Андреев Е.Б., Ключников А.И. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

151

Запаздывание объекта выражается в том, что его выходная ве-

личина у начинает изменяться не сразу после нанесения возму-

щения, а только через некоторый промежуток времени т, назы-

ваемый временем запаздывания. Все реальные объекты нефтяной

и газовой промышленности обладают запаздыванием и требуют

времени для прохождения сигнала от места нанесения возмуще-

ния до места, где фиксируется изменение выходной величины.

Обозначив это расстояние через / (рис. 11.3, а), а скорость про-

хождения сигнала через V, выразим время запаздывания т сле-

дующим образом:

152

ство переходного процесса САР и на выбор закона регулиро-

вания.

Влияние самовыравнивания объекта аналогично действию ав-

томатического регулятора.

Так, объекты, не обладающие самовыравниванием, самостоя-

тельно не обеспечивают устойчивой работы и требуют обяза-

тельного применения автоматического регулятора. Причем, не

каждый регулятор может справиться с задачей управления таки-

ми объектами. Таким образом, отсутствие самовыравнивания в

объектах усложняет задачу регулирования, а его наличие облег-

чает задачу поддержания регулируемого параметра на заданном

значении. Чем выше степень самовыравнивания, тем более про-

стыми методами можно обеспечить требуемое качество регули-

рования.

Ёмкость объектов влияет на выбор типа регулятора. Чем она

меньше, т.е. чем больше скорость изменения выходной величины

объекта при данном изменении нагрузки, тем большую степень

воздействия на объект должен иметь регулятор.

Наличие запаздывания в САР усложняет задачу регулирова-

ния технологического параметра в объекте. Поэтому необходимо

стремиться к его уменьшению: устанавливать измерительный

преобразователь и исполнительное устройство системы как мож-

но ближе к объекту регулирования, применять малоинерционные

измерительные и нормирующие преобразователи и т.д.

Свойства объектов определяют аналитическим, эксперимен-

тальным и экспериментально-аналитическим методами.

153

Аналитический метод заключается в составлении математиче-

ского описания объекта, при котором находят уравнение статики

и динамики на основе теоретического анализа физических и хи-

мических процессов, протекающих в исследуемом объекте, с уче-

том конструкции аппаратуры и характеристик перерабатываемых

веществ. При выводе этих уравнений используются фундамен-

тальные законы сохранения вещества и энергии, а также кинети-

ческие закономерности процессов химических превращений, пе-

реноса тепла и массы.

Аналитический метод применяют при проектировании систем

управления технологическими объектами, физико-химические

процессы которых достаточно хорошо изучены. Он позволяет

прогнозировать работу объектов в статическом и динамических

режимах, однако сопряжен с трудностью решения и анализа со-

ставленных уравнений и требует проведения специальных иссле-

дований для определения значений коэффициентов этих уравне-

ний. Кроме того, точность математического описания реальных

объектов в большей степени зависит от введения упрощающих

допущений.

Экспериментальный метод состоит в определении характери-

стик реального объекта путём постановки на нём специального

эксперимента. Метод достаточно прост, обладает малой трудоем-

костью, позволяет достаточно точно определить свойства кон-

кретного объекта. При экспериментальном методе невозможно

выявить функциональные связи между свойствами перерабаты-

ваемых и получаемых веществ, режимными показателями техно-

логического процесса и конструктивными характеристиками

объекта. Этот недостаток не позволяет распространить на другие

подобные объекты результаты, полученные экспериментальным

методом.

Экспериментально-аналитический метод заключается в со-

ставлении уравнений путём анализа явлений, происходящих в

объекте, при этом численные значения коэффициентов получен-

ных уравнений определяются экспериментально на реальном

объекте. Являясь комбинацией аналитического и эксперимен-

тального способов определения свойств объектов, этот метод

учитывает их преимущества и недостатки.

11.2. ЗАКОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Устройство, с помощью которого в системах регулирования

обеспечивается автоматическое поддержание технологического

параметра около заданного значения, называют автоматическим

154

11.4. ВЫБОР ТИПА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛЯТОРА

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЕГО НАСТРОЙКИ

Перед тем, как приступить к выбору автоматического регуля-

тора анализируют технологический объект и определяют канал

регулирования. Последний выбирают так, чтобы изменение регу-

лирующего параметра (поток вещества или энергии, подаваемый

в объект или выводимый из него) сопровождалось максимальным

изменением регулируемого параметра, т.е. чтобы коэффициент

усиления объекта по каналу регулирования был максимальным.

Тип автоматического регулятора (закон регулирования) вы-

бирается с учётом свойств объекта регулирования и заданных

показателей качества переходного процесса.

К качеству регулирования каждого конкретного технологиче-

ского процесса, имеющего присущее только ему особенности,

предъявляются конкретные требования. В одних случаях опти-

мальным или достаточным может служить процесс, обеспечи-

вающий минимальное значение динамической ошибки регулиро-

вания, в других - минимальное значение времени регулирова-

ния, и т.д. Поэтому в соответствии с требованиями технологии

обычно выбирают один из трёх типовых переходных процессов:

граничный апериодический; с 20%-ным перерегулированием; с

минимальной квадратичной площадью отклонения.

Переходный процесс в САР зависит от свойств технологиче-

ского объекта, от характера и величины возмущающих воздейст-

вий, а также от типа автоматического регулятора (его закона ре-

гулирования) и параметров настройки регулятора.

160