Электр жетегіқондырғысынесептеукомпьютерлікбағдарламасынəзірлеу

76 

деп  ұйғарылады.  Кеуекті  кремнийдің  жоғары  салыстырмалы  беткі  қабаты  оның  едəуір  сорбциялық 

қабілетін қамтамасыз етеді. Ол кеуекті кремнийдің негізінде əртүрлі сенсорларды құру жағынан өте 

жағымды. 

Монокристаллды  кремнийдегі  кеуекті  қабат  гидрофлорлық  қышқылдың  негізіндегі  спирттік 

ерітінділерде  электрохимиялық  өңдеу  тəсілі  арқылы  салыстырмалы  оңай  алынады.  Бұл  үрдісте 

кеуектердің, кеуекті қабаттың өлшемі мен тереңдігін қадағалауға болады (кеуектер алатын көлемнің, 

кеуекті  қабаттың  ортақ  көлеміне  қатынасы),  ал  электролиттің  құрамын  өзгерткенде  кеуектердің 

сыртқы  қабатының  құрамын  белгілі  деңгейде  басқаруға  болады.  Сонымен  қатар,  кеуектердің  беткі 

қабатындағы  əлсіз  кремний-сутегі  байланыстардың  бар  болуы  кеуекті  кремнийдің  қасиеттерінің 

уақытқа  байланысты  тұрақсыздығын  ескертеді.  Кеуекті  қабаттың  біртіндеп  тотығуы Si-H 

байланыстардың бұзылу есебінен жəне олардың кремний-оттегі байланыстарымен жəне гидроксильді 

топтармен алмастырылуы оптикалық қасиетінің төмендеуіне алып келеді, материалдың сорбциялық 

сипаттамасын нашарлатады [2]. 

Осыған орай соңғы кездері кеуекті кремнийдің беткі қабатын пассивтеу əдістері қарқынды іздеу 

үстінде.  Бұл  кеуектердегі  беткі  қабаттардың  құлдырауын  басуға  мүмкіндік  береді.  Алайда,  кеуекті 

кремнийдің  сыртқы  қабатын  өзгерту  осы  материалдың  белгілі  бір  параметрлерін  алуға  мүмкіндік 

береді.  Ол  параметрлер  сенсорлы  құралдарды,  сонымен  қатар  микронды  жəне  субмикронды 

өлшемдегі  биологиялық  объекттердің – бактерияларды,  вирустарды,  тіпті  ДНҚ-дың  фрагменттерін 

бекітуде  қолданылатын  астарларды  құру  кезінде  маңызды.  Кеуекті  кремнийді  ауада  сақтау  кезінде 

беткі  қабатының  құлдырауын  болдырмау  үшін  беткі  қабатты  пассивтеудің  əртүрлі  нұсқалары 

ұсынылған.  Ол  нұсқалар  оттегі  ортасында  үлгілердің  тез  тотығуынан,  беткі  қабатты  жіңішке 

металлоксидті жəне полимерлі пленкамен жабудан тұрады. 

Кеуекті  кремний  үлгілері  балқытылған  қышқыл  изотропил  спирті  жəне  сутегі  перкисін 

қолданып, n-типті  кремний  астарын  электрохимиялық  жолмен  өңдеумен  алынды.  Кеуекті  кремний 

үлгілері атмосферада 1,3,7,14 жəне 40 күн ұсталды. 1-ден 40-қа дейінгі күн аралығында атмосферада 

ұсталған үлгілердің табиғи қартаю кезінде ультражұмсақ, ренгенді, эмиссионды USXES (Ultra Soft X-

ray Emission Spectroscopy) электроскопия  жəне  оптикалық  қасиетті  əдісі  арқылы  үлгілердің 

эталондық  құрылымына  зерттеулер  жүргізілді. 3d-металды  гальваникалық  тұндыру [3-4] 

сипатталғандай қалыпты процедураға сəйкес  бастапқы  Кеуекті кремний қабатына сəйкес Fe, Co, Ni 

тұздарының сульфатты сулы ерітінділерімен жүргізілді. 

Автоматталған Shimadzu UV-3600 спектрофотометрінің ASR камерасында (сезімталды спектрлік 

диапазоны 185-2400 нм) 1мВт  қуатпен  ұзындығы 240 нм  толқын  шығаратын  газды  шаммен 3d–

металл/por-Si-дің 

наноқұрылымдарының 

оптикалық 

спектрі 

өлшенді. 

