Шавёлкина Анна Александровна
Факультет Компьютерных Информационных Технологий и Автоматики
Кафедра Автоматизированных Систем Управления
группа АСУ-00-б
мой e-mail
ann2003@list.ru
тема:
Цеховая система автоматизированного управления турбоагрегатами
руководитель  Секирин Александр Иванович

Моделирование и оптимизация режимов работы компрессорных станций. Разработка, внедрение и эксплуатация.

Притула М.Г., Соляник В.Г., Блаут Ю.Е., Таргонский В.А., Избаш В.И., Притула Н.М., Варский О.А. ООО “ Математический центр”, г. Львов, “Укртрансгаз” г.Киев, “Львовтрансгаз” г.Львов.

Источник -  http://discom2002.gubkin.ru/zip/58_Pritula.zip

Главной задачей при формировании режимов работы КС является обеспечение давления на выходе КС на заданном уровне при оптимальном распределении нагрузки между агрегатами и технологическими объектами. При этом под оптимальным распределением понимается такая нагрузка, которая обеспечивает минимум энергетических затрат на компримирование заданного объема газа при соответствующих условиях на входе и выходе КС. При этом будем считать, что оптимальный режим работы является в достаточной степени устойчивым.

Режим работы компрессорной станции (КС) существенным образом увязан с режимом работы не только близлежащих КС, отбором газа прилегающими газораспределительными станциями (ГРС), но и с режимом работы всей газотранспортной системы (ГТС). Поэтому оценивать качество режима работы КС нужно исходя из “интересов” всей ГТС.

В идеале многоцеховую КС можно считать как некую модель ГТС, в которой каждый цех является отдельной КС. Поэтому подход к моделированию работы КС не менее сложен, чем моделирование работы ГТС. При расчете и формировании режима работы КС возникают специфические сложности, которые связаны с учетом гидродинамических характеристик технологического оборудования. В большей степени чем для ГТС на гидравлическое состояние КС влияют местные сопротивления: колена, клапана, краны, тройники, диафрагмы и.т.п.

Режим работы КС определяет – схема соединения ГПА и технологического оборудования (технологическая схема с заданным состоянием запорной арматуры), диаметры и обороты рабочих колес нагнетателей, параметры газа на входе и выходе КС, энергетические затраты, параметры устойчивости режима. Исходя из сказанного, оптимальным режим работы КС будет тот, который при заданном объеме газа и фиксированных граничных условиях - давления на входе Pвх , выходе Pвых, температуры газа на входе Твх , газовой постоянной обеспечивает минимум энергетических (при наличии технологических объектов и расходных материалов) по КС, группе КС, и при этом удовлетворяются требуемые технологические ограничения.

1. Основные понятия и объекты системы.

Система формирования режимов работы КС, в дальнейшем система, оперирует объектами двух видов: объектами-вершинами и объектами-ребрами. Все объекты описаны параметрически и имеют свой тип. Основные группы параметров - идентификации, графические, расчетные, информационные, связи.

Объект-ребро имеет свой тип: колено, клапан, кран, тройник, диафрагма, абсорбер, пылеуловитель, охладитель, газоперекачивающий агрегат (ГПА) и т. п.. Для местных сопротивлений и запорной арматуры известны эмпирически установленные коэффициенты и соотношения для определения гидравлических потерь, а для абсорберов и пылеуловителей известны функции вида Рвых = f(Рвх,Q), для охладителей Твых = f(Твх,Q).

Для ГПА известны характеристики двигателей и приведенные характеристики нагнетателей. Известна также зависимость между загрузкой нагнетателя и частотой вращения свободной турбины т.е. используется график смены номинальной производительности при изменении частоты вращения свободной турбины для различных значений частоты вращения ротора газогенератора.

Итак, технологическая схема КС представляется в виде графа, вершинами которого есть как активные (ГПА) элементы, так и пассивные. На основе построенного графа производится моделирование и расчет возможных режимов работы КС.

2.Структура и функции системы

Система состоит из следующих взаимосвязанных подсистем:

· графический редактор;

· программы трассировки всевозможных путей движения газа между двумя произвольными вершинами на технологической схеме на КС с определением гидравлических потерь;

· программы гидравлического расчета газовых сетей с учетом гидродинамических характеристик технологического оборудования;

· программы формирования возможных схем включения агрегатов в работу;

· программы обработки реальных данных для уточнения приведенных характеристик каждого нагнетателя;

· программы расчета оптимальных параметров работы КС;

· программы для синхронизации работы системы с подсистемами САУ кранами, ГПА, цеха;

· программы интерпретации результатов работы выше перечисленных программ, средства обработки и архивации оперативных данных.

Графический редактор предназначен для формирования технологических схем КС и их представлении в виде графа для анализа, расчета и моделирования режимов работ КС.

Подсистемы “ручного” и автоматического формирования режимов работы КС предназначены для документирования существующих и формирование новых режимов, интерпретации результатов на технологической схеме.

Одним из результатов расчета режима работы КС есть установление положения запорной арматуры, направлений газовых потоков, при этом цвет ребер на технологической схеме указывает на присутствие газа в трубопроводе, степень его компримирования. Результатом разработки режима есть его документация.

Следующая подсистема позволяет формировать режимы работы КС по заданным параметрам. Основные исходные параметры:

· расчетное давление газа на входе КС;

· давление газа, которое необходимо обеспечить на выходе КС, согласованное с давлением в газопроводе;

· объем газа, который необходимо перекачать;

· физико-химические характеристики перекачиваемого газа;

· рабочее состояние ГПА и другого технологического оборудования.

В результате расчета подсистема предлагает пользователю возможные предварительные варианты работы КС. Для каждого варианта рассчитывается количество задействованных ГПА, обороты СТ, температуру и давление газа на выходе ГПА. Для варианта указывается набор и расчетное количество другого оборудования (пылеуловители, абсорберы, замеры и.т.д.). Предусмотрена возможность графической интерпретации выбранного варианта на технологической схеме КС с установлением положения соответствующих кранов.

В системе имеется возможность гидравлического расчета КС. При этом учитываются следующие параметры:

· длина и диаметр трубопроводов;

· виды запорной арматуры и местных сопротивлений;

· коэффициент гидравлического сопротивления трубопроводов;

· физико-химические характеристики перекачиваемого газа;

· рабочие параметры ГПА.

Результатом расчета является давление и расход газа в произвольной точке КС, скорость и объемы газа, которые проходят через поперечное сечение произвольного трубопровода.

В данной версии системы предвидена также возможность автоматического формирования режима работы КС по заданным входным данным, совместная работа созданных программных средств с различными системами автоматического управления и сбора данных.