Принцип дії САР

Будемо розглядати тільки замкнені системи автоматичного керування, в яких поєднано принцип керування по відхиленню, і називатимемо їх системи автоматичного регулювання (САР), так як вони найбільш поширені в нафтовій і газовій промисловості.

Принцип дії САР розглянемо на принципі роботи сепаратора.

Принцип регулювання тиску в сепараторі може бути як ручним так і автоматичним. З цією метою на сепараторі змонтуємо манометр для контролю поточного значення тиску і орган керування засувку на газовій лінії. Нафтогазова суміш із свердловини під певним тиском тангенціально поступає в сепаратор, де під дією гравітаційних сил відбувається розподіл суміші на рідину і газ. Тиск в сепараторі створювався за рахунок газової фази.

Оператор спостерігаючи за показниками манометра, відкриває або закриває засувку на газовій лінії і тим самим регулює тиск.

Для створення системи автоматичного регулювання тиску в сепараторі функції людини передамо автоматичному пристрою – регулятору.

САР тиску в сепараторі працює наступним чином: на газовій лінії змонтуємо автоматичний регулятор. Основними складовими автоматичного регулятора є: за датчик, пружина, мембрана, регулюючий орган.

На мембрану діють 2-а тиски. Поточне значення газу зверху і знизу тиск, що створюється пружиною. Якщо тиски, що діють на мембрану однакові, то вона знаходиться в стані рівноваги. І тиску в сепараторі відповідає певне положення в регулюючому органі.

Q_сум = Q_г + Q_р Q_сум – суміші Q_р – рідини

а) 1 – манометр б) 1 – манометр

2 – орган керування 2 – автоматичний регулятор

3 – мембрана

4 – пружина

5 – регулюючий орган

Рисунок 1.9 – Структурні схеми регулювання тиску в сепараторі а) ручне, б) автоматичне

Значення регулюючого параметру в будь-який момент часу називається поточним значенням. Різниця між поточним і заданим значеннями регулюючим параметром називається відхиленням ε.

Значення регулюючого параметру, яке необхідно підтримувати в процесі називається заданим.

Зміна регулюючого параметра (тиск)

X_n – регульоване значення Х_з – поточне значення

Основними елементами системи автоматичного регулювання є: чутливий елемент (ЧЕ), який реагує на зміну регульованого параметру; елемент порівняння (ЕП), який порівнює поточне значення регульованого параметру із заданим; задане значення регульованого параметру встановлюється за допомогою задавача (3); регулюючий орган (РО), який здійснює регулюючий вплив на технологічний процес.

Система автоматичного регулювання тиску в сепараторі буде працювати наступним чином:

При появі збурюючого впливу тиск в сепараторі (регулюючий параметр) зростає. Автоматичний регулятор порівнюючи впливи на мембрану (ЧЕ), (ЕП) порівнює тиски із сторони газу (поточне значення) із сторони пружини (задане значення) буде здійснювати регулюючий вплив, збільшуючи прохідне січення регулюючого органу на газовій лінії і тим самим зменшуючи відхилення.

Таким чином в даному випадку реалізована замкнена САР з від’ємним зворотнім зв’язком.

В даному випадку мембрана виконує функції ЧЕ і ЕП. При вивченні системи автоматичного регулювання реально існуючу систему автоматизації представляють у вигляді так званої функціональної схеми. Функціональною схемою системи автоматичного регулювання називається така, в якій реально існуючому функціональному елементу відповідає певне зображення.

Функціональна схема системи автоматичного регулювання приведена на рисунку.

Рисунок 1.11 – Функціональна схема автоматизації прямої дії

Вихідною величиною системи автоматичного регулювання тиску в сепараторі є основний регулюючий параметр – тиск. Параметри, які можуть викликати відхилення основного параметру від заданого є вхідними.

Основні елементи схеми:

- ОР (є сепаратор, в якому необхідно підтримувати тиск);

- ЧЕ (вимірює поточне значення регульованого параметру);

- ЕП (порівнює поточне значення регульованого параметру із Х_з);

- РО (здійснює регулюючий вплив).

В цьому випадку регулюючий вплив здійснюється шляхом зміни витрати газу. Така система називається системою АР по відхиленню з від’ємним зворотнім в’язком.