Автоматическое управление технологическим процессом индукционного нагрева нефти в установках трубопроводного транспорта

• Автор: Гусева, Мария Александровна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1 Проблема создания систем автоматического управления индукционным нагревателем нефти в установках трубопроводного транспорта.

1.1 Термообработка высоковязких и парафинистых нефтей

в установках трубопроводного транспорта.

1.2 Применение индукционных нагревателей в

теплообменных аппаратах для нагрева вязких жидкостей

1.3 Методы моделирования процессов теплообмена

1.3.1 Общие сведения

1.3.2 Аналитические методы решения

1.3.3 Численные методы решения

1.3.4 Моделирование с помощью интеллектуальных систем.
1.4 Проблема синтеза систем управления объектов с
распределнными параметрами.
1.4.1 Методы структурной теории распределнных систем.
1.4.2 Численноаналитические методы.
1.4.3 Управление объектами с распределнными
параметрами.
2 Математическое моделирование температурных полей стенки нагревателя и потока нефти.
2.1 Постановка задачи.
2.2 Структурное моделирование многосекционного
индукционного нагревателя.
2.3 Аппроксимация распределнных сигналов.
2.3.1 Способы аппроксимации распределнного сигнала.
2.3.2 Аппроксимации распределнного сигнала
полиномиальной зависимостью.
2.3.3 Аппроксимации распределнного сигнала рядом
2.3.4 Сравнительный анализ предложенных способов аппроксимации
2.4 Аналитическое представление процесса теплообмена
между стенкой и потоком жидкости
3 Реализация математических моделей ОРП в программных пакетах моделирования динамических систем.
3.1 Подход к реализации моделей динамических систем в
среде Бнииьпчк
3.2 Реализация блоков модели косвенного индукционного
нагрева нефти.
3.3 Сравнение численноаналитической и конечноэлементной моделей процесса теплообмена между стенкой
и потоком.
4 Определение оптимальной конструкции многосекционного индукционного нагревателя.
4.1 Определение коэффициентов конвективного
теплообмена.
4.2 Конечноэлементная модель процесса нагрева потока
жидкости с переменной по сечению скоростью
4.3 Определения оптимальной конструкции
многосекционного индукционного на1ревагеля нефти
5 Синтез системы модального управления температурным полем
стенки многосекционного индукционного нагревателя
5.1 Исследование модального представления объекта при ограничениях на конфигурацию распределнного
управления
5.2 Синтез системы модального управления температурным
полем стенки нагревателя
5.3 Настройка системы модального управления
температурным полем стенки
5.4 Компьютерная реализация и исследование системы модального управления температурным полем стенки индукционного нагревателя.
5.5 Техническая реализация системы модального
управления температурным полем стенки нагревателя
В ,1 воды
Заключение
Список использованных источников


Синтез и анализ системы модального управления температурным полем стенки многосекционного индукционного нагревателя с учётом ограничений на пространственную конфигурацию распределённого управляющего воздействия. Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с помощью теории теплопроводности, теории автоматического управления, структурной теории распределенных систем, аппарата преобразования Лапласа, методов математического анализа, методов численного и компьютерного моделирования. Научная новизна. Практическая полезность работы. Результаты работы использованы в проектных разработках перспективных систем управления индукционными установками косвенного нагрева нефти в ОАО «Татнефть», ОАО «Саратовский НПЗ», ОАО «Саратовнефтегаз», ОАО «КНПЗ» и в учебном процессе при подготовке в СамГТУ инженеров по специальности «Управление и информатика в технических системах» и магистров по направлению «Управление в технических системах». На программное обеспечение для моделирования и анализа пространственно-распределённых процессов теплообмена, разработанное в рамках выполнения работы, получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № от «Система моделирования теплообменных аппаратов». Реализаци>1 результатов исследований. НИР «Создание энергосберегающих систем потребления электроэнергии мощными промышленными установками для индукционного нагрева металла перед обработкой давлением», в рамках Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на - годы» (гос. СамГТУ по заданию Минобрнауки РФ. Апробации работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации» (Саратов, ), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы управления и автоматизации технологических процессов и производств» (Уфа, ), Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, ), VII Всероссийской научной конференции с международным участием «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, ), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании » (Одесса, ), VIII Всероссийской научной конференции с международным участием «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, ). Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано печатных работ, из них 4 публикаций в издании из перечня ВАК. Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 6 страницах машинописного текста, содержит рисунков и 2 таблицы, список использованных источников, включающий 2 наименования, 4 приложения. В первой главе приведён обзор существующих технологий нагрева нефти в установках трубопроводного транспорта. Анализ используемых в настоящее время установок и способов подогрева нефти показал, что существующие методы нафева не всегда обеспечивают возросшие требования к экономической эффективности, точности и быстродействию систем. Проведён анализ работ, посвященных вопросам численного и аналитического моделирования электромагнитных, гидродинамических и температурных полей при индукционном нагреве вязких неэлектропроводных жидкостей. Приведено описание предлагаемой конструкции индукционной установки нагрева нефти. Обзор современных методов математического моделирования процессов теплообмена показал, что в случае отсутствия точного аналитического решения краевых задач, описывающих поведение объекта управления, эффективным способом получения решения выступают методы численно-аналитического моделирования. Проведенный анализ литературных источников, посвященных проблеме синтеза систем управления объектов с распределёнными параметрами показал, что наиболее эффективным подходом при решении задач поддержания температурного распределения на заданном уровне, является применение модального регулятора, обеспечивающего независимое управление отдельными модами объекта управления.