

Р.£'с4-К*(/>ЯС~Ргс) - КїґП-Лмм) ,

//> =< КОЛИ Птіп П/гюх, Ш< б/ХМат'-АІЗіір . (1)

Дсс + л> ҐЯ«- -Лес^ - КгСп-пням) +Клі(Хлр - .

'ШЛИ /? /*мл Лтлу, (ІНітіь & йм * 0*міп ■*■ _

Ррс+К'чХі}, .коли Цп%і'п£ҐІ<)г.ііа.)(, !%к< ,1 .

02тлуі калл п^ґітл^ !

|/?/77і?1С - Лз (РяМІАХ - хр) > ’

Хгг=< аоля ГКЛтлх, ¿?< > Охпісп + * 0<п ' ; • ,'Е)

|/?/ИСЬГ — /Сз (Р#г7!А)С — Ур") V- ,<\5 ("Лд/г ~ « і .

і . КОДИ Я < ҐІ тЛ-Х. , Сіх •< Оіігги*і -і- А 0*п ) ! ••

де Хр, Хр, Хп, Хп - величини роз уз г одке нпя та завдання а кснтураіі. регулювання відповідно тиску газу на вихсці КС і ч?.етоги сбестан-ая валу силової турбіни (валу компресора), Шз,об/;св; П, Ч¡/ом, Г)т<п, Птах- поточна, номінальне, мінімальна та ¡лакснкальш зна^ чення частоти обертання валу силової турбіни, об/;:в; Ха - летові-не значення величини віддаленості робочої точки когарасора під заданої межі шкпзду; Рлс, Рісс - лзтошю га гадане вначжня гнеі;у газу на еиході кс, їЛІа.; Рито*- »¡ансимзльиііЯ тпск газу в нагнічуваному трубопроводі компресора, Ша; Ок, (¡¡¿/пт - поточне ?а мінімальне значення витрат газу через компресор, м3/хв; л&м, ~ величини зон спільної роботи спотами автоштичного протишьсіздно-го регулювання (САРП) відповідно з системою регулювання частоти обертання валу силової турбіни (РЧСТ) тк САР тиску на виході КО, М3/ХЧ; ХаЛ,Хар - величини знісєнря робочої точки компресора, які пропорційні ьонам спільної роботи систем регулювання; /С/, Ке, *з -коефіцієнти пропорційності; К^,Ке - коефіцієнти взаємозв'язку між . САРП і відповідно САР тиску на ьюсоді КС1 та РЧСТ, МПа,о5/хв;

2) формуванні керуючих вплизіб САУ ТКУ з урахуванням приорі-тегу виконання функцій. По ступеню важливості приорігети такі:

при помпажяій ситуації в роботі компресора САР$'?дійсшз про- ' ■гипош&жне управління незалежно від режиму роботи РЧСТ та 0АР тиску на виході ТС; . ,

при досягненні максимально допустимої частоти обертання валу силової турбіни РЧСТ здійснює обмеження зростання частоти обер-; ■гяния незалежно від сигналів, які надходять в сиетоадг БІД САРГі та СЛР тиску на типсо.ці КС.

Ззлропонсмл'ий метод управління групою ТКУ базуєтьря нй розпаренні футжцій агрегатник ОАРП. . .

- 8 -

Застосування САРП для управліккя Т.ЧУ на режимі пуску, дозволяє реалізувати метод прішусового навантаження компресорної установки ігри автоматичному підвищенні за заданою програши частоти обертання валу компресора від/?/«** до Пнм. При цьому перзміпрння робочої точки на газодинамічній характеристиці компресора (рис. 1)

: Іісже здійснюватися або_по крі-шій ОАПС (якпр завдання ггрстнпомпаж-■■ кому регулятору визначається поточним опором нагнічуваної мзреяі), aGo .no к.глгеій ОАЕРО (якщо завдання!,' е лінія запасу ро помаайу)- •

Л~иг Межо. _

; і помтжи Засїана /іСнія

. . \ ' запасу по помпаху ’

Харае/пеяистшса

О $ті'ц (Іном

1.Гра^гкі1. пзреміцчнкіі робочо: точюіікоипрвзбра під чао пуск;,'

'■ .. При традиційному методі пуску ТКУ робоча точна компресорі ііереміЕуз^ься на газодинамічній характеристиці пс еткчій ОАВС. Нч діл: щі АКтри прог’рзг«ойу підвищенні частот« валу-від-

бувається істотне зростання продукт*^ногт: исшрісор» гри-ьезкгч-

' ~ s - , ’ V . ’

кому; ¿біяьшзшп ступеню яідяотр'нкн тиску. Це сда^ найбільш не-,

вйиіомїчякк -¡«¿зліз pcíotji ошрзсара, ягмй'кіркаводягь .до' ueps-',"

витрем палква під Vf¿ ііугк/ Ло4?С % ■ • ' 1/

: У%Йі CÍÍ-JT у "формі'ВЕЯКІ' ChÍP їйск/ на ВИХОДІ F¿t. ВПЛИВ і Ц'ОТ-

завдали агрегатним f ЧСТ дозярлке війнглиги'дли 'иблноі РТЮТ 1 ^ди*

2Іівгадьн& завдання з .урахуванням поточного режиму роботи гашре-

[¿hipa аідяоьі'дкЬі' ТЯУ згідно з (і). та^2)‘. Л ''

, uj'- 3 системі регулюваш ; {№дс*му-; - роботи . {ад(£і|)еі2(3{1ЙоГ'ЙракдП

(рій. 2) формуються сигнали, , які враховують кяФадкйі^іШ/ДОсйя як^коякр&тйого кошіресора, -.'тагі'-і КС в ціясму. Длг,>яі^и^ак6й;. ьі-ропдамяі •' вкрацуваийя.і-йбл?йини .віддаленості ..Х&и здіЙсйкйіьгігв- . $Ьжіій САРН одночасно lió'-двох' групах парамеїрів, йкГ;'хаі>актври-áyteb ЯОТОЧЙИЙ режим роботи KOMITpécopa. É осйов і, пМ$н».і; мзтоду aéxHvi; контроль за янижнняіг йавантакенняагрегате/ в',,тспоз і другого--, контроль' за ажиегаям 'частоїи'рбортання валу Ktí'jttpe^opá.,: Внатення велгагнк віддаленості .Á'í?/ і Х42 вираховуються за форму--. лами: ' • ' 1 >■; \ ' ' 7 ' "....і : "•

*** '$■'Щ,

;е;А//г - таскч газу відповідно в всмоктувчому.і «а^нічувіічому срубопразодах компресора,'-inajy ’-аР- -. перепад тиску тщ tía лхід-гоцу внужушому пристрії компресора, їШа.; А,^г - задані -.значеній межі' ЯОМПЙЖу’компресоре.' . ' . • . . :

. Їїідзжцити.якість процесу управління групою ТКУ, яка працює в

гшах іи-k тарейіиким навантаженням, 'можливо, якяр'САУ ТИГ С’кт-'взувати як комбіновану Оагатозв’-ягну систему з йаремінною атрук,-'Урою, де використовуються імпульси по відхиленню йй регульованих ізличин, гак і зовнішніх збурень. Керуючі впливив цьому випадку ормупгься у вигляді функції: ..

У* Ч*Х + , . . f0)

& У ~ керуючий вплив; X—@(é)~KP - величина розузгоДжщя;

№)■ - вимірювана збурення- (вмив по завданню); <Р ~ регульований • араметр; - коефіцієнти впливу по сигналам відповідно вз-»

ичини розузгоджекня^ та Еимірхваночіу збурєніш. ■ ,

Для реалізації САУ ТКУ як системи, з'перемінник струягурси зодктьс? грограмі’йй дкспзтадр, завданнями якого г. . •

1) формування лсггчнкк сигна лі з, які вкзкачаета зону рс-змі-5ння робочої точкм ка газодинамічній характеристи-ці комтіпесора

w.umjiu ік'іичгл-і.и yrATiWj; .

