автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Применение математических моделей в расчетных задачах системы автоматизации компрессорного цеха

П и

и I '

Научно-производственная корпорация " Киевский институт автоматики"

на правах рукописи Позывной Вячеслав Анатольевич

Применение математических моделей в расчетных задачах системы автоматизации компрессорного цеха

05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев 1993

Работа выполнен« в НПК "Киевском институте автоматики" Научный руководитель - Заслуженный деятель науки и

техники Украины доктор техническим наук« профессор И.Н. Вогаенко. Официальные оппоненты« доктор технических наук,

профессор Савченко И.Г. кандидат технических наук С. Н.С. Питомец Г. И.

Ведукал органиеация

Всеукраинский научный и проектный институт по транспорту природного гааа

Злаита состоятся " /У " ____1Э34 р. в.____час.

на ооседании специалиеированного совета К 109.02.01 по присуждении ученой степени кандидата технических наук в НПК "Киевский институт автоматики".

Адрес института* 833153, Киев-153, ул. Нагорная, гг.

С диссертацией можно оенакомиться в библиотеке НПК " Киевский институт автоматики".

Автореферат раеослан

'_1дэз г.

Ученый секретарь специалиеированного совета я 1

а ли

кандидат технических наук <.// > ИЛ Я. Н. Волынский

- 3 -

ОВ»АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Для систем, транспортирующим гае не районов добычи е

центральны* районы и »а рубеж, характерна высокая степень кону

центрации производственный мощностей а вид* многоииточн!*« технологических коридоров. Формирование »тих систем потребовало создания и внедрения труб большим диаметров и газопзрзкачиваи-яим агрегатов <ГПЙ> повышенной единичной модности (до 88 МВт). Дальнейшее раевитие магистрального транспорта гаев будет продолжаться эа счет освоения ресурсов новым месторождений, пора-оснащения и реконструкции дейстаумаим гавопроводов и компрессорным станций, что соответственно определяет дальнейший рост объемов транспорте природного гаеа.

Основной частш магистрального газопровода является компрессорный цех, выполняющий работу по компреммироваии» природного гаеа« Автоматика, управляемая работой технологического оборудования компрессорного цеха и в частности ГПЙ проектировалась и разрабатывалась десятилетие назад, на старой елемеит-ной бае* и не отвечает яапросам сегодняшнего дня. Системы автоматизации, разработанные S-7 лет иаеад, привязываемые н уже действующему компрессорному цену малоэффективны иа-еа им слабым вычислительным ресурсов и иозиикамаик зависимостей or реконструкции компрессорным цемов.

В настсятий момент назрела остра» необмодимость в рзаработке современной системы автоматиеации компрессорного цеха не базе современным вычислительным средств, которая должна обеспечить! экономию топливного rasa, оптимизация работы ГПй компрессорного цема, качественно новый уровень работы оперативного персонала цеха.

Важная задача, которая возлагается на систему автомотивации - диагностирование основного темнологического оборудования компрессорного цаха.

Вычислительная мощность и развитый математический алгырат такой системы должны компенсировать возникая*«» проблемы, связанны» с погрешностями первичным средств измерений и условий информационной недостаточности. t

Система построонная на новым техническим средством будет способна не основе твкуцмх данным телеизмерений вослрок»-

водить реляционную модель работающего Г/1Й. Осуществление этой еадачи подымит И* качественно новый уровень технологии) работы компрессорного цехе.

Применение математическим моделей в расчетных задачам -ото первый ш*г в использовании развитого математического аппарат« п условиям действующего номприссориого цека. Задача интересная и актуальная.. ,

Целью диесерталирнной работы является разработка математического аппарата и программного обеспечения по реализации математических моделей в расчетных оадача* системы автоматизации компрессорного цеха.' При работе, некоторые концепции и практически полученные результаты могут быть применены и еа рамками модулей расчетным еадач, что также нашло отражение в материалам роботы.

