ІНВАРІАНТНА СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ ШЛЯХОВИМ НАГРІВАЧЕМ НАФТИ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.1.7Ключові слова:
нагрівач нафти, система автоматичне керування, інваріантність, ПІ/ПД-регулятор, якість процесуАнотація
Проведений аналіз структурної схеми нагрівника нафти показав, що існує прямий канал – подача газу у камеру згорання – температура нафти на виході нагрівача та канали, по яким поступають збурення – температура нафти на вході в нагрівник і зміна витрати нафти, що поступає в нагрівник. Запропоновані дві схеми стабілізації температури на виході нагрівника – каскадно-зв’язана і система з ПІ/ПД-регуляторами у прямому контурі керування. Каскадно-зв’язана система автоматичної стабілізації температури на виході нагрівника має у своєму складі два контури – основний і допоміжний. Основний контур утворений прямим каналом «паливний газ-температура на виході», в який включений ПІ-регулятор. Для побудови допоміжного контуру використаний канал «природний газ-температура димових газів», який має значно меншу інерційність ніж основний контур. Система з ПІ/ПД-регуляторами у своїй структурі має ПІ-регулятор який безпосередньо діє на виконавчий механізм і ПД-регулятор, який включений охоплює від’ємним зворотним зв’язком керований об’єкт. Порівняльний аналіз двох схемних рішень показав, що другий варіант забезпечує кращі показники якості керування у порівнянні з першим варіантом. Тому другий варіант вибраний як основний. Оскільки на систему автоматичного керування діють збурення, то в роботі запропонована інваріантна система автоматичного керування по відношенню температури нафти і зміна витрати нафти на вході в нагрівник. Виходячи із принципу двоканальності, синтезована структурна схема інваріантної системи та визначені передавальні функції компенсатора. Для перевірки правильності отриманих рішень у середовищі MatLab/Simulink створена імітаційна модель інваріантної системи автоматичної стабілізації температури на виході нагрівника. При зміні збурень, як функцій часу результати імітаційного моделювання показали, що компенсатори повністю «гасять» змінні в часі збурення.
Посилання
Rahmati A. R., Reiszadeh M. An experimental study on the effects of the use of multi-walled carbon nanotubes in ethylene glycol/water-based fluid with indirect heaters in gas pressure reducing stations. Applied Thermal Engineering. 2018. Vol. 134. P. 107–117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.01.111
Delouei A. A., Naeimi H., Sajjadi H., Atashafrooz M., Imanparast M., Chamkha A. J. An active approach to heat transfer enhancement in indirect heaters of city gate stations: An experimental modeling. Applied Thermal Engineering. 2024. Vol. 237. P. 121795. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.121795
Rashidmardani A., Hamzehei M. Effect of various parameters on indirect fired water bath heaters’ efficiency to reduce energy losses. International Journal of Science and Engineering Investigations. 2013. Vol. 2, No. 12. P. 17–24. URL: https://www.ijsei.com/papers/ijsei-21213-04.pdf
Khanmohammadi S., Shahsavar A. Thermodynamic assessment and proposal of new configurations of an indirect water bath heater for a City Gate Station (a case study). Energy Equipment and Systems. 2020. Vol. 8, No. 4. P. 349–365. DOI: https://doi.org/10.22059/ees.2020.241292
Mostafavi S. A., Shirazi M. Thermal modeling of indirect water heater in city gate station of natural gas to evaluate efficiency and fuel consumption. Energy. 2020. Vol. 212. P. 118390. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118390
Ebrahimi-Moghadam A., Deymi-Dashtebayaz M., Jafari H., Niazmand A. Energetic, exergetic, environmental and economic assessment of a novel control system for indirect heaters in natural gas city gate stations. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2020. Vol. 141, No. 6. P. 2573–2588. DOI: https://doi.org/10.1007/s10973-020-09413-4
Василенчук М., Горбійчук М., Когутяк М. Синтез лінеаризованих математичних моделей нагрівника з проміжним теплоносієм. Measuring and computing devices in technological processes. 2023. № 3. С. 144–153. DOI: https://doi.org/10.31891/2219-9365-2023-75-17
Горбійчук М., Василенчук М., Когутяк М. Система автоматичного керування процесом нагрівання нафти в шляховому нагрівнику. Measuring and computing devices in technological processes. 2024. № 4. С. 314–331. DOI: https://doi.org/10.31891/2219-9365-2024-80-39
Horbiichuk M. I., Vasylenchuk M. Z., Kohutiak M. I. Analytical studies on dynamic properties of indirect oil heaters. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024. No. 6. P. 151–157. DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-6/151
Горбійчук М., Василенчук М. Синтез структурної схеми нагрівника нафти як об’єкта автоматичного керування. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2023. Т. 4(87). С. 44–52. DOI: https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2023.4.5
Василенчук М., Горбійчук М. Структурно-параметричний синтез системи автоматичного керування шляховим нагрівником нафти. Herald of Khmelnytskyi National University. Technical Sciences. 2025. Vol. 355, No. 4. P. 112–119. DOI: https://doi.org/10.31891/2307-5732-2025-355-16
Horbiichuk Mykhailo, Vasylenchuk Mykhailo, Yednak Ihor, Lahoida Andrii. Devising a combined method for setting PI/PID controller parameters for oil and gas facilities. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2025. Vol. 1, No. 2(133). P. 85–95. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322424
Horbiichuk M. I., Lazoriv N. T., Kohutiak M. I., Manuliak I. Z. Experimental research on muffle furnace dynamic properties. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023. No. 3. P. 144–150. DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-3/144
Горбійчук М., Заячук Я., Когутяк М. Практичні аспекти реалізації коректорів автоматичних систем керування. Measuring and computing devices in technological processes. 2024. № 1. С. 101–110. DOI: https://doi.org/10.31891/2219-9365-2024-77-13
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