ізМГ

б НГь

• ; і~а) компресорна ус/щн^ко Г ~САР[Г ~ ~ ~ ~ ~ ~ “ "1

СМР тиску КС

,Рііс. 2. Нло:г-сх9.ма' системи; регулювання режиму роботи

іЮМ-

ярдсорног станції:- , , .

ГТ4 - і взоїурб і ишій двигун; ДТ.ЗТ- датчик та бздзтчнл тнеку; ДАТ- дагчкк перепаду тиску; ДУР, РЧО ~ .да?чи^ іа регудяюг часю-ТЙ обертання; /Г- компресор; Лі?- компресорна станин; МГ~ *а»Ч-страірікий.г<?злпроьі.й; 0П - ■обчис^5заГіх.аяй.грис,грій; ^/Г- рггу-лююнії,^ клапан; РП- лригилолша?:шіій рггуляюр; РЯСІ - ¿яст«ма регулювання частоти оберсанн? валу сидоасі .їуроіял; 0АРП- снстгме

йііїОІІаТіїЧіГОГС ПрСїШОіЗ^івЛОГО р-ГІ.'ЛЦ2аННЧ ■ ' . -

• • , • - 4-і- ^ - ' - , • ; ■ '•

( '-2> Зміншвнз?я ко^фіцівнаЧв пе^дачі. З рр'лза;;. irnj чщш вязча-

' 1 чають значеннн впливів по завданню' (згі дао з (і) іа (?;)■ ;; квруа-

:«КХ ВПЛИВІВ (¿ГІДНО з (5)). ■ ...' ■

/ ■ Запропонована ^атіззв'іш& сау грушо тку реалііуе %ькцііі-

• ■ • 1. Агрегатні 2АГП беруть участь нн. всіх- е-гааз:с| управління

ЦГ/, включаючи етап і пуску; .^‘зіього ,'авс^яї>са,^ови^підьноі .ро'-‘

К.ЗфііДЩ f стетемаі«'фЧСГї^Ш’тий^.'.¿8 'вїйсод і КЗ;'|с«>Є£Мі ЗА?Л іюагіочшшль’'фуия*іЬйувжій й^нрчгснб‘з(Р^т, .'■ ■ І- , - •■' ' ,

К ', 2-,; Е . О АР тиску на' них оді. КСsjo.-тігнадау , САЛІ . даодздлїьсг

/ автоматична корекці'й 'вліивіу'іи-занданш для P4C?, ’ І -

3. Е РШТ по сигналам ьіцщаі^щи ОаРД «розодиться .од-ч'т

• ■ маїячнз оЗмйлЬннд •" зяи.цадяя ' ,частота 'обер-шінл далу ' дЬморзлера 'в

пгредш/ттщ ситуаціях,- , -.у . 1 ■' ■ . , ' . .

;■ '■'• 4., Основне ', ?аЕдарл ; VA* гтзра:.'егр'із ^йзотургірнсіго 'ї*ри*да!

■■'ТКУ - .cit.6u*i¿rt4'ií частот .обертання з$лу..силової. турб і Фі яз ьщ~ ченяі, нге задав CAP кіску; на.виході КС. Пз рев»-1 парауетг-іь проводився о5целнгня на рівні. встановлених дояус-т; «•>::{ -гнзчб.чь.*’

. 5. ООчкслгння валїг-ош^ a’.MaiieKaárr pGtioyQi усіио} гдаьресора 1

; аід гаданої, межі покдоу .прряодіямя а 'ОдріТ ;дао!иа, ‘ методами. V 3 ; двох общслеящ значень видористивувться. значеная,: яке зг&рздгар;;--; зуе найбільш?.зміряння -адбочрї точки .до- '’мемі. пдралу... ■ •'• Г

t>.’ Системи F4CT,. ПАТП і dAf>-тиску ча риході 'ГГ.1 адійекснгь

цифрове’ регу/;юві?ння параметрів в '¿¡^{ільно^г' м№дазбі: часу г aaqiq-’сур^нням широтно-імпульсної модулчціїі сигналів'уградііннр; ' '

