Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа

Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа

На правах рукописи




ТАРИСОВ Ришат Шамильевич


Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок остывания газа


Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Саратов 2012

Работа выполнена в Федеральном муниципальном экономном образовательном учреждении высшего проф Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа образования «Саратовский муниципальный технический институт имени Гагарина Ю.А.»


Научный управляющий:



доктор технических наук, доктор

^ Артюхов Иван Иванович

Официальные оппоненты:



Львов Алексей Арленович,

доктор технических наук, доктор, ФГБОУ ВПО «Саратовский государ­ственный технический институт Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа имени Гагарина Ю.А.», заведующий кафедрой «Техническая кибернетика и информатика»










Кузнецов Павел Константинович,

доктор технических наук, доктор, ФГБОУ ВПО «Самарский муниципальный технический университет», заведующий кафедрой «Электропривод и автоматика»







Ведущая организация Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа:

ФГБОУ ВПО «Российский муниципальный институт нефти и газа имени

И.М. Губкина», г. Москва



Защита состоится 13 декабря 2012 года в 13:00 на заседании дис­сертационного совета Д 212.242.10 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государ­ственный технический Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа институт имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, Саратов, ул. Поли­техническая, 77, Саратовский муниципальный технический институт, корп. 1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библио­теке ФГБОУ ВПО «Саратовский государ­ственный технический институт Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа имени Гагарина Ю.А.»


Автореферат разослан « » ноября 2012 г.





Ученый секретарь

диссертационного совета Ю.Б. Томашевский

^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ


Актуальность темы. Установки остывания газа (УОГ), как один из принципиальных частей газотранспортной системы, позволяют повысить пропускную способность Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа газопровода, а их эксплуатация на участках магистральных газопроводов (МГ), пролегающих в зоне многолетнемерзлых грунтов, обеспечивает устойчивость линейной части и увеличивает ее надежность.

Более обширное распространение для остывания газа на компрессорных станциях (КС Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа) получили УОГ, состоящие из группы аппаратов воздушного остывания (АВО), представляющих из себя систему «электропривод – вентилятор – теплообменник». На КС МГ с газотурбинным приводом компрессоров основная толика (60–70%) от общего электропотребления, реализуемая Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа на товаротранспортную работу, приходится на УОГ.

В рамках концепции сбережения энергии и увеличения эффективности использования УОГ в ОАО «Газпром» происходит планомерный процесс оснащения объектов магистрального транспорта газа системами стабилизации температуры компримированного газа с частотно-регулируемым Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа электроприводом вентиляторов.

Так, а именно, на объектах ООО «Газпром трансгаз Югорск» смонтированы системы в 18 компрессорных цехах (КЦ), в составе которых 450 электродвигателей. В многообещающем приоритетном плане определено оснащение еще 40 цехов УОГ с Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа частотно-регулируемым электроприводом 1088 вентиляторов.

Но опыт внедрения частотно-регулируемых УОГ показал, что для обеспечения требуемого свойства стабилизации температуры газа требуется дополнительная адаптация опций системы, обеспечивающая устойчивость системы к наружным климатическим условиям эксплуатации и Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа режимам транспорта газа, как в период пусконаладочных работ, так и в процессе ее эксплуатации.

В связи с этим, животрепещущими являются исследования, направленные на увеличение свойства переходных процессов в частотно-регулируемых УОГ в Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа широком спектре конфигураций возмущающих воздействий.

Работа производилась в согласовании с научным направлением 06В «Научные базы сотворения высокоэффективных, энергосберегающих систем по производству, транспортировке, преобразованию, рассредотачиванию и потреблению электроэнергии», входящим в список главных научных Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа направлений СГТУ имени Гагарина Ю.А.

^ Объект исследования – система стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов УОГ.

Предмет исследования – переходные процессы в системе стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа вентиляторов УОГ.

^ Цель исследования – обеспечение требуемого свойства стабилизации выходной температуры газа УОГ в широком спектре конфигураций погодных критерий, режима транспорта газа и критерий эксплуатации электроприводов.

^ Задачки исследования.

1. Анализ имеющихся систем Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа управления электроприводом вентиляторов УОГ.

2. Разработка математической модели для исследования воздействия наружных возмущающих воздействий на качество переходных процессов в имеющихся системах стабилизации температуры компримированного газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов.

3. Проведение исследования динамических черт УОГ Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов.

4. Разработка адаптивной системы стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов.

^ Способы и средства исследований. Поставленные задачки решались методом проведения теоретических и экспериментальных исследовательских работ. В работе применены Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа главные положения электропривода, теплопереноса и тепломассообмена, автоматического регулирования, нечеткой логики и способы современного компьютерного моделирования MATLAB с пакетом расширения Simulink. Экспериментальные данные получены по результатам сделанных измерений в период междуведомственных Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа испытаний системы стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов УОГ.

Достоверность приобретенных в работе результатов обеспечивается корректным применением соответственного математического аппарата, обоснованностью принятых допущений, апробированных способов компьютерного моделирования, также внедрением Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа аттестованных средств измерения при проведении экспериментальных исследовательских работ УОГ с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов.

^ На защиту выносятся:

  1. Результаты теоретических и экспериментальных исследовательских работ, дозволяющие найти причины и степени их воздействия на свойства Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа регулирования температуры газа на выходе УОГ.

  2. Обоснование внедрения адаптивного регулятора, обеспечивающего устойчивость и требуемое качество стабилизации температуры газа на выходе из УОГ.

  3. Многофункциональная схема адаптивной системы управления электроприводом вентиляторов УОГ, построенная с применением нечеткой Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа логики.

^ Научная новизна.

  1. Разработаны имитационные математические модели УОГ с частотно-регулируемым электроприводом в программном комплексе MATLAB+Simulink, дозволяющие упростить функцию проведения вычислительных тестов по исследованию динамических черт.

  2. На теоретическом уровне Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа подтверждено и экспериментально доказано, что статический настроенный регулятор в системе стабилизации температуры газа не может обеспечить требуемое качество регулирования, а в ряде всевозможных случаев устойчивость системы, во всем спектре эксплуатационных критерий.

  3. Предложены адаптивные системы управления Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа электроприводом вентиляторов на базе нечетких регуляторов Мамдани и Такаги-Сугено, отличающиеся от узнаваемых тем, что обеспечивают данное качество стабилизации выходной температуры УОГ при изменении наружных воздействий в широком спектре.

^ Практическая ценность работы Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.

    1. Обусловлена необходимость внедрения в УОГ адаптивного регулирования, показана возможность построения и опции адаптивного регулятора с применением нечеткой логики.

    2. Применение реализованного в данной работе регулятора позволит значительно уменьшить эксплуатационные расходы, связанные с Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа пусконаладочными работами и сервисным сопровождением системы.

    3. Сделаны предпосылки по созданию самонастраивающихся систем стабилизации температуры газа на выходе из УОГ с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов с применением нечеткой логики, дозволяющие обеспечить Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа их применение на УОГ с разным конструктивным исполнением АВО.

^ Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы применены:

- в проектно-конструкторской деятельности ЗАО «Робитэкс» (г.Екатеринбург) при разработке и проектировании систем управления частотно-регулируемым электроприводом Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа вентиляторов УОГ;

- в ООО «МПП «Энерготехника» (г.Саратов) при разработке и проектировании электрического оборудования комплектно-трансформаторных подстанций для электроснабжения УОГ с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов;

- в учебном процессе кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ФГБОУ Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа ВПО «Саратовский государ­ственный технический институт имени Гагарина Ю.А.» при чтении лекций по дисциплине «Энергосберегающие технологии в электроэнергетике» для студентов направления 140400.68 «Электроэнергетика и электротехника», также при выполнении выпускной квалификационной работы Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.

^ Апробация работы. Главные результаты докладывались и дискуссировались на Всероссийских научно-практических конференциях «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин, 2008 – 2010), XXIV Интернациональной научно-технической конференции «Математические способы в технике и технологиях» (Саратов, 2011), Всероссийской Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа научно-технической конференции «Системы обеспечения термических режимов преобразователей энергии и системы транспортировки теплоты» (Махачкала, 2010), Интернациональной научно-практической интернет-конфе-ренции в рамках Интернационального интернет-фестиваля юных ученых (Саратов, 2011).

Публикации. По результатам диссертационной Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа работы размещено 15 работ, в том числе 5 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

^ Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, перечня использованной литературы из 137 наименований. Общий объем составляет 120 страничек Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа, в том числе 3 таблицы и 66 иллюстраций.


^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении изложена актуальность темы диссертационной работы, определены ее научная новизна и практическая ценность, представлены главные результаты исследования, показаны реализация и апробация работы, сформулированы главные положения Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа, выносимые на защиту.

В первой главе дан обзор имеющегося состояния вопроса в области построения и расчета систем управления электроприводом вентиляторов УОГ.

УОГ представляет собой сложную многомерную систему, реализующую функции Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа передачи термический энергии в распределенном теплообменнике. Компримированный газ, имеющий исходную температуру и массовый расход , распределяясь и проходя по секциям УОГ, передает определенное количество термический энергии охлаждающему воздуху, который принудительно с массовым расходом продувается через теплообменные Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа секции электроприводными вентиляторами. В итоге температура воздуха увеличивается от исходного значения , равного температуре среды, до значения , а температура газа в объединенном выходном коллекторе снижается до усредненного значения .

Температура газа на выходе Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа УОГ находится в зависимости от ряда причин, влияющих, в том числе, и на термическую производительность секций, посреди которых основными являются: конструктивные особенности; степень загрязненности поверхности термообмена, характеризуемая сопротивлением ; режим транспорта газа Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа, который характеризуется количеством работающих газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и степенью компримирования газа, что определяет расход и температуру газа на выходе компрессорного цеха и соответственно на входе УОГ; температура и массовый расход охлаждающего воздуха.

Таким Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа макаром, общая зависимость температуры газа на выходе из УОГ имеет вид:

.

(1)

Температура компримированного газа после УОГ обязана иметь значение, определенное технологическим регламентом. Но конфигурации входной температуры газа , его массового расхода Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа , теплового сопротивления и температуры среды приводят к отклонению от данного значения. При всем этом обозначенные возмущающие воздействия имеют разные скорости конфигурации. Самые неспешные возмущения обоснованы конфигурацией загрязненности поверхности теплообменных секций. Более высшую Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа частоту конфигураций имеют колебания температуры воздуха .

Требуемое значение температуры газа на выходе УОГ обеспечивается за счет конфигурации массового расхода охлаждающего воздуха , которое определяется суммой массовых расходов охлаждающего воздуха, создаваемых вентиляторами. Производительность последних находится Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа в зависимости от частот вращения рабочих колес вентиляторов, углов установки лопастей , также температуры воздуха .

До недавнешнего времени, основной метод регулирования температуры газа в УОГ базировался на технологии, основанной на дискретном изменении расхода воздуха Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа за счет включения (отключения) вентиляторов в купе с сезонной регулировкой угла установки лопастей. Встречались также методы регулирования с применением электроприводных жалюзей и с применением редуктора с переключаемым передаточным механизмом, но Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа их наименьшая надежность в эксплуатации и сложность схем подключения не дали им широкого распространения.

Большой вклад в разработку теоретических основ тепломассообменных процессов в УОГ занесли А.Н. Бессонный, Р.Н. Бикчентай, Н.П. Крюков, В Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.Б. Кунтыш и многие другие ученые. Улучшением аэродинамических черт вентиляторов АВО, разработкой технологий рабочих колес вентиляторов из композитных материалов и оптимизацией геометрии трубного пучка занимается ЗАО «Гидроаэроцентр» под управлением В.А. Маланичева Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.

Значимый вклад в разработку и улучшение электротехнических комплексов на предприятиях газовой индустрии занесли И.В. Белоусенко, М.С. Ершов, Б.Г. Меньшов, Г.Р. Шварц, А.Д. Яризов и другие Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.

Работы таких узнаваемых ученых, как Н.Ф. Ильинский, Г.Г. Вахвахов, И.Я. Браславский и Б.С. Лезнов, проявили эффективность внедрения частотно-регулируемого электропривода в технологических установках вентиляторного и насосного типов.

С Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа развитием силовой электроники были начаты работы по совершенствованию электротехнических комплексов УОГ за счет внедрения преобразователей частоты. Главные нюансы в этом направлении были изложены в работах И.И. Артюхова, И.И. Аршакяна, П Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.К.Кузнецова, А.И. Данилушкина и других создателей. Раскрытие данной темы с учетом реализации программ сбережения энергии и увеличения энергоэффективности в ОАО «Газпром» отдало толчок и завышенный энтузиазм к УОГ как элементу электротехнического Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа комплекса КС МГ. Предстоящее развитие вопросы совершенствования систем управления электроприводом вентиляторов УОГ получили в работах А.А. Тримбача, Е.В. Устинова, С.В. Алимова, В.Г. Крайнова. Совместно с тем, на сегодня остается Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа нерешенным ряд вопросов в области динамики процессов регулирования температуры.

Структурная схема системы стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов показана на рис. 1.





Рис. 1. Структурная схема системы стабилизации температуры газа Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа


Сигнал с датчика температуры газа сравнивается с сигналом задатчика. Приобретенная разность сигналов подается на вход регулятора, который при помощи сигнала задает частоту и напряжение на выходе преобразователей частоты ПЧ1…ПЧN. Если Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа в силу каких-то обстоятельств температура газа на выходе УОГ отличается от данного значения, то регулятор так изменяет частоту и напряжение , чтоб за счет конфигурации частоты вращения и соответственного конфигурации расхода воздуха, создаваемого вентиляторами, температура Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа стремилась к данному значению.

Опыт эксплуатации системы стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов УОГ в компрес-сорных цехах ООО «Газпром трансгаз Югорск» показал, что при определенных критериях в ней Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа появляются автоколебания. Потому анализ причин, приводящих к нарушению стойкости системы стабилизации, является принципиальной научно-технической задачей.

Во второй главе определен объект управления в системе стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов, проведен Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа анализ причин, влияющих на температуру газа на выходе из УОГ, разработана математическая модель системы, позволяющая изучить динамические режимы. Для построения модели системы в целом, как системы автоматического регулирования, рассмотрена передаточная черта каждого Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа из ее частей. Построена математическая модель теплообменника, представленного в виде объекта с сосредоточенными параметрами. Данный подход позволил получить модель объекта с передаточными чертами по каждому из возмущающих и управляющих Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа воздействий, комфортную для проведения последующих численных расчетов.

В общем случае каждый вентилятор может крутиться со собственной частотой . Но, как проявили результаты экспериментальных исследовательских работ, проведенных вместе со спецами ЗАО «Гидроаэроцентр» (г. Жуковский Столичной области), для Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа увеличения эффективности процессов термообмена в секциях УОГ должна быть исключена турбулентность охлаждающего «ветрового поля». Для этого все вентиляторы УОГ нужно крутить с схожей частотой, величина которой определяется создаваемым регулирующим воздействием.

В предположении Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа, что все вентиляторы крутятся с схожей частотой , которая определяется частотой напряжения на статорных обмотках электродвигателей, а степень загрязнения поверхности термообмена меняется довольно медлительно, выражение (1) можно записать последующим образом:

.

(2)

Перевоплощенная структурная схема Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа системы стабилизации показана на рис. 2.




Рис. 2. Перевоплощенная структурная схема системы стабилизации температуры газа


Передаточная функция таковой системы в предположении о линеаризации входящих в нее частей имеет последующий вид:

.

(3)

Тут .

(4)

В последнее выражение Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа входят передаточные функции регулятора , преобразователя частоты , мотора , вентилятора и теплообменных секций . Получим выражения для их, чтоб пользоваться одним из критериев стойкости.

Если в системе стабилизации температуры газа применяется регулятор пропорционально-интегрального типа, то Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа соответственная передаточная функция будет иметь вид:

,

(5)

где – надлежащие коэффициенты регулятора, которые могут быть установлены в процессе опции.

Частота вращения лопастей вентилятора определяется частотой и величиной напряжения на выходе преобразователя частоты, которые Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа зависят от напряжения на управляющем входе. В настройках преобразователя сначала задается зависимость частоты от напряжения , потом задается зависимость напряжения от частоты . Нормированный спектр конфигурации напряжения составляет 0 … 10 В. Если, а именно, наибольшее Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа значение частоты составляет 50 Гц, то коэффициент передачи преобразователя составляет 5 Гц/В. Для преобразователя частоты как звена системы автоматического управления довольно рассматривать передаточную функцию , связывающую меж собой изображения по Лапласу частоты и напряжения на управляющем входе Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа . При всем этом высочайшее быстродействие системы формирования импульсов управления преобразователем частоты позволяет представить последний пропорциональным звеном с передаточной функцией:

.

