/ год. = 27,78•10 -3 м/с;–
поправочний температурний коефіцієнт, = 3,49•10 -3 0С;
F – відносна площа діафрагми, F = 0,16;
е – поправочний коефіцієнт витрати перетворювача, що визначається геометрією уседнювальної напірної трубки, е = 0,97;
?Р – значення перепаду тиску на перетворювачі витрати;
с - густина природного газу за робочих умов.
Оскільки,
, (2)
то (2) перетвориться у рівняння:
(3)
де с0 = 0,68 кг/м 3– густина природного газу за стандартних умов;
Т0 = 293,15 К - температура в трубопроводі за стандартних умов;
Р0 = 0,101325•10 6 Па – тиск в трубопроводі за стандартних умов;
Т = 313,15 К – максимально допустима температура в трубопроводі;
К = 0,891125 – коефіцієнт стисливості природного газу.
– об’єм газу на виході з трубопроводу.
Інформаційно-вимірювальні комплекси, як правило, мають свої метрологічні характеристики, в основі яких знаходиться математична модель. В даному випадку математична модель, яка описана алгебраїчним рівнянням (3), враховує метрологічні характеристики інформаційно-вимірювального комплексу.
Алгоритм розрахунку наступний:
Вхідні дані:
– об’мна витрата газу, Q = 100 м 3 / год. = 27,78•10 -3 м/с;–
поправочний температурний коефіцієнт, = 3,49•10 -3 0С;
F – відносна площа діафрагми, F = 0,16;
е – поправочний коефіцієнт витрати перетворювача, що визначається геометрією уседнювальної напірної трубки, е = 0,97;
?Р – значення перепаду тиску на перетворювачі витрати;
с - густина природного газу за робочих умов.
с0 = 0,68 кг/м 3– густина природного газу за стандартних умов;
Т0 = 293,15 К - температура в трубопроводі за стандартних умов;
Р0 = 0,101325•10 6 Па – тиск в трубопроводі за стандартних умов;
Т = 313,15 К – максимально допустима температура в трубопроводі;
К = 0,891125 – коефіцієнт стисливості природного газу;
Re т = 10 000 – теоретичне значення числа Рейнольдса для звужуючих пристроїв;
D = 0,0681 м – внутрішній діаметр трубопроводу за робочих умов;
n = 3 – кількість контурів ІВК;
t = 24 год. – час, за який через трубопровід проходить об’єм газу V;
1. Знаходимо значення густини природного газу за робочих умов за формулою:
с = (0,68• (6•103 + 0,101325 • 106) • 293,15) / (0,101325 • 106 • 313,15 • 0891125) ? 0,76 кг/м 3 ;
2. Знаходимо значення ?Р перепаду тиску на перетворювачі витрати з формули (1) :
;
?Р = ((27,78•10 -3 )2• 0,76 ) / (2• (3,49•10 -3 )2• (0,16 )2 • (0,97 )2) ? 99,957•10 3 Па;
3. З ряду стандартів для звужуючих пристроїв РД 50-213 вибираємо перепад тиску ?Р = 100•10 3 Па;
4. Знаходимо реальне значення числа Рейнольдса для звужуючих пристроїв при знайдених параметрах:
;
де х - швидкість потоку в трубопроводі:
;
м 3 / с;
звідки Re D визначається :
;
Як видно з розрахунків потік газу по трубопроводі знаходиться в турбулентному режимі.
5. Оскільки ІВК складається з трьох контурів, то об’єм газу, що протікає через трубопровід( проходить через звужуючий пристрій) за одну добу знаходиться як:
;
де – об’мна витрата газу, Q = 100 м 3 / год. = 27,78•10 -3 м/с;
t = 24 год. – час, за який через трубопровід проходить об’єм газу V;
n = 3 – кількість контурів ІВК;
м 3 /добу.
Можна зробити висновок, що за 1 добу через трубопровід проходить природній газ об’ємом V = 7200 м 3 /добу.
3.2 Розробка алгоритмічної структури каналів ІВК
Сучасні мікрокроконтролери виконують крім вище названих і функцію регулювання по ПІД-закону для імпульсних і аналогових регуляторів. Мікроконтролер Реміконт Р-130 має зашиті в пам’яті процесора основні алгоблоки, їх кількість рівна 76 – це алгоблоки регулювання; математичних операцій; динамічних перетворень; аналого-дискретних перетворень; логічних операцій; керуючої логіки.
Для розробки алгоритмічної структури використовуємо наступні алгоритми:
ВАА – для аналогового вводу інформації від датчиків вимірювальних параметрів (тиск, температура);
ІНВ – для передачі інформації про контрольовані параметри на ЕОМ;
РУЧ – для вводу коефіцієнтів, що описані в математичній моделі;
СУМ – для здійснення математичних дій додавання/віднімання;
МНД – для здійснення математичних дій множення/ділення;
КОР – для знаходження кореня числа.
Сигнали від датчиків подаються на алгоблок аналогового вводу ВАА, де здійснюється анолого-цифрове перетворення. Арифметичні перетворення здійснюються за допомогою таких алгоритмів:
1) СУМ – для різниці двох температур.
2) МНД – для множення різниці температур на введені оператором константи;
3) КОР – для знаходження кореня числа переданого з інших алгоблоків.
В склад бібліотеки Р-130 входить достатня кількість алгоритмів, які здатні забезпечити вирішення не дуже складних задач автоматичного управління. Ці алгоритми потрібно розмістити в пам’яті мікроконтролера в певній послідовності.
З виходу 01 алгоритму ВАА і РУЧ сигнал подається на одну сукупність алгоритмів, які роблять обчислення за заданою формулою. Кінцевий результат поступає в алгоритм ІНВ, на який подаються сигнали з усіх блоків для передачі на ЕОМ.
Спроектована функціональна схема системи повинна задовольняти декілька загальних параметрів, дотримання яких забезпечують її безаварійну роботу. Такими параметрами є час на обслуговування всіх задіяних алгоблоків і необхідна пам’ять.
В загальному час на обслуговування і-того алгоблоку визначається формулою:
де ТА – повний час обслуговування алгоблоку; ТБ – базовий час на обслуговування алгоблоку при значенні модифікатора m=0; ТМ – додатковий час при нарощуванні модифікатора на одиницю.
Параметри ТБ і ТМ залежать від типу алгоритму і вибираються з таблиці 2.1.
Таблиця 3.2.1
Код | Загальні параметри алгоритмів
Шифр | Час, мс | Пам‘ять, байт
ТБ |
ТМ | ОЗП1 | ОЗП2
Пб | Пм | Пб | Пм
01 | ОКО | 1,0– | 28– | 28–
06 | ИНВ | 1,0 | 0,2 | 11 | 2 | 8 | 2
07 | ВАА | 1,0 | 1,0 | 3 | 4 |