Способ автоматического распределения нагрузки между технологическими линиями осушки газа на установках комплексной подготовки газа Российский патент 2023 года по МПК B01D53/26 F17D3/01 

Изобретение относится к области добычи и подготовки природного газа к дальнему транспорту, в частности, к ведению процесса осушки газа на установках комплексной подготовки газа (УКПГ) сеноманских залежей нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ) Севера РФ.

Известен способ автоматического управления процессом осушки газа, включающий контроль средствами автоматизированной системой управления технологическими процессами (АСУ ТП) расхода газа по каждой i-ой технологической нитке УКПГ, его сравнение с предельно допустимыми - минимальными и максимальными значениями и автоматическое поддержание расхода газа с соблюдением условия При этом распределение потоков газа между технологическими линиями осушки газа (ТЛОГ) осуществляется либо равномерно, либо в переменном режиме по расходу газа [см. стр. 128, Тараненко Б.Ф., Герман В.Т. Автоматическое управление газопромысловыми объектами. М., «Недра», 1976, 213 с], [см. стр. 413, Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов. М., Недра, 1983, 424 с]. Если в первом случае для поддержания требуемой точки росы осушаемого газа требуется изменить либо расход абсорбента, либо его концентрацию, либо то и другое одновременно, то во втором случае осуществляется коррекция соотношения расхода газа с расходом абсорбента по отклонению температуры точки росы от заданного значения.

Недостатком указанного способа является то, что он никак не учитывает фактическое состояние оборудования при распределении нагрузки между ТЛОГ. Этот фактор ведет к не оптимальному расходу регенерированного абсорбента, подаваемого в абсорбер, и росту безвозвратных потерь этого ценного продукта. Также повышаются энергетические затраты на регенерацию абсорбента и снижается качество подготовки газа к дальнему транспорту, т.е. в целом снижается эффективность процесса осушки газа на УКПГ.

Известен способ управления технологическими процессами газового промысла, в котором АСУ ТП управляет производительностью цеха осушки газа (ЦОГ) в соответствии с вводимым диспетчерской службой заданием для УКПГ, снижая или повышая производительность лишь одной i-ой ТЛОГ на величину, обеспечивающую вывод УКПГ на плановый расход газа Q_зад [см. Патент РФ №2344339]. Способ реализуют, последовательно открывая или закрывая клапан-регулятор (КР) i-ой ТЛОГ на расчетную величину шага Соответственно, эту i-ю ТЛОГ выбирают либо с наибольшим либо с наименьшим расходом газа по сравнению с остальными эксплуатируемыми нитками. В случае, если это условие выполняется одновременно для нескольких ТЛОГ, то из них, для управления процессом, выбирают лишь одну случайным образом. При этом все остальные ТЛОГ, кроме выбранной, продолжают работать, не меняя свою производительность.

Недостатком указанного способа является то, что он никак не учитывает фактическое состояние оборудования каждой ТЛОГ при распределении нагрузки между ними, т.к. снижение или повышение производительности, выбранной ТЛОГ происходит на основе команды, вырабатываемой АСУ ТП УКПГ на основании изменения общего планового показателя УКПГ по расходу газа, поступающего от диспетчерской службы предприятия.

Этот фактор ведет к не оптимальному расходу регенерированного абсорбента, подаваемого в абсорбер, и росту безвозвратных потерь этого ценного продукта. Так же повышаются энергетические затраты на регенерацию абсорбента и снижается качество подготовки газа к дальнему транспорту, т.е. в целом снижается эффективность процесса осушки газа на УКПГ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ автоматического распределения нагрузки между ТЛОГ на УКПГ, расположенных на Севере РФ [см. патент РФ №2724756]. Способ включает АСУ ТП, которая управляет производительностью ЦОГ в соответствии с вводимым диспетчерской службой заданием для УКПГ, снижая или повышая с заданным шагом квантования производительность лишь одной, заранее выбранной i-ой ТЛОГ на величину, обеспечивающую вывод УКПГ на плановый расход газа , последовательно открывая или закрывая КР i-ой ТЛОГ. После планово-предупредительного ремонта и/или обслуживания ЦОГ осуществляют настройку индивидуальных коэффициентов пропорционально интегрально дифференцирующих (ПИД) регуляторов всех ТЛОГ в зависимости от состояния их оборудования, с учетом результатов газодинамических исследований скважин промысла и данных лабораторных исследований параметров добываемого газа. По команде диспетчерской службы запускают УКПГ с необходимым числом ТЛОГ в эксплуатацию. АСУ ТП сразу подает на вход задания SP каждого ПИД-регулятора включенных ТЛОГ единый сигнал планового задания подготовки газа по УКПГ. В результате обработки этих сигналов каждый из ПИД-регуляторов формирует сигнал управления, поступающий на КР контролируемой им ТЛОГ. Одновременно с этим АСУ ТП осуществляет индивидуальный контроль фактической температуры точки росы осушенного газа на выходе каждой ТЛОГ, сравнивая ее с требуемым нормативами заданием. В результате, в автоматическом режиме и с учетом состояния оборудования ТЛОГ АСУ ТП распределяет нагрузку между ними, обеспечивая заданную степень осушки газа при минимальных энергетических и материальных затратах и соблюдая все ограничения на технологические параметры процесса.

