Устройство для автоматического управления каскадной установкой сжижения природного газа

Устройство для автоматического управления каскадной установкой сжижения природного газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (! I) 654833

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2351712/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (51) М. Кл.

F 25J 1! 00

G 05D 27/00

Государственный комитет (53) УДК 66.012-52 (088.8) по делам нзабретеннй и открытий (72) Авторы изобретения

А. И. Синицын, В. Н. Пулин, В. Б. Попов, В. А. Сломов и Э. И. Мирошниченко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

КАСКАДНОЙ УСТАНОВКОЙ СНИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО

ГАЗА

Изобретение относит я к устройствам для автоматического управления процессом сжижсния природного газа в каскадны. . установках сжижения с многокомпонентным хладагентом, а также может быть применено в других установках сжижения, где используется однопоточный каскадный холодильный цикл.

Известно устройство для автоматического управления каскадной ycTBIIOBKOH сжижспия природного газа, содержащее датчик температуры сжиженного природного газа, выход которого через регулятор температуры соединен с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в теплообменную колонну, а выход датчика температуры хладагента в сепараторе последнего каскада охлаждения через регулятор температуры соединен с клапаном на линии подачи хладагента в конденсационную колонну (1J.

Однако указанное устройство обеспечивает заданную температуру сжиженного газа только при постоянной производительности установки и исключает автоматический переход с одного режима работы установки на другой. Кроме того, это устройство не может быть использовано при нестабильном давлении в линии природного газа.

Целью изобретения является обеспечение заданной температуры сжиженного природного газа в режимах автоматической paGoты установки с постоянной производительностью, устанавливаемой вручную оператором, максимальной производительностью, ограниченной возможностями холодильного цикла, переменной производительностью, обусловленной ограниченным количеством природного газа и его давлением, а также автоматический переход с одного из назван10 ных режимов работы на любой другой.

Э!о достигается тем, что устроиство снабжено рсгуляторамп разности температур, блоками множения, причем датчик температуры хладагента на выходе

Гб тсплообменника первого каскада охлаждения сосдинен через регулятор температуры с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в этот теплообменник, датчик температуры сжиженного природного газа»а выходе и датчик температуры хладагента на входе в каждый теплоооменник промежуточного каскада охлаждения соединены через регулятор разности температур с клапаном на линии подачи жидкого хладагенIa в этот теплообменник, датчики температуры сжиженного природного газа на выходе и хладагснта на входе в теплообменник последнего каскада охлаждения соединены через регулятор разности температур

30 с блоком умножения и с плюсовым входом

654833 одного из сумматоров, минусовый вход которого соединен с блоком задания смещения, выход блока умножения соединен с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в теплообменник последнего каскада охлаждения, выход сумматора через блок умиоже11ия соединен с минусовым входом другого сумматора, второй минусовый вход которого соединен с выходом регулятора давления природного газа, а плюсовый вход соединен с олоком задания производительности, выход этого сумматора соед1шсн с задающим входом регулятора расхода природного газа, выход которого соединен с клапаном па линии выдачи сжиженного IIpllродного газа из установки, Каждый теплоооменник промежуточного каскада охЛаждения оснащается датчиками температуры природного газа на выходе и хладагента на входе в теплообменник, которые сосдинены регулятором разности тем»срагур, Выход регулятора разности температур соединен с клапаном на линии пода1И жидкого хладагента в этот теплооомспни к.

Датчики температуры сжиженного природного газа на выходе и хладагента на входе в теплообменник последнего каскада

Охлаждения соединены через pcl улятор раз ности температур с блоком умножения и с плюсовым входом сумматора, минусовый вход которого соединен с блоком задания смещения. Выход олока умножения соединен с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в тсплообменннк последнего каскада охлаждения.

Выход сумматора через блок умножения соединен с минусовым входом другого сумматора, второй минусовый вход которого соединен с выходом регулятора давления природного газа. 11люсовый вход сумматора соединен с блоком задания производитель1 ости установки, а выход этого сумматора соединен с зада1ощим входом регулятора расхода природного 1.аза. Выход регулятора расходc! природного газа соединен с кла1!аНОМ Н<1 ?????????? ???????????? ??????>КЕННОГО ПРИродного газа из установки.

ria чертеже приведена схема устройства для авзоматического управления установкой сжижения природного газа.

Установка состоит из теплообменников 1 первого каскада охлаждения, теплообменников 2 промежуточного каскада охлаждения и теплообменников 3 последнего каскада охлаждения, компрессора 4 холодильного цикла, конденсатора 5, сепараторов 6 и

7, емкости 8 на линии всасывания компрессор а холодильного цикл а.

Устройство состоит из датчиков 9 — 13 температуры, датчика 14 расхода, датчиков 15 и 16 давления, регулятора 17 расхода, регуляторов 18 и 19 разности температур, регулятора 20 расхода, регуляторов 21 и 22 давления, сумматоров 23 и 24, блоков 25 и 26

1э

ЗО

65 умножения, клапанов 27 — 30, исполнительного устройства 31, компрессора 4 и блоков

32 — 38 задания.

Работа устройства в режиме постоянной производительности установки осуществляется следующим образом. Производительность установки задана ниже максимально допустимой, Давление в линии природного газа постоянное и соответствует требуемомg.