МРТ8ДИ каяпадРИйНИИ. Дли достижения поставленной цели использовались-некоторые направления! теории вероятностей Статистический «налив) и теории графов. Численные методыа дифференцирования функций, решения систем линейным уравнений, онс-трололяции и интерполяции функций, нахождения зивтремумов, решения нелинейным уравнений к др. Математический аиалие функций многих переменных.

Научная ноаионд. Разработаны принципиально новые методики повышения надежности рееультатов работы модулей расчетным еадач системы автоматизации компрессорного цеха, еа счет анализа данным телеиемерений, поступающих на входа модулей. Соедан математический аппарат и написан универсальный программный модуль, осуществляющий определение аналитических зависимостей параметров темнологического процесса друг от друга в реальном масштабе времени • Проведен аналие о децентралиеации больших задач моделирования. Разработан математический аппарат по генерации трехмерной модели ГЛй на основ* получаемым реальным данным телеиемерений, методики использования.

Практическая иецнре?ть. большинство материала диссертационной работы апробировано в качестве программных продуктов на персональной ЗВМ, и мажет с успехом эксплуатироваться в системе автоматизации компрессорного цех«, испольеумщей операцион- • иу» систему МЗООЗ. При отладке программ, изложенные методики уточнены и доведены до уровня практической реалиеации.

Некоторые практические результаты от внедрения)

1. Определение параметров ГПЯ1 приведенная относительная внутренняя модность и политролический КПД, моторы» н» могут бить непосредственно определены и» данным телеивмерений'|

&. Воеможность аналиеа работы модели (»ункцим диагностики) от равным независимым;источников информации! реальным по-наеаний датчиков, статистических данным ВНИИГЯЗ (испытаний ГПЯ на стенде), данным телеивмерений - ретро.

3. Вовможность выполнять фотографии зависимости параметров ГПЯ друг от друга и от времени ( очень важно в периоды пуска и останова ГПЯ)(

4. Увеличение надежности работы модулей расчетным еадач|

5. Ммоговармамткый расчет наиважнейшего параметра ГПЙ1 приведенная бёьемкая производительность}

требования и критерии предъявляемые к современной системе ввтомативации компрессорного цема;

мотоды децонтралиэации классов большым еадач моделирования техпроцесса системы автоматизации компрессорного цема|

метод обеспечения надежности результатов работы модулей расчетным еадач системы автомативации компрессорного цэма|

математический аппарат разработки программного модуля, определяющий з аналитическом виде дзумерныа еависимости темно-логическим параметров)

математический аппарат генерации треммерной модели ГПД| методику заполнения расчетным еадач по ГПЯ с применением сгенерированной модели ГПЯ.

Реализация ррвультзтоэ. результаты диссертационной работы использованы о равработке системы "Иного ГПЯ" Киевского института автоматики, выполняемой лабораторией "Микропроцессорным систем", руководитель Коденсний Г.С. Практические реоультаты оксплуатируются в виде автономным программ для персонального компьютера а производственных подраеделеиияк ГП "Тюмемтранс-гав".

ОуйЛЧНации. Основные реоультаты диссертационным исследований отражены в 3 опубликованных работах.

Диссертационная работа состоит введения, пяти глав, заключения, четырем приложений н перечня используемой литературы. Рйций ойьем диссертационной работы 126 с., чэ них Эй с. текста, Ра&эта иллмстрироиапе с по-

- с -

мпаьи графики "Шпйонв" 16 рисунками и в таблицами.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

. Эв введении дан краткий аналие перспектив раввития информационным технологий, развитии средств автоматиеации в ГП "Тк-мвнтрансгав". Обосновывается актуальность темы диссертационной работы. Сформулированы цель м вадачи работы, отражены основные положения» имепяие иаучнуи новиену и практическую ценность.

Э первой главе дан «ноли» ряда основным критериев и под-г кодов и равработиа современной системы автоматиаецми компрессорного цеха. Освежены проблемы реконструкции компрессорных цеков с цель» &втоматиеацни технологии. Осо1^«но идея методе с&страгиросания при оргсниеаиии идентичных расчетных оедач. О материалах главы иеложекы основные критерии оргснпсацми процесса обмена информацией между системой сэтоматиеации и персоналом компрессорного цеха. Определена оптимальная форма информационной емкости прсдоставлямой системой информации оперативному персоналу.

