Разное

Применение мини-ЭВМ в системах подогрева вязких грузов на танкерах

8.01.2017

371

В настоящее время с помощью мини-ЭВМ на танкерах выполняют расчеты загрузки судна, контролируют работу грузовой системы и регистрируют необходимые данные при грузовых и балластных операциях. Эффективность их использования может быть значительно повышена, если мини-ЭВМ будут применяться также при управлении процессом подогрева вязких грузов.

Непременным условием использования в этих целях систем управления на базе мини-ЭВМ является наличие логического описания и математических моделей процесса. Основными функциями управления с помощью ЭВМ являются: обработка данных и слежение за параметрами, непосредственное и программное управление, оптимальное управление.

Рабочая программа имеет три этапа: включение системы подогрева груза (СПГ), ее работу и окончание процесса. До включения СПГ в машину вводится информация о тепловом состоянии груза, степени загрузки танков, температуре забортной воды и наружного воздуха, исправности устройств, обеспечивающих работу СПГ и т. п. В случае неисправности какого-либо датчика телетайп печатает закодированный номер устройства и причину неисправности. При включении СПГ и в ходе ее работы в машину через определенные интервалы времени поступают данные о параметрах режима подогрева, которые преобразуются в цифровую информацию и запоминаются.

Кроме этого при включении основные параметры выводятся на дисплей для визуального контроля и печатаются телетайпом. При работе СПГ информация о свойствах груза в каждом танке и принятой схеме подогрева записывается в память, где по математическим моделям формируются массивы данных для расчета теплового состояния груза, времени разогрева до рабочей температуры, затрат топлива на подогрев и т. п.

На основе известных представлений управление процессом подогрева можно осуществлять по следующим основным показателям: по времени разогрева груза до рабочей температуры, затратам топлива на подогрев, ограничениям по максимальной температуре груза во избежание его полимеризации, по минимальной температуре, исходя из недопустимости образования в большом объеме затвердевшей массы и, как следствие, снижения производительности насосов. С помощью мини-ЭВМ при подогреве и транспортировке груза можно получить необходимые данные для автоматического управления; для этого необходимо иметь соответствующее математическое описание процессов в СПГ, в жидком грузе и в ограждающих конструкциях.

Не останавливаясь на сущности разработанных математических моделей, рассмотрим принципиальные алгоритмы их использования для управления подогревом. Модель тепловых процессов использует данные о расходе пара и его параметрах, начальной температуре груза, температуре забортной воды и наружного воздуха. При этом известны первоначальные свойства груза и характеристики судна.

Время разогрева груза до рабочей температуры зависит в основном от расхода и давления пара и схемы разогрева, которые можно изменять. С помощью мини-ЭВМ осуществляется постоянное наблюдение за температурным полем в массе груза и за соотношением между паром и конденсатом по длине змеевика. Исходными данными при этом являются расход и давление теплоносителя на входе за время Δτ; величина Δτ устанавливается из условий приема и ввода информации в накопитель и для таких инерционных процессов, как подогрев груза, может выбираться в пределах от десятков минут до нескольких часов.

Организация общего вычислительного процесса строится таким образом, что в памяти ЭВМ имеется несколько массивов температур. Первый массив соответствует непрерывному фиксированию параметров в течение рейса и при погрузочно-разгрузочных работах. Остальные массивы температур формируются при изменении, например, расхода пара или схемы подогрева и используются для предварительных расчетов температурных полей с целью выработки рекомендаций по выбору расхода или схемы подогрева. По этим массивам вычисляется ожидаемое температурное поле в конце подогрева до рабочей температуры и определяется необходимое для этого время.

Подсчитываются возможные расходы топлива, и результаты сравниваются с данными, полученными при других параметрах пара (или схемах подогрева). Вариант, обеспечивающий минимальный расход топлива при достижении рабочей температуры груза, принимается за основной. В ходе рейса через определенные интервалы времени в машину поступает информация, характеризующая изменяющиеся внешние условия, например, метеорологические. После определения теплового состояния груза и в СПГ оценивается правильность протекания процесса. В случае отклонения от оптимального варианта осуществляется коррекция работы СПГ.

Для математических моделей имеются достаточно надежные численные методы и алгоритмы, позволяющие составлять программы применительно к конкретной мини-ЭВМ. Учитывая непрерывное совершенствование мини-ЭВМ, наличие математических моделей процессов и возможность оформления рабочих программ в виде отдельных модулей, можно ожидать, что в перспективе возможности автоматизированных систем контроля и управления процессом подогрева вязких грузов будут значительно расширены.