Робастная стабилизация в локальных системах управления процессом подготовки товарной нефти

• Автор: Джарагян, Максим Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список принятых обозначений

Введение.
1. Состояние проблемы автоматизации технологического процесса подготовки товарной нефти. Обоснование новых подходов к выбору управления

1.1. Технология обработки продукции скважин Пермяковского месторождения

1.2. Технология обработки продукции скважин Кошильского месторождения

1.3. Технология подготовки нефти на Хохряковском ЦПС.

1.4. Анализ перспектив добычи нефти, жидкости и газа, поступающих на Хохряковский ЦПС.

1.5. Анализ существующей схемы утилизации газа на объектах подготовки

нефти Хохряковской группы месторождений

1.6. Описание процесса сепарации.

1.7. Нефтяные эмульсии и их свойства.
1.8. Устройство и принцип работы трубчатой печи ПТБ.
1.9. Экономическое обоснование новых подходов к выбору управления и
постановка задачи исследования.
Выводы к главе 1.
2. Робастное управление.
2.1. Робастное управление линейным инерционным объектом с запаздыванием.
2.1.1. Постановка задачи
2.1.2. Синтез системы регулирования.
2.1.3 Пример синтеза робастного регулятора
2.2. Робастная стабилизация в каскадной системе автоматического управления
2.2.1. Синтез каскадной системы.
2.2.2. Синтез внешнего контура
2.2.3. Синтез внутреннего контура.
2.2.4. Пример синтеза системы управления трубчатой нагревательной печыо
2.3. Стабилизация температуры продукта при помощи изменения скорости
потока нефтепродукта в нагревательных печах
Выводы к главе 2.
3. Моделирование и управление процессом сепарации.
3.1. Модель газосепаратора по уровню вода нефть
3.2. Модель газосепаратора по давлению углеводородного газа
3.3. Модель газосепаратора по уровню нефть газ.
3.4. Управление процессом сепарации
3.5. Моделирование процесса газосепарации в системе МАТЬАВ.
3.6. Робастное управление процессом газосепарации
Выводы к главе 3.
4. Управление процессом нагрева нефти в трубчатой печи
4.1. Стабилизация в каскадной системе управления трубчатой печью ПТБ
4.2. Стабилизация температуры продукта при помощи изменения скорости
потока нефтепродукта в трубчатой печи ПТБ.
Выводы к главе 4.
Литература


С учетом того, что аппараты для отстаивания расположены в технологической схеме после трубчатых печей, обводненность косвенно зависит от их работы, а именно от разницы температур жидкости на входе и выходе печи. Отметим, что помимо указанных ограничений существуют также ограничения на управляющие воздействия, которые необходимо учесть при управлении процессом подготовки нефти. Учтены ограничения на расход топливного газа, который подастся в горелки трубчатой печи, а также ограничения на площади проходных сечений клапанов, расположенных на трубопроводах для вывода из сепаратора нефти, газа и воды. Целью работы является создание локальных систем управления процессом подготовки нефти для повышения качества товарной нефти. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка использованных источников и приложений. В первой главе представлен аналитический обзор состояния проблемы и определены основные направления исследования. Приведено описание технологического процесса подготовки нефти. Более подробно описаны процессы газосепарации и разделения водонефтяных эмульсий, а также представлено устройство и принцип работы трубчатой печи для нагрева нефти. По результатам аналитических обзоров выявлены основные особенности процесса и проблемы управления им, сформулированы цели и задачи исследований, направленные на решение этих проблем. Показано, что при управлении процессом подготовки нефти используются главным образом релейные регуляторы и регуляторы, использующие традиционные линейные законы регулирования. Показано, что процесс подготовки нефти проходит в условиях неопределенностей и действия возмущений, в связи с этим предложено использование методов робастного регулирования. С экономической точки зрения показана необходимость минимизации дисперсии отклонения выходной величины от заданного значения, что приводит к уменьшению затрат и делает актуальной задачу стабилизации. Вторая глава посвящена разработке методов теории робастного управления. В основе методологических разработок лежит концепция разделения (искусственного или естественного) движения объекта на две или более составляющих и организация такого управления в системе, которое позволяет обеспечить их не полную взаимную компенсацию в процессе управления. За счет этого уменьшается чувствительность вектора ошибки к неопределенности в объекте. При этом задача решается при помощи классических методов синтеза. Особое внимание уделено описанию принципов робастного управления линейным инерционным объектом с запаздыванием, робастной стабилизации в каскадной системе автоматического управления, а также стабилизации температуры продукта при помощи изменения скорости потока нефтепродукта в нагревательных печах. Получена нелинейная модель динамики, связывающая величины расходов воды, нефти и газа, которые используются в качестве управлений, с выходными регулируемыми переменными: уровнями воды и нефти в сепараторе, а также давлением попутного газа в сепараторе. Разработана нелинейная система робастного управления, которая учитывает фактор потенциальной опасности. Получены линейные номинальные модели процесса газосепарации, которые используются для синтеза управлений. Показаны расчет робастных регуляторов и результаты управления при использовании их во всех трех каналах. В четвертой главе проведено моделирование и управление процессом нагрева нефти в трубчатой печи. При этом рассмотрено два варианта управления: за счет изменения расхода топливного газа, подаваемого в горелки трубчатой печи, а также за счет изменения времени пребывания нефти в змеевике трубчатой печи. Внедрение. Результаты работы переданы для использования в ОАО «Самотлорнефтегаз» и ОАО «Нижневартовское нефтегазодобывающее предприятие», что подтверждается соответствующими актами. Апробация работы. ММТТ- - Ростов-на-Дону, Санкт-Петербург, , ММТТ- - Кострома, , ММТТ- - Казань, . Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 3 статьи и 8 тезисов докладов. Практическая значимость заключается в том, что результаты работы могут быть использованы для создания или модернизации систем управления процессом подготовки товарной нефти.