Задание производительности установки устанавливается при помощи блока 32 задания производительности, который соединен с плюсовым входом сумматора 24, в минусовые входы которого в данном случае поступают нулевые сигналы с выхода регулятора давления 21 и из сумматора 23 через блок 26 умножения. 1 аким образом, сигнал задания производительности с выхода сумматора 24 поступает на задающий вход регулятора 20 расхода, который с помощью клапана 27 поддерживает заданную производительность установки, При этом регуляторы 17 и 18 поддерживают требуемые расходы жидкого хладагента в теплообменники на первом и промежуточных каскадах охлаждения. Регулятор

18 через блок 25 умножения с помощью клапана 29 устанавливает необходимый расход жидкого хладагента в теплообменник последнего каскада охлаждения, обеспечивая заданную температуру сжиженного природного газа на выходе из установки.

Работа устройства в режиме обеспечения максимально возможной производительности установки по сжиженному газу. Давление в линии исходного природного газа постоянное и соответствует требуемому.

Ы этом режиме задание производительности устанавливают при помощи блока 32 задания производительности выше максимального значения. Регулятор 20, как описано выше, установит заданный расход. При повышенном расходе ввиду ограниченной холодопроизводительности ус 1 ановки разность температур между потоками сжиженного природного газа на выходе и хладагепта на входе в теплообмснник последнего каскада охлаждения увеличивается. Выходной сигнал с регулятора 18 также увеличится и через блок 25 умножения откроет полностью клапан 29, установив максимальный расход хладагента. Система настраивается так, что в этом случае выходной сигнал с регулятора 18, поступающий в минусовь1й вход сумматора 23, будет выше сигнала смещения, поступающего с блока 33 задания и на выходе сумматора 23 появится сигнал, который через блок 26 умножения поступит в минусовый вход сумматора 24. Сигнал с сумматора 24, поступающий на задающий вход регулятора 20 расхода, уменьшится и регулятор 20 с помощью клапана 27 установит расход сжиженного природного газа таким, чтобы при максимальном использо654833 ванин холодопроизводительности установки температура сжиженного газа на выходе установки имела заданное значение.

При недостатке природного газа (третий возможный режим) устройство также обеспечивает автоматическую работу установки.

Так, если при какой-то заданной производительности поступление исходного газа уменьшается и на входе установки его давление снижается, что приводит к нарушению технологии процесса сжижения, в минусовый вход сумматора 24 поступит сигнал с выхода регулятора 21 давления и уменьшит выходной сигнал сумматора 24, подаваемый на задающий вход регулятора 20 расхода, тем самым снизив расход сжиженного природного газа настолько, чтобы обеспечить заданное давление газа в установке.

Работа прочих элементов устройства протекает аналогично другим режимам, при этом установка обеспечивает сжижение всего подаваемого к ней природного газа с заданной температурой сжиженного газа на выходе.

Во всех режимах автоматической работы установки технологический процесс сжижения природного газа обеспечивается по заданиям, вводимым с помощью блоков 34 — 38 задания в регуляторы 17 температуры, регуляторы 18 и 19 разности температур, регуляторы 21 давления природного газа и регуляторы 22 давления хладагента на линии всасывания компрессора.

В регулятор 17 температуры вводится задание, соответствующее температуре кипящего компонента хладагента, чем обеспечивается полное использование хладагента в теллообменниках первого каскада охлаждения.

Задание регулятору 19 разности температур устанавливается из условия полного использования хладагента в теплообменниках промежуточного каскада охлаждения.

Регулятору 18 разности температур устанавливается задание из условия необходимой температуры сжиженного природного газа, так как температура хладагента на входе в теплообменник последнего каскада охлаждения постоянна и зависит от состава и давления хладагента.

Постоянные коэффициенты блоков 25 и

26 умножения рассчитываются или подбираются экспериментальным путем в зависимости от выбора задания смещения.

I0

З0

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления каскадной установкой сжижения природного газа с многокомпонентным хладагентом, состоящей из теплообменников, каскадов охлаждения, содержащее датчик и регулятор давления на линии всасывания компрессора холодильного цикла, датчики температуры сжиженного природного газа и хладагента после последнего теплообменника, регуляторы температуры и расхода, блоки задания и регулирующие клапаны, отличающееся тем, что, с целью обеспечения заданной температуры сжиженного природного газа в режимах работы установки с постоянной, максимально возможной и переменной производительностями, оно снабжено регуляторами разности температур, сумматорами, блоками умножения, причем датчик температуры хладагента на выходе теплообменника первого каскада охлаждения соединен через регулятор температуры с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в этот теплообменник, датчик температуры природного газа на выходе и датчик температуры хладагента на входе в каждый теплообменник промежуточного каскада охлаждения соединены через регулятор разности температур с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в этот теплообменник, датчики температуры сжиженного природного газа на выходе и хладагента на входе в теплообменик последнего каскада охлаждения соединены через регулятор разности температур с блоком умножения и с плюсовым входом одного из сумматоров, минусовый вход которого соединен с блоком задания смещения, выход блока умножения соединен с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в теплообменник последнего каскада охлаждения, выход сумматора через блок умножения соединен с минусовым входом другого сумматора, второй минусовый вход которого соединен с выходом регулятора давления природного газа, а плюсовый вход соединен с блоком задания производительности, выход этого сумматора соединен с задающим входом регулятора расхода природного газа, выход которого соединен с клапаном на линии выдачи сжиженного природного газа из установки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ne 3742721, кл. 62 — 37, 1968.

654833

/9 35

i (1

Составитель T. Чулкова

Техред А. Камышникова

Редактор Т. Пилипенко

Заказ 310/17 Изд. № 257 Тираж 620 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

I Г

21 Зб т(I

Корректоры: О. Тюрина и И Позняковская