СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ РАЗДЕЛА ФАЗ ВОДА-НЕФТЬ В ДЕГИДРАТОРАХ Российский патент 1996 года по МПК G05B11/28 

Изобретение относится к способам регулирования различных технологических параметров и может быть использовано в нефтяной и нефтехимической промышленности для повышения качества регулирования уровня раздела фаз в герметизированных проточных емкостях.

Известны регуляторы, использующие дискретные датчики контроля зоны регулирования, регулирующий орган и регулятор, обеспечивающий по сигналу с датчика определение направления изменения и изменение степени открытия регулирующего органа в этом направлении до тех пор, пока по сигналу с датчика оно не изменится на противоположное (1,2).

Эти регуляторы отрабатывают регулирующее воздействие малой интенсивности, если регулируемый параметр находится в зоне регулирования, и интенсивность его принимается большей, если параметр выходит за пределы зоны регулирования.

В (1) эти интенсивности остаются неизменными, а в (2) они возрастают в зависимости от времени пребывания параметра вне пределов зоны регулирования. И в одном и в другом случаях задача считается решенной, если регулируемый параметр введен в зону регулирования.

При этом интенсивности регулирующих воздействий при выходе параметра из зоны регулирования и его возвращения в эту зону оказываются соизмеримыми.

Описанный способ регулирования не может обеспечить высокое качество регулирования из-за наличия допуска на регулирование (зоны регулирования), уменьшение которого с целью повышения точности регулирования приведет к появлению большого перерегулирования в виде незатухающих колебаний параметра с большой амплитудой.

Цель изобретения повышение качества регулирования в системах, использующих дискретный датчик параметра.

Сущность изобретения поясняется показанными на чертеже диаграммами изменения уровня в процессе регулирования и изменения степени открытия регулирующего органа, соответствующего переходному процессу.

Принятые на чертеже обозначения: у изменение уровня; h степень открытия регулирующего органа; t время, заданное значение уровня 1, текущее значение уровня 2, текущее значение степени открытия регулирующего органа 3.

Показанные диаграммы отражают следующие явления, происходящие в технологическом аппарате (дегидраторе) объекте регулирования.

Положение уровня границы фаз вода-нефть в дегидраторе определяется соотношением количества притока тяжелой фазы (воды) θ₁ и количества воды, отводимой из аппарата через регулирующий орган θ₂ (сброс). Если θ₁>θ₂ то уровень повышается, при их равенстве между собой уровень остается неизменным, а снижение его возможно при θ₁<θ₂.

Пусть θ₁>θ₂. В результате такого возмущения в системе уровень границы раздела фаз у (см. чертеж) начнет повышаться. В момент t 0 он превысит заданное значение. Датчик уровня при этом сформирует команду, а регулятор начнет медленно открывать регулирующий орган. До давления t₁ сброс меньше притока, поэтому уровень продолжает нарастать. В момент t₁ сброс сравняется с притоком, однако из-за того, что состояние датчика при этом не изменится, продолжается процесс открытия регулирующего органа; теперь приток превышает сброс и уровень начинает снижаться. В момент t₂ уровень достигает заданного значения 1, сработает датчик уровня, фиксируя значение времени t₂.

Если расход воды через регулирующий орган определяется функцией f(h), где h степень открытия регулирующего органа, обеспечивающая расход θ₂, то для равновесного состояния системы можно записать:

где h^- некоторая средняя степень открытия регулирующего органа, при которой через него за время t₂ прошел бы весь выводимый поток тяжелой фазы.

Предположим, что величина h(t) или f(h(t)) измеряется, и интеграл, определяющий количество тяжелой фазы θ₂, может быть вычислен, то равенство (1) может быть разрешено относительно у(h):

Определяемую по (2) величину h^- можно рассматривать как степень открытия регулирующего органа, соответствующую среднему за интервал времени (θ, t₂) сбросу через него тяжелой фазы, равного притоку этой фазы за указанный интервал времени. Т.е. h можно рассматривать как состояние регулирующего органа, соответствующего условию равенства системы регулирования.

При реализации способа регулирования по полученной зависимости h(t) (чертеж) на временном интервале (0, t₂) с использование (2) находится среднее значение h^-. Текущее значение степени открытия регулирующего органа в момент t₂ (точка а) приводится в положение ("σ"), близкое к найденному значению h^-, со скоростью, значительно превышающей скорость изменения h на интервале времени (0, t₂).

Далее в отсутствии новых возмущений переходный процесс будет иметь вид незатухающих колебаний с малой амплитудой. При этом каждый последующий цикл регулирования протекает аналогично рассмотренному случаю и начинается в моменты срабатывания датчика уровня (t₃, t₄,).

Таким образом, данный способ позволяет привести систему регулирования к состоянию, близкому к равновесному за минимальное время регулирования.

Использование: в способах регулирования различных технологических параметров, в нефтяной и нефтехимической промышленности для повышения качества регулирования уровня раздела фаз в герметизированных проточных емкостях. Сущность изобретения: способ основан на использовании дискретного датчика уровня и циклическом регулировании путем сброса воды через регулирующий орган, измерение уровня раздела фаз осуществляют двухпозиционным датчиком с нулевой зоной нечувствительности, в процессе каждого цикла регулирования измеряется текущее значение степени открытия регулирующего органа, определяют среднее значение степени открытия регулирующего органа, а в момент переключения указанного датчика изменяют степень открытия регулирующего органа до получения среднего значения. 1 ил.

Способ регулирования уровня раздела фаз вода нефть в дегидраторах, при котором дискретным датчиком измеряют уровень раздела фаз, по которому осуществляют изменение степени открытия регулирующего органа, отличающийся тем, что измерение уровня производят с помощью двухпозиционного датчика с нулевой зоной нечувствительности и в каждом цикле регулирования измеряют текущие значения степени открытия регулирующего органа, на основе которых определяют среднее значение степени его открытия, а в момент переключения указанного датчика изменяют степень открытия регулирующего органа до полученного среднего значения.