Газни паст ҳароратли сепарациялаш автоматлаштирилган жараёнининг хавфсиз бошқариш тизимини ишлаб чиқиш

3.2. Газни паст ҳароратли сепарациялаш жараёнининг хавфсиз адаптив автоном инвариант бошқариш системасини ишлаб чиқиш.
Саноатнинг турли тармоқларида замонавий ишлаб чиқаришнинг ривожланишига қўйиладиган талаблар дастгоҳлардан фойдаланиш ва уларни таъмирлашга сарфланадиган харажатларнинг камайиши ҳамда ишлаб чиқарилаётган маҳсулот сифат мезонларининг, бундан ташқари автоматик бошқариш системаларини лойиҳалаштиришда илғор технологиялар ролининг ўсиши билан тавсифланади. Ҳозирги вақтда кўпгина бундай технологик жараёнларда объектнинг математик тавсифини (уларнинг параметрлари кенг чегараларда ўзгариши мумкин) аниқ ҳисоблаш жуда кўп меҳнат талаб қилади ва айрим ҳолларда уни ҳисоблашнинг умуман иложи бўлмайди. Бундай шароитларда синтезлашнинг фойдаланилаётган усулларига математик моделнинг априор ноаниқлиги кўплаб чекловлар қўяди. Бу ҳолда адаптация тамойили бўйича тузилган бошқариш тизимлари катта имкониятларга эга бўлади.
Бошқариш назариясининг амалий тадбирларида реал объектлар моделлари кириш ва чиқишларининг кўп боғланганлиги каби шундай белгиларини, жумладан, ночизиқлилиги, ностационарлиги ва минимал бўлмаган фазавий хусусиятларини ҳисобга олиш зарурати туғилади [2,177]. Ифодасининг модели бир вақтнинг ўзида юқорида келтирилган барча хусусиятларни қамраб оладиган объектни махсус тоифадаги объект деб ҳисоблаш мумкин. Бундай объектларга мисол қилиб, нефть ва газни бирламчи қайта ишлаш корхоналари, кимёвий реакторлар, гидродинамик тизимлар ва шу каби қатор объектларни кўрсатиш мумкин.
Бошқариш тизимининг ишлаш сифатини ёмонлашишига объектнинг априор ноаниқлигидан ташқари, кечикишнинг иштироки ҳам сабаб бўлади. Бошқариш тизимининг ишчи режимдан оғишларга бўладиган реакциясида кечикишнинг мавжудлиги ёки жавоб ҳаракатининг ушланиб қолиши, одатда берк системаларда автотебранишлар юзага келишига ва айрим ҳолларда турғунликнинг йўқолишига сабаб бўлади. Бундан ташқари, кўп ҳолларда системанинг ҳосиласини эмас, фақатгина кириш ва чиқиш сигналларини ўлчаш имкони бўлади. Бунда, агар объект узатиш функциясининг сурат ва махражидаги даражаларнинг фарқи бирдан юқори бўлса, у ҳолда бошқариш масаласи яна ҳам мураккаблашади. Бундай ҳолда махсус қўшимча контурлар (башоратлаш қурилмаси, огоҳлантириш блоклари, кузатиш хатосини кенгайтириш схемаси) дан фойдаланиш зарурати туғилади.
Белгиланган синфдаги бошқариш объектларини тадқиқ қилишга адабиёт манбааларида етарли эътибор қаратилмаган ва априор ноаниқликлар шароитида ўхшаш объектларни бошқариш масаласини ечиш бошқариш назариясининг энг долзарб мавзуларидан бири бўлиб қолмоқда.
Боғланмаган бошқариш системасининг динамик тавсифларини таҳлил қилишдан маълум бўладики, объектда кесишган боғланишларнинг мавжудлиги системани нотурғун ҳолатга олиб келади. Объектда кесишувчи боғланишлари бўлмаган бир контурли системалардаги ва автоном бошқариш системаларидаги ўткинчи жараёнларнинг сифат кўрсаткичларини таҳлил қилишдан маълум бўлади-ки, системага шартидан келиб чиқиб, ҳисобланган компенсаторларни киритганда, объектдаги кесишган боғланишларни тўла компенсациялашга эришилади ва икки ўлчамли боғланган системани иккита бир контурли система кўринишида тасвирлаш мумкин бўлади. Буларда ростлагич сифатида мос келувчи асосий ростлагичдан, бошқариш объектининг узатиш функцияси сифатида эса тегишли асосий каналнинг узатиш функциясидан фойдаланилади.
Газни паст ҳароратли сепарациялаш жараёнининг иккинчи муҳим хусусияти – вақтга боғлиқлик, яъни ностационарликдир. Бунда объектнинг тавсифларидаги ўзгаришларни ҳисобга олмайдиган анъанавий бошқариш системаларидан фойдаланиш бошқариш сифатини анча ёмонлашишига олиб келиши мумкин.
Ҳисоблаш тадқиқотлари давомида модель параметрларининг бошланғич қийматларини сакраб ўзгартириш (вақт доимийларини катталаштириш ва кучайтириш коэффициентларини кичиклаштириш) йўли билан кўрилаётган бошқариш объектининг ностационарлиги асосий каналлар бўйича 10 % га сакратиб акс эттирилди. Бошқариш объектининг чиқишида кесишган каналлар таъсирининг асосий таъсирдан камлиги, уларнинг динамик хусусиятларини квазистационар деб фараз қилишга рухсат беради.
Олинган натижалар, бошқариш объектлари каналларининг жорий идентификацияси натижалари асосида ишлаш вақтида бошқариш алгоритмларини автоматик равишда созлайдиган адаптив автоном инвариант бошқариш системасининг синтези зарурлигини тасдиқлайди, бу эса бутун жараён давомида оптимал бошқариш режимини таъминлайди.
Кўриб чиқилаётган объектни идентификациялаш ва бошқариш масаласини амалга ошириш мақсадида таъсирларни узатишнинг турли каналлари бўйича бир ўлчамли чизиқли айирмали тенгламасини қуйидаги кўринишда ёзамиз:
; (2.37)
бу ерда: -ҳақиқий дискрет кечикишлар, бошқариш таъсирлари амплитуда бўйича чекланишларга эга; объектнинг номаълум параметрлари; .
(2.37) тенгламани қуйидаги кўринишда ёзиш мумкин:
; (2.38)
бу ерда:
; ;
;
;
.
параметрларнинг вектор орттирмаларини қуйидаги мезонлардан аниқлаймиз:

яъни:
(2.39)
бу ерда:
; .
Псевдоўзгариш амалининг турғунлигини ошириш мақсадида (2.39) ифодани қуйидаги кўринишда ёзамиз:
;
бу ерда мунтазамлаштириш параметри ни квазиоптималлик ёки нисбатлар усуллари асосида аниқлаш мақсадга мувофиқ бўлади.
орттирмани аниқлагандан кейин параметрнинг ўзини топамиз
. (2.40)
вақтнинг ҳар бир они учун бошқаришни қуйидаги кўринишдаги тенгламага келтирувчи квадратик мезондан аниқлаймиз:
(2.41)
Унда:
бўлганда ,
бу ерда: – вақтнинг ҳар бир онида белгиланган траектория.
Келтирилган (2.38)-(2.40) ифодалардан (2.41) га мос равишда объект идентификация қилинди ва бошқариш таъсирлари шакллантирилди. 2.10-расмда бошқариш таъсирларида адаптив автоном инвариант бошқариш системасининг ўткинчи характеристикалари келтирилган.


2.10-расм. θ_y1=2^oС (а) ва θ_y2=2^oС (б) бошқариш таъсирларида адаптив автоном инвариант бошқариш системасининг ўтиш характеристикалари:
1 ва 2 – ростлагичларни адаптациялангандаги θ₁(t) ва θ₂(t); 3 ва 4 – автоном компенсаторлар ва ростлагичларни адаптациялагандаги θ₁(t) ва θ₂(t).
Автоном инвариант бошқариш системасининг ростлагичларини оптималлаштирилганда интеграл квадратик хатолик (ИКХ) биринчи канал бўйича 1,34 % га, иккинчиси бўйича эса 4,63 % га камаяди. Кесишувчи алоқаларнинг ростлагичлари ва компенсаторлари адаптациялаганда эса ИКХ биринчи канал бўйича 1,45 % га, иккинчиси бўйича эса 4,17 % га камаяди. Кесишувчи алоқалар ва ғалаёнларнинг ростлагичлари компенсаторлари адаптациялаганда биринчи канал бўйича 3,5 % га, иккинчиси бўйича эса 5,85 % га камаяди.
2.11 – расмда келтирилган паст ҳароратли сепарациялаш жараёнини адаптив автоном инвариант бошқариш системасининг таклиф этилган функционал схемаси ўз ичига қуйидагиларни олади: учта сепаратор (С-1, С-2 ва С-3); иккита иссиқлик алмашиниш қурилмаси (ИАҚ-1 ва ИАҚ-2); турбодетандер 9; С-2 ва С-3 сепараторлардаги газ ҳарорати датчиклари 1, 2; ИАҚ-1 ва ИАҚ-2 иссиқлик алмашиниш қурилмаларининг киришидаги газ босими датчиклари 24, 25; хом-ашё газ сарфининг датчиги 26; асосий ростлагичлар 3, 4; кесишувчи алоқаларнинг компенсаторлари 5, 6 ва ғалаён компенсаторлари 20, 21; жамлагич (сумматор) лар 7, 8, 18, 19; фильтрлар 10, 11; жорий идентификациялаш блоклари 12, 13; ростлагични адаптациялаш блоклари 14, 15; кесишувчи алоқалар компенсаторларини адаптациялаш блоклари 16, 17; ғалаён компенсаторларини адаптациялаш блоклари 22, 23 ва газ босимининг ростловчи органлари 27, 28.
Паст ҳароратли сепарациялаш жараёнини адаптив автоном инвариант бошқариш системаси қуйидаги тарзда ишлайди. С-2 ва С-3 сепаратордаги газлар ҳароратининг берилган ва жорий қийматлари ўртасидаги фарқ ҳақидаги сигналлар 1 ва 2 датчиклардан олингач, 3, 4 ростлагичлар газ ҳароратини ўзгартириш ҳақидаги бошқариш сигналини ишлаб чиқади. Хом ашё газнинг сарф датчиги 26 дан чиққан ғалаённинг жорий қиймати бўйича 20, 21 компенсаторлар 3, 4 ростлагичларнинг чиқишидаги сигналлар билан бирга мос ҳолда 18, 19 сумматорларга келиб тушадиган бошқариш таъсирларини ишлаб чиқади. 18, 19 жамлагич (сумматор) ларнинг чиқишидаги сигналлар 5, 6 кесишган боғланишлар компенсаторларига ва мос ҳолда 6, 5 компенсаторларнинг чиқишидаги сигналлар узатиладиган 7, 8 жамлагич (сумматор) ларга келади.

