Устройство для автоматического управления каскадной установкой сжижения природного газа Советский патент 1979 года по МПК F25J1/00 G05D27/00 

одного из сумматоров, минусовый вход которого соединен с блоком задания смещения, выход блока умножения соединен с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в теплообменник последнего каскада охлаждения, выход сумматора через блок умножения соединен с минусовым входом другого сумматора, второй минусовый вход которого соединен с выходом регулятора давления природного газа, а плюсовый вход соединен с блоком задания производительности, выход этого сумматора соединен с задающим входом регулятора расхода природного газа, выход которого соединен с клапапом па лнпнп выдачи сл иженного прнродпого газа из установки.

Каладый теплообменник нромел-гуточного каскада охлаждения оснащается датчиками температуры природного газа на выходе и хладагента на входе в тенлообменник, которые соединены регулятором разности температур. Ьыход регулятора разности температур соединен с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в этот теплообменпик.

Датчики температуры слсижепного природного газа на выходе и хладагента на входе в теплообменник последнего каскада охлаждения соединены через регулятор разности температур с блоком умнол ;епия и с плюсовым входод сумматора, минусовый вход которого соединен с блоком задания смещения. Выход блока умножения соединен с клапаном на линии подачп л идкого хладагента в теплообменник последнего каскада охлаждения.

Ьыход сумматора через блок умножения соединен с минусовым входом другого сумматора, второй минусовый вход которого соедипеп с выходом регулятора давления природного газа. Плюсовый вход сумматора соедипеп с блоком задания производительности установки, а выход этого сумматора соединен с задающим входом регулятора расхода природного газа. Выход регулятора )асхода природного газа соединен с клапаном на линии выдачи сл ил еппого природпого газа из устаповки.

На чертел ;е приведепа схема устройства для автоматического управления установкой сжижения природиого газа.

Установка состоит из теплооб.менников 1 первого каскада охлаждения, теплооб.менников 2 промежуточпого каскада охлал дения и теплообменников 3 последнего каскада охлалчдення, компрессора 4 холодильного цикла, конденсатора 5, сепараторов 6 и 7, емкости 8 на линии всасывания компрессора холодильного цикла.

Устройство состоит из датчиков 9-13 темнературы, датчика 14 расхода, датчиков 15 и 16 давления, регулятора 17 расхода, регуляторов 18 и 1У разности температур, регулятора 20 расхода, регуляторов 21 и 22 давления, сумматоров 23 и 24, блоков 25 и 26

умножения, клапанов 27-30, исполнительного устройства 31, компрессора 4 и блоков 32-38 задания.

Работа устройства в режиме постоянной 5 производительности установки осуществляется следующим образом. Производительность устаповки задана ниже максимально допустимой. Давление в линии природного газа постоянное и соответствует требуемо10 му.

Задание производительности установки устанавливается при помощи блока 32 задания нроизводительности, который соединен с плюсовым входом сумматора 24, в ми15 пусовые входы которого в данном случае поступают нулевые сигналы с выхода регулятора давления 21 и из сумматора 23 через блок 26 умножения. Таким образом, сигнал задания производнтельпости с выхо0 да сумматора 24 поступает па задающий

вход регулятора 20 расхода, который с по.мощью клапана 27 поддерживает заданную

производительность установки.

При этом регуляторы 17 и 18 поддерживают требуемые расходы жидкого хладагента в теплообменники на первом и промежуточных каскадах охлаждения. Регулятор 18 через блок 25 умножения с помощью клапана 29 устанавливает необходимый рас0 ход жидкого хладагента в теплообменник последнего каскада охлаждения, обеспечивая заданную температуру сжил еппого природного газа на выходе из установки. Работа устройства в режиме обеспечения

5 максимально возможной производительностп установки по сжижепно.му газу. Давление в линии исходного природного газа постоянное и соответствует требуемому. В этом режиме задание производительио0 сти устанавливают нри помощи блока 32 задания производительности выше максимального значения. Регулятор 20, как описано выше, установит заданный расход. При повышенном расходе ввиду ограниченной

5 холодопроизводительпости установки разность температур между потоками сжиженного природного газа па выходе и хладагента на входе в теплообменник последнего каскада охлал дения увеличивается. Выходной

