ОБЗОР РЕГУЛЯТОРОВ В САР ДАВЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

OVERVIEW OF NATURAL GAS PRESSURE REGULATORS IN SAR

Aigiz Igebaev

4rd year student, chairn of automated control systems, institute of energy and automated systems, Nosov Magnitogorsk State Technical Unversity,

Russia, Magnitogorsk

Aleksandr Korchagin

4rd year student, chairn of automated control systems, institute of energy and automated systems, Nosov Magnitogorsk State Technical Unversity,

Russia, Magnitogorsk

Elena Mukhina

Senior Lecturer of the Department of ACS, Nosov Magnitogorsk State Technical Unversity,

Russia, Magnitogorsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены способы автоматического регулирования давления газа в трубопроводе. Приведены устройства и особенности локальных и нелокальных способов регулирования. Проанализированы устройства, принцип работ и применение каждого вида регулятора.

ABSTRACT

The article describes the methods of automatic control of gas pressure in the pipeline. The devices and features of local and non-local control methods are presented. The devices, the principle of operation and the application of each type of controller are analyzed.

Ключевые слова: регулятор, природный газ, методическая печь, система управления, расход, давление, регулирование.

Keywords: regulator, natural gas, method furnace, control system, flow, pressure, regulation.

Введение

На качество нагрева сляба и экономичности расхода природного газа влияет способ подачи природного газа в методическую печь прокатного стана.  Это можно осуществить, регулируя давление природного газа перед подачей в методическую печь.

Автоматический регулятор давления состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Чувствительный элемент, который является основной частью исполнительного механизма, сравнивает сигналы задатчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм, используя энергию внешнего источника, приводит в движение регулирующий орган, используя сигналы от устройства управления [4]. В регуляторах прямого действия чувствительный элемент регулятора развивает достаточное усилие для осуществления управления регулирующим органом, например, пружинные регуляторы. В качестве задатчика величины выходного давления можно использовать энергию рабочей среды. Устройство, подающее командный сигнал на исполнительный механизм в виде управляющего сигнала называется «пилотом», а сам регулятор — пилотным. Исходя из закона регулирования, положенного в основу работы, регуляторы давления бывают астатические, статические и изодромные. В системах газораспределения два первых типа регуляторов получили наибольшее распространение[2].

1. Астатический регулятор

Рисунок 1. Астатический регулятор

В астатических регуляторах (рисунок 1) на мембраны действует груз постоянной силы. На мембраны также снизу действует сила, которая создает выходное давление P2. Увеличение отбора газа приводить к уменьшению давления Р2. При уменьшении давления P2 сила давления от груза на мембрану будет больше, мембрана перемешается вниз, открывая регулирующий орган [1]. В астатических регуляторах любое возмущение приводит регулируемое давление к заданному значению. Это давление не зависит от нагрузки и от положения клапана. В таких регуляторах задают значения регулируемого давления, и равновесие системы наступает только при заданном значении. При этом регулирующий орган может занимать любое положение. Такие регуляторы в основном применяются в газовых сетях низкого давления с постоянным значением регулируемого давления [6].

2. Статический регулятор

Рисунок 2. Статический регулятор

Многие внешние факторы такие, как люфты, трение, износ, старение приводит к неустойчивому регулированию. Для устранения этого фактора применяют жесткую обратную связь. Статические регуляторы характеризуется неравномерностью давления (рисунок 2). Равновесное значение регулируемого давления всегда отличается от заданной величины, и только при номинальной нагрузке фактическое значение становится равным номинальному. [3, 5]. В статических регуляторах в качестве стабилизирующего устройства применяются пружины, в которых усилие прямопропорционально деформации. Увеличение выходного давления приводит к сжатию пружины и закрытию регулирующего органа. При уменьшении выходного давления под воздействием потенциальной энергии пружины мембрана перемещается вниз и регулирующий орган открывается.

В изодромных регуляторах отклонение регулируемого давления приводит к пропорциональному отклонению регулирующего органа [7, 8]. Если давление не достигнет заданного значения, регулятор будет перемещать регулирующий орган до тех пор, пока давление на выходе не станет равным заданному значению.

3. Регулятор на базе микропроцессорного контроллера.

Микропроцессорные контроллеры позволяют решать спектр задач управления. Микропроцессорный контролер характеризуется простотой освоения, которой подкрепляется специальными пакетами программ, так же простотой использования, так как имеется мощный набор простых для понимания инструкций и этот регулятор дает возможность работать в реальном масштабе времени: скоростные счетчики, импульсные выходы, обработка прерываний.

По запрограммированному алгоритму контроллер обрабатывает сигналы, реализует нужную функцию регулирования и выдает регулируемые параметры на станцию оператора, формирует сигнал на соответствующие выходы [9, 10].

Таким образом, контроллер работает для регулирования давления в печи. Сигнал с датчика поступает на аналоговый вход модуля и обрабатывается. Далее контроллер обрабатывает сигнал по заданной программе и на аналоговым выходе генерируется сигнал [11]. Этот сигнал поступает на электропневмопреобразователь, который токовый сигнал преобразует в пневматический. Этот пневматический сигнал приводит в движении регулирующий клапан исполнительного механизма. При увеличении давления свыше установленного значения, на станции оператора включается сигнализация [12]. Контроллер позволяет на станциях оператора осуществить индикацию, архивацию информации.

4. Заключение

Применение в САУ по регулированию подачи природного газа в методическую печь контроллеров улучшает качество управления. Эти системы позволяют использовать несколько сигналов для управления процессом и оперативно менять режим работы устройства. Применение микропроцессорных контроллеров позволяет контролировать и управлять всеми технологическими процессами без остановки оборудования, снижает ложные срабатывания и «человеческий фактор».

Список литературы:

1. Шайнович, О. И. Управление промышленными системами : учебное пособие / О. И. Шайнович. — Москва : МИСИС, 2016. — 121 с. — ISBN 978-5-87623-972-3. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/93654— Режим доступа: для авториз. пользователей.
2. Шатохин, К. С. Основы теории автоматического управления промышленными печами : учебник / К. С. Шатохин. — Москва : МИСИС, 2020. — 216 с. — ISBN 978-5-907226-95-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/156020 — Режим доступа: для авториз. пользователей.
3. Основы металлургического производства : учебник для вузов / В. А. Бигеев, В. М. Колокольцев, В. М. Салганик [и др.]. — 3-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2021. — 616 с. — ISBN 978-5-8114-8178-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/173100— Режим доступа: для авториз. пользователей.
4. Зобнин, А. Д. Технологические основы проектирования прокатных комплексов. Технология производства отдельных видов проката : учебное пособие / А. Д. Зобнин, Н. А. Чиченев. — Москва : МИСИС, 2013. — 154 с. — ISBN 978-5-87623-651-7. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/47420— Режим доступа: для авториз. пользователей.
5. Парсункин Б.Н. Оптимизация режимов управления нагревом заготовок в печах проходного типа: учеб. пособие / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, — Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. — 115 с. — ISBN 978-5-9967-0431-6. – Текст: непосредственный.
6. Основы металлургического производства : учебник для вузов / В. А. Бигеев, В. М. Колокольцев, В. М. Салганик [и др.]. — 3-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2021. — 616 с. — ISBN 978-5-8114-8178-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/173100— Режим доступа: для авториз. пользователей.
7. Изотов Б.В. Исследование оптимального числа зон тепло-вого регулирования методической печи. / Б.В.Изотов, Ю.Н. Шаламов, А.С. Безчерев, И.Л. Безчерева // Черная металлургия. – 2014. – №2. – С.54-58
8. Рябчиков М.Ю. Основы программирования промышленных микропроцессорных контроллеров: учеб. пособие / М.Ю.Рябчиков, Е.С. Рябчикова — Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2018. — 89 с. — ISBN 978-5-9967-1276-2. – Текст: непосредственный.
9. Пушков, В. М. Малоканальные микропроцессорные контроллеры SIEMENS S7-200 и Segnetics SMH2Gi : учебное пособие / В. М. Пушков, С. Г. Ставров, Е. К. Торопова. — Иваново : ИГЭУ, 2018. — 108 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/154580— Режим доступа: для авториз. пользователей.
10. Соснин, О.М. Основы автоматизации технологических процессов и производств: учеб. пособие для вузов / О.М. Соснин. – 2-е изд., испр. – Москва: Академия, 2012. – 240 с. – Текст: непосредственный
11. Парсункин, Б. Н. Система визуализации при создании адаптивного комплекса локального уровня управления в АСУ ТП промышленного производства / Б. Н. Парсункин, А. Р. Бондарева, Е. И. Полухина // Электротехнические системы и комплексы. – 2015. – № 2(27). – с. 44-47.
12. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Самарина И.Г., Каюмова В.Э.  В сборнике: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НАУЧНОЙ МЫСЛИ Сборник статей международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович. 2015. с. 11-13.