2.11 – расм. Паст ҳароратли сепарациялаш жараёнини адаптив автоном инвариант бошқариш системасининг фунционал схемаси

Шундай тарзда олинган 7, 8 жамлагич (сумматор) лардан чиққан бошқариш таъсирлари мос равишда иссиқлик алмашиниш қурилмалари ИАҚ-1 ва ИАҚ-2 даги газ босимининг ўзгаришини аниқлайди. Адаптив автоном инвариант бошқариш системаси асосий контурининг иши шу тариқа амалга оширилади. Адаптациялаш контурининг иши қуйидаги алгоритм бўйича бажарилади. ИАҚ-1 ва ИАҚ-2 иссиқлик алмашиниш қурилмаларидаги босимларнинг 24 ва 25 датчиклардаги жорий қийматлари, шунингдек сепаратордаги газ ҳарорати мос равишда бошқариш объектининг модели асосида биринчи ва иккинчи асосий каналларнинг чиқишлари баҳоланадиган 10, 11 фильтрларга келиб тушади. 10, 11 фильтрларнинг чиқишидан олинган қийматлар ва ИАҚ-1, ИАҚ-2 иссиқлик алмашиниш қурилмаларидаги босимнинг жорий қийматлари мос равишда идентификациялаш алгоритми асосида биринчи ва иккинчи асосий каналлар моделларининг параметрлари баҳоланадиган 12, 13 жорий идентификациялаш блокларининг киришига келади. 12, 13 блокларнинг чиқишидан олинган қийматлар 14, 15 ростлагичларнинг, 16, 17 кесишувчи алоқалар компенсаторларининг ва 22, 23 ғалаёнлар компенсаторларини адаптациялаш блокларига бориб тушади. 14, 15 блокларда бошқариш объекти ва ростлагич параметрларининг узатиш функциялари ҳисобланади. 16, 17 ва 22, 23 блокларда автономлик шартидан келиб чиқиб, кесишувчи алоқалар компенсаторларининг узатиш функциялари ва мос равишда инвариантлик шартидан келиб чиқиб, ғалаёнлар компенсаторларининг узатиш функцияларини ҳисоблаш амалга оширилади. 14, 15, 16, 17, 22, 23 блокларнинг чиқишида ҳисобланган бошқариш алгоритмлари параметрларининг қийматлари 3, 4 ростлагичларга, кесишувчи алоқаларнинг 5, 6 компенсаторларига ва мос равишда янги созланувчи параметрлар сифатида фойдаланиладиган 20, 21 ғалаёнлар компенсаторларига узатилади.
2.12-расмда адаптив автоном инвариант бошқариш системасининг структуравий схемаси келтирилган.

2.12 – расм. Адаптив автоном инвариант бошқариш системасининг структуравий схемаси.

Бунда элементларнинг ифодалари 2.11 – расмдагилар билан тўлиқ мос тушади, 1, 2 – сумматорлар эса бундан мустасно.
Шундай қилиб, бошқариш алгоритмларини адаптациялаш ва объектни жорий идентификациялаш алгоритмлари асосида таклиф этилган адаптив автоном инвариант бошқариш системасидан фойдаланиш ностационарлик шароитида газни паст ҳароратли сепарациялаш технологик жараёнларини бошқариш сифатини ошириш имконини беради.