(6)

Математическое описание системы стабилизации температуры газа может быть облегчено, если движок, вентилятор и Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа теплообменные секции, образующие конструктив АВО газа, рассматривать как одно динамическое звено с передаточной функцией . Это позволяет не детализировать передаточные функции мотора , вентилятора и теплообменных секций , а поменять их произведение Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа в выражении (4) передаточной функцией:

.

(7)

Идентификация передаточной функции может быть осуществлена на основании экспериментальных данных. Установлено, что АВО газа может быть представлен инерционным звеном первого порядка с передаточной функцией:

,

(8)

где , – соответственно коэффициент передачи и неизменная времени Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа АВО.

Коэффициенты передачи и зависят от ряда причин. Более сильное воздействие на их величину оказывают разность температур газа и охлаждающего воздуха, также величины их массовых расходов. Огромную инерционность в работу системы стабилизации Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа заносит датчик температуры (показатель «тепловой инерции» которого может достигать 30 с). Он может быть также представлен динамическим звеном первого порядка с передаточной функцией:

.

(9)

В третьей главе описаны расчеты и исследования динамических режимов Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа на математической модели системы стабилизации газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов, приобретенной в предшествующей главе. Проведены проверка адекватности модели и корректировка по результатам исследования.

Опыты на математической модели в целом подтвердили Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа ее адекватность, но с поправкой передаточной функции датчика температуры газа, на основании того, что опрос датчиков температуры идет с задержкой, также в системе присутствует время расчета и сопоставления показаний средней температуры газа с датчиков Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа на секциях АВО с температурой датчика в выходном коллекторе. Передаточная функция датчика температуры:

.

(10)

Главные численные исследования динамических черт рассматриваемой системы проведены при помощи модели, построенной в среде MATLAB+Simulink Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа (версия R2010b (7.13.0.564), лицензия №618947 ООО «Газпром трансгаз Югорск»). Схема модели представлена на рис. 3.



Рис. 3. Схема модели для исследования переходных процессов

в системе стабилизации температуры газа


На рис. 4 представлены графики переходных функций , характеризующие воздействие коэффициента Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа передачи на ее динамику. Значения коэффициентов регулятора и составляют 0,6 и 0,003 соответственно.



Рис. 4. Графики переходных функций при значениях коэффициента

КАВО=0,2(1); 0,4(2); 0,8(3); 1,6(4) (=0,6; =0,003)


Ясно видно, что при увеличении коэффициента передачи , что может быть обосновано повышением разности меж Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа температурами газа и охлаждающего воздуха, происходит повышение амплитуды и частоты колебаний температуры на выходе АВО газа. При значении коэффициента = 1,6 амплитудное значение переходной функции превосходит установившееся значение в 4 раза и система становится Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа неуравновешенной, при =0,8 система близка к границе колебательной стойкости и не может обеспечить требуемое время переходного процесса. Естественно, что для обеспечения применимого свойства переходных процессов требуется корректировка коэффициентов регулятора и . При всем этом Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа система очень чувствительна к изменению коэффициента .

Таким макаром, жесткий выбор коэффициентов и ПИ-регулятора не может обеспечить требуемое качество регулирования в реальных критериях эксплуатации системы. Из произнесенного следует вывод о неизбежности внедрения адаптивного Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа регулятора, в каком коэффициенты и ПИ-регулятора меняются в функции возмущающих воздействий.

В четвертой главе рассмотрены способы улучшения динамических черт системы стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов за счет адаптации опций регулятора Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа к изменениям возмущающих воздействий. Показано, что традиционный ПИ-регулятор, используемый в системе, не позволяет обеспечить требуемое качество регулирования на всем спектре конфигурации возмущающих воздействий. Рассмотрены варианты адаптации с применением нечеткой логики Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа. Избран метод и определены правила нечеткого вывода. Разработан адаптивный регулятор с применением нечеткой логики. Проведены опыты и дан сравнительный анализ свойства регулирования системы с применением адаптации на базе нечеткой логики в Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа сопоставлении с традиционным регулятором.

