Функции АСУ ТП СКС.

Автоматизированная система регулирует и контролирует следующие параметры СКС:

- давление откачиваемого газа на входе в СКС

- работу струйных аппаратов

- расход, давление и температуру подпитки струйно-компрессорной системы

- уровень рабочей жидкости в сепараторе

- работу насосов и автоматизированных задвижек

Кроме того, автоматизированная система контролирует:

- температуру откачиваемого газа на входе в СКС

- перепад давления на фильтрах на приеме насосов

- перепад давления на фильтрах струйных аппаратов

- давление парогаза в верхней части сепаратора

- давление и температуру парогаза на выходе из сепаратора в топливную сеть завода

- температуру подшипников насосов и электродвигателей

Кроме функций регулирования и контроля, АСУ ТП СКС также выполняет функции предоставления в различной форме информации о технологическом процессе и состоянии оборудования (информационная система). Система имеет около 40 аналоговых входов, 2 аналоговых выхода, 35 дискретных входов и 30 дискретных выходов.

Принципиальная технологическая схема струйно-компрессорной системой с КИПиА изображена на рис. 3.1. На схеме приняты следующие обозначения:

ОК — отсечной клапан; Э — электрозадвижка; T — температура; P — давление; dP — разность давлений; F — расход; L — уровень; I — индикация; R — регистрация; C — управление; S — блокировка; A — сигнализация.

3.3/ Функция управления производительносью СКС. Одна из главных функция АСУ ТП СКС — управление производительностью по откачиваемому газу, которая обеспечивается последовательным включением/ выключением центробежных насосов и струйных аппаратов в зависимости от давления газа в факельном коллекторе. Такой подход к управлению производительностью обеспечивает значительную экономию электроэнергии и более эффективную стабилизацию давления в факельной сети.

Сигнал об изменении давления в факельной сети поступает с датчика давления, установленного в сепараторе, как показано на технологической схеме рис. 2. Экспериментальные данные об изменении давления в факельной сети представлены на рис. 4 и рис. 5.

Включение/выключение электронасосов СКС производится при достижении давления в факельной сети заданного порога P₀ (рис. 6). При этом возможна ситуация, когда давление в факельной сети будет осцилировать около порогового значения, и электродвигатель будет работать в старт/стопном режиме. Релейный режим работы системы управления производительностью со значительной частотой переключений резко сокращает сроки службы электронасосов. Один из возможных путей уменьшения частоты переключений состоит в формировании не одного порога P₀, а двух его значений P₁,P₂ (рис. 7). При достижении давления в факельной сети порога Р₂ происходит включение электронасоса, а при достижении уровня Р₁ (Р₂>P₁) соответственно его выключение. Такой алгоритм переключения позволяет резко сократить число включений/выключений электронасосов. В системе управления производительностью СКС значительно уменьшается число переключений, что приводит к увеличению срока службы работы электронасоса по сравнению с однопороговым P₀ режимом работы системы управления производительностью.

Аналогичные рассуждения верны и для управления электрозадвижками и отсечными клапанами, которые регулируют подачу рабочего тела и факельного газа в струйный аппарат. Таким образом, уменьшение числа открытий/ закрытий электрозадвижек и отсечных клапанов приводит к росту их срока службы.

Как показано на технологической схеме (рис. 3), СКС содержит три электронасоса и четыре струйных аппарата, в этом случае алгоритм управления производительностью принимает следующий вид (рис. 8). Допустим, давление факельного газа меняется в диапазоне 4-16 кПа. Сигнал давления снимается с прибора PRC. При повышении сигнала давления до 4кПа происходит пуск насоса Н1. Насос Н1 создает давление нагнетания в линии выкида. При достижении давления нагнетания — 6 МПа., открывается электрозадвижка Э-1, после чего открывается ОК-1. Струйный аппарат СА-1 — в работе. При дальнейшем повышении давления факельного газа до 7кПа происходит пуск насоса Н2. Насос Н2 создает давление нагнетания в линии выкида. При достижении давления нагнетания — 6 МПа. открывается электрозадвижка Э-2, после чего открывается ОК-2. Струйный аппарат СА-2 — в работе. При дальнейшем повышении давления факельного газа до 10кПа происходит пуск насоса Н3. Насос Н3 создает давление нагнетания в линии выкида. При достижении давления нагнетания — 6 МПа. открывается электрозадвижка Э-3, после чего открывается ОК-3. Струйный аппарат СА-3 — в работе. При дальнейшем повышении давления факельного газа до 13кПа открывается электрозадвижка Э-4, после чего открывается ОК-4. Струйный аппарат СА-4 — в работе. При понижении давления факельного газа до 12 кПа происходит закрытие ОК-4, затем Э-4. При понижении давления факельного газа до 9 кПа происходит закрытие ОК-3, затем Э-3 и останов Н3. При понижении давления факельного газа до 6 кПа происходит закрытие ОК-2, затем Э-2 и останов насоса Н-2. При понижении давления факельного газа до 3 кПа происходит закрытие ОК-1, затем Э-1 и останов Н1.

При разработке алгоритма управления производительностью СКС необходимо учитывать то, что тренд давления в факельной сети с течением времени изменяется случайным образом. Физически это можно объяснить тем, что технологические установки нефтепереработки сбрасывают в факельную сеть различные объемы газа и в случайные моменты времени. Кроме того, в сигнале, поступающем от датчика давления, помимо полезной составляющей присутствует и случайная компонента, которая обусловлена погрешностью измерений, передачи измерений по каналу связи, преобразования в цифровую форму и.т.д. Для уменьшения влияния случайной компоненты в измерениях используются статистические методы. Ниже рассмотрим три метода при реализации алгоритмов управления СКС: «скользящее среднее» из теории статистического анализа временных рядов [2], нечеткий тест Гаусса [3] и нечеткий тест Стъюдента статистической проверки гипотез.

См. рисунок 3 в файле Рисунки 1_5.doc
См. рисунок 4 в файле Рисунки 1_5.doc
См. рисунок 5 в файле Рисунки 1_5.doc

2.7. Управление производительностью СКС с использованием четкого скользящего среднего.

Задание.

Цель работы: Разрабатывается модель управления производительностью СКС. Исследуется эффективность управления производительностью СКС на базе четкого скользящего среднего.

Порядок выполнения работы:

1) Создать программу в виде блока “S-Function” Toolbox Simulink, которая реализует алгоритм скользящего среднего в соответствии с п. 4.1.

2) Используя Simulink, промоделировать систему в соответствии с п. 5.

Дополнительные числовые данные:

интервал моделирования [0, 20];

шаг по времени 0.01;

пороги переключения P₁=4.5; P₂=5.5.

3) Построить графики:

а) изменение давления в факельной сети;

б) управление электродвигателем.

Определить количество включений/ выключений электронасоса.

Отчет должен содержать:

1) Структурные схемы моделирования системы.

2) Графики

а) изменение давления в факельной сети

б) управление электродвигателем.

3) Таблицу 1.1

Таблица 1.1

4) Выводы по работе.

Контрольные вопросы:

1) Определить вид сглаживающего полинома при r=2, m=9, (аппроксимирующий полином второго порядка, сглаживание производится по 9 измерениям).

2) Как выбрать оптимальное число экспериментальных данных?

3) Что является инвариантом при управлении производительностью СКС различными методами.

2.8. Управление производительностью СКС с использованием нечеткого теста Гаусса.

Цель работы: Дается процедура проверки статистических гипотез методом нечеткого теста Гаусса. Исследуется эффективность управления производительностью СКС на базе нечеткого теста Гаусса.

Порядок выполнения работы:

1) Создать программу в виде блока “S-Function” Toolbox Simulink, которая реализует алгоритм нечеткого теста Гаусса в соответствии с п. 4.2.5.

2) Используя Simulink, промоделировать систему в соответствии с п. 5.

Дополнительные числовые данные:

интервал моделирования [0, 20];

шаг по времени 0.01;

пороги р₁= 4.5, p₂= 5.5;

мера нечеткости Dp =0.5;

ошибки первого рода a₁=a₂= 0.05;

ошибки второго рода b₁=b₂= 0.05 (x= 3);

критическое значение теста с= 2.9.

3) Построить графики:

а) изменение давления в факельной сети;

б) управление электродвигателем.

Определить количество включений/ выключений электронасоса.

Отчет должен содержать:

1) Структурные схемы моделирования системы.

2) Графики

а) изменение давления в факельной сети

б) управление электродвигателем.

3) Таблицу 2.1

Таблица 2.1

4) Выводы по работе.

Контрольные вопросы:

1) Определить критическое значение нечеткого теста Гаусса при вероятности ошибки первого рода a=0.01.

2) За счет чего вероятности ошибок первого и второго рода при проверке статистических гипотез по нечеткому тесту Гаусса можно сделать одновременно сколь угодно малыми.

3) При каких условиях реальные вероятности ошибок первого и второго рода могут отличаться от заданных.

2.9. Управление производительностью СКС с использованием нечеткого теста Стъюдента.

Цель работы: Дается процедура проверки статистических гипотез методом нечеткого теста Стъюдента. Исследуется эффективность управления производительностью СКС на базе нечеткого теста Стъюдента.

Порядок выполнения работы:

1) Создать программу в виде блока “S-Function” Toolbox Simulink, которая реализует алгоритм нечеткого теста Стъюдента в соответствии с п. 4.3.4.

2) Используя Simulink, промоделировать систему в соответствии с п. 5.

Дополнительные числовые данные:

интервал моделирования [0, 20];

шаг по времени 0.01;

пороги р₁= 4.5, p₂= 5.5;

критическое значение теста с= 2.9;

ошибки первого рода a₁=a₂= 0.05;

ошибки второго рода b₁=b₂= 0.05 (x= 3);

количество измерений n= 9.

3) Построить графики:

а) изменение давления в факельной сети;

б) управление электродвигателем.

Определить количество включений/ выключений электронасоса.

Отчет должен содержать:

1) Структурные схемы моделирования системы.

2) Графики

а) изменение давления в факельной сети

б) управление электродвигателем.

3) Таблицу 3.1

Таблица 3.1

4) Выводы по работе.

Контрольные вопросы:

1) Определить критическое значение нечеткого теста Стъюдента при вероятности ошибки первого рода a=0.01.

2) Почему размер выборки при применении нечеткого теста Стъюдента должен быть больше двух.

3) В чем состоит преимущество нечеткого теста Стъюдента перед нечетким тестом Гаусса.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: