Система управления сепаратором на промысловой компрессорной станции (стр. 5 из 5)
Передаточная функция дискретного ПИ-регулятора имеет вид:
. (4.7)Передаточная функция разомкнутой системы
: 
Заменяем
и получаем комплексную частотную характеристику (КЧХ) или амплитудно-фазовую частотную характеристику разомкнутой системы (АФЧХ): 
Так как Т=1, то частоту при построении КЧХ можно изменять в пределах
или 
.По номограммам Солодовникова при известном значении допустимого перерегулирования
определяется 
, модуль 
, запас по фазе 
и 
[9].На комплексной плоскости строится окружность:
. (4.8)Радиус данной окружности определяется по формуле:
. (4.8) 
Центр окружности лежит в точке О:
КЧХ строится на том же графике, что и запретная область. При этом задается
и подбирается такой 
, чтобы КЧХ касался запретной области, но не пересекал ее границы. Оптимальными являются те значения, для которых отношение Кр/Ти является наибольшим. Интервал варьирования 
будет от 2 до 6, так как наибольшее значение Кр/Ти приходится на =3.2. Шаг выберем 0.4.Результаты сводятся в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Значения настроек ПИ-регулятора
| Tи | 2 | 2.4 | 2.8 | 3.2 | 3.6 | 4 | 4.4 | 4.8 | 5.2 | 5.6 | 6 |
| Кр | 0.383 | 0.538 | 0.702 | 0.829 | 0.912 | 0.968 | 1.01 | 1.043 | 1.07 | 1.0925 | 1.113 |
| Кр/Ти | 0.1915 | 0.22417 | 0.25071 | 0.25906 | 0.25333 | 0.242 | 0.2295 | 0.2173 | 0.20577 | 0.19509 | 0.1855 |
Оптимальные настройки, таким образом, равны
, 
.Для того чтобы убедиться в оптимальности полученных настроек, нужно рассчитать прямые и косвенные показатели качества:
Косвенные показатели качества определяются по АЧХ замкнутой системы (рисунок 4.3).
Рисунок 4.3 – Амплитудно – частотная характеристика замкнутой системы при настройках ПИ-регулятора Кр опт = 0.829 , Ти опт =3.2
Фактическое значение частотного показателя колебательности
, то есть расчет можно считать удовлетворительным.Прямые показатели качества определяются по переходной характеристике замкнутой системы (рисунок 4.4).
Рисунок 4.4 – График переходной характеристики замкнутой системы при настройках ПИ-регулятора Кр опт = 0.829, Ти опт =3.2
Прямые показатели качества:
- перерегулирование σфакт =12.3% < σдоп =20%;
- время регулирования tp=9с < tдоп=(3÷4)Тоб=12 с ÷ 16 с.
Так как полученные показатели качества управления меньше допустимых, настройки ПИ-регулятора можно считать оптимальными.
Заключение
В работе дана общая характеристика объекта. В последующем идет выбор оборудования, которое наиболее подходит данному объекту, необходимое для создания системы автоматизированного управления. Для автоматизации работы сепаратора выбирается оборудование нижнего уровня системы автоматизации удовлетворяющее следующим требованиям:
- способность работать в неблагоприятных условиях;
- надежность;
- диапазон измерения;
- погрешность измерения;
- наличие определенных видов защиты;
- несложный монтаж;
- наличие унифицированного выходного сигнала.
А также идет сравнение и выбор программно-логического контроллера, учитывая его характеристики и соотношения цена-качество. Выбор определен в пользу SLC-500 серии 1746 с типичной потребляемой мощностью 137 ВА.
Приведено описание программы для ПЛК, написанной в программном пакете RSLogix 500 в соответствии с разработанной блок схемой.
Произведен расчет системы автоматического регулирования давления в сепараторе. Регулирование производится с помощью ПИ-закона регулирования. Произведена оценка качества регулирования (σ = 12.3%, tр. = 12 с). Так как показатели качества не превышают допустимых значений (ε<20%, tр <(3÷4)Тоб ), настройки регулятора Кр опт = 0.829, Ти опт =3.2 - являются оптимальными.
Список использованных источников
1 Технологический регламент КС-7 Федоровского месторождения.
2 Справочник слесаря по контрольно измерительным приборам. Гресько А.А., Долгая А.А. Киев, «Техника – 2005».
3 www.kipiasoft.su - Библиотека специалиста по КИПиА
4 www.rizur.ru - датчики давления, преобразователи давления
5 Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие по содержанию и оформлению проектов. Емельянов А.И., Капник О.В. М.: Энергоатомиздат, 2006.
6 Аналоговые модули ввода – вывода (серия 1746) SLC 500. Руководство пользователя / Allen – Bradley A Rockwell International Company. 2007. – 66c.
7 Кармазин В. В., Кармазин В. И., Бинкевич В. А., Магнитная регенерация и сепарация при обогащении руд и углей, [М.], 2005;
8 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, М., 2007.
9 Ротач В.Я. Теория автоматического управления энергетическими процессами, М, Энергоатомиздат, 2004.
10 Приборы и средства автоматизации. Каталог Т1. Приборы для измерения температуры, М.
Приложение А
Рисунок А.1 – Схема автоматизации функциональная
Приложение Б
Приложение В
Расчет оптимальных настроек регулятора
Приложение Г
Приложение Д
Текст программы контроллера