Существенным недостатком указанного способа является то, что он никак не учитывает унос абсорбента в процессе осушки газа из абсорбера, что ведет к не оптимальному расходу регенерированного абсорбента, подаваемого в абсорбер, и росту безвозвратных потерь этого ценного продукта. Так же повышаются энергетические затраты на регенерацию абсорбента и снижается качество подготовки газа к дальнему транспорту, т.е. в целом снижается эффективность процесса осушки газа на УКПГ.

Наличие в природном газе избыточной влаги вызывает ряд серьезных проблем при его транспортировании. Поэтому природный газ, добытый на Севере, перед подачей в магистральные газопроводы осушают в соответствии с требованиями и нормами для природного газа холодной климатической зоны по СТО Газпром 089-2010.

Осушка газа большинства НГКМ сеноманских залежей Севера осуществляется на УКПГ по технологии абсорбционной осушки с использованием в качестве абсорбента раствора диэтиленгликоля (ДЭГ) [см., например, стр. 106, Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. - 596 с].

Подробное описание, принципа работы этих УКПГ можно найти в различных источниках по технологии добычи газа [см., например, Ланчаков Г.А., Кульков А.Н., Зиберт Г.К. Технологические процессы подготовки природного газа и методы расчета оборудования. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000 - 279 с], поэтому оно здесь не приводится.

Осушку газа УКПГ осуществляют в ЦОГ на однотипных ТЛОГ высокой производительности, работающих параллельно. Например, на Ямбургском НГКМ в УКПГ используется девять ТЛОГ с проектной производительностью 10 млн. куб. метр в сутки каждая [см., например, Бекиров Т.М., Губяк В.Е. и др. Комплексный подход к сбору, подготовке и транспортированию газа в районах Крайнего Севера / Серия: Подготовка и переработка газа и газового конденсата, М.: ВНИИЭгазпром, 1991, 61 с].

Основным компонентом ТЛОГ является многофункциональный абсорбер, реализующий функции предварительной сепарации газа (сепарационная секция), абсорбции (массообменная секция), окончательной очистки газа (фильтрующая секция).

Максимальное значение расхода газа по ТЛОГ определена предельной пропускной способностью абсорбера, а его минимальное значение - значением расхода газа через абсорбер, ниже которого его работа становится не эффективной и требует остановки процесса осушки газа. Значения заданы паспортными характеристиками абсорбера.

Особенности эксплуатации УКПГ, находящихся на стадии стабильной и падающей добычи газа, заключаются в следующем [см., например, стр. 11, Ланчаков Г.А., Кульков А.Н., Зиберт Г.К. Технологические процессы подготовки природного газа и методы расчета оборудования. - М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2000. - 279 с: ил.]:

- по мере снижения давления в пласте возрастает начальное насыщение газа влагой, что, несмотря на снижение объемов подготовки газа, приводит к увеличению общей нагрузки установки по влаге;

- увеличивается вынос из пласта вместе с газом воды и содержащихся в ней солей;

- в составе газового потока после дожимной компрессорной станции появляется унесенное в результате утечек компрессорное масло;

- за счет снижения давления и увеличения температуры газа из-за наличия газоперекачивающих агрегатов перед абсорберами повышается температура осушаемого газа (за счет компримирования), особенно в летний период, ухудшается эффективность самого процесса извлечения влаги гликолем;

- уменьшение давления добываемого газа вызывает увеличение объемов перерабатываемого газа (за счет снижения его плотности), что приводит к возрастанию скоростей в сечении аппаратов выше допустимых, росту гидравлического сопротивления и повышенному уносу гликоля с осушенным газом.

