МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫМ КОМПРЕССОРОМ С УЧЁТОМ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ГАЗА

Обозначения и сокращения ..4
Введение ..5
1 Основы антипомпажного регулирования ..8
1.1 Классификация компрессоров ..8
1.2 Описание явления помпажа .11
1.3 Антипомпажная защита 13
1.4 Краткий обзор антипомпажных клапанов 17
1.5 Существующая модель устранения помпажа 19
1.6 Когнитивная модель компрессора 26
1.7 Методика выполнения регрессионного анализа 29
1.8 Выводы по первому разделу 33
2 Расчет модели изменения состояния газа 34
2.1 Описание объекта 34
2.2 Анализ характеристик объекта 35
2.3 Расчет корреляции 39
2.4 Регрессионный анализ 41
2.5 Проверка разработанной модели на значимость 44
2.6 Разработка модели прогноза 47
2.7 Выводы по второму разделу 50
3 Разработка системы управления 52
3.1 Описание структурной схемы АСР 52
3.2 Реализация системы в пакете «Matlab» 53
3.3 Выводы по третьему разделу 58
Заключение 60
Список использованных источников 61
Приложение А (обязательное). Перечень демонстрационных листов 67

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы исследования. Для многих предприятий транспортировки газа и производств газо и нефтехимии есть необходимость в перекачке газа с использованием компрессоров, однако состав газа как правило не постоянен, а соответственно произвести точный расчет точки появления помпажа практически невозможно. Необходимо отметить, что изменения состава перекачиваемого газа оказывает непосредственное влияние на кривую помпажа и часто существенно, так как с изменением состава газа и, соответственно, его плотности изменяются давление и мощность компрессора. Так же скорость звука зависит от состава газа, а как известно вследствие неравномерного распределения скоростей при обтекании лопастей в потоке газа местная скорость может возрасти до звуковой или сверхзвуковой. При этом возникает дополнительное волновое сопротивление, из-за образования скачков уплотнений, а так - же с отрывом потока из-за неустойчивости потока и обратным переходом к течению газа с дозвуковой скоростью, что так же способствует возникновению явления помпажа.
Таким образом параметры помпажа необходимо адаптировать к составу и параметрам технологического процесса, это изучено недостаточно. Разработка и реализация модели прогнозирования состояния возникновения помпажа позволит снизить риски аварийных ситуаций и затраты на производство вследствие сокращения простоев при ремонте после возникновения помпажа.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Основы антипомпажного регулирования

Компрессоры являются ключевыми элементами в различных отраслях промышленности и как следствие их изучению посвящено множество работ по их классификации, эксплуатации, моделированию и защите от помпажа [1-10].

1.1 Классификация компрессоров

Компрессоры являются ключевыми элементами в различных отраслях промышленности, обеспечивая сжатие и транспортировку газов в технологических процессах. Существует множество типов и классификаций компрессоров, которые различаются по принципу действия, конструктивным особенностям и области применения [5].
По области применения компрессорное оборудование может быть классифицировано следующим образом:
- общего назначения;
- энергетические;
- нефтехимические и другие.
Особенности конструкции присутствуют для всех типов компрессоров, рабочие и технические характеристики для различных типов также отличаются, исходя требуемых для производства характеристик выбирается тот или иной тип компрессора при проектировании.
Основные типы компрессоров:
- объемные компрессоры: работают на основе изменения объема рабочей камеры. К ним относятся поршневые, ротационные, винтовые и другие типы компрессоров. Объемные компрессоры широко используются в системах, где требуется высокая степень сжатия при относительно небольших расходах газа [6];
- лопастные (динамические) компрессоры: основаны на принципе передачи энергии потоку газа через быстро вращающиеся лопатки. К этой категории относятся центробежные и осевые компрессоры.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Василевский, В.И. Помпаж в центробежных компрессорах, Москва, Машгиз, 1996.– 27 с.
2 ГОСТ 24.104-85 Автоматизированные системы управления. Общие требования – Введ. 01.01.1987. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам,1987. (Государственный комитет СССР по стандартам).
3 Общие технические условия – Введ. 01.01.1992. – М.: Государственный комитет СССР по стаднартам,1990. – 4с. – (Государственный комитет СССР по стандартам).
4 Система автоматического управления газоперекачивающими агрегатами. Технические требования. – Москва: ОАО «Газпром», 1995.
5 Казаченко, А. М. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов/ А. М. Казаченко – М.: Нефть и газ, 1999. – 463 с.
6 Типовые технические требования к газотурбинным ГПА и их системам. – Москва: ВНИИГАЗ ОАО «Газпром», 1997. – 17 с.
7 Щербин, В.А. «Холодильные станции и установки.» — М.: Химия, 1979. — 376-379 с.
8 Арапов, Д.В. Применение заданного запаса безопасности для управления компрессором динамического действия / Наука и образование для устойчивого развития экономики, природы и общества: сборник докладов Международной научно-практической конференции. В 4 т. — Тамбов: ТГТУ, 2013. – 13 с.
9 Абрамов, Г.В. Использование математической модели для управления турбокомпрессором с входной дроссельной заслонкой/Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-26: Сборник трудов XXVI - 2013. — С. 78-80.
10 Пат. 2434162 Российская Федерация, МПК H 04 B 1/38, H 04 J 13/00.Способ защиты компрессора от помпажа. / Курицын В.А., Арапов Д.В., Пеганов Е.И.; заявитель и патенто-обладатель ВНИ. – № 2001423/09; опубл. 20.08.2000. – 15 с.
11 Пеганов, Е.И.Использование уравнений состояния реальных газов в АСУ компрессорного агрегата / Информационные и управляющие системы в пищевой и химической промышленности: Международная научная практическая конференция. — Воронеж: ВГТА, 2009. — С. 171-174.

Весь текст будет доступен после покупки