Мұнай резервуарларын толтыруды автоматтандыру үрдісін анық емес логикалық алгоритмдерде құру



Мұнай өнеркәсібі жалпы, Қазақстан Республикасының маңызды салаларының бірі және мемлекетіміздің бүкіл экономикасының дамуына әсер етеді. Мұнай резервуарларын автоматтандырудың негізгі мақсаты — мұнай өнімдерін қабылдау, сақтау, тарату, өлшеу және есеп сияқты үрдістер болып табылады. Осы мақалада анық емес логикалық алгоритмдер арқылы басқару жүйесін автоматтандыра отыра, мұнай резервуарларын толтыру әдісін қарастырған. Модельдеу үрдісін SimInTech бағдарламалау негізіндегі ортасында жасалды. Осы қадамдардың барлығын кіріктірілген бағдарламалау тілін орындаймыз.

Түйін сөздер: мұнай резервуары, анық емес логикалық алгоритмдер, SimInTech.

Нефтяная отрасль в целом является одним из важнейших секторов Республики Казахстан и влияет на развитие всей экономики нашей страны. Основной целью автоматизации нефтяных резервуаров являются такие процессы, как прием, хранение, распределение, измерение и учет нефтепродуктов. В данной статье рассматривается метод заполнения нефтяных резервуаров путем автоматизации системы управления с использованием алгоритмов нечеткой логики. Процесс моделирования был создан в среде программирования SimInTech. Мы выполняем все эти шаги на встроенном языке программирования.

Ключевые слова: нефтяной резервуар, алгоритмы нечеткой логики, SimInTech

The oil industry as a whole is one of the most important sectors of the Republic of Kazakhstan and affects the development of the entire economy of our country. The main purpose of oil tank automation is processes such as reception, storage, distribution, measurement and accounting of oil products. This article discusses the method of filling oil tanks by automating the control system using fuzzy logic algorithms. The simulation process was created in a SimInTech programming-based environment. We perform all these steps in the built-in programming language.

Keywords: oil tank, fuzzy logic algorithms, SimInTech.

Кіріспе

Мұнай өнеркәсібі — елеміздің басты салараның бірі болғандықтан, ондағы болып жатқан технологиялық үрдістер маңызды, оны автоматтандыру адамды көптеген қиын әрі физикалық еңбектен босатып қана қоймайды, сонымен қатар адамсыз тікелей жұмыс жасай алмайтын жылдамдылық, дәлдік, сенімділік пен үнемділікті қамтамасыз ететін өндіріс. Мұнай резервуарларын толтыру үрдісін, автоматты түрде басқарудың тиімділігін арттыру үшін, оңтайлы режимде жұмыс жасау арқылы қол жеткізуге болады.

Зерттеу әдісі.

Мұнай резервуарлары — бұл тік орналасқан металл цилиндр, оның беті болаттан жасалған. Металл резервуарлар жер бетінен жоғары орнатылған. Темірбетон резервуарлары, металды үнемдеумен қатар, бірқатар технологиялық артықшылықтарға ие, мысалы, оларда қалың қабырғаларға байланысты мұнайды қыздыру баяу жүреді және буланудан болатын шығындар азаяды. Резервуардың сыйымдылығы минималды және максималды толтыру деңгейімен анықталады. Минималды деңгей — бұл резервуардың ең төменгі, әрі одан мұнайды сорып шығаруға жүзеге аспайтын деңгей. Резервуарларда сорғылардың орналасу шарттарына сәйкес төменгі деңгей қабылдау және тарату құбырларының осінде орналасқан. Максималды деңгей резервуардың құрылымын бұзбай оны толтыру жағдайынан анықталады. Автоматтандыру жүйесінің дұрыс жұмыс істемеуі және резервуардың қашықтықтан басқару жағдайында толтыру, апаттық деңгейге дейін көтерілуі мүмкін.

Автоматты басқарудың классикалық теориясында жүйеде басқару әрекеті реттелетін мөлшерге байланысты есептеледі, санмен көрсетіледі және басқару жүйесі кіріс параметрлерінің берілу функциялары бойынша басқару әрекеттеріне түрлендіреді (сандық жүйелердегі алгоритмдермен).

Анық емес логика — бұл классикалық логикаға ұқсас логикалық ережелер жүйесінде, негізделген басқару алгоритмдерін құру принципі. Осы тәсілмен басқару әрекеттерінің, ережелер жиынтығы негізінде есептеледі:

егер (кіріс параметрі) онда (басқару әрекеті);

егер (кіріс параметрі 1) және (кіріс параметрі 2) болса, онда (басқару әрекеті);

SIMINTECH бағдарламасында анық емес логика негізінде реттеуіш жасаймыз.Бұл бағдарламада жаңа блок яғни, бағдарламалау тілі болғандықтан, бұл блок бізге есептеудің әр сатысында орындалатын, бағдарлама түрінде өзіміздің модельдеріңізді жасауға мүмкіндік береді. Осылайша, сипаттамасы алгебралық және дифференциалдық теңдеулер жүйесі ретінде кез келген модельдерді, SimInTech ортасында тікелей жинамай-ақ қалыптастыруға болады. Бағдарламалау тілі жоғары деңгейлі тілдердің барлық негізгі құрылымдары қолданыста ие, сонымен бірге үнемі кеңейіп келе жатқан математикалық функциялардың үлкен жиынтығын қамтиды.

