Устройство для сепарации газа

юз Советских циалмстическнк Республик) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАР Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию технологическими процессами и может быть использовано в газо. добывающей промышленности на. промыслах, обустроенных установками низкотемпературной сепарации (НТС) газа.5Известно устройство для автоматического регулирования производительности установок низкотемпературной сепарации газа 11), содерщее ряд автоматических регуляторов давле. ния, отборные элементы которых подключены к газосборному, коллектору, а исполнительные механизмы установлены перед.низкотемпературными сепараторами и соединены с выходами автоматических регуляторов давления. При изменении отбора газа с промысла давление в коллекторе отклоняется от заданного значения. Автоматические регуляторы воспри нимают это отклонение давления и воздействуют на свои исполнительные механизмы, устанавливая такуй суммарную производительность установок низкотемпературной сепарации, при которой давление в газосборном коллекторе становится равным заданному значению. При структорское бюро "Промавтоматика этом распределение суммарной производительности между установками может быть произвольным, что приводит к потере эффективности использования пластовой энергии для осу - ществления процессовНТС и ухудшению качества подготовки газа, Кроме этого, устройство не обеспечивает защиту установок низко- температурной сепарации газа от перегрузок, так как при увеличении отбора газа с промысла регуляторы давления изменяют открытие регулирующих органов своих исполнительных механизмов до недопустимых значений. Одновременная перегрузка одних установок и недо. грузка других приводит к ухудшению качест. ва подготовки газа, в чем состоит недостаток устройства.Ближайшим по технической сущности является устройство для сепарации газа 21, содержащее, сепараторы, которые соединены трубопроводами с газосборным коллектором, на котором установлен датчик давления, соединенный с входом регулятора давления, установленные иа выходах сепараторов датчики расхода, выходы которых соединены с первыми входами723538соответствующих регуляторов расхода, подключенных к управляющим входам исполнитель.ных механизмов, установленных на входахсепараторов, амллитудные ограничители, выходы которых соединены со вторыми входамисобтветствующих регуляторов расхода,При изменении отбора газа с промысладавление в газосборном коллекторе отклоняется от эаданного значения. Регулятор давлениявоспринимает это отклонение и через амплитуд 1 Оный ограничитель изменяет задание соответст 1 вующему регулятору расхода. Регуляторы расхода воздействуют на соответствующие исполнительные механизмы до тех пор, пока производительность соответствующей установки НТС 15не станет равной заданному значению. Амплитудные ограничители предназначены для предотвращения перегрузок установок ниэкотемпературной сепарации газа, Они настраиваются таким образом, что сигнал проходит через амплитудные ограничители к регуляторам расходабез изменения только в том случае, когда величина этого сигнала не превышает значения,соответствующего максимально допустимой производительности установки НТС. В другом случае на выходе соответствующего амплитудногоограничения будет оставаться сигнал постоянного значения, соответствующий максимально допустимой производительности соответствующейустановки НТС. Это значение производительнос- ЗОти и будет поддерживать автоматический регулятор расхода, Устройство обеспечивает равномерное или заданное распределение производительности между установками НТС, а такжезащиту установок от перегрузок. 35Однако устройство не позволяет оптимальным образом использовать пластовую энергиюгаза для его осушки и очистки, так как законраспределения суммарной производительностизаранее предопределен настройкой. Цель изобретения - повышение точности устройства,ЪЦель достигается тем, что устройство содержит регуляторы удельного приращения эксерге. тической мощности и задатчики величины эксергии, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков расхода, а выходы - с первыми входами регуляторов удельного приращения эксергетической мощности, вторые вхо. о ды которых соединены с выходом регулятора давления, а выходы - с входами амплитудных ограничителей.На чертеже показано устройство для сепарации газа. 55Оно состоит из регулятора давления 1, с датчиком давления на входе (на чертеже не показан) подключенного входом к газосборному коллектору 2, а выходом - к первому входу регуля. торов удельного приращения эксергетической мощности 3, задатчиков величины эксергии 4, датчиков расхода 5, регуляторов расхода 6, амплитудных ограничителей 7, исполнительных механизмов 8, сепараторов установок.низкотемпе. ратурной сепарации 9, скважин 10 и входных коллекторов 11, Ко второму входу регуляторов удельного приращения зксергетической мощности 3 подключены соответствующие эадатчики величины эксергии 4, соединенные своим входом с соответствующим датчиком расхода 5, подключенного выходом к первому входу соответствующего регулятора расхода 6, ко второму входу которого через соответствующий амплитудный ограничитель 7 подключен регулятор приращения эксергетической мощности 3. Выход регулятора 6 подключен к исполнительному механизму 8, установленному на установке НТС 9, на которую со скважины 10 через входной коллектор 11 поступает поток газа.Устройство работает следующим образом, Давление при изменении отбора газа на газосборном коллекторе 2 отклоняется от заданного значения. Регулятор давления 1 воспринимает это отклонение и вырабатывает регули. рующее воздействие, которое поступает на пер. вый вход всех регуляторов удельного прира-. щения эксергетической мощности 3. Текущее значение удельного приращения эксергетической мощности задается посредством задатчиков ве. личины экеергии 4 по расходу газа через установку НТС. С этой целью соответствующий датчик расхода 5 подключен к задатчику величины эксергии 4. Сигнал, пропорциональный текущему значению удельного приращения эксергетической мощности, поступает от задатчика величины эксергии 4 на второй вход регулятора удельного приращения эксергетической мощности 3. При отклонении текущего значения удельного приращения эксергетической мощ. ности от заданного, установленного регулятором давления 1 для всех регуляторов 3, последние, через амплитудные ограничители 7, изменяют задание регуляторам расхода 6, При отклонении текущего значения расхода газа, измеря. емого датчиками расхода 5 от заданного, регу. ляторы расхода 6 воздействуют на исполнительные механизмы 8 до тех пор,.пока эти отклонения не станут равными нулю. Наличие амплитудного ограничителя 7 между регуляторами расхода 6 и удельного приращения эксергети. ческой мощности 3 обеспечивает защиту установок НТС от перегрузки. Так как. один и тот же сигнал от регулятора давления 1 поступает параллельно на входы всех регуляторов эксергетической мощности 3, то производительность каждой установки будет такой, при которой удельное приращение эксергетической723538 в уравнение (3) суммарная эксер.от того, как обктораНа проены огпроизНТС,где делит чтобь 5 ыполнялось услови Е= где общ колл приних.Е Й(8 То -ра газа после установки мпера ТС, К дж/кгК,па формул постоянная,щность в 1 иРЬ -о 9ая мощност азо ергетическая моЯ=ч,= Общая эксергетическ проходящего через и сумме эксергетически а экс потока газа,ТС, равнаяпотоков становок Н мошно стен иР;дЧ, АЯэтот принций реа й автоматического тановки НТС О дН, д . для вают удельны ощности, такмере отражае личины и ее раз ния на ческой деленно этой ве ние удельного ощности входи и НТС при изв 1 1, с зависит тДля его опре величины эксе ассчитываемы Знач5ческой мустановкР а Ь э ициент где а, Ь, спо приведеннь лам,литературе формериментально.и к установке Н пределяемые эк несколь;ото При подключениких скважин, стру остается такой же, е ос зависимос к мощности потоков газа на входах в установки НТС будут одинаковыми. Равенство удельных приращений эксергетической мощности потоков газа на входе в установки НТС свидетельствует о том, что такое распределение суммарной производительности между установками НТС обеспечивает максимум суммарной эксергетической мощности входных потоков газа и, следовательно, наиболее глубокое их охлаждение и наилучшее качество подготовки газа,Эксергетическая мощность потока газа на входе в установку НТС характеризует ту часть пластовой энергии, которая пригодна для технического использования на установке. Эта часть пластовой энергии определяется разностью давлений газа на входе и выходе из установки НТС и называется эксергией давления, Именно 1 эксергия давления преобразуется на установке НТС в эксергию, связаннуюс охлаждением и понижением температуры газа. Эксергия давления потока, выраженная в Дж/кг, определяется по известной формуле.Ре=йТ и р(1) где Р, Ро - ление дофи после установки где 1 = 1, 2, и - номер установки НТС.Чем больше будет суммарная эксергетическая мощность потоков газа, тем больше будет суммарная холодопроизводительность уста. иовок НТС и лучше качество подготовки газа.Давление газа на входе в установку НТС зависит от ее производительности. Чем больше расход газа, тем меньше давление. Эта зависимость при подключении к установке НТС одной скважины описывается известным уравнением 6Подставив выражение (4) получими г ы-:Е ы.=р,тК,.ь =1 1, о=т 1 о Из уравнения (5) видно, что гетическая мощность зависит щни отбор газа из газосборного кощ аспределен между установками ТНС зводительность установок НТС нало аниченияОс сюах тс - максимально-допустимаятихводительность установкиЗадача состоит в том, чтобы опрекие ц; из допустимой области (6),и отбор газа иэ газосборногоктора, и целевая функция (5)мала максимальное значение% ЖЭксергетическая характеристика для каждой установки НТС представляет собой выпук лую функцию от производительности.Известно, что в этом случае решение зада. чи (6) - (3) распределения суммарной проиэво. дительности между установками может производитьсг по принципу равенства производных от эксергетической мощности входного потока газа каждой установки НТС по производительности, т.е. суммарную производительность надо распределить так, чтобы Ай, ДН ди ,И(, 19 и о лизуется предло о регулированчя. Для сокращения наименовам приращением эксергети. как это название в опрет физическую сущностьмерность -- .,вткг/сприращения эксергетиого потока газа каждой естных значениях В. То. олька от производитель- деления предназначен ргии 4, который в соот381111 ЦНИИПИ Заказ 926/13 Тираж 956 Подписное лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,/р7.,/ (,. , .7 35ветствии с формулой 410) "пребраЖеу, уной сигнал датчика расхода в сигнал п порцй.й,ональный значениюАЯ,1Предложенная система, обеспечивая подцержанне одинаковых значений удельных приращений эксергетической мощности входных пото.ков газа на каждой установке НТС и защиту установок от перегрузки,реализует принцип оп.тимального распределения нагрузки и обесйечн а вает достижение максимума суммарной эксерге тической мощности, Таким образом, устройство автоматически устанавливает такие производи тельности для установок НТСпри которых до стигается максимальная суммарная холодопро 15 изводительность и наилучшее качество подготов. ки Газа,Расчеты показали, что оптимизация распределения суммарной производительности между установками НТС позволяет улучпппь качество20 подготовки газа, понизив температуру точки ра сы осушенного газа на 3 - 5 К, На газоконденсатных месторождениях внедрение этой системы позволит также увеличить добычу углеводородного конденсата. 25 Формула изобретенияУстройство для сепарации газа, содержащеесепараторы, которые соединены трубопроводами,ЗО с газосборным коллектором, на котором уста.новлен датчик давления, соединенный с входомрегулятора давления, установленные на выходах .сепараторов датчики расхода, выходы которыхсоединены с первыми входами соответствующихрегуляторов расхода, подключенных к управлякицим входам исполнительных механизмов, ус.тановленных на входах сепараторов, амплитудные ограничители, выходы которых соединенысо вторыми входами соответствующих регуляторов расхода, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности устройства,оно содержит регуляторы удельного приращения эксергетической мощности и задатчики величины эксергии, входы которых соединеныс выходами соответствующих датчиков расхода, а выходы - с первыми входами регуляторов удельного приращения эксергетической мощносзи, вторые входы которых соединены с выходом регулятора давления, а выходы - с входами амплитудных ограничителей.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Водяник П. Ф. Автоматизация управления процессами добычи газа. М.Недра", 1974,с. 66-74.2; ТараненковБ. Ф, Автоматическое управление установками низкотемпературной сепарации газа, ВНИИГазпром, М., 1973; с. 32 - 35,