Өлшеу 

бөлме 

температурасында жүргізілді. 

Кеуекті  кремний  құрамы  мен  қасиеті  уақыт  өте  өзгеретін  жеткілікті  күрделі  көпфазалы  жүйе 

болып табылатыны белгілі. Кристалды кремний Кеуекті қабаты (нано түрде) дефектілі SiO

x

 оксидін, 

SiO

2

  кремниінің  стехиометрикалық  оксиді  жəне  де  аморфты  жəне  реттелмеген  кремнидің  əр  түрлі 

формаларынан  тұрады.  Үлгіні  атмосферада  ұстау  уақытын  ұлғайту  соңғысының  пайдасына 

кристалды  фаза,  аморфты  кремний  оксиді  мен  фазалардың  коэффициентінің  өзгеруіне  əкелетін 

кеуекті қабаттың қышқылдануы бақыланады [5]. 

Жұмыста n типті  кеуекті  кремнийдің  оптикалық  қасиетінің  қарқындылығы  жəне  шыңы 

орналасуының,  фазалық  құрамына  тəуелділігі  көрсетілген.  УК  шыңының  орналасуы  185 – 270 нм 

арасында,  нанокристалдық  немесе  қандай  да  бір  кремнийдің  аморфтық  фазасы  басымдылығына 

байланысты өзгеретіні анықталды. Үлгілердегі дефектті оксидтер салыстырмалы құрамының өсуі УК 

қарқындылығының əжептеуір төмендеуіне əкеп соғады.       Көрсетілгендей, ферромагнетиктері бар 

кеуекті  кремний  негізіндегі  нанокомпозиттердің  оптикалық  қасиеттерін  белгілі  бір  өтпелі  металл 

немесе металдар қоспасын кеуекті кремний матрцасына енгізу жолы арқылы өзгертуге болады. Бұл 

ақпаратты жəне метаматериалдарды жазудың жаңа құралдарын құрудағы осы көзқарастың келешегі 

бар екеніне куəландырады. 

Жұмыс барысында біз кеуекті кремнийдің электронды құрылымы мен морфологиясын зерттедік. 

Кеуекті  кремний  полиакриьді  қышқылмен  өңдеуге  дейінгі  жəне  өңделгеннен  кейінгі  əр  түрлі 

жағдайда электрохимиялық ою арқылы алынды. 

1-суретте n-типті  кеуекті  кремнийдің  үлгілерінің 240 нм  толқын  ұзындығындықтағы  қоздыру 

көзі  əсерімен  полиакрилді  қышқылмен  өңдегенге  дейінгі  жəне  өңдегеннен  кейінгі  УК  спектрлері  

көрсетілген. 

77 

 

 

1-сурет. n-типті кеуекті кремнийдің оптикалық өткізу спектрі. 

 

n-типті  кеуекті  кремнийдің  УК  спектрінің  жолағы  күрделі  формалы  болып  келеді.  Ол  жерде 

бірқатар  ерекшеліктер  бар.  Ол  кеуекті  қабаттағы  əртүрлі  өлшемдегі  оптикалық  спектрімен  қатар, 

беткі  қабаттағы  сəулелік  спектрі.  УК  спектрінің  полиакрильдік  қышқылда  өңделгеннен  кейінгі 

қарқындылығының  артуын,  дефектті  субоксдтің SiO

x

-тің SiO

2

  дейінгі  тотығуы  кезіндегі  сəулесіз 

рекомбинация орталықтар санының кемуімен түсіндіруге болады [6]. 

ПАҚ-та  өңделгенге  дейінгі  жəне  өңделгеннен  кейінгі  бірдей  өлшемдегі  жəне  формадағы 

жағдайындағы  УК  спектрі,  өңделген  үлгілерінің  максимум  жағдайы  өңделмеген  үлгілерге  қатысты 

ұзын  толқындарға  қарай  ығысқан.  Бұл  дегеніміз,  беткі  қабатты  өңдеудің  жоғарғы  қабаттағы 

оптикалық қасиетінің орталықтарына күрделі əсер ететінін көрсетеді. 