ХУЛОСА
Қуйдаги диссертация ишида табиий газни қайта ишлаш корхонасидаги иш жойининг зарарли таъсирини бартараф этиш ва ишчиларнинг Технологияларнинг ривожланиши ва автоматлаштириш масалаларининг замонавий ҳолатини таҳлил қилиш асосида газни паст ҳароратли сепарациялаш технологик жараёнларини адаптив бошқариш системасини ишлаб чиқишни илмий-техникавий масалаларининг долзарблиги кўрсатилган.хавфсизлигини таъминлаш чораларини ишлаб чиқиш.
Кон ишининг техник-иқтисодий кўрсаткичлари (конденсатнинг чиқиши, гидратлаш ингибиторининг сарфи, газни қуритилиш даражаси ва ш.к.) паст ҳароратли сепарациялаш қурилмасининг ҳарорат режимига жиддий боғлиқ бўлади. Шунинг учун ҳарорат режимини автоматик ростлаш масаласига катта эътибор қаратилди.
Икки поғонали иссиқлик алмашиниш қурилмаларининг ҳарорат режими паст ҳароратли сепаратордаги газ ҳарорати ва гидратланиш ингибиторини кириш нуқтасида (иссиқлик алмашиниш қурилмаларининг биринчи босқичидан кейин), бир поғонали иссиқлик алмашиниш қурилмаларида эса паст ҳароратли сепаратордаги газ ҳарорати билан аниқланади. Сепарациялаш жараёнининг ҳарорат режими қурилма орқали ўтадиган газ сарфи (қудуқ дебити) ва атроф-муҳит ҳарорати ўзгарганда бузилади. Автоматлаштирилган конларда авариявий ҳолларда ва режа асосида қудуқларни ўчириш газ сарфининг ва газ истеъмоли катталигининг ўзгаришини келтириб чиқарувчи, умуман олганда ностационар тасодифий жараён ҳисобланади.
Атроф-муҳит ҳароратининг ўзгариши одатда, даврий тусга эга (даврни бир сутка деб қабул қиламиз) ва ҳарорат режимини сезиларли ўзгартиради. Кузатувлардан маълум бўлишича, атроф-муҳит ҳарорати 1 ^оС га ўзгарса, паст ҳароратли сепаратордаги газ ҳарорати 0,3–0,5 ^оС га ўзгаради. Кўп ҳудудларда ҳароратнинг ўзгариши 10–20 ^оС бўлади ва бу сепарациялаш ҳароратининг 3 – 10 ^оС ўзгаришига олиб келади.
Ишлаб чиқилган алгоритмлар асосида газни паст ҳароратли сепарациялаш жараёнини адаптив автоном инвариант бошқариш системаси таклиф этилган. Объектни дастлабки идентификациялаш ва адаптив бошқариш алгоритмлари асосида тавсия этилган бошқариш системаси жараён кечишининг технологик режимларини барқарорлаштиришга ва унинг самарадорлигини оширишга имкон беради.
Ҳозирги вақтда қазиб олинаётган газнинг ярмидан кўпроғи фойдаланишда газ билан бир қаторда кимё саноати учун қимматли хом-ашё ҳисобланувчи суюқ углеводородли фаза – конденсат қазиб олинадиган газконденсати конларига тўғри келади. Газконденсат қатламларининг хусусияти шунда-ки, ер қатлами шароитида конденсат ягона газ фазасидаги углеводород аралашмасидан иборат бўлади.
Хулоса қилиб шуни айтиш мумкинки, Мехнат қилиш жараёнида киши организмига салбий таъсир кўрсатадиган турли моддалар бўлиши мумкин. Бу моддаларнинг ўзлари ёки уларнинг бирикмалари ишловчилар организмига таъсир этиш оқибатида , улар касб касаллигига чалиниши, мехнат кобилиятини вактинча ёки бутунлай ёъқотиши мумкин. Бу моддалар кимёвий захарли ёки зарарли моддалардир. Ишлаб чиқариш шароитида ишчиларга зарарли моддаларнинг таъсирини билиш, улардан мухофазаланишда мухим ахамият касб этади. Шу жумладан, автоматик ростлаш системалари (АРС) ни лойиҳалашда сепарациялаш ҳарорати ва ингибиторни киритиш нуқтасидаги ҳароратнинг совуқ газ сарфи, қудуқ дебити ва жараённинг бошқа параметрларига статистик боғлиқлигини билиш керак. Газни паст ҳароратли сепарациялаш қурилмасининг хавфсиз ишлаш учун бир-бирига боғланган ва боғланмаган ҳарорат режимларини ростлаш системалари таклиф этилган.