Проведен аналие воемояиости перехода не качественно новый уровень выполнения расчетных еадач. Обосновывается методика по применению в системе астоматиоации считывании и представления информации екалогооих датчиков относительно опорного, интегральное покаеение которого определяется косвенным достаточно точным методом.

Обоснованы основные критерии и требования к функциональному содержанию среды управления программным обеспечоииЕМ системы-автоматизации. Это наличие .унифицированного явыка управления средой, обеспечивающего решение вопросов! настройка системы дотомативации по данной технологической схеме цеха (или изменениям), управление еадачами непосредственно, внесение изменений в уставки и константы блоков расчетных ввдач, переопределение лериодичностей процессов (изменение графиков вывода информации и формы на печать) и др.

Сформулированы требования к программному обеспечению системы ввтомативации в части постровни» и доступности.

__СЛове.___приводится методика распараллеливания

больших алгоритмов математических моделей теипрсцессо. Сложную

эадачу моделирования текпроиесса используя разбитый аппарат математического программирования решить без специальным мвтоЧ доВ децентрализации Весьма трудно. В блив'гйшэв £ремя ва счет появлении мультипроцессорных систем и развития срэды программирования, поддерживающей многозадачный режим и распараллеленные алгоритмы в реальном масштабе Времени, решение задачи до-централиэзции сложного алгоритма на множество отдельных подсистем с учетом пврспактивы «влпатсч насущной задачей. Одна м-з интересных задач системы автоматизации компрессорного цена, это создания модели ГПА п мерного пространства по риальным показаниям датчиков (температур и давлений газа на Виоде-винодо компрессора ГПА, оборотов турбины, температуры окружающей среды, количество потребляемого топливного газа, обьемной произ-Ьодптепьности и др.). Решение этой задачи позволило бы паспар-тизо&ать tee ГГ1А компрессорного цела и решить задачу пляиирц-вания работы цеха в целом. Математическая модель текпраиесся, используя современную теория гра»ой, должна ьыть «ормвпиэобана и представлена 6 Виде грае-модели. Вершинами графов могут 6ы1ь модули программ (6 случае построения модели п мерного пространства, Модули решения целеВыК Функций ат данного аргумента или оптимизационные модули)< ребра несут информации взаимовлияния аргументов или результатов Выполнения программны!* модулей*, соответствующих Вершин. Далее, с помсиью разработанного аппарата осущаствляэгея задача декомпозиции граф-модели на подмножество соответствующего п количества подсистем. После децентрализации, подсистемы распределяются В среде для параллельного счета программно-аппаратного средства Вычислительной системы.

Моделью рассматриваемых обьектоЬ я&ляется неориентированный граф где i •■• f^J - множество Вершин графа соответствует объектам системы. Связи между обьектами системы задаются с помощью ребер графа ¿Hi&Z, ■- Раб-, рам графа могут быть приписаны как- эдинзковыа, так и различный ' Веса ¿¿j ЪО (-■<, i, П; ¿fj) . Задача декомпозиции гра*-модели на f минимально свяэнык частей имеет следующий Вид. Множество вершин V графа 0, должно быть представлено в виде объединения такик непересекающихся подмножеств V>, (/#•, •'■• » что функционал .

I ¿fa

достигает минимального значения при ограничениям на размеры

подмножеств. В работе рассмотрены задачи декомпозиции системы на общее количество подсистем г=2, г>3, при ограничениях

на размеры подмножеств.

1йаШ*-ХДй&а_посвящена вопросу повышения надежности достоверности реэулыатов расчвтных валам СП. Разработанная методика и математический аппарат материала базируется на теории вероятностей и аппарата математической статистики. Была поставлена следующая задача! перед началом работы модулей расчетных задач системы автоматизации компрессорного цеха выполнить анализ текувих данных телеизмерений, поступаюших на вход модулей, на предмет соответствия реальному состоянию технологии на данный момент. В процессе работы задача органично разложилась на два независимых направления»

1. являются ли А_.1ные канала измерения системы айтомати-. еации результатом измерения физической величины»

2. определение вероятности соответствия дынных канала измерения реальному состоянию технологической системы.

Па 1. разработана методика определения характеристик ре-аулыата измерении нвпр&ры£ <ха& «изической величины.

Зная бремя цикп$ опроса контроллера ЙЦПЬ устанавливается таймер на величину Производится, выборка дискрет-

Ной случайной величины • В зависимости от масштаб-

ности и желаемой точности результатов проводимого анализа, выбираются количество генеральной выборки N и уровень дискретизации £ пв* . Определяется шаг Д X дискретизации упорядоченно-гр дискретного множеств« ■••) Яме* J•

А к - X - Хкпи ,

I пву. >

Определяются количества ре&упьгатай измерений попавших 6 каждый из дискретных интервалов ■

п-л (х; <? ац1 .....

Ьероятности события для каждого д определится Р^г гч//У . Находится математическое ожидание. М(Х1) ~ £ Определяется стандарт случайном величины или дисперсия«

'Распределение плотности вероятности известно по £ 11, Идвнти*ицируется полученный эксперементапьно закон распределения плотности вероятности с известными законами распределэния нормальным <Лапласа-Гаусса) Р/х) = ¿^¡/дГ(&) J' равномерным законом РСн) - С*"1

Лапласа Р(и) - £ £

Полученные рееультаты аналнва приводятся н необходимому виду и сравниваются с данными метрологической службы, предварительно «внесенными в -систему в виде граничных условий для данного канала намерения.- ^

Принципы наложенной методики позволят исчерпывать« олрэ-делиты работоспособность первичного датчика т»явв««врекия| исправность линии, работоспособность контроллера «ЦП.

По о об«ем виде вадача формулируется! пуст«» 2, «намеренный параметр, является функцией многих -перемен я«х от *аиво-лее влияюдих. ка нее параметра о к, у,*», 2(»,у,'«|П Йвобхокието определить вероятностные характеристики саотсетствия ся»чемия параметра 'ъ обобщенному «эстет«!»:» параметров -я,' У***«

В работа приводится -методика основанная . т«о ¡накоплении статистических данных оталоииоЯ зксплувтацйа «кстумы '(например после текущей аттестации СИ) е -к-льнойагй <сист»матиаецквЛ .данных и определений математических ««идзний параметров а отношении опорных параметров. Тек 6 вы»» приведенных тгрммнах, .для параметре 2, . определяются все ЩгЗ* •= ¡Мг^.'д'.И,, ¿¿/е., И где ¿Ш , А у; , 6 дискретны!» жиапавомы ■иомгнення опорных 'параметров.

При выполнении анализа достэсэрности эначения "параметра 2 по значениям параметров х,у,'»ч определяется 'одно ;иэ 'подмножеств удовлатворпюаих условию (й XI, ((% % ч '«второму

соответствует /•/{а)1 . Даяоо пкалиоируется выполнение мера-свистка ^ ~ И(2)11 <

где ^ - погрешность доозритгльиого 'иитгрвалл.

При на ге.!полн«иии неразгмигтоа, щиачзмиа неморинкей величины г на соответствует -состспккя ггтхно логической <с*стамч, чтз означаэт наличие неисправности я каналях 'нзморпкия -систем»! ев-томати®«ции.

Г>два_д. Рила поставлена 'практичпекая гад®ча р^орлботату. программный модуль -для -системы автоматизации комлряссоркогс; 'и'еха, 'осуце'ствлкющмй -опрвдалекиг «мапкгвчвекой диумеркой зази-силести реоультатьо ивморенип 'параметров яруг (вт друга (или Функций 'парэмотра от 'времени)-. 'Клпсвически ®ав«ча 'невыоаетсв> определенна с?-/(-кцни -регрессии стгтисг-мчэен'ега >кг.&-пи-дечип. Были исследованы метод»! :раесматрисаемиэ "э ¡СЗЗ-. •'Юаяиеет!» -»гой 'задачи »аключявтея » Униа'в'рсальности использования 'модуля, 'перечислим

- ю -

некоторые из Ьоэможиык его применений

1 .Фсчогрв«ироаан*>© эаБисимостей параметров, необходимые периоды (момент пуска, остаиоЬа агрегат« п

2. Пцо&едешле аиаонэз однотипны* эдЬнгнмосувМ тмересую-цих параметров эа контролируемым промежуток бремамл.

3. Хранение данный статистически» намереммй & компактной

«ИДв.

4.Использовании для разработки спожнык математически» моделей текпроцвсса п-мернаго пространства»

5.Исследование роаоьнид технически* Мбрактеристик ГИЛ»

На рисунке ниже по п.1. дана гшлмстрацмя, где замочат пан»! гаЬиспмости 6 период пуска ГПА1

а. Обороты турбины от бремени*

6. Оььемнаи производительность нагнетато.т« от бремени», с. Объемная производительность нагнататэая ат тапаибного

газа;

Ц. Потребляемый гпа топлнйнмй газ от бремени. Графжи зшсишстеЯ тр$ыетвг*а ГПА с начала пуска

Перед разработкой модуля были определены основные критерии, которым он должен от&ечать. Минимально Ьоэможное бремч про&еденин расчетов, при выбранной Функиш регрессии Ь бпдв полинома степени 12. Количество, данных поступающих на Ьход модуля ограничена размерноегьм дбумерного масси&а и райно 100, но этот параметр не г.Ьляетсл ограничительным, можот быть свободно расширен. При увеличении количества Вводных данных точность работы модули увеличивается при незначительной потери

= и -

бремени.

Поставленная задачу была аналитически ранением

систем линейных уровни* 4 ЧвСЛМНК Лфвй&боАных. Пусты Функция регрессии есть МЩИНР». 1?; с^епекда!

тогда а овием биде ^ я

Коэффициенты Аи^Ч «ч « УС<\рМ«»

" %/ч'-й! »

где реэу^таЧ параметра ет зргуиамтз Ш -.

Вспомогательную «уцКЦШ мняги* тер-еменкун (4{>, 4ц ,

Которая Я&ПЯЭЦЕЯ

усилий Ф мпжт&Аьт ШЙ

выполним

4».....Щ а

jf(fifa4/!цi*ytj в;

«* m те* Т5Е

HUA^^j^]' |£ »0

опуская дальнейшее решение» п«аун*ш

И, & ♦ А , /)«£,Х\П = I ш Щ" аР;

«»«•в* —i r^ JJ^ e s= а

Программируйатч пшпученняа решение ишбядмажне И9=аа ьоэнйкам-иин погрешностей при решении ешётетц (»вторые (обусловлены раэ-пичием.ПярядРаЬ К08вФИЦЯ@ИТй|, Креие тара задача обьемна, при у&елииении кппичеетба рвзультатаб измерений tfifalj применять -приведенный апгоритм 6 ёиетемзн рй§ПЬНого Времени нереально. ■

Мчтчй гюпвжрнныЙ 6 ®?Н9§У разработки модуля бавируотся на' слодумтем прецпа.'шчшиии5 прппнчи атепеии п является -оункйивй рэгрвср.ии ев^сжупИОШТИ psayíIMTi TSfc измерений, если его кривая прокалит Ufí¡)P«S Г) TQMtK ИЙТНРМР чЛг1$£тся течками расстояние от

- IZ -

"которых до точек 'реаультл тоЬ 'измерений Минимально 6 окрестное-Y*k r> йискретно'гй уиЪс'тккь í'-де каждый дискретный участок п пб-•ñ'né'Tfn УюдмИйжёствйМ участка 'предыдущего п-1 и последующего