Совокупность этих факторов ведет к серьезному загрязнению оборудования ТЛОГ, и в результате этого повышается:

- унос газом реагента, используемого для его осушки;

- перепад давления газа на фильтрующей секции выше допустимого нормативами из-за засорения фильтр-патронов;

- вынос влаги из сепарационной секции в массообменную из-за того, что частично забиваются твердыми частицами сетчатые маты в сепарационной секции абсорберов, составляющих основную часть ТЛОГ и т.д.

Так как снижение эффективности работы оборудования в каждой ТЛОГ происходит не одинаково, распределение нагрузки между ТЛОГ в реальном режиме их работы должно проводиться с учетом фактической работоспособности в данный момент для каждой технологической линии. Поэтому автоматическое распределение нагрузки между ТЛОГ с учетом фактического состояния оборудования в реальном режиме их работы позволяет значительно повысить качество осушаемого газа при минимальных энергетических и материальных затратах и соблюдении всех ограничений на технологические параметры процесса.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, и реализация в реальном масштабе времени автоматического распределение нагрузки между ТЛОГ УКПГ с учетом фактического состояния их оборудования.

Техническим результатом, достигаемым от реализации настоящего изобретения, является обеспечение заданной степени осушки газа на УКПГ при минимальных энергетических и материальных затратах с соблюдением всех норм и ограничений на технологические параметры процесса. При этом заданное качество подготовки газа для дальнего транспорта обеспечивается каждой ТЛОГ благодаря непрерывному учету влияния фактического состояния их оборудования на технологические процессы, происходящие в них же.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического распределения нагрузки между ТЛОГ на УКПГ включает АСУ ТП, которая управляет производительностью ЦОГ с заданным числом эксплуатируемых ТЛОГ, которое определяет диспетчерская служба Предприятия, которая так же задает план добычи газа - по УКПГ. Перед запуском установки в эксплуатацию обслуживающий персонал УКПГ вводит эти данные в базу данных (БД) АСУ ТП вместе с другими уставками контролируемых ею параметров технологических процессов. АСУ ТП при запуске установки в эксплуатацию подает сигнал на вход задания SP каждого ПИД-регулятора расхода осушенного газа включенных ТЛОГ. На вход обратной связи PV этих ПИД-регуляторов АСУ ТП подает сигнал фактического расхода осушенного газа по УКПГ, значение которого определяет путем суммирования показаний датчиков расхода осушенного газа по каждой из эксплуатируемых ТЛОГ. В результате обработки этих сигналов каждый из ПИД-регуляторов формирует сигнал управления, поступающий в штатном режиме работы на КР расхода осушенного газа, стоящего на выходе линии отвода осушенного газа из ТЛОГ в коллектор осушенного газа УКПГ. Одновременно с этим АСУ ТП осуществляет индивидуальный контроль фактической температуры точки росы осушенного газа на выходе каждой ТЛОГ, и сравнивает ее с требуемым нормативами заданием Как только на какой-то из ТЛОГ температура точки росы осушенного газа выйдет за допустимые ограничения, АСУ ТП отключает ее ПИД-регулятор от управления КР расхода осушенного газа и переводит его на управление блоком коррекции расхода осушенного газа по этой ТЛОГ. Начиная с этого момента блок коррекции расхода осушенного газа по этой ТЛОГ с заданной дискретностью по времени и уровнем квантования по величине производит пошаговое прикрытие этого КР, снижая расход осушенного газа этой ТЛОГ. При этом, после каждого шага прикрытия КР АСУ ТП проверяет соблюдение требований по точке росы осушенного газа, выждав заданный интервал времени длительность которого определяется временем окончания переходных процессов в этой ТЛОГ. И как только АСУ ТП обнаружит, что требования к точке росы осушенного газа снова выполняются, то она фиксирует найденный расход осушенного газа по этой ТЛОГ как значение новой уставки расхода осушенного газа и подключает ПИД-регулятор расхода осушенного газа к управлению КР осушенного газа этой ТЛОГ. Этот ПИД-регулятор далее реализует штатное управление ТЛОГ с вновь установленным для нее значением уставки расхода осушенного газа. При этом суммарный расход газа по всем эксплуатируемым ТЛОГ будет равен плановому заданию для УКПГ, выданному диспетчерской службой Предприятия.

На выходе каждой ТЛОГ, на линии отвода осушенного газа, устанавливают датчик уноса ДЭГ осушенным газам, а в АСУ ТП перед блоком коррекции расхода осушенного газа каждой ТЛОГ устанавливают блоки сравнения, первый из которых следит за соблюдением выполнения требования по температуре точки росы осушенного газа, задаваемого неравенством а второй за соблюдением выполнения требования по уносу осушенным газом ДЭГ, задаваемого неравенством где - фактическое значение уноса ДЭГ, а - предельно-допустимое значение уноса ДЭГ. Каждый из этих блоков формирует на своем выходе сигнал логическая «единица», если контролируемое им условие выполняется, и логический «ноль», если контролируемое им условие нарушается. С их выхода эти сигналы поступают на соответствующие входы блока коррекции расхода осушенного газа по этой ТЛОГ. Блок коррекции производит их логическое умножение, и если результат умножения равен логическая «единица», то блок коррекции без изменения транслирует сигнал управления, поступающий на его вход с ПИД-регулятора поддержания расхода газа по этой ТЛОГ, и транслирует его на КР, регулирующий расход осушенного газа в штатном режиме эксплуатации. Если результат логического умножения сигналов, поступающих из блоков сравнения будет равен логический «ноль», то блок коррекции прекращает трансляцию сигнала управления, поступающего с ПИД-регулятора поддержания расхода осушенного газа и начинает пошагово снижать его расход под контролем АСУ ТП до тех пор, пока результат логического умножения сигналов, поступающих из блоков сравнения, вновь не станет равным логическая «единица».

Блок коррекции расхода осушенного газа по i-ой ТЛОГ, производя под контролем АСУ ТП пошаговое прикрытие КР, управляющего расходом осушенного газа, может снизить ее производительность до минимально допустимого значения расхода газа но так и не выйдет на режим соблюдения указанных условий по температуре точки росы осушенного газа и/или уноса ДЭГ осушенным газом. Также все ТЛОГ, компенсируя снижение производительности по расходу газа i-ой ТЛОГ, вышедшей из штатного режима управления, могут выйти на свои максимально допустимые значения по расходу осушенного газа но так и не смогут компенсировать выпавшие объемы подготовки осушенного газа i-ой ТЛОГ. В обоих этих случаях АСУ ТП сразу формирует сообщение обслуживающему персоналу УКПГ о необходимости принятия решения по изменению режима работы УКПГ.

На фиг.1 приведена упрощенная принципиальная технологическая схема ЦОГ, а на фиг.2 - структурная схема автоматического управления распределением нагрузки между эксплуатируемыми ТЛОГ на УКПГ.

На фиг.1 использованы следующие обозначения:

- коллектор сырого газа;

- входной кран i-ой ТЛОГ, где i - номер ТЛОГ (i = 1, …, n, для Ямбургского НГКМ n = 9);

- входной газопровод i-ой ТЛОГ;

- абсорбер i-ой ТЛОГ;

- датчики температуры точки росы осушенного газа i-ой ТЛОГ;

- датчик расхода осушенного газа по i-ой ТЛОГ УКПГ;

- датчик уноса ДЭГ по i-ой ТЛОГ УКПГ;

- газопровод выхода i-ой ТЛОГ;

- АСУ ТП;

- КР расхода газа i-ой ТЛОГ;

- линия подачи регенерированного ДЭГ (РДЭГ);

- линия отвода насыщенного ДЭГ (НДЭГ);

линия отвода водного раствора ингибитора (ВРИ);

- коллектор осушенного газа УКПГ.

Для простоты иллюстрации на фиг.1 показаны связи датчиков, входных кранов и КР с АСУ ТП только для 1-ой ТЛОГ. На фиг.2 использованы следующие обозначения:

15 - сигнал фактического расхода осушенного газа по УКПГ (поступает из АСУ ТП 9, которая определяет его значение суммируя показания датчиков 6_i);

16 - сигнал задания плана подготовки газа по УКПГ (формируется АСУ ТП 9 по требованию диспетчера предприятия);

- сигнал фактической температуры точки росы измеряемой датчиком в i-ой ТЛОГ;

18 - сигнал задания значения температуры точки росы осушенного газа, назначаемый согласно требованиям СТО Газпром 089-2010;

- сигнал фактического значения уноса измеряемого датчиком в i-ой ТЛОГ;

- сигнал задания предельно-допустимого уноса осушенным газом (назначается согласно требованию технологического регламента УКПГ);

- ПИД-регулятор поддержания расхода газа по i-ой ТЛОГ;

- блок сравнения фактического значения температуры точки росы с заданием

- блок сравнения фактического уноса с его предельно-допустимым значением

- блок коррекции расхода осушенного газа i-ой ТЛОГ;

- сигнал управления, подаваемый на КР

ПИД-регуляторы 21, блоки сравнения 22, 23 и блоки коррекции 24 реализованы на базе АСУ ТП 9.

Способ автоматического распределения нагрузки между ТЛОГ на УКПГ на Севере РФ реализуют следующим образом.

Из коллектора сырого газа 1 УКПГ через входной кран установленный на входном газопроводе i-ой ТЛОГ, добытый газ поступает в ее абсорбер где из него выделяется капельная жидкость и механические примеси. Выделившаяся из сырого газа жидкость представляет собой ВРИ, который из кубовой (нижней) части абсорбера через линию отвода ВРИ, направляют либо на регенерацию, либо на утилизацию. Газ из сепарационной части абсорбера через его полуглухую тарелку поступает в абсорбционную секцию. Навстречу потоку газа подают раствор РДЭГ концентрацией 98,5-98,7%. На контактных тарелках абсорбера происходит барботажный массообмен между встречными потоками осушаемого газа и РДЭГ - влага удаляется из газа за счет абсорбции, а ДЭГ насыщается влагой. НДЭГ поступает на регенерацию в цех регенерации ДЭГ.

Количество РДЭГ, подаваемого в i-ую ТЛОГ, зависит от расхода газа через ТЛОГ, его влагосодержания и концентрации РДЭГ [см., например, стр. 111, Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. - М.: Недра, 1986. - 261 с]. АСУ ТП УКПГ 9 регулирует подачу РДЭГ используя установленный на линии его подачи (для простоты изложения на фиг.1 КР не показан).

Поддержание концентрации РДЭГ и его температуры в пределах заданных границ, предусмотренных технологическим регламентом УКПГ, обеспечивает цех регенерации ДЭГ установки.

С выхода абсорбера очищенный и осушенный газ по газопроводу 8_i с установленным в нем КР предназначенным для управления его расходом, направляют в коллектор осушенного газа 14 УКПГ. Газопровод оснащен датчиками температуры точки росы расхода осушенного газа и уноса им ДЭГ

Поддержание планового объема подготовки газа по УКПГ, с учетом состояния оборудования каждой ТЛОГ и потенциальных флуктуаций параметров поступающего в нее добытого сырья, достигается автоматическим распределением потока добываемого газа между линиями благодаря одновременному управлению всеми КР с помощью индивидуальных ПИД-регуляторов

Для поддержания общей производительности УКПГ одновременно на вход задания SP каждого ПИД-регулятора АСУ ТП 9 подает единый сигнал 16 - план подготовки газа по УКПГ заданный диспетчерской службой Предприятия. Одновременно, на вход обратной связи PV каждого ПИД-регулятора АСУ ТП 9 подает сигнал 15 фактического расхода осушенного газа по УКПГ, значение которого определяется путем суммирования показаний датчиков

В результате заданный объем добычи газа по УКПГ будут поддерживать одновременно все ТЛОГ, управляемые их индивидуальными ПИД-регуляторами с помощью КР установленных на газопроводе выхода каждой i-ой ТЛОГ.

Для учета влияния изменений состояния оборудования по каждой ТЛОГ и случайных флуктуаций параметров добываемого сырья в режиме реального времени производится перераспределение нагрузки в соответствии с возможностями каждой ТЛОГ по осушке газа. Для этого АСУ ТП 9 УКПГ непрерывно контролирует фактическую температуру точки росы газа и унос ДЭГ на выходе каждой i-ой ТЛОГ с помощью датчиков соответственно. Одновременно АСУ ТП 9 использует индивидуальные блоки сравнения по каждой i-ой ТЛОГ, первый из которых отслеживает соблюдение условия а второй соблюдение условия

Блок сравнивает фактическую температуру точки росы (сигнал поступает с датчика 5_i на его вход I₁) с уставкой температуры точки росы осушенного газа (сигнал 18 поступает на его вход I₂).