Қорытынды 

Полиакрильді  қышқылды  (ПАК)  су  ерітіндісінде  кеуекті  кремниді  өңдеу  оның  оптикалық 

қасиеттерін жетілдіру мен өңдеудің өте қызықты əдісі болып табылатыны көрсетілген. Бұл жағдайда 

кеуекті  кремний  беткі  қабаты  полиакрильді  қышқылдың  өзара  əрекеттесуінің  екі  параллельді 

механизмі  бақыланады.  Бұлар  кремний  оксидінің  беткі  қабатының  тотығуы  жəне  беткі  қабаттан 

оксидтің еруі мен алып тастауы. Соңғы нəтижеге əсер ету дəрежесі кеуекті қабаттың морфологиясы 

мен  бастапқы  құрамынан  тəуелді.  Изопропил  спирті  бар HF ерітіндідегі  ерітіндімен  өңдеу  арқылы 

алынған  кеуекті  кремнидің  оптикалық  спектрінің  артуы  нанокристалдар  бетінде  дефектілі  оксид 

тотығуы  кезінде  безызлучательді  рекомбинация  центрінің  санының  азаюымен  байланысты  болуы 

мүмкін.  Ал  оптикалық  қасиетінің  өзгеруі,  ДМФА-дан  алынған  оксидті  қабатын  алып  тастау  мен 

нанокристалды  кремнидің  беткі  қабатта  пайда  болуы.  Өңделген  жəне  өңделмеген  үлгілердегі 

оптикалық  қасиетінің  арасындағы  қарым-қатынас  уақыт  өтуіне  байланысты  сақталады.  ПК  үлгілері 

терісінің  микрометрлік  көлденең  өлшемімен  оптикалық  қасиетінің  тек  ПАК-та  өңделгеннен  кейін 

көрсетеді. 

Бұл  берілген  функционалды  наноматериалдардың  қазіргі  заманғы  оптоэлектроникада 

перспективті қолдануын куəландырады. 

 

ƏДЕБИЕТТЕР 

1.  Леньшин А. С., Кашкаров В. М., Голощапов Д. Л., Середин П. В., Полуместная К. А., Мараева Е. В., 

Солдатенко  С.  А.,  Юраков  Ю.  А.,  Домашевская  Э.  П..  Состав  и  реакционная  способность  нанопорошков 

пористого кремния. Неорганические материалы, 2012, том 48, № 10, с. 1–6. 

2.  Н.Е. и др.// Физика и техника полупроводников, т. 44, вып. 1. С. 82-86. (2010). 

3.  Леньшин  А.С.,  Кашкаров  В.М.,  Турищев  С.Ю.,  Смирнов  М.С.,  Домашевская  Э.П.  Влияние 

естественного старения на фотолюминесценцию пористого кремния. // Журнал технической физики, 2012, том 

82, вып 2, с. 150-152. 

4.  Кашкаров  В.М.,  Леньшин  А.С.,  Попов  А.Е  и  др.  Состав  и  строение  слоев  нанопористого  кремния  с 

гальванически осажденным Fe и Co // Известия РАН. Серия физическая. – 2008. – Т.72, №4. - С. 484 – 490. 

78 

5.  Соцкая  Н.  В.,  Макаров  С.  В.,  Долгих  О.  В.,  Кашкаров  В.  М.,  Леньшин  А.  С.,  Котлярова  Е.  А. 

Модифицирование поверхностей композитов наночастицами металлов. // НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, 

2010, том 46, № 11, с. 1316–1322. 

 

REFERENCES 

1. Lenshin А.C., Kashkarov B. M., Goloshapov D. L., Seredin P.V., Polumestnaya K. A., Maraeva E. V. , 

Soldatenko S. A., Yurakov Y. A., Domashevskaya E. P. The structure and reaction ability of nanopowders. Inorganic 

materials, 2012, tom 48, № 10, s. 1 – 6. (in Rus) 

2. N. E. and other.// The physic and technique of semiconductors, t .44, (in    Rus) 

3.Lenshin A.S., Kashkarov V.M., Turishev S.Y., Smirnov M. S., Domashevskaya E.P. The influence of natural 

aging on the photoluminescence of porous silicon. // The magazine of technique physic, 2012, vol. 82, ed 2, p. 150 – 

152. (in Rus) 

4. Kashkarov V.M., Lenshin A.S., Popov A.E. and other. The composition and structure of nanoporous silicon 

layers with galvanic deposition Fe and Co// RAN. The physical seria. – 2008 – vol.72, №4 – p. 484 – 490. (in Rus) 

5. Sotskaya N.V., Makarov S.V., Dolgikh O.V.,. Kashkarov V. M, Lenshin A. S., Kotlyarova E. A. The surface 

composite modifying with nanoparticles metals. // INORGANIC MATERIALS, 2010, vol.46, №11, p 1316 – 1322. (in Rus) 

 

Бажиков К.Т., Базарбай Ə.С., Өтешова М.А.