/'-Третій раа^я • ігрисзйчаикА вкведезн» .рівярнь' динаміки "КУ, розробці математичної 'моделі багвдозв'язноі .САУ1 Щ їа сіїчтезу

цифравих регухятйрів. і,■•..'■ '•• :-:V, ■'■-. /І >, v

• ^івматачнь .моід^ль яка опщьу пзведінку ьтре^ар: з усіх пєжимаг управління; с;иіадаетьса із:13’рівнянь, рзіщіальні - рівняння Лерсюгс порядку, ’а -;4 ріБчлвяя: ,

: fe основі ' аналізу гзних ^фдедаваяня перехідних процес¡б в

■ТКУ зрйбяеиі такі. вионон.чи: :" ' , > ; ;'і ,.,':',,

. 1, ТКУ відноситься до говдюліючия об'єктів яірзядіння'.й'ве.’

'ликнмк дияамічууш відхипетвш по-'даре^івндаї п/Рхг. (тае.чґгазу яз виході КВТ)', <?<■/ (витрати газу ч&рез^ компресор нігоьксго inciqr) ч>а Qr.z (виграти.га^у .через КРТ}, які підлягають, квржочергосоку контролю і регулювали». . :: ' 1

2. Чйм мбни?. іволечулярнч вага газу, щ> стігкуеггся, , уи» бількн Зірогідність (при. однакових збуреннпз) , попаданню ; уш-ПРЙО&Р’В ‘у критичну »оку рГібОЇН. •' • ‘ . ■;

. • . . , \ "'„12V; ., ■ ■ .. " _ .■;:

; ; ‘ а - Для ;BrjH34siiHSi ¿jipe^Oiri^d < 'nmyaixiJ-ji pc>&n .ріЯ'ІЙУ я^ці^но,-Еккорйі^ое^аіи;. параметрилк найбідьь чуг^

■ ;двчі. ]\о' зйурекг. V..’ -"Ь|;; .-Со-' "i,-!■ Я.' ■■'" Я/:'.-' /: ' ■ ■

• і' Гад 'ьизнічкінч'.''Лііп^їі)ів >аае7ррйсі;і ’ПІ- . ї&’ІП^рз-1;■; j

¡9’: р^^гАяд^р^й*;л‘; АеЬіаі-', гд»іірдзп^*ааг' і*спочі?ку. ісиктезгв'гьскч .•: .{йіір^к'д^'кий ■’»tfefclV. Ь&&$аігочн* |фуйк»и і дооле- р^гувдї6-_

і щ‘ , .Ее^дктйчйоіуі' (:'£цфзсй«їґо! ;napsi‘e-i:j«^fe.i ;■

; &'ч4л & ¿Яішаг^;-С«їігІ^Зї^- шФ’Р :>сжіем дЖрай£Іяіа\і:яаШ^ wrcRii,:ym& -у

■< нк> кс'*м.(й-.. Ш^о^шііі'^аго'‘¿й^г^іу'/ :'зін ';доці лиїййУ*ігькн '-'щ,; Ьв'віс»^*‘.i..'v-!*./’• .v‘/\'- ':■■

'.-. М:.Цей drifTTiyiy';• бш;а^оЬв’язно'і; 'САУ. ТїО;:,'..вй-;і-

''і1и^^О;,іф^|ювєйвіІ' ,'Л-ля. toss* язагіна.' ■' ,>і'стй^ді?да'іреьйьі*і ip'iвйя#ь> ї які; Ьґифігск 'ййй&гіку > ОАУ ТКУ*, ■ :

і .вегтособано; -‘мв^од' I^kw* і^та-.ШЙ^рга змїйн^М іфойші 'і атег-; •' ', 'и*і?нд,'_' Мйдд' реалізр^^но.е п^квт.і ■vpprgbu VC-'ЩЦЛ^;,діл ііероь- і,:

•'.ІЯЛ.',"-!,'' ’• "; 1 '•' \

Г„ ,:' :Рк'чцД7йбр’джуг іі^йгт'кка; ’/.,йлч Ядеркжня '■заданої ’ як-зе4’,!? .лзт, ' ',!?схігябгд?Ьровдо# ^-а&тбтїообертай?^каЛу ¿шюк^'іурбіни ТЗЬ*:прй ' .V,j>japjx‘.¿6jtWei«ax■ й.';срк*емі'(•ГІ-рогугатор.- •;■

л>ет/ iV f'/qm. Іктвг^йьііе^о.^їдіврі» нкосН' Smin-t

7ййл't-jynікча-jToї sp-ii-m‘»аданс?.m'peviкииї 1і*і" • ■ , .

/ ySfrtifU - / j/?*-/7 j ¿//*-. ' ', / ‘

■ ' . Л?і'.»гтіп язозфойрс ■ ЩД-рвгуаиісра тйгкгг ’•?& протиіюмпадного ..: НіД-дегуллтсіра твко:*/;з«53нвчадай'я -;' шздком. ■ Шкї\.іІ?аіґ. ї крістеріи 'Еос'П ?*я пттоінчауї'оЬ'Зміки 'пЩьтірркк-. задзнет ti&poMiinms; •'

, . ’ У '«»твег^ому Т’аВ?Д9Н0'р?37Г.М,3.?І1 Я^7:ІД»ЄКН“ ЙЯ^;>Й-

,м: r%v :.-гу’5гвчі.к«' шрийі’ріа -73У. в' дкнь-ліці,. ариніцшк: г.обу-

дс)Ш агг>.'р>:гмг? управління' ТКУ та резугажл зпровад^взння одар-Ш«Г у ^-Г'-ЗЛадЯДІЙ робогі Рішень; ■' '■ • ■ .

■ Аіі-иіїї- nepezlfiHm процес!із’ f ■ V4Y-vpynom їй/ яга різних .г<*ріг*гл*г. ькн^гння Kopsxryiwsc • <>в' азкіч \рдз. 2) йокагвв: '

1. йС-рїГ-Т/ГічЗ-й- ЗВ’ ЙЗОЧ МІЖ СДРП і , OAF ТпСК/ ?Ь B'fX^Rl КО --П(.ІІГ,ИЧГМ. . г?? (Жй&лу ав’яз.чу ЗУЗЧиу^ТЬСй ЕРЛ"В .чЯур^НЧЧ,. ЯЛс ■' v :"':■.. r CAT vy Н£і BViXOi i КС, и!tlпХ-Г Ь! К/ч'^-ИІ*. "■ . ~ ’ :Л;г7 їїГ1 “■'■" ■

о ОД-

%zß\

б - Dfi

1,0 *■ üjl ■

0,5- 0,2.'

0 <?• 0

-â,5 -<2- -Oß.

' -10- -4- -&■

-<э -6- -O.S

-2, -5- -Oß

-zs -40 I -{D

—-----Sea коректуючих -зб’язкіб - I -

-•—;— З коректуючим зб’язком між_ ßAPfl та РЧСТ ; =

-------З коректуючим зб'язкон' між С APR та CAP rhuaxyКС

ц /”'| ------ з oSûmq коректуючі-/ми -зб'азкол/и

%' > "' ■ " * ' ' : * '

І „ /І \ JL Рг •'Ґ ^ fi ' \¡\k£¿

2У-"ш

Щ) m /бо l¥o «зо?

■ Рис/З.'Перехідні'вроцвси'а'САУ ТЛУ-іфї»_*в?де»' - • коректуючих зв'язків кік САРП,7 :

> ' -РЭЗТ та CAP тиску ка егосоді. ЙС і при Рбуреїжі по заданій перемінній—=-ürOûfî

- 14 -

, 2. Цри введені коректуючих ЗВ’ ЯРКІ Б між агрегатними САРП і САР тиску на виході КС -рециркуляція газу, ир стискується, при компенсуванні збурення здійснюється для зсіх ТКУ, а при введені корегуючих ЗВ’ЯЗКІВ мін САРП і РЧСТ - тільки ДЛЯ ТКУ, режим роботи якої найбільш наблизився до критичної зони.

' 3. Для ефективного управління ТКУ оптимальна величина нони

СПІЛЬНОЇ роботи САРП І РЧСТ РІВНЯЄТЬСЯ АІЇкп =5,7 м3/хе (коефіцієнт запасу по іюкшшу, 10 Z), а зони спільної роботи САРП і САР тиску на виході КС - ¿Як?-2,8 м3/хб (коефіцієнт запасу - Б %). ІГри цьому завдання'регулятору САРП визначається коефіцієнтом запасу по помпаду 3 %.

Комплекс технічних засобів для праїттичкоі реалізації алгоритму -фунщіонування САУ групою ТКУ розроблено на базі мікропроцесорної установки Л705-1Б-01НГ (НВО ’’Буревісник", м. Санкт-Пзтер-. О'/рг), яка маг для підвивання .живучості багатопроцесорні” структуру. Головний вузол регулюючого пристрій - мікропроцесорний контролер, втинаний на базі мікропроцесорного програмованого набору серії КР680.

Промыслов і випробування багатозв’язкої цифрово; слу групою ТКУ, як: були проведені на газліфтних компресорних станціях КС-16 (Ю "Щжкьовартозськнзфтогаз") та КС-7/2 (ЕО "Сургуткафгогаз"), показали правильність структурного побудування систем регулювання г працездатність алгоритмів і забезпечення системами САУ. заданої якості регулювання параметрів. Це підтверджено актами здачі систем регулюванні САУ ТКУ в промислову експлуатацію.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ Ш РОБОТІ

1, Турбокомпресорна установка (ТКУ) являє собою багатохаяко-вий і багатозв'язяий об’єкт управління. Критерієм управління таким об’актом прийнята ".інімізація втрат корисної потужності на непродуктивні витрати газу,1 щз стискуються, при пуску і лротютж-пажному управлінні ТКУ з забезпеченням стійкої роботи коїлірес-оріа

ТКУ на режимах, близьких до граничних. е

2, Визначено матеуаткчяий олію об’єкти улравлінлп і баге-

іозь'язної СЛУ ТКУ У вигляді системи диференціальних і алгебраїчних'рівнянь з постійними коефі-ціенїами. ^

3, Запропоновані оснзвкі концепції поодави С.-.І .&>-■ ^

3.1. Бтадаинп о.юїєу. что ригутаьаніш САУ ТКУ спої* фук-^іл

¿дійснікїьл.і с урахуванням а-личині: лзда^ч:-.^ .• уО-".э:

коил-есорз ежокого тпску (КВТ) віл задана і межі помпаяу. Ця величина аб^ислккться в агрєгзтній системі автоматччногр лротипои-пажгюго регулювання (OAP1Í) двома методами. На основі отришної інформації здійснюється індивідуальна корекція зллкву по завданню ' частота обертанню валу силової турбіни кожної ТНУ. ■/

. ‘і. 2. Контроль положення робочої точки на газодинамічній, характеристиці КЧТ дозволяє CAF1I зздззати діапазон і харакггар спільного функціонувапш систем регулювання ОАУ ТНУ. Кояна-ОАРП sj'íííohkk корекцій режиму роботи регуляторів CAP частоти обертання Бьлгу силової турбіни (РЧСТ) і CAP тиску на аиході КС таки/ чином, іцоб зиклшити ?МІЩ9ННЯ робочої точки КВТ з зону нестійкої роботи в процесі регулювання тиску газу на пиході КО при збуреннях, які спостерігаться ка практиці. ’ , . •