Если условие выполняется, т.е., то блок 22_i формирует на своем выходе сигнал логическая «единица», а если оно нарушено, то формирует на своем выходе сигнал логический «ноль». Этот сигнал с выхода блок поступает на вход I₂ блока коррекции уставки расхода осушенного газа

Блок сравнивает фактическое значения уноса (сигнал поступает с датчика на его вход I₁) с уставкой предельно-допустимого уноса (сигнал 20_i поступает на его вход I₂). Если условие выполняется, т.е. то блок 23_i формирует на своем выходе сигнал логическая «единица», а если оно нарушено, то формирует на своем выходе сигнал логический «ноль». Этот сигнал с выхода блок поступает на вход I₃ блока коррекции уставки расхода осушенного газа

Блок коррекции уставки расхода осушенного газа производит логическое умножение сигналов, поступающих на его входы I₂ и I₃. Если оба эти условия соблюдаются (результат умножение будет равен «логическая единица»), блок коррекции расхода осушенного газа i-ой ТЛОГ транслирует сигнал, поступающий на его вход I₁ с выхода CV ПИД-регулятора без изменения и он, как сигнал управления поступает на КР управляя расходом осушенного газа в штатном режиме.

Если будет нарушено одно из условий - или т.е. количество подаваемого РДЭГ в i-ую ТЛОГ превысило максимально-допустимое значение или количество уносимого ДЭГ с осушенным газом превысил предельно-допустимое значение и она уже не может поддерживать заданную температуру точки росы осушенного газа или уносимого ДЭГ с осушенным газом ниже предельно-допустимого значения . В этом случае для обеспечения заданной температуры точки росы осушенного газа i-ой ТЛОГ или уменьшения уноса ДЭГ осушенным газам необходимо снизить его расход. Зафиксировав это нарушение блок сравнения формирует на своем выходе сигал логический «ноль». Соответственно, блок коррекции осуществляя логическое умножение значений этих сигналов, поступивших на его входы I₂ и I₃, получает результат логический «ноль». Соответственно, с этого момента блок коррекции 24_i блокирует трансляцию управляющего сигнала, поступающего с выхода CV ПИД-регулятора и с заданной дискретностью по времени и уровнем квантования по величине, под контролем АСУ ТП 9, производит пошаговое прикрытие КР с текущего положения его рабочего органа на момент отключения трансляции управляющего сигнала с ПИД-регулятора В результате происходит пошаговое снижение расхода осушенного газа по i-ой ТЛОГ. После каждого шага прикрытия КР АСУ ТП 9 проверяет соблюдение условия или выждав заданный интервал времени длительность которого определяется временем окончания переходных процессов в этой ТЛОГ. Как только блок сравнения после выжидания заданного интервала времени сформируют на своих выходах сигнал логическая «единица», АСУ ТП 9 фиксирует значение последнего найденного расхода осушенного газа как его новую уставку для штатного режима управления ТЛОГ ПИД-регулятором и переходит блок коррекции на трансляцию управляющего сигнала, поступающего с выхода CV ПИД-регулятора на КР

Если нарушены оба условия одновременно, т.е. и , то и в этом случае необходимо снизить расход осушенного газа по i-ой ТЛОГ. Зафиксировав это нарушение блоки сравнения формируют на своих выходах сигал логический «ноль». Соответственно, блок коррекции осуществляя логическое умножение значений этих сигналов, поступивших на его входы I₂ и I₃, получает результат логический «ноль». Соответственно, с этого момента блок коррекции блокирует трансляцию управляющего сигнала, поступающего с выхода CV ПИД-регулятора и с заданной дискретностью по времени и уровнем квантования по величине, под контролем АСУ ТП 9, производит пошаговое прикрытие КР с текущего положения его рабочего органа на момент отключения трансляции управляющего сигнала с ПИД-регулятора В результате происходит пошаговое снижение расхода осушенного газа по i-ой ТЛОГ. После каждого шага прикрытия КР АСУ ТП 9 проверяет соблюдение условий и , выждав заданный интервал времени длительность которого определяется временем окончания переходных процессов в этой ТЛОГ. Как только блоки сравнения после выжидания заданного интервала времени каждый сформирует на своем выходе сигнал логическая «единица», АСУ ТП 9 фиксирует значение последнего найденного расхода осушенного газа как его новую уставку для штатного режима управления ТЛОГ ПИД-регулятором и переводит блок коррекции на трансляцию управляющего сигнала, поступающего с выхода CV ПИД-регулятора на КР

Несмотря на снижение расхода осушенного газа по i-ой ТЛОГ, у которой было обнаружено нарушение одного из указанных условий, либо обоих вместе, задание уровня добычи газа по УКПГ не нарушается, так как выпадающий объем подготовки газа по i-ой ТЛОГ автоматически компенсируют остальные ТЛОГ, управляемыми их ПИД-регуляторами в штатном режиме.

