Control valves modelling using the MIR PIA Software

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

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

References

Supplementary files