СПОСОБ ОПТИМИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОЖЕСТВА КОМПРЕССОРНЫХ АГРЕГАТОВ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА Российский патент 2007 года по МПК F04D27/02 

Изобретение относится к способу оптимирования эксплуатации множества компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа.

Подобные компрессорные станции природного газа управляют или, соответственно, регулируют посредством так называемой станционной автоматики, задача которой состоит в реализации предписанных центральным диспетчерским управлением заданных значений для определенных параметров компрессорной станции природного газа в качестве действительных значений. В качестве подобных заданных значений могут действовать станционный расход, в случае которого речь идет о протекающем через компрессорную станцию природного газа количестве газа, о давлении всасывания на входной стороне компрессорной станции природного газа, конечном давлении на выходной стороне компрессорной станции природного газа или о конечной температуре на выходной стороне компрессорной станции природного газа.

Компрессорные агрегаты таких компрессорных станций природного газа часто отличаются как самым различным образом рассчитанными первичными двигателями, так и различными крыльчатками, посредством которых производится транспортировка газа через компрессорную станцию природного газа.

В основе изобретения лежит задача предоставить в распоряжение способ оптимизации эксплуатации множества компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа, посредством которого взаимодействие множества компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа оптимальным образом автоматизируют посредством регулирования семейств характеристик компрессорных агрегатов, причем семейства характеристик компрессорных агрегатов могут иметь относительно друг друга значительные отличия.

Эта задача решается согласно изобретению за счет того, что после запуска второго или, соответственно, следующего компрессорного агрегата компрессорной станции природного газа частоты вращения работающих компрессорных агрегатов ведут в жестком соотношении частот вращения относительно запомненных для каждого компрессорного агрегата данных семейств характеристик, после чего это жесткое соотношение частот вращения изменяют посредством равной в процентах перестановки расхода через частоту вращения до тех пор, пока не будут закрыты клапаны защиты от помпажа компрессорной станции природного газа, после этого рабочие точки компрессорных агрегатов в их семействах характеристик выводят, насколько возможно, на характеристику максимального коэффициента полезного действия, после чего при непрерывном режиме работы компрессорной станции природного газа путем попеременного согласованного друг с другом варьирования заданных значений частот вращения компрессорных агрегатов с учетом расхода топлива компрессорной станции природного газа определяют оптимальные заданные значения частот вращения и на основе определенных таким образом оптимальных заданных значений частот вращения запомненное жесткое соотношение частот вращения переставляют и запоминают.

За счет подрегулировки заданных значений частот вращения различных компрессорных агрегатов достигают оптимальное положение отдельных рабочих точек в различных семействах характеристик компрессорных агрегатов и тем самым минимальную загрузку топлива для требуемой от компрессорной станции природного газа компрессорной мощности. На основе достигнутого таким образом минимирования расхода топлива уменьшается количество выхлопных газов и тем самым эмиссия NO_x и CO₂.

Описанное выше автоматическое программное управление с целью минимирования расхода топлива компрессорной станции природного газа может быть реализовано предпочтительно на основе инсталлированной для эксплуатации компрессорной станции природного газа программы автоматизации так, что не требуется никакой отдельной программы оптимизации или другого программного модуля. Оптимизация при учете минимизации расхода топлива компрессорной станции природного газа происходит при способе согласно изобретению посредством взаимно согласованных сдвигов характеристик отдельных компрессорных агрегатов.

В предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа заданные значения частот вращения для отдельных компрессорных агрегатов задают станционным регулятором компрессорной станции природного газа на отдельные регуляторы частот вращения отдельных компрессорных агрегатов, причем в качестве регулируемой величины для станционного регулятора служит та из множества регулируемых величин, которая имеет наименьшее положительное отклонение регулируемой величины.

В качестве регулируемых величин могут служить станционный расход или, соответственно, расходуемое количество, давление всасывания, конечное давление или конечная температура компрессорной станции природного газа.

Подрегулировку или, соответственно, взаимно согласованное изменение заданных значений частот вращения отдельных компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа с учетом минимирования расхода топлива всей компрессорной станции природного газа можно производить предпочтительно посредством оптимирующей вычислительной машины, расположенной между станционным регулятором и отдельными компрессорными агрегатами.

В последующем изобретение поясняется более подробно с помощью формы выполнения, причем на чертеж показаны:

фиг.1 - семейство характеристик компрессоров компрессорных агрегатов и

фиг.2 - поле обслуживания и наблюдения используемого для управления компрессорной станции монитора персонального компьютера.

Компрессорная станция природного газа содержит множество отдельных компрессорных агрегатов, которые по крайней мере частично имеют различные первичные двигатели и различные крыльчатки, что, например, объясняется тем, что компрессорные агрегаты рассчитаны для покрытия базовой нагрузки и компрессорные агрегаты для покрытия пиковой нагрузки.

Для оптимирования работы множества компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа, после успешного запуска следующего или, соответственно, дополнительного компрессорного агрегата компрессорной станции природного газа станционный регулятор компрессорной станции природного газа будет вести частоты вращения находящихся в эксплуатации компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа в жестком соотношении частот вращения относительно отложенных для каждого компрессорного агрегата данных характеристик.