3,3/ При появі збурення коректуюча ді» САРП на РЧСТ призводить до зсуву з часі печатку роботи протипомпадаоге- регулятора за рахунок здійсяеннч більй повільного (під впливом регулятора РЧСТ) зміщення робочої точки КВТ до помпалкої зони. Коректуюча дія СШТ яв. CAP тиску на виході КС полягає. в перешкоді зміщенню робочої точки КВТ в поштну зону лри збл>юячюс еплквзх. Це досягається раціональній* вибором коефіцієнта взаємозв’язку для заданої sokií спільної роботи САРП та CAP тиску на виході КО, що дає можливість здійснити прстипомпалие управління ТКУ баз рециркуляції газу. Коректуючі зв’язки між системами приводять до ісготного гшнпйкяя динамічних відхилень регульовзяж: параметрів лрк збуреннях.

3.4. Дгя здійснення раціонального протипомпеичшго упрагління ТКУ (шляхом послідовної зміни режиму рсботи КВТ) і забезпеченій стійких перехідних процесів доцільно зсувати в часі початок pea-' лізації козектуючкх зв'язків, що досягається вибором ВІДЛОЗІДЯИХ величин зон спільної роботи систем регулювання. При цьом/ раніш-з'являється коректуючий зв’язок між САРП і РЧСТ.

3.5. Суккціонуваянк САРП під час яавантадаячя ГКУ дозволь за рахунок поліпшення технології підвиздгеи економічність роботи агрегата ка пусковйх режмах та забезпечити плавне екттчення його

а нагні чувану мережу, ШліігавЯНЯ технологі ї ПОЛЯГЗй В ПіїрЗИПеННІ опору пускового контуру ТКУ пропорційно спору нагнічуячкоі v»pe*i, . ЩО зменшує непродуктивні витрати газу ..«tepes компресори, те Е одночасному наборі заданих значень частоти обертання вату і ступеню підвивання тисну нз КВТ, щэ скорочує *ídC виводу ТКУ КВ 38.5»-НИЙ реяим робота. .

. 4. 3апроіюнозана ь£а0шзв'язна система управління групсда гаг зйпбрекачувалгккх агрегатів, я.ча дозволяв компенсувати.. вбурення; тбкійл. чином, : яр виключає великі динамічні відхилення • регуяьова*■ ■ .«нк: параметр і з, і попадання -.кошіресррів ТНУ в зону помпажу, , а 5їако»..'вабезйечуе функціонування агрегатів з максимальним їде по-1 ;/т'.>^ЬГ ситуації.'коефіцієнтом їденої дії. ' , -

5./ вииояаиі, дослідження .іюказуягь, 'ар перевидання,певного ;;йі^о^екаЕ ,зелїігтші’ шйфіці€,нїа передачі ■ до величини зони ;кечут-"■йщоот'і . регуляторів; ■ ї3 Т4СТ і, Ь АЛ?П (вихідні сигнали-яки* фбрмуЯГЬОЯ !за детодом.нздотно-імпульсної ¡¿едуляції) спричиняв до появи'азто->кйдав.айїу•:.•вйситеюія .цього явиіцз. необхідно обмежити величину . к^фіцівнтів передачі регуляторів.. . • • • • . • ,

'!9®?я,і®йь9ішрашіри • настройок взземээз'язяих кзктуоіа ■;реГ5гліаеання--'(¿АУЙ* УФТ,/САР зизку на виході КС) визначені -з умо— ,:-',зою ^забезпечення ••мінімуму•' .Чигегралюго .крра'врі» ЯКОЙЇІ для П6- -‘ р&хі.дйого' ‘йроцвсу, КОЖНОГО' КОНТУРУ 9 - допомогою персональної ЕОМ.

