Решение задачи компенсации тепловых потерь с поверхности резервуара перевалочной железнодорожной нефтебазы
- Authors: 1, 1
-
Affiliations:
- Самарский государственный технический университет
- Issue: Vol 1 (2022)
- Pages: 400-401
- Section: Мехатроника
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr/article/view/107510
- ID: 107510
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. На объектах подготовки нефти на отдельных технологических участках важно поддерживать температуру продукта для обеспечения требуемого технологического процесса.
Цель — разработать систему автоматического управления температурой стенки резервуара с учетом возмущающего воздействия со стороны температуры окружающей среды.
Методы. Существенный недостаток саморегулирующегося кабеля — его дороговизна. В связи с этим часто применяется дешевый резистивный греющий кабель.
Как правило, такие системы имеют дискретное управление, применяется система управления по отклонению (на резервуар устанавливается датчик температуры, измеряющий температуру стенки) [1].
Для более эффективной компенсации возмущающего воздействия применяются системы управления по возмущению, но в таком случае возникает проблема реализации компенсационного элемента. В работе предлагается практический метод реализации компенсационного элемента, позволяющий реализовать эффективную систему управления по возмущению.
Результаты. В работе предлагается применять систему управления по возмущению (рис. 1), которым является меняющаяся температура окружающей среды. Для компенсации тепловых потерь и поддержания температуры стенки резервуара на заданном уровне применяется дешевый резистивный греющий кабель. Управление его мощностью осуществляется посредством изменения напряжения. В работе рассматривается процесс теплопередачи через слой теплоизоляции резервуара в окружающую среду.
Рис. 1. Структурная схема системы управления по возмущению
В приведенной на рис. 1 системе в качестве объекта управления (Wоу) использован утеплитель, который рассматривали как объект с распределенными параметрами, так как необходимо учитывать процесс передачи тепла от одного крайнего слоя утеплителя к другому. Wкомп — это компенсирующее устройство, температура окружающей среды tср — помеха, управляющее воздействие tг.л. — температура греющей ленты, tпов.ут — выходная величина.
При реализации системы управления по возмущению возникает проблема построения компенсирующего устройства, так как любой реальный объект обладает инерционностью, а идеальный форсирующий элемент, осуществляющий компенсацию инерционных свойств объекта, нереализуем. Для реализации компенсирующего устройства применяется метод периодических структур (рис. 2).
Рис. 2. Реализация компенсирующего устройства методом периодических структур
Требуемая точность периодической структуры достигается путем изменения количества ячеек в структуре, а путем варьирования коэффициента C обеспечивается необходимый запас устойчивости [2]. После построения модели системы управления, представленной на рис. 1, были получены результаты, приведенные на рис. 3.
Рис. 3. Результаты работы системы управления по возмущению
Из рис. 3 видно, что система мгновенно реагирует на изменение температуры окружающей среды, поддерживая температуру поверхности утеплителя на заданном уровне.
Выводы. Применение системы управления по возмущению с использованием резистивного греющего кабеля для рассматриваемого технологического процесса обеспечивает высокую точностью управления, а также отличается небольшой стоимостью такой системы.
Full Text
Обоснование. На объектах подготовки нефти на отдельных технологических участках важно поддерживать температуру продукта для обеспечения требуемого технологического процесса.
Цель — разработать систему автоматического управления температурой стенки резервуара с учетом возмущающего воздействия со стороны температуры окружающей среды.
Методы. Существенный недостаток саморегулирующегося кабеля — его дороговизна. В связи с этим часто применяется дешевый резистивный греющий кабель.
Как правило, такие системы имеют дискретное управление, применяется система управления по отклонению (на резервуар устанавливается датчик температуры, измеряющий температуру стенки) [1].
Для более эффективной компенсации возмущающего воздействия применяются системы управления по возмущению, но в таком случае возникает проблема реализации компенсационного элемента. В работе предлагается практический метод реализации компенсационного элемента, позволяющий реализовать эффективную систему управления по возмущению.
Результаты. В работе предлагается применять систему управления по возмущению (рис. 1), которым является меняющаяся температура окружающей среды. Для компенсации тепловых потерь и поддержания температуры стенки резервуара на заданном уровне применяется дешевый резистивный греющий кабель. Управление его мощностью осуществляется посредством изменения напряжения. В работе рассматривается процесс теплопередачи через слой теплоизоляции резервуара в окружающую среду.
Рис. 1. Структурная схема системы управления по возмущению
В приведенной на рис. 1 системе в качестве объекта управления (Wоу) использован утеплитель, который рассматривали как объект с распределенными параметрами, так как необходимо учитывать процесс передачи тепла от одного крайнего слоя утеплителя к другому. Wкомп — это компенсирующее устройство, температура окружающей среды tср — помеха, управляющее воздействие tг.л. — температура греющей ленты, tпов.ут — выходная величина.
При реализации системы управления по возмущению возникает проблема построения компенсирующего устройства, так как любой реальный объект обладает инерционностью, а идеальный форсирующий элемент, осуществляющий компенсацию инерционных свойств объекта, нереализуем. Для реализации компенсирующего устройства применяется метод периодических структур (рис. 2).
Рис. 2. Реализация компенсирующего устройства методом периодических структур
Требуемая точность периодической структуры достигается путем изменения количества ячеек в структуре, а путем варьирования коэффициента C обеспечивается необходимый запас устойчивости [2]. После построения модели системы управления, представленной на рис. 1, были получены результаты, приведенные на рис. 3.
Рис. 3. Результаты работы системы управления по возмущению
Из рис. 3 видно, что система мгновенно реагирует на изменение температуры окружающей среды, поддерживая температуру поверхности утеплителя на заданном уровне.
Выводы. Применение системы управления по возмущению с использованием резистивного греющего кабеля для рассматриваемого технологического процесса обеспечивает высокую точностью управления, а также отличается небольшой стоимостью такой системы.
About the authors
Самарский государственный технический университет
Email: bo4karewa.i99@yandex.ru
студентка, группа 2-АИТ-20фаит-1м, институт автоматики и информационных технологий
Russian Federation, СамараСамарский государственный технический университет
Author for correspondence.
Email: ytychinina@list.ru
научный руководитель, кандидат технических наук, доцент
Russian Federation, СамараReferences
- Баландин Д.В., Городецкий С.Ю. Классические и современные методы построения регуляторов в примерах: электронное учебно-методическое пособие. Нижний Новгород, 2012. Доступ по ссылке: http://window.edu.ru/app.php/resource/223/79223
- Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. 2-е изд. Москва: Наука, 1979. 232 с.
Supplementary files
