Система регулирования дебита скважин Советский патент 1984 года по МПК G05D7/00 

t Изобретение относится к автомати ческому регулированию технологических процессов геотермальных электро станций, геотермального теплоснабже ния, газодобычи и т.д. Известна система автоматического регулирования расхода пара геоте мальной установки, подключающая или отключающая отдельные скважины со сбросом избытка пара в атмосферу из ;подводящего паропровода до его поступления на геотермальную установку ti:. Недостатками такой системы являю ся неэффективный расход пара при стравливлиии его в атмосферу; необходимость постоянного управления всеми скважинами поля. Наиболее близкой к предлагаемой п техническому решению является система регулирования производительности установок комплексной подготовки газа на газодобывающих предприятиях Все скважины в этой системе разбиты на две группы: группу скважин-стабилизаторов с постоянным дебитом и группу скважин-регуляторов, регулиро вание которых обеспечивает заданную производительность. В качестве регулирующего органа в известной системе применен шаговый исполнительный механизм C2I1. Применение подобного регулирующего органа в условиях непрерывного от слеживания приводит к быстрому износ трущихс я частей. Регулятор шагового исполнительного механизма представляет собой дорогое, сложное устройство. Все регуляторы требуют подвода многожильного управляющего кабеля, что при рассредоточенности скважин на большой площади значительно удорожает систему. Для обеспечения регулирования расхода в данной систе ме требуется применение дорогостоящего вычислительного устройства. Цель изобретения - повышение надежности и экономичности системы. Поставленная цель достигается тем, что известная система, содержащая регуляторы, запорные вентили, установленные на технологической линии каждой скважины, блок уставок и расходомер, содержит аналого-цифрово преобразователь, таймер, последовательно соединенные дифференциальный усилитель и блок коррекции расхода, связанный выходом с запорными венти96лями, один из которых установлен на магистральном трубопроводе, а другой - на технологической линии дополнительной скважины, причем скважины объединены в группы по количеству 2 (,1,2,,..,К), а расходомер, установленньш на выходе магистрального трубопровода, подключен выходом к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом блока уставок и с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход таймера подключен к второму входу АЦП, выходы которого связаны с входами соответствующих регуляторов, выход каждого из которых подключен ко всем запорным вентилям всей группы скважин. В основу предлагаемого изобретения положен тот факт, что с помощью системы счисления с основанием 2 может быть изображено любое число и одновременно эта система счисления служит математической основой для работы цифровых приборов. Таким образом, если разбить все скважины на группы так, что дебиты групп будут пропорциональны 2,где 0,1,2,...,К, то, перекрывая или открывая эти группы, можно установить дебит с точностью до единицы младшего разряда, т.е. дебита одной скважины, поэтому предлагаемая система регулирования особенно эффективна в системах с большим количеством скважин, когда дебит Одной скважины составляет величину меньше допустимой погрешности регулирования. Более точно регулирование достигается дополнительным регулированием дебита одной скважины и расхода через магистральный трубопровод. Аппаратурная реализация системы регулирования основывается на применении в качестве регулирующего органа аналого-цифрового преобразователя поразрядного взвешивания. Если принять показания расходомера при измерении дебита одной скважины за единицу измерения, то в этих единицах можно задавать напряжение уставки, а также Принять эту единицу за величину младшего разряда АЦП. Напряжение блока уставок преобразовывается в АЦП в цифровой двоичный код, который, поступая на соответствующие регуляторы запорных вентией скважин,открывает столько скважин, сколько принятых единиц измерения содержится в напряжении уставки. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемой системы; на фиг.2 схема регулятора; на фиг. 3 - схема блока коррекции расхода. Блок уставок 1 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 2 и с первым входом дифференциального усилителя 3. Запуск АЦП производится таймером 4. Выходы разрядов цифро вого кода АЦП соединены линиями управления 5 с регуляторами 6 запорных вентилей 7 скважин 8. Все скважины объединены магистральным трубопроводом 9, снабженным запорньм вентилем 10- и расходомером 11. Электрический выход расходомера 11 соединен с вторым входом дифференциального усилите ля 3, выход которого соединен с блоком 12 коррекции расхода, связанным с запорным вентилем 13 дополнительно скважины 14 и запорным вентилем 10 магистрального трубопровода 9. Регулятор 6 состоит из реле 15 ка тушки пускателя 16, концевого выключателя 17, катушки пускателя 18, концевого выключателя 19, конденсато ра 20. Блок коррекции расхода (фиг.З) включает диоды 21, катушку реле 22, катушку 23 пускателя электропривода запорного вентиля магистрального тру бопровода, концевой выключатель 24, катушку 25 пускателя электропривода запорного вентиля дополнительной Скважины, концевой выключатель 26, катушку 27 реле, катушку 28 пускател электропривода запорного вентиля дополнительной скважины, концевой выключатель 29, катушку 30 пускателя электропривода запорного вентиля магистрального трубопровода, концевой выключатель 31. Система регулирования дебита скважин работает следующим образом. Допустим, что расходомер 11 имеет на выходе 10 мВ при расходе 10 , что соответствует дебиту одной скважины. Предположим, что необходимо поддерживать расход теплоносителя 115 . Первоначальное положение всех скважин закрытое. Вес единицы младшего разряда АЦП, согласно условиям, равен 10 мВ. Блоком уставок 1 задают необходимую величину расхода (115 мВ) . Напряжение уставки поступает на вход АЦП 2, где по команде с таймера 4 преобразуется в двоичный цифровой код (01011). Напряжение разрядов пол ченного кода снимаются с выходного разъема АЦП 2 и по линиям управления 5 поступают на регуляторы 6 запорных вентилей 7 скважин 8. Как видно из схемы, на каждую группу скважин имеется один регулятор 6 и одна линия управления 5 (регулятор 6 - это пускоостановочная аппаратура). При поступлении сигнала срабатывают все группы скважин, управляющие устройства которых соединены с разрядами, на которых установились 1, группы скважин, соединенные с разрядами, имеющими О, останутся закрытыми. Таким образом, открываются группы, состоящие из одной, двух и восьми скважин, а так как дебит каждой скважины 10 м/ч, то устанавливается суммарный расход 110 м/ч, что на. 5 меньше, чем задано блоком уставок 1. Расходомер 11выдает при этом на второй вход дифференциального усилителя 3 110 мВ, а с блока уставок на первьй вход поступает 115 мВ. Усиленная разность напряжения поступает па вход блока 12коррекции расхода. Так как исходное состояние запор ного вентиля 10 полностью открытое (обеспечивается схемой включения), то блок 12 открывает запорный вентиль 13. Последний открывается до тех пор, пока на входе дифференциального усилителя 3 не уравняются сигналы с расходомера 11 и блока уставок 1, т.е. пока не установится расход 115 . Если по каким-либо причинам расход устанавливается больше заданного, то на выходе дифференциального усилителя 3 появляется сигнал противоположного знака, и блок 12 выдает команду на закрытие. Так как исходное состояние запорного вевентиля 13 закрытое (обеспечивается схемой включения), запорный вентиль 10 магистрального трубопровода 9 начинает закрываться. Он закрывается до тех пор, пока не установится нужный расход. Импульсы с таймера 4 на запуск АЦП следуют с периодом большим, чем время установления процесса в магистральном трубопроводе (устанавливается индивидуально для каждого трубопровода). Установка дебитов групп скважин v2 производится путем предваритель ного регулирования степени открытия запорных вентилей. Как известно, де бит скважин меняется очень медленно, поэтому эта операция производит ся редко (порядка двух раз в год). Регулятор 6 (фиг. 2) работает следующим образом. До .поступления управляющего единичного сигнала постоянно замкнутые контакты 15,-ISj, реле 15 включают катушку 16 пускателя и закрывают запорный вентиль, после чего срабатывает концевой выключатель 17 и от ключает катушку 16. Сигнал от АЦП поступает на катушку реле 15, замыкаются .контакты 15з-15(, реле 15, и срабатывает катушка 18, открывая запорный вентиль, после чего размык ются контакты концевого выключателя 1.9, обесточивая катушку 18. Как тол ко сигнал с .АЦП на катутжу 15 будет соответствовать О, включается катутика 16, запорный вентиль закрывается. Конденсатор 20 служит для под держания реле во включенном состоянии в момент смены управляющего ко да, поступающего с АЦЦ. Блок 12 коррекции расхода (фиг.3 работает следующим образом. При недостаточном дебите скважин дифференциальный усилитель вырабаты вает сигнал, который через диод 21 поступает на катушку реле 22, при этом замыкаются постоянно разомкнутые контакты 22,-22, реле 22 и выключается катушка 23 пускателя электропривода запорного вентиля магистрального трубопровода который открывается до момента, пока сигнал на выходе дифференциального усилителя станет равным О, или до полного открытия, тогда срабатывает концевой выключатель 24 запорного вентиля и включается катушка 25 пускателя электропривода з порного вентиля дополнительной скважины. Дополнительная скважина открывается до О на выходе дифференциального усилителя или до выключения концевым выключателем 26. При избыточном дебите аналогично включается катушка 27, срабатывает катушка 28 электропривода запорного вентиля дополнительной скважины,и скважина закрывается или до О на выходе усилителя, или до срабатывания концевого выключателя 29, тогда включается катушка 30 пускателя электропривода запорного вентиля магистрального трубопровода, который закрывается до появления О на выходе усилителя или до срабатывания концевого выключателя 31 пускателя электропривода запорного вентиля магистрального трубопровода. При использовании предлагаемой системы - отпадает необходимость в дорогостоящей вычислительной машине (она заменена обычным АЦП); - значительно уменьшается количество управляюисих линий, так как теперь линия нужна не для каждой скважины, а для групп на 1,2,4,8...n скважин. Система позволяет перейти к отсечной арматуре типа клапана, что значительно дешевле, чем вентили и задвижки, а также проще в управлении, наладке, не требует дополнительных устройств для определения положения регулирующего органа. В аварийной ситуации клапаны скважины автоматически закрываются. Система легко состыковывается с управляющими системами более высокого уровня посредством блока уставок. Предлагаемая система имеет возможность дальнейшего расширения (увеличение числа обслуживающих скважин) без дополнительного изменения в управляющей части.

СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЕБИТА СКВАЖИН, содержащая регуляторы, запорные вентили, установленные на ;технологической линии каждой скважины, блок уставок и расходомер, отл и ч а ю щ а я с я тем, что, с це лью повышения надежности и экономичности системы, она содержит аналого-цифровой преобразователь, таймер, последовательно соединенные дифференциальный усилитель и блок коррекции расхода, связанный выходом с запорными вентилями, один из которых установлен на магистральном трубопроводе, а другой - на технологической линии дополнительной скважины, причем скважины объединены в группы по количеству 2(гдеп 0,1,2,...,К),а рас- ходомер, установленный на выходе магистрального трубопровода, подключен выходом к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом блока уставок и с первьм входом анологоцифрового преобразователя, выход таймера подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого связаны с входами соответствующих регуляторов, выход каждого из которых подключен ко всем I запорным вентилям своей группы скваею со со жин. О5

t

ve