Control valves modelling using the MIR PIA Software

Abstract


This paper is about the integration of the control valves in the gas and oil plant models that can be created by MiR PiA software. As example, a model of the simple part of the plant is shown. This model contains the pipeline with the control valve. A configuration of the calculation sequence is shown. A hydraulics calculation results are described for two cases. In the first case hydraulic line can work in the normal mode. In the second case the pressure drop is too big. An adoption of these models can help staff solve several problems, such as different raw material using, productivity increase, assurance of product quality problems, etc.

Full Text

В настоящее время актуальным направлением является создание математических моделей действующих технологических установок нефтегазовой и химической промышленности [1]. Их внедрение позволит производственному персоналу оперативно решать ряд проблем, таких как оценка возможности работы установки при использовании другого сырья или другой производительности, выявление причин несоответствия продукции нормативным требованиям и т. д. Для этого возможно использование современных программных продуктов, к числу которых может быть отнесена программная платформа «МиР ПиА» [2, 3]. Одной из проблем при разработке такого рода моделей является интеграция в них элементов автоматизации технологического процесса [4, 5]. В рамках настоящей статьи продемонстрирована интеграция регулирующего клапана в математическую модель, созданную с помощью платформы «МиР ПиА» [2].Для простоты рассмотрения выбран простой фрагмент установки, приведенный на рис. 1. Здесь поток жидкости движется по трубопроводу из емкости S1 с высоким давлением в емкость S2 с низким давлением, проходя при этом аппарат воздушного охлаждения T1. Расход жидкости регулируется клапаном F1. Включение в модель установки элементов автоматизации стало возможным после существенной переработки модуля решения технологической схемы в целом. Центральным моментом данной модернизации стала возможность включения аппаратов в циклы с прямым (значения давления вычисляются от начала к концу цикла) и обратным (значения давления вычисляются от конца к началу цикла) направлениями гидравлического расчета. text4539-8 Рис. 1. Моделируемый фрагмент технологической установки Созданная математическая модель данного участка представлена на рис. 2. Рис. 2. Модель фрагмента технологической установки, созданная в программном продукте «МиР ПиА» Настройка направления гидравлического расчета производится в диалоговом окне (рис. 3). Из рисунка видно, что емкость S1 и трубопровод P1 рассчитываются в прямом, а остальные объекты - в обратном направлении. Причем важно, чтобы в цикле обратного гидравлического расчета первым стоял регулирующий элемент F1, а последним - элемент с фиксированным давлениемS2.При такой организации процесса моделирования на каждой итерации замыкающий последовательность гидравлического расчета клапан пытается найти такое положение затвора, которое создает требуемый перепад давления (рис. 4). В качестве примера на рис. 5 представлены результаты расчета фрагмента установки при расходе протекающей по нему жидкости 30 т/ч.Перепады давления на отметках 50 и 100 м представляют собой гидравлические сопротивления регулирующего клапана и аппарата воздушного охлаждения соответственно. Положение рабочей точки клапана (см. рис. 4) показывает, что работа при заданной производительности возможна. Рис. 3. Диалоговое окно для настройки последовательности и точности расчета Рис. 4. Диалоговое окно с результатами расчета регулирующего клапана p, кгс/см2 L, м Рис. 5. Профиль давления при расходе жидкости 30 т/ч В качестве другого примера рассмотрим работу данной линии при расходе жидкости 100 т/ч. Полученные результаты моделирования приведены на рис. 6. Видно, что гидравлические сопротивления элементов схемы существенно увеличись, что привело к отрицательному расчетному перепаду давления на клапане. Из этого следует вывод о невозможности работы линии при данном расходе жидкости. p, кгс/см2 L, м Рис. 6. Профиль давления при расходе жидкости 100 т/ч Все сказанное позволяет сделать вывод о возможности построения математических моделей действующих технологических установок, имеющих в своем составе элементы автоматизации, в программном продукте «МиР ПиА».

About the authors

Sergey B Konygin

Samara State Technical University

244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation
(Dr. Sci. (Techn.)), Professor.

References

  1. Иваняков С.В., Крючков Д.А. Применение программного продукта«МиР ПиА» для компьютерного моделирования систем сепарациинефти // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер. Технические науки. - 2018. - № 1 (57). - С. 168-172.
  2. Коныгин С.Б., Крючков Д.А. Моделирование и расчет процессов и аппаратов (МиР ПиА). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015613176.
  3. Ghasem N. Computer Methods in Chemical Engineering // Taylor & FrancisGroup, LLC. 2012. - 492 p.
  4. Маршалов Е.Д., Нечаева О.А. Имитационное моделирование гидравлических системс регулирующими органами // Вестник ИГЭУ, 2007. - № 4. - С. 84-87.
  5. Капранова А.Б., Лебедев А.Е., Мельцер А.М., Солопов С.А., Неклюдов С.В. О методах расчета гидравлического сопротивления регулирующих органов при транспортировании однокомпонентных сред // Фундаментальные исследования. - 2016. - № 4 (ч. 1). - С. 52-60.

Statistics

Views

Abstract - 30

PDF (Russian) - 14

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2018 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies