Газды кептіру кезіндегі абсорбциялық жүйені автоматтау. Қондырғыларда температураны реттеу контурлары. Автоматты басқару жүйесінің құры

АВТОМАТТЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕЛЕРІН 
ҚҰРУ ПРИНЦИПТЕРІ

Кез келген өндірісте технологиялық  процестер белгілі бір мәнде  шектетілетін физикалық шамалармен сипатталады. Жабдықтардың жұмысы кезінде ол шамалар белгілі бір деңгейде тұрақтануы, не берілген программа бойынша өзгеріп отыруы тиіс. Кез келген қондырғыда технологиялық процестің бірқалыпты жүруі 
белгілі бір ереженің, қызмет алгоритмінің орындалуына байланысты болады. Осы қызмет алгоритмін орындау үшін белгілі бір сыртқы команданы орындайтын қондырғыны, не машинаны басқару объектісі дейді.

Технологиялық процесті жүргізу үшін басқару обьектісіне  әсер ететін тиімді ықпалды басқару  дейді.Егер бұл басқару адамның  қатысуынсыз жүзеге асса, оны автоматты, ал адамның қатысуымен болса қолмен басқару деп атайды. Жалпы технологиялық процестер орындалатын барлық өндіріс жабдықтары басқару объектілеріне жатады. Алайда технологиялық процестің езі де басқару объектісі бола алады. Әр объектіде физикалық шаманың берілген мәнін тұрақтандырып, немесе оны берілген бағытта өзгертіп отыратын басқарғыш құрылғысы болады. Басқарғыш органы арқылы объектіге белгіленген қызмет алгоритмін орындауға мүмкіндік беретін арнайы әсерлер беріліп отырады. Технологиялық процесті берілген қызмет алгоритмі бойынша өткізу мақсатында объектіге сырттан берілетін арнайы нұсқаулар(ережелер) жиынтығын басқару алгоритмі дейді.

Басқару объектісіне басқару алгоритміне  сәйкес әсер ететін кез келген техникалық құрылғы автоматты басқару құрылғысы  делінеді.

Бір-бірімен байланысты және басқару  алгоритміне сәйкес өзара әрекеттесе жумыс жасайтын автоматты басқару кұрылғысы мен басқару объектісінің жиынтығы автоматты басқару жүйесі (АБЖ) деп аталады. Жумыс барысында автоматты басқару жүйесіне әртурлі ішкі және сыртқы әсерлер ықпал жасайды. Автоматты 
жүйенің бір бөлігінен келесі бөлігіне технологиялық процестің бірқалыпты өтуін қамтамасыз ететін әрекеттің тізбекті желісін құрайтын әсерді ішкі әсер деп атайды. Оларды басқарушы әсер дейді. Ал сыртқы әсер екіге бөлінеді. Технологиялық процестің тиянақты өгуіне қажет бірінші әсер қызмет алгоритміне сәйкес жүйе кірісіне беріледі де, жоспарланған немесе тапсырыстық әсер деп аталады. Ал, екінші әсер жүйеге немесе басқару объектісіне сыртқы ортадан беріледі. Ол жүйе жұмысында алдын ала еске алынбайды да, кездейсоқ сипатта болып, басқару процесін қиындатады. Сол себепті оларды қобалжытқыш әсер деп атайды.

 Технологиялық процестің дұрыс өтуіне сәйкес басқарылатын шаманың берілген уақыт аралыгында ұстап отыруға керекті мәнін алдын ала берілген мән деп, ал фактілі, яғни процестің өлшенген мәнін нақты (қазіргі) деп атайды. Реттелетін шаманың алдын 
ала жоспарланған және нақты мәндерінің арасындағы айырмасын келісілмеген (айырымдық) шама дейді.

Технологиялық жабдықтардың қай-қайсысы  болмасын тұрақты (тағайындалган) режимде  жұмыс істеуі керек. Бірақ нақты пайдалану жағдайында әртүрлі сыртқы қозулардың әсерінен тағайындалган режим ұдайы бұзылатындықтан, технологиялық процестің параметрлері өзгереді. Сол себепті өндірістік жабдықтарды (басқару объектісін) басқарып отыру қажет, яғни басқарылатын шама қоздырушы әсердің ықпалына қарамастан  
бойынша өзгеретіндей дәл есеппен басқарушы әсерді қалыптастыру керек.берілген ереже (программа).

Автоматты жүйе элементтері

Автоматты жүйе өзара байланысқан  және белгілі бір қызмет атқаратын  дербес конструкциялық элементтерден  тұрады, оларды автоматика элементтеріне құралдары деп атайды. Элементтерді жүйеде атқаратын қызметіне қарай салыстырушы, түзетуші, қабылдаушы, жоспарлаушы, түрлендіруші және атқарушы деп ажыратады.

Қабылдаушы элементтер не бастапқы түрлендіріп бергіштер (датчиктер) технологиялық процестердің басқарылатын шамаларын өлшейді де, оларды бір физикалық түрден екінші бір физикалық шамага түрлендіреді (мысалы, термоэлектрлік термометр температура айырымын термоЭҚК-не түрлендіреді). Жоспарлаушы элементтер (баптау элементтері) арқылы жүйеге реттелетін шаманың Х₀ қажет мәні беріледі; оның нақты мәні осы берілген мәнге сәйкес 
келуі тиіс.

Салыстырушы элементтер реттелетін шаманың  берілген мәнін Х₀ нақты мәнімен X салыстырады. Бұл элементтің шыгысында алынатын айырымдық сигнал X = Х_о-Х атқарушы элементке тікелей не 
күшейткіш арқылы беріледі.

Түрлендіруші элементтер сигналдың  пайдалануға ыңғайлы түрге түрлендірілуін және оның қуатын магниттік, электрондық  және т. б. күшейткіштер арқылы үдетуін жүзеге асырады.

Атқарушы элементтер басқару объектісіне берілетін басқару әсерін тудырады. Олар басқару объектісіне берілетін не одан алынатын энергия немесе заттар санын өзгерту арқылы басқарылатын шаманы берілген мәніне сәйкес етіп ұстап отырады.

Түзетуші элементтер басқару процесінің сапасын жақсарту үшін қажет.

Автоматты жүйелерде көрсетілген негізгі  элементтерден басқа қосалқы  элементтер де болады, оларға ауыстырып қосқыш құрылғылар мен қорғау элементтері, резисторлар,конденсаторлар, сигнал беру жабдықтары жатады.

Автоматика  элементтерінің қолдану және технологиялық ерекшеліктерін айқындайтын арнайы сипаттамалары мен параметрлері болады.

Басты сипаттамалардың біріне элементтің статикалық сипаттамасы жатады. Статикалық сипаттама деп,тұрақталған режим кезіндегі Х_шыг шамасының X_кір шамасына тәуелділігін айтады:

Х_шыг ⁼ /f( X_кір)- Кірістік шамасының таңбасына сәйкес бейреверсивті (шығыстық шаманың таңбасы өзгерістің барлық деңгейінде түрақты болғанда) және реверсивті (кірістік шаманың таңбасының өзгерісі шығыстық шаманың таңбасының өзгерісіне әкеледі) статикалық сипаттамалар болып ажыратылады.

Динамикалық сипаттама элементтердің  динамикалық режимде, яғни кірістік шаманың шапшаң өзгерген сәттеріндегі жұмысын бағалау үшін пайдаланылады.

Оны өтпелі сипаттамамен, беріліс  функциясымен және жиілік сипаттамаларымен өрнектейді. Өтпелі сипаттама Х_шығ, шығыстық шаманың / уақытқа тәуелділігін көрсетеді: Х_кір, кірістік сигналының секірмелі өзгерісі кезінде Х_шығ /f(t).

Жалпы беріліс функциясына, өтпелі және жиілік сипаттамаларына төменгі  тарауларда толығымен тоқталатын боламыз.

Автоматика элементтерінің негізгі параметрлерінің 
қатарына беріліс коэффициенті мен сезімталдық деңгейі жатады.

Беріліс коэффициентін элементтердің  статикалық сипаттамасымен анықтауға  болады. Оны статикалық, динамикалық (дифференциалдық) және салыстырмалы коэффициенттер деп үш түрге ажыратады.

Х_шығ шығыстық шамасының Х_кір кірістік шамасына қатынасын статикалық беріліс коэффициенті деп атайды, яғни К_ст = Х_шыг/Х_кір. Нақты конструкциялық элементке қатысты статикалық беріліс коэффициентін, мысалы, күшейткіштерде - күшейту коэффициенті, редукторларда - редукция коэффициенті, трансформаторларда - трансформация коэффициенті деп атайды.

Сезімталдық деңгей шығыстық шаманың  айтарлықтай өзгерісі байқалатын кірістік шаманың ең кіші мәні. Ол элемент конструкциясындағы тетіктер арасындағы үйкеліс, саңылау және люфтінің салдарынан болады.

Ауытқу  бойынша басқару принципі пайдаланылатын автоматты тұйықталған жүйелердің артықшылығына кері байланыстың болуы жатады. Кері байланыс әрекетінің принципін электр қыздыру пешінің температурасын басқару жүйесі мысалы негізінде қарастырайық. Температураны берілген шекте устау үшін объектіге берілетін басқарушы әсердің, яғни қыздырғыш элементке түсірілетін кернеудің мәнін температураны ескере отырып өзгертеді Температураның бастапқы түрлендіргіші арқылы жүйе шығысы оның кірісімен жалғастырылады. Мұндай қосылысты, яғни ақпарат (информация) басқарушы ықпалмен салыстырғанда кері бағытта берілетін каналды кері байланыс деп атайды. Кері байланыс 
оң және теріс, қатаң және икемді, негізгі және қосалқы болып ажыратылады.

Оң кері байланыс деп, кері байланыс әсері мен жоспарланған әсердің таңбалары дәл келетін байланысты айтады. Ал дәл келмеген жағдайда теріс кері байланыс делінеді.

Егер берілетін әсер уақыт өтуіне тәуелсіз болып тек реттелетін параметрдің  мәніне ғана тәуелді болса онда мұндай байланысты қатаң кері байланыс деп  атайды. Қатаң кері байланыс жүйенің түрақталған, әрі өтпелі режимдері кездерінде де әрекет етеді. Тек өтпелі режимде әрекет ететін байланысты икемді кері байланыс дейді. Икемді кері байланыс өзі арқылы уақыт өтуімен басқарылатын шама өзгерісінің бірінші не екінші туындысын өткізетіндігімен сипатталады. Икем-ді кері байланыстың шығысында сигнал тек басқарылатын шама уақыт барысында өзгергенде ғана пайда болады.

Негізгі кері байланыс басқару жүйесінің  шығысын оның кірісімен қосады, яғни басқарылатын шаманы жоспарлау құрылғысымен байланыстырады. Ал қалған кері байланыстар қосымша не жергілікті деп аталады. Қосымша кері байланыс жүйенің қайсыбір буынынан алынған әсер сигналын алдыңғы тізбектегі кез келген басқа бір буынның кірісіне береді. Мұндай байланыс жеке элементтердің қасиеті мен сипаттамасын 
жақсарту үшін пайдаланылады.

АВТОМАТТЫ РЕТТЕУ ЖҮЙЕСІНІҢ ОРНЫҚТЫЛЫҒЫ

Орнықтылық  жөнінде жалпы түсінік

Жүйенің орнықтылығы деп оның тепе-теңдік күйінен ауытқуына себеп болған әсерді алып тастағаннан кейін,бастапқы орнықтылық қалпына оралу қабілеттілігін айтады.

Тепе-теңдік күйдің мүмкін болатын  түрлерін алдымен беттің әртүрлі нүктелерінде орналасқан шариктің қозғалыс бағытынан қарастырайық: а) шарикті бастапқы тепе-теңдік күйіне қайтарушы Ғ күші шарик беттің қай жерінде жатса да пайда болады; б) шарик тепе-теңдік күйінен сәл ауытқыса Ғ күші пайда болып, оны одан әрі тепе-теңдік күйінен ауытқытуға тырысады; в) шарик беттің қай нүктесінде жатса да орнықты күйінде қалады.

Шарик мысалындағы тепе-теңдік түрлері  жөніндегі ұғымды автоматты реттеу жүйесінде де қарастыруға болады.

Жұмыс істеп тұрған автоматты жүйеге әртүрлі түрақты сыртқы қозулар  әсер етуі салдарынан реттелетін шығыстық шаманың мәні жиі өзгеріп отырады. Жүйенің автоматты реттеуіші осы реттелетін шаманы берілген мәнге келтіруге ұмтылады. Бірақ тұтастай алғанда жүйеде инерциялык массалар, реактивті элементтер (индуктивтік, сыйымдылық) болатындықтан, оның орнықты қалпына келуі, немесе қалыптасқан бір күйден келесісіне өтуі лезде емес, белгілі түрде кешігіп жүзеге асады. Жүйеде өтпелі процесс туындайды. Бұл жағдайда, егер жүйе қозу әрекеті тоқталғаннан кейін қалыптасқан күйге оралса, ол орнықты. Егер оралмаса онда орнықсыз. Орнықсыз жұмыс кері байланыспен қамтылған АРЖ-ның барлығында туындауы ыктимал.

Қазіргі автоматты жуйелерде мынадай үш талаптар орындалуы қажет: орнықтылық шарты, өтпелі процеске және қалыптасқан режимге қойылатын талаптар АРЖ-ның орнықтылығын анықтау мәселесі басты болып саналады, өйткені орнықсыз жүйелер іс жүзінде жарамсыз.

                       Ляпунов бойынша орнықтылықты зерттеудің жалпы әдісі

Орнықтылықты зерттеудің жалпы әдісі АРЖ-ның g(t) жоспарлау (басқарушы) және f(t) қоздыру әсерлері тудыратын y(t) реттелетін шаманың өзгеруі үшін жазылған.

Егер түбір р=±α жорамал болса, тербеліс өшпейтін түрақты амплитудалы болып келеді (7.2,д-сурет). Бүл орнықтылық шекарасы тербелмелі деп аталады.

Орыс  ғалымы, академик А.М. Ляпунов 1892 жылы бірінші  болып орнықтылықтың дәл анықтамасын түжырымдап, қозғалыстың орнықтылығын зерттеудің жалпы әдісін жасады. Оның теориясы бойынша, сызықты АРЖ-ның орнықтылығы сипаттамалық тендеудің түбірлерімен анықталады. Сызықтық АРЖ-ның орнықтылық шартының 
аналитикалық түжырымын А.М. Ляпунов былайша түжырымдайды: Сызықты АРЖ орнықты болуы үшін мынадай шарттар қажетті және жеткілікті: сипаттамалық тендеудің барлық нақты түбірлерінің теріс таңбалы, ал комплекс түбірлерінің нақты бөлігі теріс таңбалы болуы тиіс.

Осылайша түбірлердің комплекс жазықтығында жорамал осі орнықтылық шекарасы болып табылады. Орнықтылық шекарасындағы бейтарап жүйе үшін жорамал осьте орналасқан түбірлердің болуы, ал орнықсыз жүйе үшін жорамал осьтің оң жағында кем дегенде бір түбірдің болуы қажет .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

Табиғи газды және газконденсатты салалық стандарттарға сәйкес тасымалдауға даярлау саласындағы маңызды ғылыми – техникалық және өндірістік мәселелердің бірі газды және газконденсатты кен орындарын игеру мен пайдаланудың барлық кезеңдерінде ұңғыма өнімін кәсіптік өңдеу процестерін оңтайландыру.

Көмірсутектерді өндірудің экстремалды жағдайлары және, сәйкесінше газды даярлаудың кешенді қондырғыларының жұмыстары  қабаттағы және газды даярлауда болатын құбылыстар мен процестерді зерттеуге әртүрлі қадамдар қолдануға мәжбүр етеді.

Тәжірибе көрсеткендей, газды көпфункциялы аппараттарда (МФА) абсорбциялы  жолмен кептіретін кешенді газ даярлау қондырғыларында бірқатар ірі мәселелер анықталған.

Мынадай мәселелерді атап өтуге болады: қабаттық қысымның төмендеуі әсерінен УКПГ – ға кірер жерде газ қысымының төмендеуі, компрессорлық станциялар енгізу салдарынан УКПГ кірер жерде кейбір қондырғыларда майдың пайда болуы, көпфунуциялы аппараттардың кейбір секцияларының жұмысының ПӘК төмендігі, МФА – дан гликольдің шығуы, МФА сепарациялық секциясынан массаалмастыру секциясына қабаттық сұйықтықтың шығуы.

Бұл мәселелрді шешу үшін мынадай  тапсырмалар қойылды: газды кептіру  бойынша МФА жұмысының нәтижелілігіне әсер ететін негізгі факторлар мен  тәуелділіктерді анықтау, МФА-да газды  кептіру процесін оңтайландыру және аппараттағы гидравликалық шығын мен конструкцияны есептеу үшін компьюерлік бағдарлама құрастыру және модернизацияның мүмкін нұсқаларын ұсыну .