Система автоматического управления процессом осушки газа Советский патент 1982 года по МПК B01D53/26 G05D27/00 

1

Изобретение относится к системам автоматического управления процессами осушки газа и может быть использовано в установках низкотемпературной сепарации газа на газодобывающих предприятиях.

Известна система автоматическоо управления процессом осушки газа в установке низкотемпературной сепарации (НТС), со держащая коллектор, трубопровод сырого газа, регулируемый штуцер, установленный на входе сепаратора, трубопровод осушенного газа, на котором установлены датчик температуры и дифманометр, теплообменник, на байпасе которого установлен клапан, манометр, который установлен на коллекторе и соединен с регулятором давления обратного действия и вторичным прибором, выход датчика температуры соединен с регулятором температуры обратного действия и вторичным прибором, выход дифманометра соединен с регулятором расхода обратного действия и вторичным прибором, другой вход регулятора расхода соединен с блоком ограничения сигнала 1.

Недостаток известной системы заключается в том, что она обеспечивает качественную подготовку газа только в начальный

период в режиме номинальной добычи, т. е. режиме работы установки НТС при номинально-расчетном расходе газа через нее и до момента полного перекрытия байпаса на теплообменнике, когда давление в пласте обеспечивает перепад давлений в сепараторе установки низкотемпературной сепарации газа с дроссель - эффектом для избыточного холодосъема. Режим падающей добычи - режим работы установки НТС после перекрытия байпаса на теплообменнике, когда пластового давления уже недостаточно для получения постоянного избыточного и необходимого холодосъема за счет дроссельэффекта при заданном расходе и давлении, обеспечивает запас управляющего воздействия для регулирования (стабилизации) температуры в сепараторе.

Переходный период - это режим работы установки НТС в режимах номинальной и падающей добычи, когда запас холода, необходимый для режима номинальной добычи, то появляется, то исчезает. В этот период на работе установки особенно сказываются колебания давления в коллекторе на входе за счет изменения количества включаемых в работу скважин и изменения расхода по отдельным ниткам, а также значительные суточные колебания температуры окружающей среды, достигающей 10-20°С. Поэтому в этот период указанная система, являясь дискретной (ручной ввод задания), не обеспечивает оптимальную, точнее максимально-возможную р данный момент производительность газодобывающего промысла.

Целью изобретения является обеспечение максимальной производительности установки низкотемпературной сепарации газа при поддержании заданного качества газа в переходный период.

Поставленная цель достигается тем, что система снабжена первым реле, вход верхней камеры которого соединен с выходами регулятора давления, вход нижней камеры соединен с выходами регулятора температуры, а выходы верхней и нижней камер соединены с входом блока ограничения сигнала, первым реле сравнения, нижняя камера сравнения которого соединена с нижней камерой первого реле, верхняя камера сравнения соединена с верхней камерой сравнения первого реле, а также с выходом первого задатчика, вторым реле сравнения, верхняя камера сравнения которого соединена с выходом дифманометра, выходы верхней и нижней камер соединены с нижней камерой сравнения первого реле, а нижняя камера сравнения соединена с выходом второго задатчика, вторым реле, выход нижней камеры которого соединен с выходами верхней и нижней камер первого реле сравнения, выход верхней камеры, верхняя камера сравнения и вход нижней камеры соединены с входом верхней камеры второго реле сравнения, третьим реле сравнения, верхняя камера сравнения которого соединена с нижней камерой сравнения первого реле сравнения, выходы верхней и нижней камер соединены с нижней камерой сравнения второго реле, а нижняя камера сравнения соединена с третьим задатчиком, третьим реле, выходы верхней и нижней камер которого соединены с клапаном, верхняя камера сравнения соединена с верхней камерой сравнения первого реле сравнения, нижняя камера сравнения соединена с в 1ходами верхней и нижней камер второго реле сравнения, а вход верхней камеры соединен с верхней камерой сравнения третьего реле сравнения и выходом регулятора температуры.

На чертеже изображена схема системы автоматического управления процессом осушки газа.