 

Оптические свойства пористого кремния 

Резюме.  В  данной  работе  рассмотрены  особенности  оптических  свойств  различных  структур  на  основе 

пористого кремния, их связь с фазовым составом образцов и предложены возможные способы их модификации. 

Показано,  что  положение  пика  УФ  меняется  в  пределах 210-270 нм  в  зависимости  от  времени  выдержки 

поверхности на атмосфере, исходной технологии изготовления и способа модификации поверхности.  

Ключевые слова: пористый кремний, ультрафиалет, нанокристалл. 

 

Bazhikov K.T., Bazarbay A.S., Uteshova M.A.

 

Optical properties of porous silicon 

Summary. In this job, we considered the features of optical properties of various structures based on porous 

silicon, their connection with phase composition of the samples and were suggested possible ways  of their modify. It 

shows, that the position peak of PL changes in limits 210-270 nm in depending of excerpt surface time on atmosphere, 

of the original technology production and the method surface modification. 

Key words: porous silicon, photo luminescence, nanocrystal  

 

 

УКД 681.51:629.783 

 

Байбатшаев М.Ш. Лукманова Ж.С. 

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева,  

г. Алматы, Республика Казахстан 

 azeshova@mail.ru 

 

ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ГПА 

 

Аннотация.  Система UniSim является  разработкой Honeywell и  представляет  собой  набор  средств 

моделирования, позволяющих улучшить функционирование предприятия в течение всего жизненного цикла − 

от  проектирования  технологических  процессов  с  использованием  статических  и  динамических  моделей, 

проверки  системы  управления  и  обучения  операторов  до  использования  в  режиме  реального  времени  для 

управления и оптимизации, мониторинга и планирования работы предприятия.  

Ключевые слова: газоперекачивающий агрегат, система автоматизированного управления, динамические 

модели, имитационная модель, режимы работы ГПА

 

 

В  настоящее  время  проведение  экспериментальных  исследований  на  объектах  нефтегазовой 

отрасли  связано  со  значительными  сложностями  обусловленными  необходимостью  оформления 

соответствующих  согласований  и режима  экономии  энергоресурсов  (изменение  режимов  работы 

ГПА  требует  дополнительных  затрат  энергоресурсов),  поэтому  разработка  алгоритмического 

обеспечения  и создания  инструментальных  средств  для  исследований  на  основе  имитационных 

моделей  объектов  и средств  управления  является  актуальной  научно-технической  задачей.  Для 

эффективного  внедрения  систем  усовершенствованного  управления  сложными  технологическими 

процессами нефтегазовой отрасли требуется:  

79 

–  предоставление  эффективного  инструмента  проведения  комплексных  исследований  для 

выбора  оптимальных  режимов  эксплуатации  технологических  объектов  управления  на  основе 

компьютерного моделирования с настройкой многосвязной системы управления;  

–  управление  временем – приостановка,  возобновление,  ускорение  и  замедление  мо- 

делирования; 

–  экраны  для  мониторинга  динамики  процессов,  переменные  инструктора,  функции  полевого 

оператора  (удаленного  управления),  экран  многопеременных  трендов,  экраны  параметров 

технологических потоков, процедуры управления; 

‒  оценка  результатов:  автоматические  тренировочные  упражнения,  программирование 

сценариев, внесение возмущений в ход моделируемых процессов, мониторинг тревожных сообщений 

и событий, контроль и оценка знаний, отчеты и протоколы; 

Для  решения  поставленных  задач  разработан  комплекс  «Автоматизированная  система 

управления производством» на базе программно- аппаратных средств компании Honeywell рисунок 1. 

В состав комплекса входят: 1. Сервер UniSim Design и UniSim Operations, служащий для построения 

статических  и  динамических  моделей  сложных  технологических  процессов – преимущественно 

нефтепереработки и нефтехимии, а также создания тренажеров для обучения операторов. 2. Сервер 

распределенной  системы  управления Experion PKS. 3 Структурная  схема  комплекса 

«Автоматизированная  система  управления  производством» 4. Сервер Profit Suite, предназначенный 

для  реализации  алгоритмов  усовершенствованного  управления.  Возможности  комплекса  позволяют 

воспроизводить модели  различных технологических процессов служащих для построения реальных 

систем  многосвязного  управления [1]. Алгоритмы  базового  регулирования  реализуются  в 

динамической  модели  в  среде UniSim Design или  на  контроллере C300. APC- алгоритмы 

выполняются в пакете Profit Suite, связанном с моделью через распределённую систему управления 

или минуя ее по интерфейсу OPC DA. 

 

 

 

Рисунок 1 - Принцип работы комплекса «Автоматизированная система управления производством» 

 

Возможность  обмена  данными  по OPC DA позволяет  осуществлять  интеграцию  с  пакетами 

сторонних производителей, например, подключать сценарии Matlab. В работе на примере установки 

АВТ  демонстрируются  возможности  разработанного  программно-аппаратного  комплекса 

усовершенствованного  управления  технологическими  процессами.  Разработанный  комплекс 

позволяет  построить  систему  усовершенствованного  управления,  включая:  создание  модели 

технологического  процесса;  построение  базовой  системы  регулирования;  разработку  виртуальных 

анализаторов;  построение  многосвязных  регуляторов;  синтез  системы,  оптимизирующей  уставки 

регуляторов [2]. Конкретные  цели  функционирования  таких  систем  задаются  заказчиком  и 

формализуются в виде тех или иных критериев управления. Среди критериев управления могут быть: 

  математические  критерии,  например,  моделирование  задачи  оптимизационного  управления 

режимом  компрессорного  цеха  газоперекачивающих  агрегатов,  в  частности  управление  подачи 

топлива в ГПА рисунок 2. 

80 

 

 

Рисунок 2 - Модель ГПА в UniSim 

 

Алгоритм расчетов следующий. Задачей цехового регулятора состоит в стабилизации заданного 

значения  производительности  или  давления  на  выходе  цеха.  Это  задача  достигается  за  счет 

изменения  оборотов  нагнетателей  загруженных  в  трассу  газоперекачивающих  агрегатов  в  ответ  на 

внешние  возмущения – изменение  подачи  газа  на  входе  или  отбор  газа  на  выходе  цеха,  при 

изменении  уставки  по  режиму  цеха.  Существуют  многочисленные  комбинации  режимов  работы 

агрегатов,  при  которых  цеховой  параметр  будет  равен  заданному  значению,  но  агрегаты  будут 

загружены  по-разному  и  следовательно  суммарные  затраты  энергии  на  транспортировку  того  же 

количества газа будут разными. 

При этом до решения задачи оптимизации в регуляторе режима необходимо учесть ряд условий 

включения 

в 

работу, 

характеризующих 

готовность 

к 

автоматическому 

управлению 

газоперекачивающих  агрегатов  (ГПА),  схему  работы  ГПА  (последовательная,  параллельная), 

близость  к  ограничителям  параметров  в  САУ  ГПА [3]. Для  расчета  оптимизационной  задачи 

распределения  нагрузки  учитываются  входные  данные  алгоритма  расчета (1) допустимой  зоны 

работы ГПА, дискретные параметры работы САУ ГПА:  

мин

ТНД

ТНД

Т

ТВД

ТНД

Т

ТВД

ТВД

ТВД

ТНД

ТНД

ТНД

ТВД

ТНД

nТТВ

ТНД

ТВД

ТВД

ТВД

Q

Q

Q

n

k

Т

n

k

n

n

n

Т

Т

Т

n

n

k

Q

n

k

Т

Т

Т

ТВД

ТВД

тельное

предупреди

тельное

предупреди

тельное

предупреди

















































1

1

1

Q1

1

1

1

1

1

1



    

(1) 

 

Аналоговые  параметры  работы  нагнетателя,  где 

Q

 (1)производительность  турбины  низкого 

давления, и параметры работы привода где Т продукты сгорания перед ТВД и за ТНД: 

 

ТBД

n

ТHД

Q

ТHД

ТНДниз

ТHД

T

ТHД

ТВД

T

ТHД

ТВД

n

ТHД

выс

ТНД

n

K

n

n

Q

K

n

n

T

K

n

n

T

K

n

n

n

K

n

n

ТBД

ТНДниз

ТHД

выс

ТНД

ТBД

выс

ТНД

ТBД









































1

_

.

