Устройство для управления установкой низкотемпературной сепарации газа

Устройство для управления установкой низкотемпературной сепарации газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O Г1 И С P Н И Е 1и1769240

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соьзтских

Социалистических

Республик

Г флор

-7 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.01.79 (21) 2716869/23-26 (51) Ц 1, з

F 25 J 3/00

G 05 D 27/00 с присоединением заявки № (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ¹ 37 (53) УДК 66.012-52 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80 а (72) Авторы изобретения

Б. Ф. Тараненко н Д. Б. Лянгуаон

Специальное проектно-конструкторское бюро «Промавтоматика» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА

1осударстеенный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления и регулирования технологических процессов и может быть использовано в газодобывающей промышленности на газоконденсатных месторождениях, обустроенных установками низкотемпературной сепарации (НТС) газа.

Известно устройство для автоматического управления установкой НТС, содержащая параллельно работающие установки

ITC, соединенные трубопроводами со скважинами и газосборным коллектором, на котором установлен регулятор давления газа. Выход последнего соединен через амплитудные ограничители с вторым входом регуляторов расхода газа, установленных на каждой установке НТС, причем первый вход каждого регулятора соединен с датчиком расхода газа, установленным на выходной линии установки НТС, а выход— с исполнительным механизмом, установленным на входной линии (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматического управления установкой НТС, содержащее датчики расхода газа, подсоединенные к первым входам соответствующих регуляторов расхода газа, связанных с исполнительными механизмами, вторые входы регуляторов расхода raза подсоединены к выходам соответствующих амплитудных ограничителей, датчик расхода конденсата, идентификатор, датчик и регулятор удельного приращения рас5 хода конденсата, при этом датчик расхода конденсата подсоединен соответственно к первому входу идентификатора, к второму входу которого подключен датчик расхода газа, связанный одновременно с первым

10 входом датчика удельного приращения расхода конденсата, подсоединенного вторым входом к выходу идентификатора, при этом первый и второй входы регулятора удельного приращения расхода кон15 денсата соединены соответственно с выходами регулятора давления газа и датчика удельного приращения расхода конденсата, а выход — с входом амплитудного ограничителя (2).

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает поддержание производительностей установок

НТС, при которых добыча конденсата со25 ответствует текущему конденсатопотреблению, а суммарный отбор газа минимальный. Кроме этого, наличие на каждой установке НТС датчиков расхода конденсата, идентификаторов, регуляторов удельно:30 го приращения расхода конденсата и ам769240 ограничителей усложняет сиплитудных стему.

Цель изобретения — упрощение автоматической системы, поддержание добычи конденсата на уровне текущего конденсатопотребления прн минимальном отборе газа.

Эта цель достигается тем, что в устройство введены регулятор уровня, установленный на сборнике конденсата, и оптимизатор, первый и второй входы которого связаны соответственно с идентификатором и регулятором уровня, а выход оптимизатора подсоединен к вторым входам регуляторов расхода газа.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для автоматического управления установкой НТС.

Устройство включает установки НТС 1, которые со стороны входа соединены трубопроводами 2 со скважинами 3, а выходными линиями 4 с газосборным коллектором 5, конденсатный коллектор 6, соединенный с каждой установкой НТС 1 и сборником 7 конденсата.

На ка кдой установке НТС 1 установлен регулятор 8 расхода газа, первый вход которого соединен с датчиком 9 расхода газа, установленным на выходной линии 4 установки НТС 1, а выход — с исполнительным механизмом 10, установленным на входной линии 11 установки НТС 1.

Устройство также содержит регулятор

12 уровня, установленный на сборнике 7, и оптимизатор 13, первый и второй входы которого связаны соответственно с идентификатором 14 и регулятором 12, а выход оптимизатора 13 подсоединен к вторым входам регуляторов 8. К входу идентификатора 14 подключены датчики 9 и датчик

15 расхода конденсата, установленный на конденсатном коллекторе 6.

Устройство работает следующим образом.

Газ со скважин 3 по трубопроводам 2 поступает во входные линии 11 и далее через исполнительные механизмы 10 — в установки НТС 1, где за счет охлаждения из газа отделяется углеводородный конденсат. Последний поступает в конденсатный коллектор 6 и далее через датчик 15 расхода конденсата в сборник 7. Очищенный газ из установок НТС 1 по выходным линиям 4 подается в газосборный коллектор 5.

Потребитель (например, конденсатоперерабатывающий завод) отбирает конденсат из сборника 7 в соответствии с его потребностью. Величиной, характеризующей соответствие между подачей и отбором конденсата, является уровень конденсата в сборнике 7. Если уровень конденсата постоянный, то подача конденсата со стороны установок НТС равна отбору конденсата потребителем. В противном случае уровень

65 будет либо уменьшаться, либо увеличиваться. Компенсация отклонения уровня от заданного значения в предлагаемой системе осуществляется изменением подачи конденсата, достигаемой при изменении производительности установки НТС. Для этой цели система содержит регулятор 12 уровня и регуляторы 8 расхода газа.

При отклонении уровня конденсата от заданного значения регулятор 12 изменяет регулирующее воздействие, которое через оптимизатор 13 поступает как задание на второй вход каждого регулятора 8. Регуляторы 8, сравнивая текущие расходы газа через установки НТС 1, измеренные датчиками 9, с заданными значениями, воздействуют на свои исполнительные механизмы 10 до тех пор, пока текущие расходы газа не станут равными заданным. Изменение производительностей установок НТС

1 приводит к изменению расхода конденсата, поступающего в сборник 7. В результате этого отклонение уровня уменьшается, причем, если оно не равно нулю, регулятор 12 продолжает изменять задание регуляторам 8 расхода газа (через оптимизатор 13) . Процесс изменения задания регуляторам 8 расхода газа осуществляется до тех пор, пока текущая производительность установок ITC не станет такой, что уровень в конденсатосборнике будет равным заданному и, следовательно, добыча конденсата будет соответствовать его потреблению.

Если бы выходной сигнал регулятора 12 уровня подавался на вторые входы регуляторов 8 расхода газа, минуя оптимизатор

13, производительности всех установок

НТС были бы одинаковыми (ввиду того, что на вторые входы регуляторов расхода газа подавался бы одинаковый сигнал задания). В этом случае текущий отбор газа распределялся ob1 между установками НТС равномерно. Однако такое распределение не оптимально, потому что характеристики установок НТС, представляющие собой зависимость выхода конденсата от производительности установки, отличаются друг от друга. Это обусловлено, главным образом, неизбежным отличием характеристики групп газовых скважин, подключенных к установкам НТС.

Расчеты показали, что зависимость выхода (расхода) конденсата от производительности установки НТС с достаточной точностью аппроксимируется уравнением: у, (Х,) = Х, (а „+ а „" Х, + а,," Х ;, (1) где i — номер установки НТС (i =

=1 — п);

Х; — производительность установки НТС (кг/с); у, — расход конденсата (кг/с); а>,, а ;, а ; — коэффициенты аппроксимации.

769240

15 (2) при ра20

25 (3) 30 расход

Выражение (1) — математическая модель установки НТС. Коэффициенты математической модели (1) изменяются (дрейфуют) во времени. Поэтому их необходимо непрерывно уточнять. Для этой цели предназначен идентификатор 14.

Задачу определения оптимальных производительностей установок НТС решает оптимизатор 13. В качестве исходной информации для ее решения используется заданный суммарный расход конденсата, пропорциональный выходному сигналу регулятора 12 уровня, и коэффициенты математической модели установок НТС, определяемые идентификатором 14.

Задача оптимизации формируется в области допустимых производительностей установок НТС

Х;.ах,. аХ; необходимо найти такие значения Х;, которых суммарный выход конденсата вен заданному: " у,.(Х,.)= " Х,(а„.+а„"Х,.+

l=1 1=1

+ а„х,.) = у„ а суммарная производительность установок

НТС минимальна

Х, = мин Х,.

1=1

В выражениях (2) — (4) приняты обозначения:

I fl

Х;, X; — минимально и максимально попустимые производительности установок НТС (кг/с); у — заданный суммарный конденсата (кг/с).

Коэффициенты математической модели установок НТС определяются идентификатором 14 по измеренным значениям расхо:1,à газа (датчики 9) и конде чсата (датчик ки 15) в процессе нормальной эксплуатации. Сигналы, пропорциональные вычисленным коэффициентам математической модели установок НТС, подаются на первый вход оптимизатора 13. От регулятора

12 на второй вход оптимизатора 13 подается сигнал, характеризующий требуемый расход конденсата уо. Допустимые произI водительности установок НТС Х; и Х; устанавливаются в оптимизаторе 13 вручt3 3

55 ную, Их значения берут из технологического регламента установок НТС.

Оптимизатор 13 решает задачу (2) — (4).

Полученные в результате решения оптимальные производительности установок

НТС подаются на второй задающий вход соответствующих регуляторов 8 расхода газа. Последние поддерживают оптимальные производительности установок НТС.

Задача (2) — (4) ввиду нелинейности ограничения (3) относится к классу задач нелинейного программирования. Поэтому для ее решения используется один из известных методов нелинейного программирования.

Экономический эффект от использования данного устройства заключается в снижении стоимости ориентировочно на 20 "/о и увеличение суммарной добычи конденсата (конденсатоотдачп) ориентировочно на 5"/О.

Формула изобретения

Устройство для управления установкой низкотемпературной сепарации газа, содержащее датчики расхода газа, подсоединенные к первым входам соответствующих регуляторов расхода газа, связанных с исполнительными механизмами на входных линиях установки, идентификатор, соединенный с датчиками расхода газа и конденсата, поступающего в сборник, о тл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью поддержания добычи конденсата на уровне текущего конденсатопотребления при минимальном отборе газа за счет повышения точности регулирования, в него введены регулятор уровня, установленный на сборнике конденсата, и оптимизатор, первый и второй входы которого связаны соответственно с идентификатором и регулятором уровня, а выход оптимизатора подсоединен к вторым входам регуляторов расхода газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тараненко Б. Ф, Автоматическое управление установками нпзкотемпературной сепарации газа. М., ВНИИЭГазпром, 1973, с. 32 — 35.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2581092 03, кл. Е 21 В 43/00, 1978 (прототип).

769240

Составитель Т. Чулкова

Техред И. Заболотнова Корректор А. Галахова

Редактор Л. Курасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2710/5 Изд. № 600 Тираж 583 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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