На КС-20 Комсомольского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Югорск» на имеющейся системе стабилизации температуры газа УОГ с частотно-регулируемым приводом вентиляторов вместе с представителями ЗАО «Газмашпроект» был проведен ряд Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа тестов с регистрацией в сертифицированной SCADA системе TRACE MODE конфигураций характеристик объекта и возмущающих воздействий.

На основании данных, приобретенных в итоге проведенного опыта, для диапазонов конфигурации характеристик (от 8º до 20ºС) и Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа (от -35º до 25ºС) при неизменном массовом расходе газа получена зависимость от этих характеристик.

Приобретенные результаты положены в базу базы правил нечеткого регулятора с входными лингвистическими переменными «Температура газа » и «Температура воздуха » и выходной Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа переменной «Коэффициент ». Поверхность нечеткого вывода показана на рис. 5.

Модель адаптивного ПИ-регулятора приведена на рис. 6. Вывод нечеткой модели служит для субоптимальной опции коэффициентов традиционного ПИ-регулятора, с целью получения требуемых Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа свойств переходных процессов в системе стабилизации температуры газа при изменяющихся критериях эксплуатации. Определение субоптимальных опций ПИ-регулятора произведено в системе MATLAB+Simulink с внедрением встроенного инструмента опции многофункционального блока «PID Controller».







Рис. 5. Поверхность

нечеткого Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа вывода

Рис. 6. Модель адаптивного ПИ-регулятора



Проведен численный опыт, целью которого было получение сравнительных черт свойства регулирования в системах стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов с применением традиционного ПИ-регулятора и Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа адаптивного ПИ-регулятора с нечеткой логикой. Модель в среде MATLAB+ Simulink, применяемая в опыте, показана на рис. 7.

Опции традиционного ПИ-регулятора произведены при средних значениях температуры газа на входе УОГ и температуры охлаждающего Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа воздуха.

В качестве главных критериев оценки свойства переходных процессов были выбраны: время переходного процесса, перерегулирование и усовершенствованный квадратичный интегральный аспект. Усовершенствованный интегральный аспект имеет вид:

,

(11)

где - коэффициент веса, оказывающий существенное Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа воздействие с виду рационального переходного процесса.

Выбор усовершенствованного квадратичного интегрального аспекта обусловлен тем, что с помощью него можно оценить качество переходного процесса не только лишь по быстродействию системы, да и по Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа отсутствию колебательности и перерегулирования в системе. Чем меньше данный аспект, тем паче высококачественный процесс.




Рис. 7. Виртуальная модель для сравнительного расчета свойства

переходных процессов в системах стабилизации температуры УОГ


Требования, выставляемые к качеству переходных процессов: перерегулирование Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа не должно превосходить 10 % от задания; наибольшее время переходного процесса 200 с.

Графические результаты проведенного опыта приведены на рис. 8 и 9.

Значения интегрального аспекта для системы с традиционным ПИ-регулятором составили: при =14ºС и Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа =30ºС – 40.35, при =20ºС и =35ºС – 131.8, при =8ºС и =25ºС – 43.28; для системы с адаптивным ПИ-регулятором: 41.65, 40.5, 41.73 соответственно.



  1. – при =14ºС и =30ºС; 2 – при =20ºС и =35ºС; 3 – при =8ºС и =25ºС.

Рис. 8. Реакция системы Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа с традиционным ПИ-регулятором

на единичный ступенчатый сигнал






  1. – при =14ºС и =30ºС; 2 – при =20ºС и =35ºС; 3 – при =8ºС и =25ºС.

Рис. 9. Реакция системы с адаптивным ПИ-регулятором

на единичный ступенчатый сигнал


На основании приобретенных результатов можно сделать Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа последующие выводы.

Традиционный ПИ-регулятор с фиксированной настройкой на усредненное значение отдал удовлетворительные результаты исключительно в некой области конфигурации возмущающих воздействий, при которых регулятор был настроен (сплошная линия - 1).

При Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа последних значениях или время регулирования существенно превосходит данные (пунктирная линия - 2), или перерегулирование превосходит требуемые 10% (штрихпунктирная линия - 3). Наименее высококачественный переходный процесс, в сопоставлении с системой использующий адаптивный регулятор, подтверждается также значением интегрального аспекта.

Адаптивный ПИ Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа-регулятор с нечеткой логикой дает удовлетворительное качество регулирования на всем спектре конфигураций возмущающих причин. Уменьшение интегрального аспекта, с целью получения более высококачественных переходных процессов в системе, может быть достигнуто за счет дополнительной Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа подстройки функций принадлежностей нечеткой модели.


^ Главные ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ


  1. Разработана математическая модель, позволяющая изучить воздействие наружных возмущающих воздействий на качество переходных процессов в имеющихся системах стабилизации температуры компримированного газа с Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов. Модель реализована в среде MATLAB с пакетом расширения Simulink. Адекватность модели испытана сопоставлением результатов расчета с экспериментальными данными, приобретенными в процессе междуведомственных испытаний системы стабилизации температуры газа Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов УОГ

  2. На основании теоретических и экспериментальных исследовательских работ выявлены причины и степени их воздействия на свойства УОГ с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов. Установлено, что наибольшее воздействие на коэффициент передачи конструктива Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа «двигатель – вентилятор – теплообменные секции» оказывают температура среды и газа на входе УОГ.

  3. Показано, что имеющиеся системы стабилизации температуры газа в УОГ с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов не позволяют достигнуть требуемого свойства Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа переходных процессов в широком спектре погодных критерий эксплуатации без проведения дополнительных мероприятий по настройке. Для обеспечения стойкости системы нужно производить корректировку коэффициентов регулятора.

  4. Разработаны адаптивные системы стабилизации температуры газа с частотно Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа-регулируемым электроприводом вентиляторов на базе нечетких регуляторов Мамдани и Такаги-Сугено, обеспечивающие требуемые аспекты свойства стабилизации температуры при изменении наружных воздействий в широком спектре. Применение таких систем позволяет значительно уменьшить эксплуатационные расходы, связанные Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа с проведение пусконаладочных работ и сервисным сопровождением системы.

^ Главные положения диссертации отражены в публикациях.

Статьи, размещенные в научных журнальчиках, рекомендованных ВАК РФ:

  1. Тарисов Р.Ш. Адаптивная система стабилизации температуры газа с частотным Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа регулированием расхода охлаждающего воздуха / И.И. Артюхов, И.И. Аршакян, Р.Ш. Тарисов // Вестник Саратовского муниципального технического института. – 2010. – № 3 (47). – С. 62 – 64.

  2. Тарисов Р.Ш. Ресурсосберегающая разработка остывания газа на компрессорных станциях / И.И. Артюхов, И Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.И. Аршакян, Р.Ш. Тарисов, А.А. Тримбач, Е.В. Устинов // Вестник Саратовского муниципального технического института. – 2011. – № 1(54). – Вып. 3. – С. 26 – 32.

  3. Тарисов Р.Ш. Энергоэффективная система стабилизации температуры газа на выходе компрессорной станции магистрального Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа газопровода / И.И. Артюхов, И.И. Аршакян, Р.Ш. Тарисов, А.А. Тримбач // Известия Волгоградского муниципального технического института. Серия «Процессы преобразования энергии и энерго установки». – 2011. – Вып. 3. – № 8(81). – С. 112 – 115.

  4. Тарисов Р.Ш. Система Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа стабилизации температуры компримированного газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов с применением нечеткой логики / Р.Ш. Тарисов // Вестник Саратовского муниципального технического института. – 2012. – № 2 ( 66). – Вып. 2. – С. 165 – 170.

  5. Тарисов Р.Ш. Система управления частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов установок остывания Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа газа с применением нечеткой логики / И.И. Артюхов, Р.Ш. Тарисов // Современные препядствия науки и образования. – 2012. - №5 (Электрический журнальчик) URL: http://www.science-education.ru/105-7149.


Другие публикации:


  1. Тарисов Р.Ш. Динамические свойства системы Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов / И.И. Артюхов, Р.Ш. Тарисов // Инноваторские технологии в обучении и производстве: материалы V Всерос. науч.-практ. конф. (Камышин, 4 – 6 декабря 2008 г.). – Волгоград: ВолгГТУ, 2008. – Т Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.1. – С.147 – 150.

  2. Тарисов Р.Ш. Устойчивость системы стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов / И.И.Артюхов, И.И.Аршакян, Р.Ш.Тарисов и др. // Препядствия электроэнергетики: сб. науч.тр. – Саратов: Сарат Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа. гос. техн. ун-т, 2009. – С. 141 –148.

  3. Тарисов Р.Ш. Анализ динамики системы стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов / И.И. Артюхов, Р.Ш. Тарисов, М.И. Борчук // Инноваторские технологии в Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа обучении и производстве: материалы VI Всерос. науч.-практ. конф. (Камышин, 15 – 16 декабря 2009 г.). – Волгоград: ВолгГТУ, 2010. – Т.2. – С. 18 – 21.

  4. Тарисов Р.Ш. Динамика системы стабилизации температуры газа с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов аппаратов воздушного остывания / И Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа.И.Артюхов, И.И.Аршакян, Р.Ш.Тарисов и др. // Препядствия электроэнергетики: сб. науч. тр. – Саратов: Сарат. гос. техн.

ун-т, 2010. – С. 145 –150.

  1. Тарисов Р.Ш. Нечеткий регулятор в системе стабилизации температуры Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа газа / И.И. Артюхов, Н.П. Митяшин, Р.Ш. Тарисов и др. // Инноваторские технологии в обучении и производстве: материалы VII Всерос. науч.-практ. конф. (Камышин, 22 – 23 декабря 2010 г.). – Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2011. – Т.1. – С. 108 – 111.

  2. Тарисов Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа Р.Ш. Варианты схем частотного управления электродвигателями АВО газа / И.И. Аршакян, Р.Ш. Тарисов, И.И. Артюхов и др. // Инноваторские технологии в обучении и производстве: материалы VII Всерос. науч.-практ. конф Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа. (Камышин, 22 – 23 декабря 2010 г.). – Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2011. – Т.4. – С. 43 – 46.

  3. Тарисов Р.Ш. Адаптивная система стабилизации температуры компримированного газа / М.И. Петунина, Р.Ш. Тарисов, И.И. Артюхов // Математические способы в технике и Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа разработках: сб. тр. XXIV Междунар. науч.-техн. конф. / Участники школы юных ученых и программки У.М.Н.И.К. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2011. – С. 141 – 143.

  4. Tarisov R. Stabilization System of Compressed Gas Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа Temperature / M. Petunina, R. Tarisov, E. Shipunova // Young Scientists for Innovations: Shaping the Future. Proc. International Internet Conference. Saratov: SSTU, 2011. Р. 156 – 159.

  5. Тарисов Р.Ш. Увеличение эффективности установок остывания газа за счет частотного Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа управления вентиляторами / И.И. Артюхов, И.И. Аршакян, Р.Ш. Тарисов // Системы обеспечения термических режимов преобразователей энергии и системы транспортировки теплоты: тр. Всерос. науч.-техн. конф. (Махачкала, 8 – 10 декабря 2010 г.). – Махачкала:ДГТУ, 2011. – С Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа. 197 – 203.

  6. Тарисов Р.Ш. Направления понижения энергозатрат при магистральном транспорте газа / И.И. Артюхов, И.И. Аршакян, А.А. Тримбач, Р.Ш. Тарисов // Препядствия электроэнергетики: сб. науч.тр. – Саратов: Сарат. гос Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа. техн. ун-т, 2011. – С. 11 –15.


^ Личный вклад создателя состоит в обосновании цели и задачки исследования, разработке математических моделей и проведении на их базе исследовательских работ динамических черт УОГ с частотно-регулируемым электроприводом вентиляторов, обосновании внедрения Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа адаптивной системы управления, выработке предложений по реализации и разработке адаптивных систем стабилизации температуры газа на выходе из УОГ с применением нечеткой логики.


ТАРИСОВ Ришат Шамильевич


Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов УСТАНОВОК Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа остывания газа


Автореферат


Подписано в печать 01.11.2012 Формат 60×84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 29

ООО «Издательский Дом «Райт-Экспо»

410031, Саратов, Волжская ул., 28

Отпечатано в ООО «ИД «Райт-Экспо»

410031, Саратов, Волжская ул., 28, тел Адаптивная система управления электроприводом вентиляторов установок охлаждения газа. (8452) 90-24-90



administraciya-goroda-kemerovo-postanovlenie-stranica-4.html
administraciya-goroda-kurgana.html
administraciya-goroda-murmanska.html