Это жесткое соотношение частот вращения после этого изменяют посредством равной в процентах перестановки расхода через частоту вращения отдельных компрессорных агрегатов до тех пор, пока не будут закрыты имеющиеся на компрессорной станции природного газа клапаны зашиты от помпажа. За счет закрытия клапанов защиты от помпажа происходит первое снижение расхода топлива при эксплуатации компрессорной станции природного газа. Одновременно за счет закрытия клапанов защиты от помпажа достигается то, что подлежащий сжатию или, соответственно, транспортированию посредством компрессорной станции природного газа газ нагревается меньше, в результате чего опять-таки энергетический баланс на компрессорной станции природного газа складывается более выгодно.

Если все клапаны защиты от помпажа закрыты, рабочие точки отдельных компрессорных агрегатов в их семействах характеристик, насколько возможно, выводятся на их максимальные кривые изменения коэффициента полезного действия.

При следующем после этого непрерывном режиме компрессорной станции природного газа путем попеременной подрегулировки или, соответственно, согласованного друг с другом варьирования заданных значений частот вращения отдельных компрессорных агрегатов и наблюдения общего расхода топлива компрессорной станции природного газа ищут оптимальные значения для заданных значений частот вращения отдельных компрессорных агрегатов. После того, как эти оптимальные значения для заданных значений частот вращения отдельных компрессорных агрегатов определены, упомянутое выше жесткое соотношение частот вращения относительно запомненных данных семейств характеристик переставляют в соответствии с определенными оптимальными заданными значениями частот вращения и затем запоминают.

В качестве регулируемой величины для стационного регулятора компрессорной станции природного газа служит регулируемая величина с наименьшим положительным отклонением регулируемой величины. На стороне выхода станционного регулятора в распоряжение предоставляется заданное значение частоты вращения для отдельных компрессорных агрегатов. Преобразование этих предоставленных в распоряжение на стороне выхода станционного регулятора заданных значений частоты вращения на отдельные компрессорные агрегаты происходит посредством регуляторов частоты вращения, присвоенных отдельным управляющим блокам отдельных компрессорных агрегатов.

Для учета различных выполнений отдельных компрессорных агрегатов заданные значения частоты вращения, до того как их задают на отдельные регуляторы частоты вращения отдельных компрессорных агрегатов, подрегулируют оптимирующей ЭВМ, включенной между станционным регулятором и этими отдельными регуляторами частоты вращения.

Изобретение относится к способу оптимирования эксплуатации множества компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа. За счет подрегулировки заданных значений частот вращения различных компрессорных агрегатов достигают оптимальное положение отдельных рабочих точек в различных семействах характеристик компрессорных агрегатов и тем самым минимальную загрузку топлива для требуемой от компрессорной станции природного газа компрессорной мощности. На основе достигнутого таким образом минимирования расхода топлива уменьшается количество выхлопных газов и тем самым эмиссия NO_x и CO₂. Описанное выше автоматическое программное управление с целью минимирования расхода топлива компрессорной станции природного газа может быть реализовано предпочтительно на основе инсталлированной для эксплуатации компрессорной станции природного газа программы автоматизации так, что не требуется никакой отдельной программы оптимизации или другого программного модуля. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ оптимирования эксплуатации множества компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа, при котором после запуска второго или соответственно следующего компрессорного агрегата частоты вращения работающих компрессорных агрегатов ведут в жестком соотношении частот вращения относительно запомненных для каждого компрессорного агрегата данных характеристик, после чего это жесткое соотношение частот вращения изменяют посредством одинаковой в процентах перестановки расхода через частоту вращения до тех пор, пока не будут закрыты клапаны защиты от помпажа компрессорной станции природного газа, после этого рабочие точки компрессорных агрегатов в их семействах характеристик выводят, насколько возможно, на характеристику максимального коэффициента полезного действия, после чего при непрерывном режиме работы компрессорной станции природного газа путем попеременного согласованного друг с другом варьирования заданных значений частот вращения компрессорных агрегатов с учетом расхода топлива компрессорной станции природного газа определяют оптимальные заданные значения частот вращения и на основе определенных таким образом оптимальных заданных значений частот вращения запомненное жесткое соотношение частот вращения переставляют и запоминают.2. Способ по п.1, автоматическое программное управление которого реализуют на основе программы автоматизации, инсталлированной для эксплуатации компрессорной станции природного газа.3. Способ по п.2, при котором заданные значения частот вращения для компрессорных агрегатов задают путем станционного регулятора на регуляторы компрессорных агрегатов, причем в качестве регулируемой величины для станционного регулятора служит та регулируемая величина из множества регулируемых величин, которая имеет наименьшее положительное отклонение регулируемой величины.4. Способ по любому из пп.1-3, при котором в качестве регулируемых величин служат станционный расход или соответственно расходуемое количество, давление всасывания, конечное давление или конечная температура компрессорной станции природного газа.5. Способ по п.4, при котором подрегулировку или соответственно взаимно согласованное варьирование заданных значений частот вращения компрессорных агрегатов компрессорной станции природного газа производят посредством оптимирующей вычислительной машины, расположенной между станционным регулятором и регуляторами частот вращения компрессорных агрегатов.