1

_

.

1

_

.

1

1

1

_

.

1

1

_

.











    (2) 

81 

Зона допустимых оборотов турбины низкого давления: 

 

)

(

)

(

_

.

_

.

_

_

.

.









ТНДниз

ТНДниз

ТHД

выс

ТНД

n

MAX

n

n

MIN

n

выс





 

 

Критерий оптимальности распределения нагрузки определяется с решением (2) целевой функции: 

Q

i

СОСТ

ТЕХ

i

ТОПЛ

m

i

i

ТОПЛл

K

Q

N

Q

N

min

)

(

)

(

.

.

,

.

1

.









        

 

 

(3) 

 

с ограничением для (2) каждого ГПА: 

max

min

ТНД

ТНД

ТНД

n

n

n





 

где: Q

ТОПЛi

– расход топливного газа i-го ГПА м

3

/мин; 

K

ТЕХ.СОСТi

 - коэффициент технического состояния i-го ГПА ; 

N

i

– мощность нагнетателя i-го ГПА; 

n

ТНД

– обороты турбины низкого давления (ТНД) об/мин. 

Когда один из агрегатов работает на пределе своих возможностей, у других агрегатов еще есть 

резерв по мощности [4]. Что бы использовать этот резерв, распределение нагрузки между агрегатами 

выполняется  в  соответствие  с  их  коэффициентами  технического  состояния.  Управляющие 

воздействия  пропорциональны  коэффициентам  технического  состояния,  означает  что  агрегаты 

находящиеся  в  худшем  техническом  состоянии,  получают  меньшие  управляющие  воздействия.  В 

программной  среде UniSim реализованные  принципы  работы  регулятора,  построена  совместная 

модель  регулятора  режима  и  математическая  модель  компрессорного  цеха  с  двумя  параллельно 

работающими ГПА (рисунок 3). 

Регулятор  режима  состоит  из  общего  блока,  обеспечивающего  распределение  нагрузки  между 

агрегатами, и собственно агрегатных регуляторов [5]. 

 

 

 

Рисунок 3 - Принцип работы регулятора в среде Unisim. 

 

Агрегатные  регуляторы  расположены  в  системах  управления  агрегатной  автоматики  и  могут 

рассматриваться на уровне общецеховой модели как инерционные звенья, вход которых – уставка по 

оборотам  нагнетателя,  а  выход – обороты  нагнетателя.  Расчет  производительности  нагнетателя 

находится по формуле (4): 

 

e

k

k

P

A

Q



735

6

.

13











    (4) 

 

Где А

к - 

коэффициент конфузора нагнетателя; 

e



- плотность на входе в нагнетатель кг/м

3

; 

∆P

k

 – перепад на конфузоре нагнетателя кГс/см

2

. 

82 

Потребление  топливного  газа  пропорционально  мощности  нагрузки  нагнетателя  и 

коэффициенту  технического  состояния  привода  турбины  высокого  давления.  Мощность  турбины 

вычисляется в модели по: 

)

(

G

1

)

(

G

1

1

вх

k

k

вх

вых

вх

cp

вх

вых

cp

T

P

P

T

Z

R

k

k

a

T

T

Z

R

k

k

a

N











































  

(5) 

где  

a - поправочный коэффициент;   

1



k

k

 – показатель изоэнтропы;  к – показатель адиабаты;  

R– газовая постоянная;

К

кг

м

кг



*

*

 

Zср  – коэффициент сжимаемости газа по средним параметрам процесса сжатия 

2

см

кгс

 

Т

вых

 – температура газа на выходе из нагнетателя

о

K ; 

Т

вх

 – температура газа на входе в нагнетатель

о

K ; 

G – расход газа через нагнетатель кг/с; 

Мощность  цеха  изменяется  воздействием  на  регуляторы  топлива  САУ  ГПА  в  сторону 

увеличения  или  уменьшения  частоты  вращения  ТНД  в  зависимости  от  характера  внешнего 

возмущения. 

Значения  температуры  и  давления (5) на  выходе  нагнетателя  моделируются  согласно 

уравнениям газовой динамики: 

 







 



вход

вход

вход

Т

ZRT

ZRT

п

п

Т



































1

1

0

0

2

0



    (6) 







 



вход

вход

вход

Р

ZRT

ZRT

п

п

Р





1

0

0

2

0

1

1



































 

   (7) 

 

где: n – частота вращения нагнетателя ГПА, об/мин; 

n

0

 – номинальная частота вращения нагнетателя ГПА, об/мин; 

0



– приведенная степень сжатия; 



– показатель политропы. 

