МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПІДІГРІВНИКА З ПРОМІЖНИМ ТЕПЛОНОСІЄМ

Анотація

 Шляхові підігрівачі є одним із елементів  технологічного обладнання на нафтових та газоконденсатних родовищах та при транспортуванні нафти, нафтопродуктів і природного газу. Встановлено, що для м’якого  підігріву в’язких нафтопродуктів, а також уникнення гідратоутворення при дроселюванні природного газу, з метою  подальшого транспортування трубопроводами до місця збору, переробки і споживання, доцільно застосувати  шляхові підігрівачі з проміжним теплоносієм (водою), яка нагрівається при спалюванні попутного (комерційного) газу і передає тепло технологічному потоку  через теплообмінну поверхню. Значна частина наукових публікацій присвячена підвищенню ефективності  роботи таких апаратів із застосуванням різноманітних технологічних новацій по рекуперації тепла димових газів, а також застосуванням  якісних систем регулювання. На основі аналізу підігрівника як об’єкта автоматизації встановлено основні вхідні, збурювальні чинники та вихідні параметри контролю та регулювання і розроблено інформаційну структуру підігрівника як кібернетичної системи. Ґрунтуючись на рівняннях матеріального та теплового балансу  апарату розроблено математичну модель динаміки процесу підігріву технологічних потоків, яка включає  диференційні рівняння теплового балансу продуктового теплообмінника, проміжного теплоносія, димових газів у газоході, що утворились при спалюванні газу. Система рівнянь доповнена рівняннями теплопередачі через  дві  поверхні теплообмінну від води до цільового продукту та від димових газів проміжному теплоносію. Проведено лінеаризацію нелінійних складових розробленої моделі в околі робочої точки. На основі  отриманого математичного опису підігрівника синтезовано структурну схему моделі, яка показує взаємозв’язки вхідних параметрів, керувальної дії та вихідних змінних  у відхиленнях  від базової точки робочого режиму.