Форум АСУ в Україні

форум з автоматизації для викладачів, студентів та спеціалістів
Сьогодні: 06 серпня 2020, 16:27

Часовий пояс UTC + 2 годин [ DST ]




Створити нову тему Відповісти  [ 23 повідомлень ]  На сторінку 1, 2, 3  Далі
Автор Повідомлення
 Тема повідомлення: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 15 вересня 2014, 22:12 
Офлайн
Викладач

З нами з: 29 листопада 2013, 17:11
Повідомлення: 5015
Цитата:
Much of control engineering literature has concentrated on the problem of controlling a plant when a mathematical model of that plant is at hand, at which time a large number of effective techniques become available to help design the control system. Unfortunately for the control engineer working in the process industries, the assumption that mathematical models exist for his plants is seriously flawed in practice. Coming to a plant for the first time, the best the control engineer can realistically expect is steady-state models for a subset of the key plant items, perhaps supplemented by steady-state, plant-performance data if the plant has begun operating.
Велика частина літератури по автоматизації зосереджена на задачі керування установкою для якої під рукою вже є математична модель, це дає можливість використовувати велику кількість ефективних методів, що допомагають розробити систему керування. На жаль, для інженера-автоматника що працює в переробній галузі, припущення про те, що існують математичні моделі для своїх установок є серйозним недоліком на практиці. Прийшовши на завод в перший раз, у найкращому випадку інженер-автоматник може реально розраховувати тільки на статичні моделі деяких головних елементів установок, можливо доповненими даними усталеного режиму по продуктивності установки, якщо вона вже працює.

22.06.16


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 15 вересня 2014, 22:26 
Офлайн
Викладач

З нами з: 29 листопада 2013, 17:11
Повідомлення: 5015
Цитата:
The predominantly steady-state nature of most available models arises from their origin as tools for the design engineers. The design engineer will be concerned almost exclusively with producing a flowsheet for a single operating point. Very properly, he will wish to optimize the performance of the plant at that point, first through choosing the right structure for the plant and then by specifying the right equipment, including the right sizes of pipe, of pumps, of chemical reactor and so on. This will be a complicated, iterative process and, to simplify it, the designer will normally assign to the control engineer the equally difficult job of ensuring that the plant as designed will remain at the operating point that has been chosen. A result of this division of labour is that the designer's mathematical model will be constructed under the assumption that solution is necessary only at the design point, so that a steady-state model suffices
Наявність саме статичних моделей обумовлено тим, що вони використовуються в інструментах інженерів-конструкторів. Інженер-конструктор буде стурбований майже виключно створенням технологічної схеми для однієї робочої точки (operating point). Це правильно, що він забажає, щоб оптимізували продуктивність заводу в цій точці, спочатку вибираючи правильну структуру для установки, а потім, вказавши необхідне обладнання, в тому числі потрібні розміри труб, насосів, хімічного реактора і т.д. Це буде складний, ітеративний процес і, для спрощення його, проектувальник, як правило, призначає інженеру-автоматнику однаково складну роботу по забезпеченню того, щоб установка працювала в околі цієї вибраної робочої. Результатом цього розділення праці є те, що математична модель проектувальника буде побудована в припущенні, що рішення необхідно тільки в розрахунковій точці, для чого достатньо тільки статичної моделі.

22.05.16 by san


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 15 вересня 2014, 22:31 
Офлайн
Викладач