'Результати-- проімсдових випробувань САУ ТКУ підтвердили 'олукизста. висунутих, у. дисертації концепцій побудови , Оагатозв’ яз-кої; цифрової-систем? управлішя, яка забезпечує мни:ал?>нг втрати

- корисно і штудаюст і ка непродуктивн і витрати газу, ’ ш сткскуєть-ся., Система проЛіша вшірабув&ннл і була рекомендована до гіоетій-'• юі’-.щюмйсйрвої- еивплуатацііі' • , ■

• -. .ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ГО ТЕМ! ДИСЕРТАЦІЇ . '

-' ■ і. А. с. 8С8702 СССР, ИКЙ3 ГО4П 27/02. Система прстязопомпал-

• 1ной заау-іїь! компрессорной установки /В. а Шкаренко, Р, М. Шльничен-ко,* С, іь'&рг&ев' - Опубл. 28.02.31. Еш, № 8,

. , 2. А..СІ108В229 СССР, Щії3 РШО 2"/02. Система щютавопошаж-

ной защиты компрерссркай установки /В. Е Макаренко,. Г. М. Мэльнлчви-

по.- ОгіуСмг. 15.0«&. 9*4* Ріал. № 14.*

5. А.С. 1йЄ2В99 СООР, ,ШШг ГОчШ 67/02. Оиотеиа противопомпам-’ ной защиты компрессорной установки /В. Н. Макаренко, Р. іі М^льничен-

ко. - Опубл. О1?. 04- 86. йол. .Vе 13.

4. . Бахшалиев А. Ш., Макаренко В. Н. К вопросу цифрового моделирования для анализа сястем стабилизации основных параметров газотурбинного привода газоперекачивающих агрегатов //Авгоматкэиро-ванные системы управления технологнчеорнми ітроцеасамк добычи, переработки и транспорта газа,- К,: Киевский институт автомагкки,

1938;- С. 55-82.

1.7 -

Я. Ьйкаренчо 3. Е О цифровой системе регулирования , турбо-коылрвпсоркой установкой //Управление техно логическими ярецессами с применением микропроцессоров. - К.: Киевский институт автоматики, 1988. - С. 38-43. .

6. Бтапзлиев А. III , Мельниченко Р. К , Уаьарея!» В. Н. Синтез систзш цифрового регулирования параметров газоперекачивающих агрегатов //Гфибогы и системы управления.- 1689,-■№ 12.- С. 1819.

7. Уакаренко а Н. К вопросу построения цифровой системы протгооломпазогого сагулирования компрессором //Прикладные вопросы разработки АСУ объектами газовой и нефтехимической промышленности, - К: Киевский институт автоматики, 1589. - С. 24-29.'

8. Гриценко А, 3., Мэльниченгео Р. М., МЕисаренко Б. К. Синтез

?;ифроьой системы регулирования частоты вр-здэнкя вала гаэетурбин-ного привода //Мэханкзация и автоматиавцня управления. -- 1931. -

г, - с. 8-1?. , . ■

9. Грщ?нко" Д. 3., Мзлькичэяко Р. М.,. Макаренко В. Н. Икого-свяэнал цифровая система правления турбокомпрессорнымя устаков- ! кзли //Создание компрессорных машин и установок, обеспэчжгкп?« интенсивно*? развитие отраслей топлзтено-энергетического момпле^а. Ьйтериалы '¿И Всесоюзной научи.-техн. конф, по кшпрессорсст роению. Сумы, октябрь 1983г.- Сумы: 1991. - О. 320-326.

10. А. с. 1701989 СССР, МКЙ3 Р04Л 27/00. Способ рету.жрск.чйтя

компрессорной станции /Б. Н. Макаренко. Р. М. И?лъклченкй. - СпуЯл. 30. 18.91. Бш. и* 43. . . ■ •

11. к. с. СССР ПО заявке № 4910502/06, Ш3Г040 27/02. Сие-тама протквопомпажяого управления кЬмпрессораой установил /

Б. К. Макаренко, Р. М. йэльниченко.- Шлсжгелькое репение от 27. СИ-61.

12. А.с. СССР по заявке № 4870107/06, МКИ5 г043 £7/00. Система автоматического управления компрессорной установкой на пусковых режимах / Р. М. Мельниченко, А. 3. Гришнко, 3 Я Макаренко, Г. 3. йсшахйя, С. П. Сергеев. - Положигвлым» рвиенив от 16 04.9?.

»югогу* «агеигли Ьгр,^}£> 50М.$Щ