Устройство для управления установкой низкотемпературной сепарации газа Советский патент 1980 года по МПК F25J3/00 G05D27/00 

плитудных ограничителей усложняет систему.

Цель изобретения - упрощение автоматической системы, поддержание добычи конденсата на уровне текущего коидеисатопотребления при минимальном отборе газа.

Эта цель достигается тем, что в устройство введены регулятор уровня, установленный на сборнике конденсата, и онтимизатор, первый и второй входы которого связаны соответственно с идентификатором и регулятором уровня, а выход оптимизатора подсоединен к вторым -входам регуляторов расхода газа.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для автоматического управления установкой НТС.

Устройство включает установки НТС 1, которые со стороны входа соединены трубопроводами 2 со скважинами 3, а выходными линиями 4 с газосборным коллектором 5, конденсатный коллектор 6, соединенный с каждой установкой НТС 1 и сборником 7 конденсата.

На каждой установке НТС 1 установлен регулятор 8 расхода газа, первый вход которого соединен с датчиком 9 расхода газа, установленным на выходной линии 4 установки НТС 1, а выход - с исполнительным механизмом 10, установленным на входной линии 11 установки НТС 1.

Устройство также содержит регулятор 12 уровня, установленный на сборнике 7, и оптимизатор 13, первый и второй входы которого связаны соответственно с идентификатором 14 и регулятором 12, а выход оптимизатора 13 подсоединен к вторым входам регуляторов 8. К входу идентификатора 14 подключены датчики 9 и датчик 15 расхода конденсата, установленный на конденсатном коллекторе 6.

Устройство работает следующим образом.

Газ со скважин 3 по трубопроводам 2 поступает во входные линии 11 и далее через исиолнительные механизмы 10 - в установки НТС 1, где за счет охлаждения из газа отделяется углеводородный конденсат. Носледний поступает в коиденсатный коллектор 6 и далее через датчик 15 расхода конденсата в сборник 7. Очищенный газ из установок НТС 1 ио выходным линиям 4 подается в газосборный коллектор 5.

Потребитель (наиример, конденсатоперерабатывающий завод) отбирает конденсат из сборника 7 в соответствии с его потребностью. Величиной, характеризующей соответствие между подачей и отбором конденсата, является уровень конденсата в сборнике 7. Если уровень конденсата постоянный, то подача конденсата со стороны установок НТС равна отбору конденсата потребителем. В противном случае уровень

будет либо уменьщаться, либо увеличиваться. Компенсация отклонения уровня от заданного значения в предлагаемой системе осуществляется изменением подачи конденсата, достигаемой при изменении производительности установки НТС. Для этой цели система содержит регулятор 12 уровня и регуляторы 8 расхода газа. Нри отклонении уровня конденсата от

заданного значения регулятор 12 изменяет регулирующее воздействие, которое через оптимизатор 13 поступает как задание на второй вход каждого регулятора 8. Регуляторы 8, сравнивая текущие расходы газа

через устаиовки НТС 1, измеренные датчиками 9, с задаиными значениями, воздействуют на свои исполнительные механизмы 10 до тех пор, пока текущие расходы газа не станут равными заданным. Измеиение производительностей установок НТС 1 приводит к изменению расхода конденсата, поступающего в сборник 7. В результате этого отклонение уровня уменьщается, причем, если оно не равно нулю, регулятор 12 продолжает изменять задание регуляторам 8 расхода газа (через оптимизатор 13). Процесс изменения задания регуляторам 8 расхода газа осун.ествляется до тех пор, пока текущая нроизводительиость установок НТС не станет такой, что уровень в конденсатосборнике будет равным заданному и, следовательно, добыча конденсата будет соответствовать его нотреблению.

Если бы выходной сигнал регулятора 12 уровня иодавался на вторые входы регуляторов 8 расхода газа, минуя оптимизатор 13, производительности всех установок НТС были бы одинаковыми (ввиду того,

что иа вторые входы регуляторов расхода газа подавался бы одииаковый сигнал задания). В этом случае текущий отбор газа расиределялся бы между установками НТС равиомерно. Однако такое распределение

не оптимально, потому что характеристики устаиовок НТС, представляющие собой зависимость выхода конденсата от производительности установки, отличаются друг от друга. Это обусловлено, главным образОлМ, неизбежным отличием характеристики груип газовых скважин, подключенных к установкам НТС.

Расчеты показали, что зависимость выхода (расхода) конденсата от производительности установки НТС с достаточной точностью аппроксимируется уравнением:

y,(Xi)X(a,i + a, + a,,-Xl (1)

гдеi - номер установки НТС (i

1-п);

Xi-производительность установки НТС (кг/с);

г/г - расход конденсата (кг/с); , а2г, йзг - коэффициенты аппроксимаЦП и. Выражение (1) - математическая модель установки НТС. Коэффициенты математической модели (1) изменяются (дрейфуют) во времени. Поэтому их необходимо непрерывно уточнять. Для этой цели иредназначен идентификатор 14. Задачу оиределения оптимальных производительностей установок НТС решает оптимизатор 13. В качестве исходной информации для ее решения используется заданный суммарный расход конденсата, пропорциональный выходному сигналу регулятора 12 уровня, и коэффициенты математической модели установок НТС, оиределяемые идентификатором 14. Задача оптимизации формируется в области допустимых производительностей установок НТС X. Xi Х необходимо найти такие значения Х,-, при которых суммарный выход конденсата равен заданному: ,-),; + а. + / г/ : 1 + ЙЗГ-) УО, а суммарная производительность установок НТС минимальна .„ мин2 гВ выражениях (2) - (4) приняты обозначения;Х;, Xi -минималь ю и максимально допустимые производительности установок НТС (кг/с); ./0 - заданный суммарный расход конденсата (кг/с). Коэффициенты математической модели установок НТС определяются идентификатором 14 по измеренным значениям расхода газа (датчики 9) и конденсата (датчик ки 15) в процессе нормальной эксплуатации. Сигналы, пропорциональные вычисленным коэффициентам математической модели установок НТС, подаются на первый вход оптимизатора 13. От регулятора 12 на второй вход оптимизатора 13 подается сигнал, характеризующий требуемый расход конденсата г/о. Допустимые производительности установок НТС Xi и Xi устанавливаются в оптимизаторе 13 вруч510 15 20 25 30 35 40 45 50 ную. Их значения берут из технологического регламента установок НТС. Оптимизатор 13 решает задачу (2) - (4). Полученные в результате решения оптимальные производительности установок НТС подаются на второй задающий вход соответствующих регуляторов 8 расхода газа. Последние поддерживают оптимальные производительиости установок НТС. Задача (2)-(4) ввиду нелинейности ограничения (3) относится к классу задач иелинейного программирования. Поэтому для ее решения исиользуется один из известных методов нелинейного ирограммироваиия. Экономический эффект от исиользования данного устройства заключается в снижении стоимости ориентировочно на 20% и увеличение суммарной добычи конденсата (конденсатоотдачи) ориентировочно на 5%. Формула изобретения Устройство для управления установкой низкотемпературной сепарации газа, содержащее датчики расхода газа, подсоединенные к первым входам соответствующих регуляторов расхода газа, связанных с исполнительными мехаиизмами на входных линиях установки, идентификатор, соединенный с датчиками расхода газа и конденсата, поступающего в сборник, отличающаяся тем, что, с целью поддержания добычи кондеисата на уровне текущего конденсатопотребления при минимальиом отборе газа за счет иовышения точиости регулирования, в него введены регулятор уровня, установленный на сборнике коиденсата, и оптимизатор, первый и второй входы которого связаны соответственно с идентификатором и регулятором уровня, а выход оптимизатора подсоединеи к вторым входам регуляторов расхода газа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Таранеико Б. Ф. Автоматическое управление установками низкотемпературной сепарации газа. М., ВНИИЭГазпром, 1973, с. 32-35. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2581092/03, кл. Е 21 В 43/00, 1978 (прототип).