Біздің мақаламызда мұнай резервуарды толтыруды үрдісін алғандықтан, оның моделін жасау үшін анық емес логика ережелерінің негізінде қарастырамыз. Біздің ережелеріміз үшін анық емес логикаға негізделген басқару кіріс блогында айнымалы лингвистикалық деңгей және деңгейдің өзгеруі бар. Айнымалы деңгейдің келесі терминдері болады: 1 — жоғары, 2 — қалыпты, 3 — төмен. Деңгейдің ауыспалы өзгеруінің келесі шарттары болады: 1 — төмендейді, 2 — өзгермейді, 3 — жоғарылайды. Клапанды басқару блогы лингвистикалық ауыспалы клапан командасын шығарады, ол өз кезегінде келесі терминдерге ие болады: 1 — тез жабыңыз, 2 — баяу жабыңыз, 3 — өзгертпеңіз, — баяу ашыңыз, 5 — тез ашыңыз. Басқарудың ережелік негізі келесідей болады:

Мысалы, мұнай резервуарларынның деңгейін толтыруды реттеу үшін бұл ережелер бұлай болу мүмкін:

1. Егер деңгейі = жоғары болса, онда клапан командасы = тез жабыңыз;

2. Егер деңгейі = қалыпты болса, онда клапан командасы = өзгерпеңіз;

3. Егер деңгейі = төмен болса, онда клапан командасы = тез ашыңыз;

4. Егер деңгейі = қалыпты болса және деңгейі өзгеруде = төмендеп бара жатыр, онда клапан командасы = баяу ашыңыз;

5. Егер деңғейі = қалыпты болса және деңгейі өзгеруде = жоғарлап бара жатыр, онда клапан командасы = баяу жабыңыз;

Көріп тұрғанымыздай сөзбен, бәрі түсінікті және қарапайым. Біздің логика анық емес болғандықтан, әр ереже үшін «иә» немесе «жоқ» деп жауап алу ғана емес, ақиқат дәрежесін есептеу керек. 1–3 ережелер үшін шындық дәрежесі тиісті мерзімге мүшелік функциясының мәніне тең. Жай, егер h деңгейі 0,5 (0,5) жоғары болса, онда шындықтың тез жабылу деңгейі 0,5 болады. Осы ережені іске асыратын макроблоктың функционалдық сұлбасы:

1-Сурет Макроблоктың функционалдық сұлбасы [8,27.б]

Басқару блогының міндеті — мұнай резеруарды толтыру үрдісін автоматты түрде ұстап тұру, ол екі реттеушінің көмегімен жүзеге асырылады. Реттеуіштің міндеті — анық емес сәйкестендірді оқыту арқылы басқару нысаны. Нысан бірнеше кезеңдерден тұрады, Шешу, Анық емес қорытынды, Мамдани моделі арқылы анықтау. Желіде 2 кіріс және 1 шығыс бар.

2-Сурет Анық емес логика негізінде реттеуіштің сұлбасы. [8, 26.б]

Қорытынды

Осылайша, мұнай өндірісіндегі резервуарларды толтырудыавтоматтандырылған басқаруды бейімделген үрдісінің арқасында оңтайландыруға болады. Бұл мақалада мұнай резервуарладың толтырудың қарапайым және тиімді жолдары көрсетілген, анық логика алгоритмдері арқылы жылдамдықпен дәлділіке, қол жеткіп отыруға мүмкіндік береді. Жалпы анық емес логика алгоритмдері арқылы толтыру деңгейін дәл бізге керек деңгейде, есептеп береді.

Мұнай өнеркәсібінің автоматтандыру, өндірістің жұмыс жасау, қәбілет көтере отыра, аз уақыт ішінде көптеген мәселерді шешуге болады.Қаржылық жағдайына келетін болсақ, заманауи ғылыми-техниканы тиімді пайдалана отырып, аз шығын шығарып тиімді басқаруға мүмкіндік береді.

Әдебиет:

1. Певзнер В. Б. Основы автоматизации нефтегазопроводов и нефтебаз.- НЕДРА Москва, 1975.
2. Комягин А. Ф. Автоматизация производственных процессов газонефтепроводов. — М: Недра, 1979.
3. Исакович Р. Я., Логинов В. И. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газово промышленности. — М: Недра. 1983.
4. Андриевский Б. Р., Деревицкий Д. П., Уткин В. Н., Фрадков А. Л. Проектирование адаптивных систем управления с БЦВК: Учебн. пособ. — Л.: ЛМИ, 2008. — 126 с.
5. Леоненков А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. –– СПб.: БХВ Петербурr, 2005. –– 736 с.: ил.
6. Седнин В. А. Концепция создания автоматизированной системы управления технологическими процессами Минских тепловых сетей / В. А. Седнин, А. В. Седнин, Е. О. Воронов // Повышение эффективности энергетического оборудования: материалы научно-практической конференции, в 2 т. В. 2. 2012.С. 481–500.
7. Основы моделирования технических систем. Среда Simintech: учебное пособие. Хабаров С. П., Шилкина М.Л
8. Создание системы управления на базе нечёткой логики //Reactors.narod.ru.URL:http://reactors.narod.ru/mvtu/mbtu_lab/FL/fuzzy_logic.htm (доступ: 12.03.2015).
9. Методы борьбы с коррозией металлов в условиях нефтедобычи / Булчаев Н. Д. / журнал The Second European Conference on Earth Sciences № 5, 2015, с. 56–65.
10. Леоненков А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. –– СПб.: БХВ Петербурr, 2005. –– 736 с.: ил.
11. Устройство автоматического пьезометрического дозирования жидких нефтепродуктов. — Транспорт и хранение нефти ц нефтепродуктов. 1972,.Tf2 1, с. 19–21. Авт.: Ч. М. Меликов, А. А. Тер-Хачагуров, Ю. В. Щербипин и др.