0 сигнал с peгyv ятopa 18 также увеличится и через блок 25 умножения откроет полностью клапан 29, установив максимальный расход хладагента. Система настраивается так, что в этом случае выходной сигнал с регулятора 18, поступающий в .минусовмй вход сумматора 23, будет выше сигнала смещения, поступающего с блока 33 задания и на выходе сумматора 23 появится сигнал, который через блок 26 умножения поступит в

о .мипусовый вход сумматора 24. Сигнал с сумматора 24, поступающий на задающий вход регулятора 20 расхода, уменьшится и регулятор 20 с помощью клапана 27 установит расход сжиженного природного газа таким, чтобы при максимальпом использовании холодопроизводительности установки температура сжиженного газа на выходе установки имела заданное значение.

При недостатке природного газа (третий возможный режим) устройство также обеспечивает автоматическую работу установки. Так, если при какой-то заданной производительности поступление исходного газа уменьшается и на входе установки его давление снижается, что приводит к нарушению технологии процесса сжижения, в минусовый вход сумматора 24 поступит сигнал с выхода регулятора 21 давления и уменьшит выходной сигнал сумматора 24, подаваемый на задающий вход регулятора 20 расхода, тем самым снизив расход сжиженного природного газа настолько, чтобы обеспечить заданное давление газа в установке.

Работа прочих элементов устройства протекает аналогично другим режимам, при этом установка обеспечивает сжижение всего подаваемого к ней природного газа с заданной температурой сжиженного газа на выходе.

Во всех режимах автоматической работы установки технологический процесс сжижения природного газа обеспечивается по заданиям, вводимым с помош,ью блоков 34-38 задания в регуляторы 17 температуры, регуляторы 18 и 19 разности температур, регуляторы 21 давления природного газа и регуляторы 22 давления хладагента на линии всасывания компрессора.

В регулятор 17 температуры вводится задание, соответствуюш,ее температуре кипяш,его компонента хладагента, чем обеспечивается полное использование хладагента в теплообменниках первого каскада охлаждения.

Задание регулятору 19 разности температур устанавливается Из условия полного использования хладагента в теплообменниках промежуточного каскада охлаждения.

Регулятору 18 разности температур устанавливается задание из условия необходимой температуры сжиженного природного газа, так как температура хладагента на входе в теплообменник последнего каскада охлаждения постоянна и зависит от состава и давления хладагента.

Постоянные коэффициенты блоков 25 и 26 умножения рассчитываются или подбираются экспериментальным путем в зависимости от выбора задания смещения.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления каскадной установкой сжижения природного газа с многокомпонентным хладагентом, состоящей из теплообменников, каскадов охлаждения, содержащее датчик и регулятор давления на линии всасывания компрессора холодильного цикла, датчики

температзры сжиженного природного газа и хладагента после последнего теплообменника, регуляторы температуры и расхода, блоки задания и регз чпрующие клапаны, отличающееся тем, что, с целью обеспечения заданной темнературы сжиженного природного газа в режимах работы установки с постоянной, максимально возможной и переменной производительностями, оно снабжено регуляторами разности температур, сумматорами, блоками умножения, причем датчик температуры хладагента на выходе теплообменника первого каскада охлаждения соединен через регулятор температуры с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в этот теплообменник, датчик температуры природного газа на выходе и датчик температуры хладагента на входе в каждый теплообменник промежуточного каскада охлаждения соединены через регулятор разности температур с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в этот теплообменник, датчики температуры сжиженного природного газа на выходе и хладагента на входе в теплообменик последнего каскада охлаждения соединены через регулятор разности температур с блоком умножения и с плюсовым входом одного из сумматоров, минусовый вход которого соединен с блоком задания смещения, выход

блока умножения соединен с клапаном на линии подачи жидкого хладагента в теплообменник последнего каскада охлаждения, выход сумматора через блок умножения соединен с минусовым входом другого сумматора, второй минусовый вход которого соединен с выходом регулятора давления природного газа, а плюсовый вход соединен с блоком задания производительности, выход этого сумматора соединен с задающим входом регулятора расхода природного газа, выход которого соединен с клананом на линии выдачи сжиженного природного газа из установки.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3742721, кл. 62-37, 1968. m