В соответствии с теорией автоматического управления (ТАУ) для моделирования динамических технологических процессов используется аппарат преобразования Лапласа. Это позволяет перейти от дифференциальных уравнений к алгебраическим, и в моделировании использовать эквивалентные передаточные функции. Расчет математической модели в системе АТЛАС проводится дискретно во времени с заданным периодом дискретизации. Поэтому, при моделировании используются дискретные передаточные функции и аппарат Z - преобразования. В состав системы АТЛАС входит специализированный язык и отладчик дискретных математических моделей. Кроме того, разработана библиотека математических моделей типовых аппаратов таких как: насос, компрессор, электрозадвижка, клапан отсекатель, регулирующий клапан, емкость, теплообменник, колонна. Библиотека содержится в файле Atl_modX.Dll и расширяет возможности языка описания уравнений соответствующими функциями.
Предварительным этапом создания ДМТП является проведение фотосъемки технологического оборудования, включая запорную арматуру, приборы по месту установки аппаратов и приборы КИП в операторных. Если установка оснащена средствами АСУТП то скриншоты (графические копии экранов ПК) включаются в программу тренинга. На основе фотосъемки создается модель, состоящая из кадров технологических аппаратов с обозначенной запорной арматурой, и визуальными моделями приборов КИП. Таким образом, на этом этапе формируется список переменных ДМТП включающий обозначение переменной, текстовое технологическое наименование и значение переменной при нормальном функционировании установки. В этот список включается запорная арматура, кнопки и переключатели насосов и аппаратов, а также технологические параметры установки, отображаемые на шкалах приборов КИП такие как: давление, температура, уровень, расход.
На первом этапе создания ДМТП проводится описание логических уравнений функционирования технологической установки. Эти уравнения описывают включение и выключение электродвигателей насосов, компрессоров, электрозадвижек, клапанов отсекателей, вентиляционных систем. Например, выключение насоса может осуществляться кнопками управления по месту, дистанционно из операторной, или при срабатывании блокировок при выходе технологических параметров за допустимый диапазон. При наличии систем автоматического включения резерва (АВР) включение резервного насоса может осуществляться автоматически при отключении основного. Все эти процессы описываются логическими уравнениями.
На втором этапе создания ДМТП проводится описание переходных процессов при работе насосов, компрессоров, электрозадвижек. Эти процессы, как правило, описываются апериодическим звеном первого порядка, и как указывалось ранее, для расчета используются типовые уравнения из библиотеки Atl_modX.Dll. В результате на этом этапе рассчитываются давления на участках технологической схемы.
Затем проводится математическое моделирование работы регуляторов. Исходя из значений регулируемой величины и величины задания, определяется значение рассогласования. В зависимости от типа клапана ВО/ВЗ, режима работы (ручной, автоматический или каскадный) и закона управления, рассчитывается давление воздуха КИП на клапан. Затем определяется эквивалентное гидравлическое сопротивление в зависимости от степени открытия клапана и состояния запорной арматуры на клапанной сборке.
В соответствии с технологической схемой осуществляется моделирование трубопроводов. Исходя из давлений на участках технологической схемы, и состояния запорной арматуры рассчитываются расходы материальных потоков.
На заключительном этапе по типовым уравнениям библиотеки Atl_modX.Dll рассчитываются остальные технологические параметры. Для теплообменников по уравнению теплового баланса рассчитывается температура продукта на выходе. Для емкостей по уравнению материального баланса жидких и газообразных продуктов рассчитывается уровень и давление. Для колонн по уравнениям материального и теплового баланса рассчитывается распределение температуры по уровням колонны, уровень куба и давление.
В заключении следует отметить, что наиболее точная работа математической модели осуществляется в нормальном рабочем режиме, поскольку коэффициенты передаточных функций технологических аппаратов определялись именно для этого режима работы.
|
© ООО "АТЛАС" г.Воронеж, 2007-2013. Все права защищены. |