Нагнетатель ГПА после окончания пуска работает в диапазоне оборотов 3300-5600 об/мин, при 

достижении  которого  включается  регулятор-ограничитель  в  САУ  ГПА.  В  модели  производится 

расчет  и  выдача  сигналов  характеризующих  приближение  оборотов  к  ограничителям.  Данные 

сигналы участвуют в формировании функции цены при подборе параметров системы в итерационном 

процессе повторных симуляций [6]. Параметр оптимизации – суммарные затраты топливного газа (6), 

(7).  Таким  образом  задается  условия  нахождения  оптимального  соотношения  коэффициентов 

распределения нагрузки Z. 

Оптимизационный  алгоритм  изменяет  значения  коэффициентов  Z

i

  каждого  ГПА  тем  самым, 

перераспределяя  производительность  между  агрегатами.  Коэффициент  технического  состояния, 

находим по формуле (8): 

 

)

(

)

(

.

.

1

пас

пол

пол

пас

пол

Н

СОСОТ

ТЕХ

К













                                               (8) 

 

где: η

пол(пас)

 – паспортный политропический КПД нагнетателя; 

η

 пол

 – политропический КПД нагнетателя. 

83 

Таким  образом,  регулятор  режима  функционирует  в  автоматическом  режиме  и  обладает 

избыточной информацией для самонастройки. 

С помощью программного обеспечения UniSim совместно реализована модель для исследования 

и имитации режимов работы нагнетателя ГПА с целью использования результатов исследований при 

построении  и внедрении  современных  систем  автоматизированного  управления  технологическим 

оборудованием  компрессорных  цехов  газотранспортной  системы.  Предлагается  использование 

компонентов  имитационных  моделей  путем  их  преобразования  в программные  функциональные 

блоки PLC. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

1.  Шемин  Ф.Г.  и  др.  Компьютерный  тренинг:  Опыт  подготовки  операторов  технологических  процессов 

нефтепереработки // Социальное партнерство, 2002 

2.  Гершберг  А.Ф.  и  др.  Компьютерный  тренажер  для  обучения  операторов  установки  каталитического 

риформинга в ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» // Автоматизация в промышленности. 2003. 

3.  Дозорцев  В.М.,  Кнеллер  Д.В.  Технологические  компьютерные  тренажеры:  все  что  вы  всегда  хотели 

знать.. // Промышленные АСУ и контроллеры. 2004.  

4.  Назин  В.А.  Автоматизированные  системы  обучения  персонала  технологических  установок // 

Автоматизация в промышленности. 2006. 

5.  Соркин  Л.Р.  Имитационное  моделирование  для  обучения  операторов  и  оптимизации  производства // 

Промышленные АСУ и контроллеры. 2008. 

6. Дозорцев В.М. Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов. – М., 

Синтег, 2009. 

 

REFERENCE 

1. Shemin F.G. i dr. Komp'juternyj trening: Opyt podgotovki operatorov tehnologicheskih processov 

neftepererabotki // Social'noe partnerstvo, 2002 

2. Gershberg A.F. i dr. Komp'juternyj trenazher dlja obuchenija operatorov ustanovki kataliticheskogo riforminga 

v OOO «PO «Kirishinefteorgsintez» // Avtomatizacija v promyshlennosti. 2003. 

3. Dozorcev V.M., Kneller D.V. Tehnologicheskie komp'juternye trenazhery: vse chto vy vsegda hoteli znat'.. // 

Promyshlennye ASU i kontrollery. 2004.  

4. Nazin V.A. Avtomatizirovannye sistemy obuchenija personala tehnologicheskih ustanovok // Avtomatizacija v 

promyshlennosti. 2006. 

5. Sorkin L.R. Imitacionnoe modelirovanie dlja obuchenija operatorov i optimizacii proizvodstva // 

Promyshlennye ASU i kontrollery. 2008. 

6. Dozorcev V.M. Komp'juternye trenazhery dlja obuchenija operatorov tehnologicheskih processov. – M., Sinteg, 

2009. 

 

Байбатшаев М. Ш., Лукманова Ж. С. 

жүктеу/скачать 20,3 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: