Устройство для управления установкой низкотемпературной сепарации газа

1 Щ 769240 О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соьзтских Социалистических Республик(43) Опубликовано суларстеенный комите СССР лам изобретени и открытий 53) УДК 66,012(72) Авторы цзобретенц Фъ узов"л -,;.,.:71) Заявител ка 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА2 Недостатком данногется то, что оно не ожание производителНТС, при которых доответствует текущемунию, а суммарный отцый, Кроме этого, налтановке НТС датчикота, идентификаторов,го приращения расход о устроиства явля- беспечивает поддерьностей установок быча конденсата со- конденсатопотреблебор газа минимальцчие на каждой усв расхода конденсарегуляторов удельцоа конденсата ц амИзобретение относится к устройствам для автоматического управления и регулирования технологических процессов и может быть использовано в газодобывающей промышленности на газоконденсатных ме сторождениях, обустроенных установками низкотемпературной сепарации (НТС) газа.Известно устройство для автоматического управления установкой НТС, содержащая ггараллельно работающие установки 10 НТС, соединенные трубопроводамц со скважинами и газосборным коллектором, на котором установлен регулятор давления газа. Выход последнего соединен через амплитудные ограничители с вторым входом 15 регуляторов расхода газа, установленных на каждой установке НТС, причем первый вход каждого регулятора соединен с датчиком расхода газа, установленным на выходной линии установки НТС, а выход - 20 с исполнительным механизмом, установленным на входной линии 11.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматического управления установ кой НТС, содержащее датчики расхода газа, подсоединенные к первым входам соответствуюгцих регуляторов расхода газа, связанных с исполнительными механизмами, вторые входы регуляторов расхода га за подсоединены к выходам соответствующих амплитудных ограничителей, датчик расхода конденсата, идентификатор, датчик и регулятор удельного приращения расхода конденсата, при этом датчик расхода конденсата подсоединен соответственно к первому входу идентификатора, к второму входу которого подключен датчик расхода газа, связанный одновременно с первым входом датчика удельного прцрагценця расхода конденсата, подсоединенного вторым входом к выходу идентификатора, при этом первый и второй входы регулятора удельного приращения расхода конденсата соединены соответственно с выходами регулятора давления газа ц датчика удельного приращения расхода конденсата, а выход - с входом амплитудного ограничителя 21.ограничителей усложняет сиплитудныхстему.Цель изобретения - упрощение автоматической системы, поддержание добычиконденсата на уровне текущего конденсатопотребления прн минимальном отборегаза,Эта цель достигается тем, что в устройство введены регулятор уровня, установленный на сборнике конденсата, и оптимизатор, первый и второй входы которогосвязаны соответственно с идентификатороми регулятором уровня, а выход оптимизатора подсоединен к вторым входам регуляторов расхода газа,На чертеже показана принципиальнаясхема 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 установленрегулятор 8 расхода газа, первый вход которого соединен с датчиком 9 расхода газа, установленным на выходной линии 4установки НТС 1, а выход - с исполнительным механизмом 10, установленнымна входной линии 11 установки НТС 1.Устройство также содержит регулятор12 уровня, установленный на сборнике 7,и оптимизатор 13, первый и второй входыкоторого связаны соответственно с идентификатором 14 и регулятором 12, а выходоптимизатора 13 подсоединен к вторымвходам регуляторов 8. К входу идентификатора 14 подключены датчики 9 и датчик15 расхода конденсата, установленный наконденсатном коллекторе 6.Устройство работает следующим образом.Газ со скважин 3 по трубопроводам 2поступает во входные линии 11 и далеечерез исполнительные механизмы 10 - вустановки НТС 1, где за счет охлажденияиз газа отделяется углеводородный конденсат. Последний поступает в конденсатный коллектор 6 и далее через датчик 15расхода конденсата в сборник 7, Очищенный газ из установок НТС 1 по выходнымлиниям 4 подается в газосборный коллектор 5.Потребитель (например, конденсатоперерабатывающий завод) отбирает конденсатиз 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 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 будет либо уменьшаться, либо увеличиваться. Компенсация отклонения уровня от заданного значения в предлагаемой системе осуществляется изменением подачи конденсата, достигаемой при изменении производительности установки 1-1 ТС. Для этой цели система содержит регулятор 12 уровня и регуляторы 8 расхода газа.При 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 установки 1-1 ТС 1, измеренные датчиками 9, с заданными значениями, воздействуют на свои исполнительные механизмы 10 до тех пор, пока текущие расходы газа не станут равными заданным. Изменение производительностей установок НТС 1 приводит к изменению расхода конденсата, поступающего в сборник 7. В результате этого отклонение уровня уменьшается, 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 осуществляется до тех пор, пока текущая производительность установок НТС не станет такой, что уровень в конденсатосборнике будет равным заданному и, следовательно, добыча конденсата будет соответствовать его потреблению.Если бы выходной сигнал регулятора 12 уровня подавался на вторые входы регуляторов 8 расхода газа, минуя оптимизатор 13, производительности всех установок НТС были бы одинаковыми (ввиду того, что на вторые входы регуляторов расхода газа подавался бы одинаковый сигнал задания). В этом случае текущий отбор газа распределялся бы между установками НТС равномерно. Однако такое распределение не оптимально, потому что характеристики установок НТС, представляющие собой зависимость выхода конденсата от производительности установки, отличаются друг от друга. Это обусловлено, главным образом, неизбежным отличием характеристики групп газовых скважин, подключенных к установкам НТС.Расчеты показали, что зависимость выхода (расхода) конденсата от производительности установки НТС с достаточной точностью аппроксимируется уравнением:у,(Х,)=Х,(а+ аХ, + а"Х;, (1) где- номер установки НТС (1==1 - п);Х; - производительность установки НТС (кг/с)у, - расход конденсата (кг/с);а. а. коэффициенты аппроксимации.(3) 30 расход Выражение (1) - математическая модель установки НТС. Коэффициенты математической модели (1) изменяются (дрейфуют) во времени. Поэтому их необходимо непрерывно уточнять. Для этой цели предназначен идентификатор 14.Задачу определения 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, определяемые идентификатором 14,Задача оптимизации формируется в области допустимых производительностей установок НТС Х,. (Х, (Хнеобходимо найти такие значения Х;,которых суммарный выход конденсатавен заданному:+ ах,.) = у а суммарная производительность установокНТС минимальна Х, = мин Х,.В выражениях (2) - (4) приняты обозначения;РХ;, Х; - минимально и максимально попустимые производительности установок НТС (кг/с);.Чо - заданный суммарныйконденсата (кг/с).Коэффициенты математической модели установок НТС определяются идентификатором 14 по измеренным значениям расхода газа (датчики 9) и кондеусата (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 у Допустимые произв водительности установок НТС Х; и Х; устанавливаются в оптимизаторе 13 вруч 3 40 45 50 55 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 производительности установок НТС.Задача (2) - (4) ввиду нелинейности ограничения (3) относится к классу задач нелинейного программирования. Поэтому для ее решения используется один из известных методов нелинейного программирования.Экономический эффект от использования данного устройства заключается в снижении стоимости ориентировочно на 20% и увеличение суммарной добычи конденсата (конденсатоотдачп) 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 механизмами на входных линиях установки, идентификатор, соединенный с датчиками расхода газа и конденсата, поступающего в сборник, о тл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью поддержания добычи конденсата на уровне текущего конденсатопотребления при минимальном отборе газа за счет повышения точности регулирования, в него введены регулятор уровня, установленный на сборнике конденсата, и оптимизатор, первый и второй входы которого связаны соответственно с идентификатором и регулятором уровня, а выход оптимизатора подсоединен к вторым входам регуляторов расхода газа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Тараненко Б. Ф, Автоматическое управление установками нпзкотемпературной сепарации газа. М., ВНИИЭГазпром, 1973, с. 32 - 35.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Хо 2581092/03, кл. Е 21 В 43/00, 1978 (прототип).Составитель Т. Чулкова Редактор Л. Курасова Техред И. Заболотнова Корректор А. Галахова Заказ 2710/5 Изд,600 Тираж 583 ПодписноНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьт113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова