Установка для низкотемпературной обработки природного газа Советский патент 1982 года по МПК F25B11/00 F25B49/00 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Изобретение относится к промысловой низкотемпературной обработке пржродного газа. Известна установка дпя низкотемпературной обработки природного газа, €XMxe{ жашая последовательно включенные между входным н выходным коллекторами сепаратор первой бтупени, пинию прямого потока рекуперативного теппообменника, сепаратор твердой ступени, трубодетаидер снабженный приводом соппового annapaia, низкотемпературный сепаратор, таишю обратного потока peKynepaTHBB wo теияообмеиннка и компрессор, а также поспедоватепьно Соединенные устройство анализа газодинамических .характеристик и оптимизатор, подключенный к приводу соппового аппарата tilУстановка не обеспечивает требуемой производительности. Цепь изобретения - повьпиение проиэ.водитепьности. Указанная ueiib достигается тем, что установка дополнительно содержит связанный с турбодетандером блок йпрыска ингибитора гидратообразования, подкпк ченный к оптимизатору. Кроме того, оптимизатор выполнен в виде поспедоватепьио соединенных бпока формирования функций сопряженных переменных, блока второй модели, бпока интеграторов, бпока формирования функции эффективности и бпока поиска экстремума, связанного с блоком второй модели и блоком формирования функций, сопряженных переменных, причем последний связан с блоком интеграторов. Устройство анализа газодинамических характеристик выполнено в виде последовательно соединенных блока накопления измеряемых параметров, блока определения переменных коэффициентов и блока первой модели. . На чертеже представлена бпока-схема установки. Установка содержит последовательно включенные между входным коллектором 1 и выхопным коллектором 2 сепаратор 3 первой ступени, линию 4 прямого потока рекуперативного теппооб- менника 5, сепаратор 6 второй ступе1 и, турбодетандер 7, снабженный приводом 8 соппового аппарата, низкотемпературный сепаратор 9, пинию 1О обратного потока рекуперативного теплообменника и ком прессор 11, а также устройство 12 анализа газодинамических характеристик, оптимизатор 13 и блок 14 впрыска ингибитора гидратообразования. Кроме того, на чертеже представ пены входящие в состав оптимизатора последовательно соединенные блок 15 формирования функций сопряженных переменных, блок 16 второй мо- дёпи, блок 17 интеграторов, блок 18 фор мирования функции эффективности и бпок 19 поиска экстремума, а также входящие в состав устройства анализа газодинамических характеристик блок 20 накопления измеряемых параметров, блок 21 определения переменных коэффициентов и бпок 22 первой модепи. Установка работает следующим образом. Газ из входного коллектора 1 через сепаратор 3 первой ступени, линию 4 прямого потока рекуперативного теплообменника 5, сепаратор 6 второй ступени подается в турбодетандер 7, где расщи- ряясь в проточной части, совершает работу на лопатках колеса турбины и охлаждается до температуры сепарации. При этом из газа выделяется конденсат, который отделяется в низкотемпературном сепараторе 9. Очищенный газ через пинию 10 обратного потока рекуперативного теплообменника 5 и компрессор 11 поступает в выходной коллектор 2, Для предотвращения образования гидратов на входе в турбодетанаер ввоаит- ся ингибитор гидратообразования с помощью блока 14 впрыска ингибитора гидратообразования. Оптимум режима функционирювания установки характеризуется интеграгшным критерием эффективности, составляющими компонентами которого являются расход природного гаэа через установку, рас ход ингибитора гидратообразования, добыча конденсата. Составляющие интегрального критерия являются измеряемыми характеристиками и .являются функциями газодинамических параметрюв установки. Для обеспечения максимума произвоЛительности установки необходимо опера- тивно находить режим, соответствующий экстремуму функции, характеризующей эффективность, например, функции Гамильтона - Понтрягина, Блок 20 накопления измеряемых параметров производит измерение и накопление с заданным шагом переменных расходов газа, ингибитора и добычи конденcaTa, температур и давлений газа на входах и выходах сепараторов 3, 6 и 9 компрессора 11 турбодетандера 7. Блок 21 опредепення переменных коэффициентов адаптивной модели производит сравнение и гуммирование во времени рассогласования выходов блока 2О и бпока 22 адаптивной первой модели. При превышении уровня рассогласования блок 21 производит перестройку коэффициентов адаптивной первой модели в бпоке22. Блок 15 формирования функций сопряженных переменных в соответствии с введенным критерием эффективности и сиг налом управления блока 19 поиска экс- ремума функции Гамильтона - Понтрягина производит формирование функции сопряженных переменных. Блок 16 второй модели подстраивает коэффициенты модели по сигналу от блока 22 адаптивной первой модели. Блок 18 производит формирование функции Гамильтона - Понтрягина по результатам отработки сигналов блоков 15 и 16 блоком 17 интеграторов. Блок 19 поиска экстремума функции Гамильтона - Понтрягина формирует серию сигналов управления блокам 15 и 16 и определяет экстремум функции Га- мипьтона - Понтрягина формируемой блоком 18, при этом оптимальный сигнал управления выдается приводу 8 соппово- го аппарата и блоку 14 впрьгска ингибитора гидрообразования для реализации оптимального режима функционирования установки. Цикл оптимального управления повторяется с заданным шагом. Таким образом, предлагаемая конструкция установки позволяет повысить производительность за счет оптимизации управления и предотвращения образования гидратов на входе в турбодетандер. Формула изобретения 1. Установка для низкотемпературной обработки природного газа, содержащая последовательно включенные между входным и выходным коллекторами сепара