Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Альметьевский государственный нефтяной институт

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

kontr_po_OAPP.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.05.2025

Размер:

10 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 129 10 11 12 > Следующая >>>

3.1. Расчет среднего суточного расхода природного газа, измеряемого расходомером с диафрагмой

Исходные данные:

- избыточное давление ;

- барометрическое давление ;

- температура газа t =5°С;

- плотность газа в нормальных условиях ρ =0,740 кг/м³;

- содержание в газе:

азота 2,68 % мольных;

двуокиси углерода 0,37% мольных;

- планиметрическое число при обработке диаграммы расходомера N= 5,72;

Таблица 3.1

Значения перепада давления и диаметра диафрагмы d

№ вар.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	6300	6350	6215	6390	6350	6215	6390	6400	6358	6465
d	160	155	165	143	160	155	165	150	147	138
№ вар.	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
	6352	6570	6420	6215	6390	6350	6572	6380	6420	6295
d	164	168	172	160	155	165	146	154	156	164
№ вар.	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
	6380	6420	6295	6420	6357	6397	6570	6420	6215	6390
d	172	160	155	167	148	172	165	150	147	138

– предельный перепад давления, ;

d – диаметр диафрагмы, мм;

- диаметр трубопровода D = 250 мм;

- относительная площадь m =0,4096;

- материал диафрагмы сталь марки IXI8HIOT;

- материал трубопровода сталь марки IXI8HIOT;

- коэффициент расширения материала:

диафрагмы β =0,0000165;

трубопровода β' =0,0000165.

Определить средний суточный расход газа.

Уравнение для расчета суточного расхода газа.

Постоянная расходомерного устройства

коэффициент расхода α =0,6630 при , m =0,4096 и D=250 мм.

3. Планиметрическое число N=5,72 находят в процессе обработки диаграммы расходомера.

Определяются:

- среднее значение перепада давления

;

- абсолютное давление

;

- отношение ΔР/ Р.

4.Показатель адиабаты газа

где Т= t +273,15.

5. Коэффициент расширения

6. Коэффициент коррекции расхода Крт

7.Коэффициент коррекции расхода Кρ

8.Комплексные коэффициенты приведения избыточного давления Кр и температуры Кт

;

9. Псевдоприведенные избыточное давление и температура

;

= Кт·(t+273,15)-273,15.

10. Коэффициент сжимаемости смеси

а) при =25 кгс/см² - линейная интерполяция между и

где - табличные значения коэффициента сжимаемости при и .

б) при =25,5 кгс/см² - линейная интерполяция между и

где - табличные значения коэффициента сжимаемости при и .

в) при =25,1 кгс/см² - линейная интерполяция между значениями

11.Коэффициент коррекции расхода

12.Значение = 0,9996.

Определение коэффициента коррекции расхода на число Рейнольдса

13.Расход Q при =1: .

14.Коэффициент динамической вязкости газа

а) Псевдокритические параметры и

;

б) Приведенные давление и температура

;

15. Число Рейнольдса определяется для среднего часового расхода Qср=Q/24

16. Расчет вспомогательных величин, необходимых для определения действительного числа Рейнольдса:

а) ;

б) .

17. Коэффициент коррекции на число Рейнольдса (используется тождество )

ЗАДАНИЕ 4

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Управление – целенаправленное воздействие, выбранное из множества возможных, для обеспечения заданного оптимального режима функционирования объекта управления (ОУ).

ОУ – технологический процесс, технологическая установка, требуемый режим работы которого поддерживается извне специально организованными воздействиями.

Управляемые (регулируемые) величины — параметры ОУ, которые изменяются по заданной программе.

Управляющие воздействия (УВ) – воздействия управляющего устройства на исполнительный элемент системы, а, следовательно, и на объект, направленное восстановление заданного режима работы ОУ.

Возмущающие воздействия – ведут к отклонению регулируемых параметров от предписанных значений.

Система автоматического управления включает в себя ОУ и управляющее устройство (УУ). Управляющее устройство на основании информации о состоянии объекта и внешних воздействий вырабатывает управляющее воздействие на ОУ, которое приводит параметры объекта к требуемому значению.

В зависимости от того, на основании какой информации формируется управляющее воздействие, различают разомкнутые и замкнутые АСУ. В разомкнутых системах управляющее воздействие формируется на основании измерения внутренних и внешних возмущающих воздействий, регулируемый параметр ОУ не измеряется (управление по возмущению и нагрузке).

В замкнутых системах управляющее воздействие формируется на основании отклонения параметра ОУ от требуемого значения, при этом измеряется текущее значение параметра, сравнивается текущее значение с заданным в данный момент времени и определяется ошибка (отклонение). В таких системах есть главная обратная связь, по которой передается информация о текущем значении параметра. Главная обратная связь всегда отрицательна.

В системах автоматического регулирования (САР) задающее воздействие формируется оператором в виде «уставок» регулятора, а в автоматических системах управления формируется самой системой. Обычно САР является подсистемой общей системы управления, а регулятор является простейшим УУ. В состав регулятора входит задающее устройство (задатчик, программатор), измерительный блок, преобразователи, усилитель, исполнительный элемент и корректирующие устройства, с помощью которых формируется алгоритм работы регулятора. Алгоритм функционирования регулятора — уравнение связи между отклонением и управляющим воздействием.

Автоматизированные системы управления отличаются от автоматических тем, что в контуре управления присутствует оператор. Автоматически производится сбор и обработка результатов измерения воздействий на систему с помощью ЭВМ, управляющее же воздействие осуществляется самим оператором.

Математические модели линейных автоматических систем управления

Типовые (регулярные) сигналы используются в теории управления для экспериментального определения математической модели элементов (объектов), а также для сравнительной оценки качества систем.

САУ можно представить структурной схемой, — которая показывает, какие типовые звенья входят в состав системы, и их соединение. По структурной схеме можно записать передаточную функцию системы, а, следовательно, уравнение динамики системы. Передаточная функция – отношение изображений Лапласа выходного и входного сигналов элемента (системы) при нулевых начальных условиях. Каждое типовое звено имеет свою передаточную функцию и, следовательно, уравнение связи между входным и выходным сигналом, т.е. динамические характеристики.

На систему автоматического управления практически всегда действуют случайные сигналы, передаточная функция системы может быть определена через спектральную плотность сигналов на входе и выходе.

Устойчивость линейных систем

Система считается устойчивой, если после снятия возмущения она приходит в первоначальное состояние – до действия возмущение, если возмущение не снято, то устойчивая система приходит в новое установившееся состояние. Устойчивость системы определяется положением корней характеристического уравнения системы (уравнения свободного движения). Если корни характеристического уравнения лежат на комплексной плоскости слева от мнимой оси, то система устойчива. Определить положение корней, а следовательно, и устойчивость, можно по критериям устойчивости, не вычисляя сами корни. Для минимально-фазовых систем устойчивость легко определяется по ЛАЧХ разомкнутой системы. Для систем с запаздыванием необходимо строить и фазочастотную характеристику. Запаздывание снижает устойчивость системы и ухудшает ее качественные показатели.

Качество переходных процессов

Качество различных систем оценивают по их реакции на ступенчатый входной сигнал, т.е. по переходной характеристике. Эти оценки называют прямыми показателями качества, которые оценивают точность системы, ее быстродействие и динамику. В переходном режиме точность системы зависит от порядка астатизма системы. Системы с астатизмом 1-го порядка не дают установившейся ошибки (по положению), а с астатизмом 2-го порядка – не дают и скоростной ошибки. Статические системы имеют все составляющие ошибки: по положению, скоростную, по ускорению. Астатизм системы определяется астатизмом регулятора (наличием в законе регулирования интегральной составляющей). Коэффициенты ошибок могут быть определены через передаточную функцию системы по ошибке и через добротность системы по скорости и ускорению. Качество системы можно оценить косвенно, не строя сам переходной процесс: по расположению корней на комплексной плоскости (степень устойчивости и колебательности), по величине запасов устойчивости по модулю и по фазе, по показателю колебательности, по вещественной частотной характеристике. Интегральные критерии – обобщенная оценка качества системы – позволяющая судить о быстродействии и точности. Наибольшее распространение получили квадратитчные интегральные оценки.

Методы расчета линейных САР

Закон регулирования – это уравнение связи между входным сигналом регулятора (ошибкой (t)) и выходным сигналом (управляющим воздействием u(t)). При определении оптимальных настроек регуляторов технологических процессов в качестве показателя оптимальности объекта обычно принимают минимум того или иного интегрального критерия качества при действии на объект наиболее тяжелого вида возмущения или изменения заданного значения регулируемой величины, с учетом добавочного ограничения на запас устойчивости системы и учетом ограничения на скорость изменения некоторых регулируемых величин. При оптимальной настройке регулятора переходные процессы при обработке задающих воздействий должны удовлетворять следующим требованиям: максимальное отклонение регулируемой величины не должно превышать 10 % от величины нового установившегося значения; максимальная относительная величина регулирующего воздействия не должна превышать величины 1,5; время регулирования t_p не должно превышать пяти-семи значений времени изодрома, т.е. t_p (57) T_и .

Адаптивные настройки САР используются при непредвиденном изменении характеристик объекта или воздействии внешней среды, и заключаются в изменении алгоритма управления в соответствии с уточненной моделью объекта. В каскадных или двухконтурных системах регулирования (рис.1) методика определения параметров динамической настройки регулятора базируется на предположении о возможности расчета одного контура независимо от другого. Сначала определяют настройку стабилизирующего регулятора W_p₁(p), а затем параметры корректирующего регулятора, в контур которого входит регулятор W_p₁(p).

W_o_п(p) – передаточная функция опережающего участка ОУ

W_ин(p) – передаточная функция инерционного участка ОУ

При настройке стабилизирующего регулятора перерегулирование во внутреннем контуре может достигать 18 % при отработке задания. Настройку корректирующего регулятора целесообразно проводить по методу полной компенсации и частичной компенсации наибольшей постоянной времени ОУ, т.е. Т_о=Т_и ,где Т_и – время изодрома.

Методы повышения качества линейных автоматических систем управления

Коррекцию САР проводят для улучшения качественных показателей переходного процесса системы. Существуют структурно-устойчивые системы и структурно-неустойчивые. Если система структурно-неустойчивая, то ее нельзя сделать устойчивой, изменив ее параметры, необходимо изменить структуру системы, т.е. ввести корректирующие устройства (КУ). Система структурно неустойчива, если содержит неустойчивые звенья или консервативное звено. ТАУ позволяет синтезировать систему с заданными показателями качества переходного процесса. Часть системы, содержащей функционально необходимые элементы, называют неизменяемой (ОУ, ИМ, РО, ИС). По требованиям к системе (точности, быстродействию, динамике переходного процесса) строятся желаемые ЛАЧХ. Вычитая из ЛАЧХ желаемой, ЛАЧХ неизменяемой части системы, получают ЛАЧХ последовательного КУ, его передаточную функцию и определяют параметры. Последовательное КУ может быть заменено параллельным или КУ обратной связи.

Запаздывание увеличивает время переходного процесса в системе, снижает запасы устойчивости по модулю и фазе. Для улучшения качественных показателей таких систем в контур управления вводят модель объекта без запаздывания (упредитель Смита), что позволяет промоделировать поведение объекта.

Качество системы можно повысить, введя масштабирование задающего воздействия или неединичную обратную связь (увеличивает точность). Можно обеспечить инвариантность системы по возмущению, введя дополнительную цепь, которая компенсирует влияние возмущения на переходный процесс(рис. 2).

W₅(p), W₆(p) – передаточные функции дополнительной цепи.

Если W₂(p)•W₃(p)•W₅(p)•W₆(p) = 1, то W_fy(p) = 0 и возмущение не влияет на величину выходной переменной. Это условие полной инвариантности относительно возмущения f.

Повысить качество можно введением контура регулирования по возмущению, т.е. созданием комбинированной СУ.

Сложные технологические процессы (ОУ) имеют несколько регулируемых параметров и, следовательно, несколько регуляторов и регулирующих органов, при этом перемещение одного РО оказывает влияние на несколько регулируемых параметров. Системы, содержащие такие ОУ, называются взаимосвязанными СУ, или просто связные. При настройке таких систем используется принцип автономности. Требования автономности сводятся к следующему: введением дополнительных внешних связей и соответствующей их настройкой добиться того, чтобы регулирующие воздействия каждого регулятора оказывали влияние только на одну, «свою» регулируемую переменную, и практически не влияли на другие.

В адаптивных СУ алгоритм управления автоматически и целенаправленно изменяется для обеспечения оптимального управления при изменении характеристик ОУ или внешних воздействий. В таких системах содержится контур адаптации, который производит подстройку коэффициентов модели объекта и параметров динамической настройки регуляторов, стабилизирующего и корректирующего устройств по разомкнутому циклу в функции нагрузки и по замкнутому циклу с учетом медленных непредвиденных изменений динамических характеристик объекта с идентификацией последнего. Контур адаптации выполняет роль главной обратной связи по качеству, постоянно поддерживая показатели качества в заданных пределах.

Задача № 1

По заданной структурной схеме (рис. 1) записать передаточные функции системы: разомкнутой по главной обратной связи, в замкнутом состоянии – эквивалентную, передаточную функцию по возмущению, передаточную функцию ошибки относительно задающего воздействия. Записать дифференциальное уравнение динамики.

П ередаточные функции звеньев приведены в таблице № 1.