З нами з: 29 листопада 2013, 17:11
Повідомлення: 5015
Цитата:
While it is desirable for the control engineer to make an early input to the design process, it is nevertheless often the case that the major items of plant equipment will have been chosen by the time the control engineer appears on the scene. Even though such a procedure may make good control more difficult (as, for example, when vessels sized for steady-state performance are too small to give ideal buffering against disturbances), the practice has the beneficial effect of reducing the 'problem space' for the dynamic simulation: the sizes and characteristics of the major plant vessels and machinery will often be fixed at the time of writing the program. However, unlike the flowsheet package used by the design engineer, the control engineer's simulation model must calculate conditions not just once at the designed-for steady-state, but over and over again as the plant's conditions change with time in response to disturbances and interactions with connected plant. Further, the design engineer's model may well neglect conditions a long way from the design point, under the implicit but overly optimistic assumption that such conditions will not be met in practice. Experience shows, however, that plants are often operated a very long way from their design points, either temporarily because of an unexpected plant upset, or at the direction of plant management, who may wish to maximize production despite part of the plant being down for maintenance. The control scheme will be expected to cope with these eventualities, and so must the control engineer's simulation model.
Хоча для інженера-автоматника бажано зробити ранній внесок в процес проектування, проте, часто буває, що він з’являється на сцені вже після вибору основних елементів виробничого обладнання. Навіть якщо така процедура може ускладнити хороше керування (як, наприклад, коли розміри буферних ємностей розраховані для умов усталеного режиму занадто малі для ідеального згладжування збурень), така практика позитивно впливає на зниження "проблеми простору" для динамічного моделювання: розміри і характеристики основних ємностей і машин часто будуть зафіксовані на момент написання програми. Проте, на відміну від пакету технологічних схем, що використовує інженер-конструктор, імітаційна модель інженера-автоматника повинна розраховувати умови не тільки один раз при проектуванні стаціонарного стану, але знову і знову при зміні з часом умов роботи установки у відповідь на збурення і взаємодію з підключеною установкою. Крім того, модель інженера-конструктора може також нехтувати умовами віддаленими від вибраної робочої точки, неявно але надмірно оптимістично припускаючи, що такі умови не будуть досягнуті на практиці. Досвід показує, однак, що установки часто працюють далеко від запроектованих робочих точок, або тимчасово, через позаштатну ситуацію, або за вказівкою керівництва установки, які, можливо, забажають максимізувати виробництво, незважаючи на те що частини установки будуть відключені у зв’язку з технічним обслуговуванням. У таких випадках схема керування повинна впоратися, так само як і імітаційна модель розроблена інженером-автоматником.
22.05.16 by san


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 03 січня 2015, 16:27 
Офлайн

З нами з: 16 квітня 2014, 23:46
Повідомлення: 171
While it is desirable for the control engineer to make an early input to the design process, it is nevertheless often the case that the major items of plant equipment will have been chosen by the time the control engineer appears on the scene. Even though such a procedure may make good control more difficult (as, for example, when vessels sized for steady-state performance are too small to give ideal buffering against disturbances), the practice has the beneficial effect of reducing the 'problem space' for the dynamic simulation: the sizes and characteristics of the major plant vessels and machinery will often be fixed at the time of writing the program. However, unlike the flowsheet package used by the design engineer, the control engineer's simulation model must calculate conditions not just once at the designed-for steady-state, but over and over again as the plant's conditions change with time in response to disturbances and interactions with connected plant. Further, the design engineer's model may well neglect conditions a long way from the design point, under the implicit but overly optimistic assumption that such conditions will not be met in practice. Experience shows, however, that plants are often operated a very long way from their design points, either temporarily because of an unexpected plant upset, or at the direction of plant management, who may wish to maximize production despite part of the plant being down for maintenance. The control scheme will be expected to cope with these eventualities, and so must the control engineer's simulation model.

