Автоматическая система управленияуСТАНОВКАМи НизКОТЕМпЕРАТуРНОйСЕпАРАции гАзА Советский патент 1981 года по МПК E21B41/00 G05D27/00 

екая система управления, содержащая установки низкотемпературной сепарации газа, которые соединены через исполнительные механизмы и трубопроводы со скважинами, и подключены через датчики расхода газа и конденсата к идентификаторам, регулятор расхода газа, выход которого связан с исполнительным механизмом, а один из входов - подключен к одному из выходов датчика расхода газа, при этом второй вход регулятора расхода газа подсоединен к выходам соответствуюгцих амплитудных ограничителей. Кроме этого, система содержит датчик и регулятор удельного приращения расхода конденсата, причем датчик расхода конденсата нодсоединен к первому входу идентификатора, ко второму входу которого подключен датчик расхода газа, связанный одновременно с первым входол датчика удельного приращения расхода конденсата, подсоединенного вторым входом к выходу идентификатора, нри этом первый и второй входы регулятора удельного приращения расхода конденсата соединены соответственно с выходами регулятора давления газа и датчика удельного приращения расхода конденсата, а выход- со входом амплитудного ограничителя 2J.

Известная система обеспечивает оптимальное распределение суммарной производительности между установками HiC.

Однако, указанная система является сложной, а в связи с этим - значительная стоимость ее.

Целью изобретения является упрощение системы.

Цель достигается тем, что система снабжена нелинейным функциональным преобразователем, при этом нервый вход нелинейного функционального преобразователя подключен к выходу идентификатора, второй вход - к выходу регулятора давления газа, а выход нелинейного функционального преобразователя подключен ко второму входу регулятора расхода газа.

Принципиальная схема автоматической системы управления установками НГС показана на чертеже.

Система включает установки НТС 1, которые со стороны входа соединены трубопроводами 2 со скважинами 6, а трубопроводами 4 - с газосборным коллектором 5, на котором установлен регулятор давления газа 6. На выходах из установок iiiC установлены датчики расхода газа 7, подключенные к первым входам соответствующих регуляторов расхода газа 8, связанных с исполнительными механизмами 9, установленными на входе в установки HiC i. На каждой установке HI С 1 установлены также датчик расхода конденсата 10 и идентификатор 11, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно, датчики 7 и 10 расхода газа н конденсата.

Автоматическая система также содержит установленный на каждой установке НТС 1 нелинейный функциональный преобразователь 12, первый вход которого соединен с выходом идентификатора 11, второй - с регулятором давления 6, а выход - со вторым входом регулятора расхода газа 8.

Автоматическая система управления работает следующим образом.

Давление газа в газосборном коллекторе 5 остается постоянным, если суммарный поток газа из установок НТС 1 равен отбору газа из этого коллектора. Нрн изменении отбора газа давление в коллекторе 5 отклоняется от заданного значения. Величину отклонения воспринимает регулятор давления газа 6 и преобразует ее в регулирующее воздействие К, которое поступает на второй вход нелинейных функциональных преобразователей 12. На первый вход этих преобразователей поступает информация от идентификатора И. Последние по измеренным значениям расхода газа и конденсата (датчики расхода 7 и 10) определяют коэффициенты Bi, d, Di математической модели i-ой установки НТС. Нелинейные функциональные преобразователи, принимая значения Я, Bi, С,, Di по формуле

-Cj - У (B,L)

(1)

i Ю1

определяют оптимальную производительность i-ой установки НГС. Нрн этом, если , то в качестве оптимальной принимается и если , то , где 7/ и qi - минимально и максимально допустимые производительности установок НТС.

Выходной сигнал нелинейных функциональных преобразователей 12, пропорциональный оптимальной производительности соответствующей установки НГС, как задание, на вход регуляторов расхода газа 8. Последние сравнивают текущую производительность установки НТС, измеренную датчиком расхода газа 7, с заданной и воздействует на свои исполнительные механизмы 9 до тех пор, пока текущий расход газа не станет равным заданному. Нри этом отклонение давления в газосборном коллекторе уменьшается. Если величина отклонения давления не равна нулю, то регулятор давления газа 6 продолжает изменять регулирующее воздействие Я, в результате чего нелинейные функциональные преобразователи 12 также изменяют по закону (I) задание регуляторам расхода газа 6. Процесс регулирования продолжается до тех пор, пока отклонейие давления в газосборном коллекторе 5 (от задаиного значения) не станет равным нулю, т. е. до тех пор, пока суммарная производительность установок НГС не станет равной текущему отбору газа. Покажем, что реализация алгоритма управления (1) обеспечивает максимум добычи конденсата. Согласно оиисанию системыпрототипа суммарная добыча кондеисата равна G, i (А, + B,q, -f Cfl + Agf). (2) Задача состоит в определении таких ироизводительностей установок НТС qi° из допустимой области ,(3) при которых целевая функция (2) принимает максимальное значение и выполняется условие материального баланса 0, где G - общий отбор газа из газосборного коллектора. Целевая функция (2) выпукла. Поэтому задача (2)-(4) может быть решена методом неопределенных множителей Ланграижа, согласно которому решение оптимально, если 1 5, + , -f .-п, (5) т. е., если производные от функции выхода конденсата по нагрузке каждой установки НТС равны друг другу и равны неопределенному множителю Я. В предложенной системе также, как и в системе-прототипе, , J. значение л. формируется регулятором давления 6 до тех пор, пока не будет выполнено условие (4). Поэтому в установившемся режиме значение Я известно. Коэффициенты Bi, d, Di определяются идентификаторами И по измеренным значениям расхода газа и конденсата. При этом используются алгоритмы, приведенные, например, в книге Растрыгин Л. А., Маджаров Н. Е. Введение в идентификацию объектов управления. «Энергия, М., 1977 г. Решая уравнение (5) относительно гдля каждой установки НТС получаем выражение (1). Таким образом, поддерживая производительность каждой установки НТС равной значению, определенному но (1), мы удовлетворяем условию (5) и, следовательно, максимизируем суммарную добычу конденсата. Если вычисленное по (1) значение qi вышло за пределы (3), то в качестве оптимального принимаем соответствующее предельное значение производительности. Эту нелинейную операцию также вы510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 полняет нелинейный функциональный преобразователь 12. Технико-экономическое преимущество предложенной автоматической системы управления состоит в ее упрощении, достигнутом в результате исключения из системы амплитудного ограничителя, датчика и регулятора удельного приращения расхода конденсата, установленных в системе-прототипе на каждой установке НТС. Это позволяет уменьшить стоимость системы. Кроме того, исключение из системы управления промежуточных элементов, позволяет повысить качество процесса управления, уменьшить время регулирования, степень колебательности и т. д. Экономический эффект от использования предложенной системы может быть получен газодобывающим предприятием за счет уменьшения затрат на ее приобретение и эксплуатацию (ориентировочно на 57о). Формула изобретения Автоматическая система управления установками низкотемпературной сепарации газа, включающая установки низкотемпературной сепарации, которые соединены через исполнительные механизмы и трубоироводы со скважинами и подключены через датчики расхода газа и конденсата к идентификаторам, регулятор расхода газа, выход которого связан с исполнительным механизмом, а один из входов - подключен к одному из выходов датчика расхода газа, другой выход которого подключен к газоотборному коллектору, на котором установлен регулятор давления газа, отличающаяся тем, что, с целью ее упрощения, она снабжена нелинейным функциональным преобразователем, при этом первый вход нелинейного функционального преобразователя подключен к выходу идентификатора, второй вход - к выходу регулятора давления газа, а выход нелинейного функционального преобразователя подключен ко второму входу регулятора расхода газа. Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе 1.Тараненко Б. Ф. «Автоматическое управление установками низкотемпературной сепарации газа, М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2581092, кл. Е 21В 43/00, 005D 27/00, 15.02.78.

Ю //