Software and hardware complex for testing automatic control systems based on pipeline hydrodynamic model
Authors: Мартынов Анатолий Юрьевич , Лукьяненко Максим Сергеевич , Мальцев Сергей Федорович , Сивашова Валерия Николаевна , Чужинов Евгений Сергеевич , Швечков Виталий Александрович , Бальченко Антон Сергеевич 
Published: April 2022

В настоящей статье представлен опытно-конструкторский образец программно-технического комплекса для испытаний систем автоматического регулирования (САР) давления и расхода, устанавливаемых на объектах магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов. Как известно, работа САР определяется не только характеристиками исполнительного механизма и параметрами насосной станции, но существенно зависит от процессов, возникающих на всем технологическом участке магистрального трубопровода. В этой связи качественный анализ работы САР требует учета гидравлических процессов в конкретных участках трубопровода. Однако проведение полного комплекса проверки настроек и алгоритмов управления САР на реальном трубопроводе в условиях действующего производства невозможно из-за рисков нарушения производственных процессов. Решением проблемы является имитация работы гидравлической системы, реализованная в виде математической модели технологического участка магистрального трубопровода в составе испытательного стенда. В основе проверочных тестов стенда заложены алгоритмы и критерии теории автоматического управления, а также созданные на математической модели трубопровода переходные процессы (в том числе предаварийные), близкие к реальным условиям эксплуатации оборудования. Представлено описание математической модели, ее взаимодействия с аппаратными средствами САР. Разработана система автоматической оценки показателей качества регулирования с формированием отчета о результатах проведения тестирования САР.

This paper presents an experimental-design model of a software and hardware complex for testing pressure and flow rate automatic control systems (ACS) installed on facilities of main oil pipelines and oil-products pipelines. It is well-known that ACS operation is governed by actuator characteristics and station pump parameters, as well as it depends essentially on processes occurring over the whole main pipeline process section. In this connection, qualitative analysis of ACS operation requires consideration of hydraulic processes in specific pipeline sections. However, performing complete set of verifications of ACS settings and control algorithms for an actual pipeline in conditions of functioning production is impossible due to risks to disturb production processes. The problem could be solved through simulation of the hydraulic system operation realized in a mathematic model of a main pipeline process section as a part of a test bench. Bench check tests are based on automatic control theory algorithms and criteria, as well as on transient processes (including pre-fault) developed on the pipeline mathematic model, which are close to actual equipment operational conditions. Description of the mathematic model, its interaction with ACS hardware is presented. A system for automatic estimation of control quality levels with forming a report on ACS testing results is developed.