Для інженера-автоматчика бажано зробити ранній внесок у процес проектування, тим не менш, часто буває так, що основні елементи виробничого обладнання вибираються коли він приступить до роботи. Навіть якщо такі процедури можуть зробити хороший процес управління більш складним (наприклад, коли посудина розрахована в стаціонарному режимі на занадто малу продуктивність, щоб дати необхідну буферизацію проти коливань), практика має позитивний ефект зниження "Проблем простору» при динамічному моделюванні: розміри і характеристики основних посудин, машини та обладнання часто фіксуються на момент написання програми. Однак, на відміну від пакету технологічних схем, використовуваного інженером-проектантом, імітаційна модель інженера-автоматчика повинна врахувати умови не тільки один раз за усталеного стану, але знову і знову, оскільки характеристики виробництва змінюються з часом у відповідь на коливання та взаємодії з сполученими установками. Крім того, модель інженера-проектанта може також нехтувати умовами далекими від робочої точки, при занадто оптимістичному припущення про те, що такі умови не будуть досягнуті на практиці. Досвід, однак, показує, що виробництва часто дуже відхиляються від своїх робочих точок, або тимчасово через несподівану нештатну подію або за вказівкою керівництва заводу, який, може забажати максимізувати виробництво, незважаючи на частини виробництва закриті на технічне обслуговування. Схема управління повинна впоратися з цими нештатними подіями, і тому необхідна імітаційна модель інженера-автоматчика.


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 03 січня 2015, 17:00 
Офлайн

З нами з: 16 квітня 2014, 23:46
Повідомлення: 171
It may be seen from the above that the modelling and simulation task facing the control engineer is significantly different from that facing the design engineer. Some, noting the significant effort implicit in the design model when finalized for flowsheet conditions, have argued that this steady-state model can be 'dynamicized' so as to transform it into a dynamic simulation model capable of calculating transient behaviour. But such a strategy represents an attempt to move from the particular to the general, since the most general statement of the plant's physics, chemistry and engineering will be dynamic, and the steady state is just one special case. The proper starting point for the dynamic simulation model lies with the time-dependent laws for the conservation of mass, energy and momentum. It is by applying these fundamental physical principles to the unit processes making up the plant that the modeller may construct an elegant dynamic simulation that will be computationally efficient.

З вище сказаного випливає, завдань з моделювання, що стоять перед інженером-автоматчиком значно відрізняється від моделювання для інженера-проектанта. Деякі з них, відзначаючи значні зусилля при розробці моделі, коли вона відповідає умовам технологічної схеми, стверджують, що це стаціонарна модель може бути "динамімізована" таким чином, щоб перетворити її в динамічну модель для моделювання придатного для розрахунків перехідних процесів. Але така стратегія являє собою спробу перейти від часткового до загального, так як найбільш загальному опису фізико-хімічних і технологічних характеристик буде відповідати динамічний режим, а стаціонарний є лише окремим його випадком. Власне відправною точкою при динамічному моделюванні є залежні від часу законів збереження маси, енергії та імпульсу. Застосовуючи ці основні фізичні принципи до одиничних виробництв, будується динамічна модель, яка в сумарному відношенні буде більш ефективною.


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 11 січня 2015, 12:11 
Офлайн

З нами з: 16 квітня 2014, 23:46
Повідомлення: 171
The current availability of a number of effective continuous simulation languages means that the control engineer has excellent tools at his disposal to set down his mathematical description into a form that will produce a time-marching simulation. Some simulation languages offer a number of advanced features in addition, such as linearization about one or more chosen operating points to produce the canonical control matrices, A, B, C and D, and numerical evaluation of the frequency responses for stability assessment and control system design. But the riches available from the present generation of continuous simulation languages should not deceive the reader into thinking that the control engineer's job has been thereby rendered nugatory. Far from it. These features will be of use only after the mathematical model has been derived. The major task facing the control engineer working in the process industries is the detailed understanding of the physical processes occurring on the plant and the codification of this understanding into a consistent and complete set of descriptive equations.

На сьогодні доступний ряд ефективних мов моделювання, що означає що інженер-автоматчик має в своєму розпорядженні чудові інструменти, щоб матиматично описати процес у такій формі, яка буде відповідати часу моделювання. Крім того деякі мови моделювання пропонують ряд додаткових функцій, такі як лінеаризація по одній або декількох обраних робочих точках для отримання канонічних матриць управління, A, B, C і D, і чисельної оцінки частотних характеристик для оцінки стійкості розроблюваної системи управління. Але велика кількість, доступних в даний час безперервних мов моделювання не повинні вводити читача в оману, що робота інженера-автоматчика, таким чином, являється маловагомою. Це далеко не так. Ці особливості будуть корисні тільки після того, як математична модель буде отримана. Основне завдання, що стоїть перед інженером-автоматчиком, що працює в обробній промисловості є детальне розуміння фізичних процесів, що відбуваються на підприємстві та представлення цього розуміння в послідовним і повним набором описових рівнянь.