Возможна ситуация, когда АСУ ТП 9, производя пошаговое прикрытие КР снизит производительность i-ой ТЛОГ до ее минимально допустимого значения расхода газа но так и не выйдет на режим соблюдения указанных условий. Возможна и другая ситуация, когда все ТЛОГ, компенсируя снижение производительности по расходу газа i-ой ТЛОГ, вышедшей из штатного режима управления, выйдут на свои максимально допустимые значения но так и не смогут компенсировать выпавшие объемы подготовки осушенного газа i-ой ТЛОГ. В обоих этих случаях АСУ ТП сразу формирует сообщение обслуживающему персоналу УКПГ для принятия решения по изменению режима работы УКПГ.

Настройку ПИД-регуляторов производят согласно общеизвестным методам, изложенным, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, ПИД-регулятор, ресурс http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning. Настройка производится в зависимости от состояния оборудования соответствующей ТЛОГ и данных лабораторных исследований добываемого газа.

Способ автоматического распределения нагрузки между ТЛОГ УКПГ частично реализован в ПАО «Газпром» ООО «Газпром добыча Ямбург» на Заполярном нефтегазоконденсатном месторождении на сеноманских УКПГ 1С и УКПГ 2С. Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых газоконденсатных месторождениях РФ.

Применение данного способа позволяет в автоматическом режиме оперативно распределять нагрузку между ТЛОГ, обеспечивая тем самым заданную степень осушки газа при минимальных энергетических и материальных затратах и соблюдении всех ограничений на технологические параметры процесса и минимизировать роль человеческого фактора в работе УКПГ.