Система автоматического управления процессом осущки газа в установке низкотемпературной сепарации газа с дроссель-эффектом в переходный период содержит коллектор 1, трубопровод 2 сырого газа, теплообменник 3, регулируемый штуцер 4 (ВО), сепаратор 5, трубопровод 6 осушенного газа, который проходит через теплообменник 3

И на байпасе которого установлен клапан 7 (ВО), манометр 8, который соединен с регулятором 9 давления обратного действия и вторичным прибором 10, дифманометр 11, который соединен с регулятором 12 расхода обратного действия и вторичным прибором 13, связанными со штуцером 4, блок 14 ограничения сигнала, выход которого соединен с входом задания регулятору 12 расхода, датчик 15 температуры, который соединен с регулятором 16 температуры обратного действия и вторичным прибором 17, первое реле 18, вход верхней камеры которого соединен с выходами регулятора 9 давления и вторичного прибора 10, вход нижней камеры - с выходами регулятора 16 температуры и вторичного прибора 17, а выходы верхней и нижней камер соединены с входом блока 14 ограничения сигнала, первое реле 19 сравнения, на вход верхней камеры которого подается питание, вход нижней камеры соединен с атмосферой, нижняя камера сравнения соединена с входом нижней камеры первого реле 18, верхняя камера сравнения соединена с верхней камерой сравнения первого реле 18, а также с первым задатчиком 20 и выходом первого дросселя 21, на вход которого подается питание, второе реле 22 сравнения, вход нижней камеры которого соединен с атмосферой, верхняя камера сравнения соединена с выходом дифманометра 11, выходы верхней и нижней камер соединены с нижней камерой сравнения первого реле 18,

0 а нижняя камера сравнения соединена с вторым задатчиком 23 и выходом второго дросселя 24, на вход которого подается питание, второе реле 25, на вход верхней камеры которого подается питание, выход нижней камеры соединен с выходами- верхней и нижней камер первого реле 19 сравнения, выход верхней камеры, верхняя камера сравнения и вход нижней камеры соединен с входом верхней камеры второго реле 22 сравнения, третье реле 26 сравнения, на вход верхней камеры которого подается питание,вход

нижней камеры соединен с атмосферой, верхняя камера сравнения соединена с нижней камерой сравнения первого реле 19 сравнения, выходы верхней и нижней камер соединены с нижней камерой сравнения второго

5 реле 25, а нижняя камера сравнения соединена с третьим задатчиком 27 и выходом третьего дросселя 28, на вход которого подается питание, третье реле 29, вход нижней камеры которого соединен с атмосферой, выходы верхней и нижней камер соединены

0 с клапаном 7, верхняя камера сравнения соединена с верхней камерой сравнения первого реле 19 сравнения, нижняя камера сравнения соединена с выходами верхней и нижней камер второго реле 22 сравнения, а вход верхней камеры соединен с верхней камерой

5 сравнения третьего реле 26 сравнения.

Система работает следующим образом.

В исходном положении установка НТС

работает в нормальном режиме: расход газа выше минимального расхода, который задается вторым задатчиком 23 из расчета такого минимального расхода газа, ниже которого уже практически не происходит заметного снижения температуры газа в сепараторе (определяется опытным путем в процессе эксплуатации данной установки НТС); рабочее давление - ниже максимально-допустимого давления, которое задается задатчиком вторичного прибора 10; температура газа в сепараторе 5 соответствует заданной задатчиком вторичного прибора 17 величины, которая выбирается из условий качественной подготовки газа. Для задания максимальных и минимальных значений температуры газа, в пределах которых должна поддерживаться температура газа в сепараторе 5, служат соответственно первый задатчик 20 - меньший подпор (настроенный на величину давления 0,2- 0,5 кгс/см) и третий задатчик 27- больший подпор (настроенный на величину давления 0,6-0,9 кгс/см).

Iтакт. При повышении температуры газа в сепараторе 5 и приближении ее к максимально-заданной задатчиком 20, второе реле 25 находится в верхнем положении (закрыто) под действием пружины и величина сигнала с него равна нулю, первое реле 19 сравнения находится в верхнем положении (закрыто), поскольку величина управляющего сигнала от регулятора 16 температуры больше величины сигнала от первого задатчика 20, третье реле 26 сравнения находится в верхнем положении (закрыто), поскольку величина управляющего сигнала от регулятора 16 температуры меньше величины сигнала от третьего задатчика 27, второе реле 22 сравнения находится в нижнем положении (открыто), поскольку величина сигнала от дифманометра 11 больше величины сигнала от второго задатчика 23

и выходной его сигнал равен нулю, так как на второе реле 22 сравнения не подается питание от второго реле 25 и сигнал от второго реле 11 сравнения на первое реле 18 и третье реле 29 не подается, первое реле 18 находится в нижнем положении под воздействием сигнала от первого задатчика 20 (меньший подпор) и управляющий сигнал от регулятора 9 давления через первое реле

18и блок 14 ограничения сигнала поступает в качестве задания на регулятор 12 расхода, третье реле 29 находится в нижнем положении (открыто) под действием сигнала от первого задатчика 20 (меньший подпор),

в результате управляющий сигнал от регулятора 16 температуры подается на клапан 7, который прикрывается.

IIтакт. При превышении температуры газа в сепараторе 5 величины максимально-заданной первым задатчиком 20 первое реле

19сравнения перейдет в нижнее положение (открыто), так как величина управляющего сигнала от регулятора 16 температуры стала меньше величины сигнала от первого задатчика 20 и сигнал от него (давление питания) поступит в нижнюю камеру второго реле 25, вследствие чего второе реле 25 перейдет в нижнее положение (открыто) и станет на самоблокировку, поскольку сигнал питания от первого реле 19 сравнения поступает также в верхнюю камеру сравнения, и сигнал питания от второго реле 25 проходит через открытое второе реле 22 сравнения на первое реле 18 и третье реле 29, вследствие чего первое реле 18 перейдет в верхнее положение (закрыто) и отключит задание регулятору 12 расхода от регулятора 9 давления и подключит к нему управляющий сигнал от регулятора 16 температуры; третье реле 29 также перейдет в верхнее положение и отсоединит клапан 1 (ВО) от управляющей линии регулятора 16 температуры и соединит его с атмосферой - клапан 7 закроется и весь холодный газ будет направляться через теплообменник 3, третье реле 26 сравнения остается в закрытом положении, поскольку величина управляющего сигнала от регулятора 16 температуры остается меньше величины сигнала от третьего задатчика 27. Вследствие этого расходом газа через сепаратор 5 будет управлять регулятор 16 температуры. Поскольку температура газа в сепараторе 5 станет выше заданной, величина управляющего сигнала от регулятора 16 температуры стала малой, то уменьшилось и задание регулятору 12 расхода, который при этом уменьшает величину управляющего сигнала на регулируемый штуцер4 (ВО), вследствие чего он прикрывается и уменьшает расход газа через сепаратор 5 и температура газа в нем начнет понижаться.

IIIтакт. При понижении температуры газа в сепараторе 5 ниже максимально заданной первым задатчиком 20 первое реле 19 сравнения перейдет в верхнее положение (закрыто), поскольку величина управляющего сигнала от регулятора 16 температуры будет больше величины сигнала от первого задатчика 20 и величина сигнала от первого реле 19 сравнения в нижнюю камеру второго реле 25 станет равна нулю, но второе реле 25 останется в нижнем положении (открыто), поскольку оно находится на самоблокировке, остальные реле и реле сравнения также останутся в прежнем положении.

IVтакт. При дальнейшем понижении температуры газа в сепараторе 5 ниже минимально заданной третьим задатчиком 27, третье реле 26 сравнения перейдет в нижнее положение (открыто), поскольку величина управляющего сигнала от регулятора 16 температуры стала больше величины сигнала от третьего задатчика 27 и сигнал от третьего реле 26 сравнения поступит в нижнюю камеру сравнения второго реле 25, которое перейдет в верхнее положение (закрыто) к величина сигнала от него на первое реле 18 и третье реле 29, проходящего через второе реле 22 сравнения, станет равна нулю, вследствие чего первое реле 18 и третье реле 29 перейдут в нижнее положение (открыто), при этом первое реле 18 отключит задание регулятору 12 расхода от регулятора 16 температуры и подключит к нему управляющий сигнал от регулятора 9 давления, а третье реле 29 подключит клапан 7 (ВО) к регулятору 16 температуры, при .этом клапан 7 (ВО) приоткроется и часть холодного газа будет проходить через байпас теплообменника 3.