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 11 січня 2015, 12:28 
Офлайн

З нами з: 16 квітня 2014, 23:46
Повідомлення: 171
This is the background against which the book has been written. The text sets out to explain how to simulate the dynamic behaviour of the major unit processes found in the chemical, oil-and-gas and power industries. A determined attempt has been made to derive the descriptive equations from first principles in a clear, step-by-step manner, with every stage of the argument included. The book is designed allow the control engineer to simulate his industrial plant and understand quantitatively how it works.


Це основна мета написання даної книги. Текст викладається для пояснення, як моделювати динамічні характеристики основних процесів та обладнання, яке знаходиться в хімічній, нафто-газовій та енергетичної промисловості. Була виконана спроба, щоб отримати описові рівняння з основних принципів в ясній, покроковій формі, з аргументуванням кожного етапу. Книга розрахована на інженера-автоматчика для імітації промислових процесів і розуміння, як це працює.


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 11 січня 2015, 12:48 
Офлайн

З нами з: 16 квітня 2014, 23:46
Повідомлення: 171
The two chapters following introduce the subject. Chapter 2 covers the fundamental principles of dynamic simulation, including the nature of a solution in principle, model complexity, lumped and distributed systems, the problem of stiffness and ways to overcome it. Chapter 3 provides the thermodynamic background required for process simulation and derives the conservation equations for mass and energy applied to lumped systems, including the equation for the conservation of energy for a rotating component such as a turbine. The chapter goes on to apply the conservation equations for mass, energy and momentum to the important case of one-dimensional fluid flow through a pipe.

Два наступні розділи для введення в предмет дослідження. Розділ 2 охоплює основні принципи динамічного моделювання, у тому числі від характеру рішення в принципі, складності моделі, зосереджених і розподілених систем, проблема жорсткості та шляхи його подолання. У розділі 3 наводиться термодинамічний фон, необхідний для моделювання процесів і отримується рівняння збереження маси і енергії, прикладеної до зосереджених систем, в тому числі рівняння для збереження енергії для обертової компонент, таких як турбіни. Розділ описує застосування рівняння збереження маси, енергії та імпульсу у важливому випадку одновимірного потоку рідини через трубу.


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 11 січня 2015, 15:34 
Офлайн

З нами з: 16 квітня 2014, 23:46
Повідомлення: 171
Chapters 4 through to l0 are devoted to deriving and explaining the equations for calculating the flow of fluid between plant components. Such flow may usually be assumed to be in an evolving steady state because the time constants associated with establishing flow are usually much smaller than those of the other plant components being simulated. (Situations where this assumption is untenable are covered in Chapter 19, which deals with the transient behaviour of long pipelines.) Chapter 4 deals with steady-state, incompressible flow, deriving the necessary relationships from the steady-state energy equation. The chapter introduces the Fanning friction factor, as well as pressure drops associated with bends and at pipe entry and exit. Finally an equation is presented to calculate mass flow from the pipe inlet conditions and outlet pressure, applicable to liquids and also to gases and vapours where the total pressure drop is less than about 5%.