Способ автоматического распределения нагрузки между технологическими линиями осушки газа на установках комплексной подготовки газа относится к области добычи и подготовки природного газа к дальнему транспорту, в частности к ведению процесса осушки газа на УКПГ сеноманских залежей нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ) Севера РФ. Способ автоматического распределения нагрузки между ТЛОГ на УКПГ включает автоматизированную систему управления технологическими процессами, которая управляет производительностью цеха осушки газа с заданным числом эксплуатируемых ТЛОГ, которое определяет диспетчерская служба Предприятия, которая также задает план добычи газа - по УКПГ. Перед запуском установки в эксплуатацию обслуживающий персонал УКПГ вводит эти данные в базу данных АСУ ТП вместе с другими уставками контролируемых ею параметров технологических процессов. АСУ ТП осуществляет индивидуальный контроль фактической температуры точки росы осушенного газа и сравнивает ее с требуемым нормативами заданием . Как только на какой-то из ТЛОГ температура точки росы осушенного газа выйдет за допустимые ограничения, АСУ ТП отключает ее ПИД-регулятор от управления КР расхода осушенного газа и переводит его на управление блоком коррекции расхода осушенного газа по этой ТЛОГ. Начиная с этого момента, блок коррекции расхода осушенного газа по этой ТЛОГ с заданной дискретностью по времени и уровнем квантования по величине производит пошаговое прикрытие этого КР, снижая расход осушенного газа этой ТЛОГ. Блок коррекции расхода осушенного газа по i-й ТЛОГ, производя под контролем АСУ ТП пошаговое прикрытие КР, управляющего расходом осушенного газа, может снизить ее производительность до минимально допустимого значения расхода газа но так и не выйдет на режим соблюдения указанных условий по температуре точки росы осушенного газа и/или уноса ДЭГ осушенным газом. Изобретение позволяет повысить качество управления технологическим процессом осушки газа на УКПГ, работающей в условиях Севера РФ, в рамках норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом, и снизить роль человеческого фактора при управлении технологическим процессом подготовки газа к дальнему транспорту. Благодаря этому удается поддерживать заданное качество осушаемого газа при возникновении отклонений в ходе технологического процесса на УКПГ и исключить человеческий фактор при принятии управленческих решений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ автоматического распределения нагрузки между технологическими линиями осушки газа - ТЛОГ на установках комплексной подготовки газа - УКПГ, включающий автоматизированную систему управления технологическими процессами - АСУ ТП, которая управляет производительностью цеха осушки газа - ЦОГ с заданным числом эксплуатируемых ТЛОГ, определяемым диспетчерской службой Предприятия, которая также задает план добычи газа - а обслуживающий персонал УКПГ вводит эти данные вместе с другими уставками контролируемых АСУ ТП параметров технологических процессов в базу данных - БД АСУ ТП, которая подает сигнал на вход задания SP каждого ПИД-регулятора расхода осушенного газа включенных ТЛОГ, а на вход обратной связи PV этих ПИД-регуляторов подает сигнал фактического расхода осушенного газа по УКПГ, значение которого определяет путем суммирования показаний датчиков расхода осушенного газа по каждой из эксплуатируемых ТЛОГ, и в результате обработки этих сигналов каждый из ПИД-регуляторов формирует сигнал управления, поступающий в штатном режиме работы на клапан-регулятор - КР расхода осушенного газа, стоящего на выходе линии отвода осушенного газа из ТЛОГ в коллектор осушенного газа УКПГ, одновременно с этим АСУ ТП осуществляет индивидуальный контроль фактической температуры точки росы осушенного газа на выходе каждой ТЛОГ, сравнивая ее с требуемым нормативами заданием и, как только на какой-то из ТЛОГ температура точки росы осушенного газа выйдет за допустимые ограничения, АСУ ТП отключает ее ПИД-регулятор от управления КР расхода осушенного газа и переводит его на управление блоком коррекции расхода осушенного газа по этой ТЛОГ, и с этого момента блок коррекции расхода осушенного газа по этой ТЛОГ с заданной дискретностью по времени и уровнем квантования по величине производит пошаговое прикрытие этого клапана-регулятора - КР, снижая расход осушенного газа этой ТЛОГ, и после каждого шага прикрытия АСУ ТП проверяет соблюдение требований по точке росы осушенного газа, выждав заданный интервал времени длительность которого определяется временем окончания переходных процессов в этой ТЛОГ, и если АСУ ТП обнаружит, что требования к точке росы снова выполняются, то она подключает ПИД-регулятор к управлению КР осушенного газа этой ТЛОГ с вновь установленным для нее значением уставки расхода осушенного газа, равным его расходу через ТЛОГ в конце ее поиска, при этом суммарный расход газа по всем эксплуатируемым ТЛОГ будет равен плановому заданию для УКПГ, выданному диспетчерской службой Предприятия, отличающийся тем, что на выходе каждой ТЛОГ, на линии отвода осушенного газа, устанавливают датчик уноса диэтиленгликоля - ДЭГ осушенным газам, а в АСУ ТП перед блоком коррекции расхода осушенного газа каждой ТЛОГ устанавливают блоки сравнения, первый из которых следит за соблюдением выполнения требования по температуре точки росы осушенного газа, задаваемого неравенством а второй за соблюдением выполнения требования по уносу осушенным газом ДЭГ, задаваемого неравенством где - фактическое значение уноса ДЭГ, а - предельно-допустимое значение уноса ДЭГ, и каждый из этих блоков формирует на своем выходе сигнал логическая «единица», если контролируемое им условие выполняется, и логический «ноль», если контролируемое им условие нарушается, и эти сигналы поступают на соответствующие входы блока коррекции расхода осушенного газа по этой ТЛОГ, который производит их логическое умножение, и если результат логического умножения равен логическая «единица», то блок коррекции без изменения транслирует сигнал управления, поступающий с ПИД-регулятора поддержания расхода газа по этой ТЛОГ на КР, регулирующий расход осушенного ей газа в штатном режиме эксплуатации, а если результат логического умножения сигналов, поступающих из блоков сравнения будет равен логический «ноль», то блок коррекции прекращает трансляцию сигнала управления, поступающего с ПИД-регулятора поддержания расхода осушенного газа, и начинает пошагово снижать его расход под контролем АСУ ТП до тех пор, пока результат логического умножения сигналов, поступающих из блоков сравнения, вновь не станет равным логической «единице».

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП в случае, когда, производя пошаговое прикрытие КР, управляющего расходом осушенного газа, снизит производительность i-й ТЛОГ до ее минимально допустимого значения расхода газа но ТЛОГ так и не выйдет на режим соблюдения указанных условий по температуре точки росы осушенного газа и/или уноса ДЭГ осушенным газом, либо тогда, когда все ТЛОГ, компенсируя снижение производительности по расходу газа i-й ТЛОГ, вышедшей из штатного режима управления, выйдут на свои максимально допустимые значения по расходу осушенного газа Q_i^max, но так и не смогут компенсировать выпавшие объемы подготовки осушенного газа i-й ТЛОГ, то в обоих этих случаях АСУ ТП сразу формирует сообщение обслуживающему персоналу УКПГ о необходимости принятия решения по изменению режима работы УКПГ.