Вследствие этого расходом газа через сепаратор 5 будет управлять регулятор 9 давления.

Vтакт. Вследствие перепуска части холодного газа через байпас теплообменника температура газа в сепараторе 5 начнет повышаться и третье реле 26 сравнения перейдет в верхнее положение (закрыто), поскольку величина управляющего сигнала от регулятора 16 температуры станет меньше величины сигнала от третьего задатчика 27; сигнал от третьего реле 26 сравнения на второе реле 25 снимается, но второе реле 25 останется в верхнем положении (закрыто) под действии его пружины.

В результате этих действий система пришла в первоначальное положение (I такт).

VIтакт. При расходе газа в сепараторе 5 менее минимальной величины, заданной вторым задатчиком 23, второе реле 22 сравнения будет находиться в верхнем положении (закрыто), поскольку величина сигнала от дифманометра 11 будет меньше величины сигнала от второго задатчика 23; сиг1:1ал от него на первое реле 18 и третье реле 29 исчезнет, в результате чего они будут находи1;ься в нижнем положении (открыто), и управляюш,ий сигнал от регулятора 9 давления поступит Б качестве задания регулятору 12 расхода,а регулятор 16 температуры будет управлять клапаном 7.

В таком состоянии система будет работать до увеличения расхода сырого газа, после чего она будет работать согласно ранее описанных тактов I-V. Этот режим работы чаще всего бывает при пуске или остановке установки, чтобы исключить ложное воздействие регулятора 16 температуры на ее работу, заключающееся в том, что при временном повышении температуры в сепараторе регулятор 16 температуры выдавал бы управляюш.ий сигнал на дальнейшее уменьшение расхода до нуля, т. е. если бы не было блокировки, то невозможно было бы запустить установку в работу.

Преимуществом предлагаемой системы является возможность обеспечения максимальной производительности установки низкотемпературной сепарации газа с дроссельэффектом в переходный период.

Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет продления времени эксплуатации газодобывающих промыслов без применения искусственного охлаждения газа при его осущке и искусственного повышения его давления при подаче в магистральный газопровод, более полной отдачи газодобывающих промыслов и экономии на строительстве дополнительных сорружений.

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом осущки газа в установке низкотемпературной сепарации, содержащая коллектор, трубопровод сырого газа, регулируемый штуцер, установленный на входе сепаратора, трубопровод осушенного газа, на котором установлены датчик температуры и дифма- нометр, теплообменник, на байпасе которого установлен клапан, манометр, который установлен на коллекторе и соединен с регулятором давления обратного действия и вторичным прибором, выход датчика температуры соединен с регулятором температуры

0 обратного действия и вторичным прибором, выход дифманометра соединен с регулятором расхода обратного действия и вторичным прибором, другой вход регулятора расхода соединен с блоком ограничения сигнала, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения максИмальной производительности установки низкотемпературной сепарации газа при поддержании заданного качества газа в переходный период, система снабжена первым реле, вход верхней камеры которого соединен с выходами регулятора давления, вход нижней камеры соединен с выходами регулятора температуры, а выходы верхней и нижней камеры соединены с входом блока ограничения сигнала, первым реле сравнения, нижняя камера сравнения которого соединена с нижней камерой первого реле, верхняя камера сравнения соединена с верхней камерой сравнения первого реле, а также с выходом первого задатчика, вторым реле сравнения, верхняя камера сравнения которого соединена с выходом дифманометра, выходы верхней и нижней камер соединены с нижней камерой сравнения первого реле, а нижняя камера сравнения соединена с выходом второго задатчика, вторым реле, выход нижней камеры которого соединен с выходами верхней и нижней камер первого реле сравнения, выход верхней камеры, верхняя камера сравнения и вход нижней камеры соединены с входом верхней камеры второго реле сравнения, третьим реле сравнения, верхняя камера, сравнения которого соединена с нижней камерой сравнения первого реле сравнения, выходы верхней и нижней камер соединены с нижней камерой сравнения второго реле, а нижняя камера сравнения соединена с третьим задатчиком, третьим реле, выходы верхней и нижней камер которого соединены с клапаном, верхняя камера сравнения соединена с верхней камерой сравнения первого реле сравнения, нижняя камера сравнения соединена с