Розділи з 4 по для 10 присвячені для отримання та пояснення рівняння для розрахунку потоку рідини між виробничим обладнанням. Такий потік зазвичай розглядається в стаціонарному режимі, тому що постійні часу повязані зі встановленням потоку зазвичай набагато менші, ніж з інших компонентів обладнання, що моделюється. (Ситуації, в яких це припущення неможливе розглядаються в главі 19, де йдеться про перехідні процеси довгих трубопроводів). Розділ 4 присвячений стаціонарному стані нестисливої рідини, де випливають необхідні відношення стаціонарного рівняння енергії. Глава знайомить з коефіцієнтом тертя Фаннінга, а також з перепадами тиску, пов'язаними з вигинами на вході і виході труби. На завершення представлені рівняння для розрахунку масової витрати в залежності від умов впускної труби і випускного тиску, які можуть бути застосовані до рідини, а також газів і парів, де загальне падіння тиску становить менше ніж приблизно 5%.


Догори
 Профіль  
 
 Тема повідомлення: Re: 1. Introduction
ПовідомленняДодано: 11 січня 2015, 16:34 
Офлайн

З нами з: 16 квітня 2014, 23:46
Повідомлення: 171
Moving on to compressible flow, it is first of all necessary to explain the physics of flow through an ideal, frictionless nozzle. Chapter 5 shows how the behaviour of such a nozzle may be derived from the differential form of the equation for energy conservation under a variety of constraint conditions: constant specific volume, isothermal, isentropic and polytropic. The conditions for sonic flow are introduced, and the various flow formulae are compared. Chapter 6 uses the results of the previous chapter in deriving the equations for frictionally resisted, steadystate, compressible flow through a pipe under adiabatic conditions, physically the most likely case on a process plant. Full allowance is made for choked flow. The resulting equations are implicit and nonlinear, but a simple solution scheme is given, iterating on the single variable of the pressure just downstream of the effective nozzle at the pipe's entrance. A number of methods are presented to replace the implicit set of compressible flow equations with simpler, explicit equations without significant loss of accuracy. Full details of the explicit approximating functions are given in Appendix 2 for four values of the specificheat ratio, corresponding to the cases of dry, saturated steam, superheated steam, diatomic gas and monatomic gas.

Переходячи до стисливого потоку, перш за все, необхідно пояснити фізику потоку через ідеальний потік, який позбавлений тертя в соплах. Розділ 5 показує, як поведінка такого сопла може бути отримана з диференціальної форми рівняння для збереження енергії при різних умовах обмежень: постійного питомої обсягу, ізотермічних, ізоентропійних і політропійних. Умови для звукового потоку(потоку зі швидкістю звуку) введені, і різні формули потоку порівняні. Розділ 6 використовує результати попереднього розділу при виведенні рівнянь для опору тертя в стійкому стані, стискуваного потоку через трубу в адіабатичних умовах, фізично найбільш ймовірний випадок у процесі виробництва. Повний дозвіл робиться для заглушеного потоку. Отримані рівняння є неявними і нелінійними, але проста схема рішення дається, повторюючи на одній нагнітання тиску від ефективного сопла на вході в трубу. Існує ряд представлених методів, щоб замінити неявне введення рівнянь стискання потоку на більш прості, явнірівняння без значної втрати точності. Повна інформація про явні аппроксимуючі функції наведені у Додатку 2 для чотирьох значень у певному співвідношенні тепла, які відповідають випадкам сухого, насиченого пара, перегрітої пари, двоатомного газу і одноатомного газу.


Догори
 Профіль  
 
Відображати повідомлення за:  Сортувати за  
Створити нову тему Відповісти  [ 23 повідомлень ]  На сторінку 1, 2, 3  Далі

Часовий пояс UTC + 2 годин [ DST ]



Хто зараз онлайн

Зараз переглядають цей форум: Немає зареєстрованих користувачів і 1 гість


Ви не можете створювати нові теми у цьому форумі
Ви не можете відповідати на теми у цьому форумі
Ви не можете редагувати ваші повідомлення у цьому форумі
Ви не можете видаляти ваші повідомлення у цьому форумі
Ви не можете додавати файли у цьому форумі

Знайти:
Вперед:  
cron
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Вы можете бесплатно создать форум PHPBB2 на MyBB2.ru, Также возможно создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.ru
Український переклад © 2005-2007 Українська підтримка phpBB