'На каждом Vi участке 'определяются значения х,у от&ечаюиие

уело*'и» s

-Xi'i.ïj* - 'nàpw tpeàyrtb'tfcVa'fc Измерений «Ьук параметров , что

■)ú е |*»> j u

TtVfc 1<*к 'функция i-íyi ^ül ) 'каждого диск-

ЧрвтйаНЬ Уч&'стУа 'WenKeYc'à ЧункЦйей двух 'переменок, монотонна, & границах участка 'имеет 'оййн •Ъкс'грамум, ta vis условий экстре-

•иум. -W-^'мГ-Ш'^

Задач* 'решается "численными 'методами. Алгоритм приближения 'rio Viep е'М^АМй 4MiWiVk<Л-, 'йа 'распараллелен. На каждом шаге ите-рвияи олрал^мньугл $ Ж,

■Й^ эависймостй от выполнения условий

, il?o, cfy >£>>„ /fé*!¡ >/fy >f thb-ttb&i,, <a%> conéí

выбирается 'решений 'no 'нас'гройке очередного 'цикла

итерации или выходу ■"достижунию 'паст Л Ненкой точности 'определения х,у.

Ooç.oj?. нахожде^В, -опт'имальйык Уочек -fa, ...

, .л /Д tfr.faifçjfj^f} в'-ч а а 'система 'линейных уравнений^, 'йМраделяют-Víi tSü&WKtfftWWt fRWWffiWia-. 'При 'решений tíicteMú Ча'к чкт 'возникла 'Hfih'i'llíí'íífui, Ъ'СУсЪЬЪftëfliiâ'iT, 'возникающими 'погрешностями, при опе-(рк'ййи 'с <бЪ№тий'и 'И малыйй "¿(йЬл'к'мй. 'кйм^ил'аторы 'языков 'программирования высокого 'ураЬнн 'tlO'SBóiinwY tínapHpaüatb <с «фиксирован-•но'й длиной 'MáliiiíHHdrb 'rtffëiicVaeTintbaHX >tíi№h¥«K№iiie числа с

плавамчей sahfeYàâ '(в VoMriHWYàpê! ''i;ldnq ffïbtft'1' 'состоит из

éjfl '¿айт'К 'ftoaYoMy "дМп 'решйг'1йя "оада'^й '(¡ыЛй 'найдены »«'«активные ме га'вь! 'ciiulKÈKasne 'бНияйив 'rttír'peiiíMOc.'Téít 'при 'Ьпериро&ании с боль-Ч>!Ийй1 -и, 'ма'НйШи ''Уислайи. 'tí '<ft¡cYMOcVH '¿ил 'Изменён -метод Гаусса 'решёмип 'сйсУёйЫ 'ЬинеймЫх '-ура&'rienv¡i'i. 'Перед 'каждым циклом 'исклкИЧМйп 'ebayíséír'6 урь'вйёийя-, 'dhYHMaль'но вбирается само вс -¡íyieeb 'Иэ^гёрйй определенно!

'('If/ii <¥налй9е 'rouilocYfiiix "К'арвк'тар'истис. «разработанного метода HiiirièJhfc.Wb'aMcn 'меЧо'д 'йа'ймеййшй!; МвадрагЬв, '«ыла '.разработана 'MtocYfiyfotííWtnUitflt 'Ьрйграйнэ •<ИфвлеКЬг>ма я значения целевом «ytn •Уий Wih '¿-(Чтож.ир, i«it'hfci!t 'о гv'fiOHijHHH:: 'Исаи 'поянчо •

'йа, '»ЮЛОЖЙУПНРН. :Рреипннм» ."чрз i ! прнг. i

работы программы! при объема результатов измэрежий на вкодэ 100 пар параметров, время обработки на персональном компьгатярэ 2ВЬ/2В7/14> МГц не превышает 0,3 сок. >

ЕД&!кЭ_3. посвязэна анализу и матодам решэния расчетный ва- ' . дач с помоаью математических моделей. Вопросы выполнения расчетных ¡задач по ГПА рассматриваются С2Э. В работа при&эяоно решение задачи создания модели работы ГПА по основным его характеристикам! обьам транспортируемого газа, оборотам турбины и степени сжатия. Эти три основные параметра в шимозе вис пкы Аруг от друга и большого количества другим параметров (температур газа, технологического режима цеха, давлений и др.). А&--тор приводит один из матовой автоматизированного получения мо-1 .дели ГПА от различным источников информации. Задача эксплуатируется & реииме реального времени на. работавшей система автоматизации компрессорного цеха. Порвый источник информации, вто статистические материалы ВНИИГАЭа, получаемые при етенао-Вых испытгипг>х ГПА на заводе изготовителе. Второй источник- -ото значения параметров после-рвгламзнтиаго (эталонного прогона' ГПА. Третий источник информации - это действующие значения параметров работаюаего ГПА. Анализ на действующей система звто-: матиэаиии результатов работы модели ГПА от трек источников информации позволит!'

1.Качественно поднять уровень выполняемых расчетов!

2.Определять оптимальную рабочую точку ГПА (задача оптимизации).

3.Судить об изменениях поведения ГПА в работе (диагностика ГПА И

4.Выполнять эадачи прогнозирования (планирования).

3.Оптимизировать задачу ведения архива данных технологического процесса|

Ниже на рисунке приводен график «ункции наскоаьк.их переменных, зависимости степени сжатия ГПА от приведенных оборотов , турбины и приведенной обьемной производительности нагнетателя

Параметры степень сжатия, привэденные обороты, . обьемнап' производительность могут быть рассчитаны системой автоматизации из прямых показаний датчиков телеизмерения (температур га-, ва, оборотов турбины, давлений, перепадов давлений на измерительном устройстве и т.д.). Методика их расчетов в работе

представлена. Была постаблена задача генерации трехмерной модели ГПА от нвва&исимык источников Ьиодной информации.

Ж

Праведная обыня-щл ^юшаодтцпытть

I

300 ч ф

/>в фих зависимо с т»

-к

ш еаа

ЛчяГПА -70-16 (ВН№1ГАЭ)

Основной инструмент при разработке методики и программы интерполяционная формула Лагранжа*

= ,2 у; П

Х-п - >Ц

Разработана процедура "I адгагЛ}"* 6 которую передаются д&умерный иассиЬ данных, размерность, аргумент - значение функции от которого необходимо, бычислить. Работа модели заключается й обработке большого тренмериого массиба бходнын данных и получении упорядоченного ограниченного трехмерного массива йиде узлоб по дйум аргументам где С? "р I - ^р ¿и = й О.

с дальнейшей Возможноетью получения значения любого из трех паракатроЕ по иэбестным двум. 'Данные эабодских испытаний па основным типэм ГПА, используемых на компрессорных цехак, ужо даны & упорядоченном биде, график для ГПА 11-1& показан Выше*". В математическом аппарэю механизма'определения значения функции по дЬум аргументам на основании упорядоченного трехмерного массиба с То т,к г писс ги; данные I пс|,'1ь?-у<:*; с н иис/к^ниыи : о д рй—

шенил нелинейных уравнений. Для поиска численного решения 6 качестве уравнения может выступать процедура "Lagrang".

Одна из практически» ценностей, получаемой за счет эксплуатации математической модели - что возможность определения параметров■ приведенная относительная внутренняя мощность ГПА и политропический КПД нагнетателя. Эти параметры не возможно вычислить непосредственно из данных телеметрии.

' ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дисс'ертаииониой работе получены следующие основные научные и практические результаты!

1. На основании проведенного анализе требований и качества предъявляемые к современной системе автоматизации компрессорного цеха, разработаны основные важные принципы и методы и:; достижения. Разработаны требования, которым должна отвечать сисгвма звтрмзтиэаиии с. части среды управления программным обеспечением, обоснован катод применения унифицированного языка управления и настройки современной системы автоматизации. Разработаны требования и критерии предъявляемые к процессу оптимизации объема и емкости информации выдаваемой системой . Определены требования к уровню закрытости системы.Проведен анализ возможности перехода на качественно новый уровень выполнения расчетных задач. Обосновывается методика: по применению в системе автоматизации считывания и представления информации аналоговых датчиков относительно опорного аттестованного датчика, соответствие показания, которого можно проверить косвенным, достаточна точным методом. Разработана методика обеспечения максимальной "живучести" системы в условиях дофицитг! информации, которая-основана на принципе многовариантности решения одной задачи.

2. Проведен анализ задачи децентрзлиззции больших систем задач математического моделирования на подсистемы, выбран аппарат реализации. Разработаны методики декомпозиции гра»—«одели техпроцесса на г=2,3 и более подсистем. Аппарат выбранного решения задач является унифицированным и в обием случае tiv зависит от требуемого количества подсистем. Децентрализация спс, темы на минимально связные подсистемы может быть npons?o,v»>t:i ■■ •

определением паим'^иып^: о t оличеслгюд*:иг;т î^h , при

- 16 -

удовлетворяйся ограничения на размеры подсистем.

3. Разработана методология повышения надежности результа-то! выполнения расчетных задач 6 системе автоматизации компрессорного цеха. Сформулирована аналитически модель распознавания данник телеметрии на Ьходак модулей расчетных задач. На основании теории вероятности, разработанный математический аппарат, реализованный в система автоматизации в качестве программного продукта позволит!

определить являются ли входные данные результатом измерь ния физической величины!

с какой вероятностью значение измеренной величины пара* ' -

магра соответствует состоянии реального технологического процесса!

4. Рьзработан математический аппарат проектирования уни-. версалыгого программного модуля системы автоматизации компрессорного цеха, определяющего аналитические двумерные зависимости параметров техпроцесса. Работа доведена до инженерного уровня (иаписан программный модуль на языке С++, Приложение 2>. Разработана методика регрессивного анализа полиномом 12 степени.

3. При практической работе над уменьшением погрешностей счета, выяснилось ,что метод Гаусса! решения систем линейных уравнений может быть усовершенствован. В работе изложен критерий усовершенствования и способ модификации метода Гаусса .

6. Разработана методика численного решении систем линейных уравнений в частных производных.

"/. Сформулирована задача динамической генерации трехмерной математической модели ГИА в работающей системе автоматизации компрессорного цеха. Разработана методология использования модели при выполнении расчетных задач. Разработанный математический аппарат генерации модели, реализован на уровне прог-

I

раммного обеспечения персональной ЭВМ, Приложение 3.

В. Решена задача в системе автоматизации компрессорного цеха по статистическим данным ВНИИГАЗ определения Дб-'йствуишин: приведенной относительной внутренней мощности ГПА и полиюопп-ческого КПД турбины.

•7. В пронессс работы над диссертацией копиептуально были Сформулированы некоторые перспективные задачи современней') системы автоматизации компрессорного ие::а, реализация которых

- 17 -

потребует наличие математической модели ГПА»

определение оптимальной рабочей точки эксплуатации ГПА« кратко-срочное планирование технологического процесса| диагностика ГГ1А|

Г1о материалам диссертации опубликованы слвдумииа осипбиы« работы!

1. Богаенко H.H., Полыйной В.А. Вероятностные методы диагностики средств измерений системы управления текне»ло(-ичэски-ми процессами. Сборник научных трудов под редакцией H.A. Рюм~ шина. КиеВ, 199;S.

2. Вогаенко H.H., ПозыВной В.А. Математической моделирование & задаче расчета основных показателей работы гваопарека-ниВакяэго arperjTB. Сборник научных трудов под редакцией H.A. Рммыина, КиеВ, 1993.

3. Ecrsftii.« о И.Н., Позыбной S.A. Модуль определения аналитических эа&исимостей параметров технологического процесса компрессорного цеха. Сборник научных трудоб под реедакцитЧ H.A. Рюмшииа. КиеВ, 1993.

Иястятут аясиатаи Тир..$0 -