Способ управления совместно включенными газоперекачивающими агрегатами

(5)5 Р 0 16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский институт автоматикисъезда КПСС(56) Авторское свидетельство СССРМ 455327, кл. 5 Р 02 С 9/02, 1974. Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может найти применение для регулирования давления на компрессорных станциях магистральных газопроводов.Известен способ управления газотурбинным приводом, реализованный в системе управления, заключающийся в изменении расхода топлива в зависимости от частоты вращения вала и температуры рабочих газов и коррекции частоты вращения в зависимости от значения технологического параметра.Однако известный способ не обеспечивает высокого качества управления совместно включенными ГПА в условиях нестационарности их мощности, так как нарушается оптимальность ведения процесса управления.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ регулирования давления в выходном коллекторе трубы из п совместно включенных газоперекачивающих агрегатов, реализованный в устройстве регулирования. Ы 2, 1740731 А 1(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СОВМЕСТНО ВКЛЮЧЕННЫМИ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИМИ АГРЕГАТАМИ(57) Использование: автоматизация технологических процессов, регулирование давления на компрессорных станциях магистральных газопроводов, Сущность изобретения: управляется частота вращения газоперекачивающих агрегатов в зависимости от выходного и входного давления газа, Один из агрегатов является ведущим и режим работы остальных агрегатов, являющихся ведомыми, корректируется с органом мощности ведущего агрегата. 1 ил,заключающийся в измерении выходного давления газа и регулировании в зависимости от его значения частоты вращения агрегатов.Однако известный способ не обеспечивает высокой эффективности управления группой совместно включенных агрегатов с неодинаковыми техническими характеристиками, что обусловлено для таких ГПА неоднозначностью связи между давлением на выходе агрегатов и их частотой вращения. Неидентичность характеристик агрегатов может быть связана как с их разной степенью износа, так и начальной установкой разнотипных ГПА,Цель изобретения - повышение экономичности при различии технических характеристик агрегатов,Это достигается тем, что в способе управления совместно включенными газоперекачивающими агрегатами путем измерения выходного давления газа и регулирования в зависимости от его значения частоты вращения агрегатов измеряют входное давление газа, определяют междуним и выходным давлением соотношение, по которому совместно с частотой вращения одного из агрегатов измеряют его мощность, в зависимости от значения которой корректируют частоту вращения других агрегатов,Дополнительное измерение входного давления газа и определение между ним и выходным давлением соотношения позволяют совместно с измерением частоты вращения определять текущую мощность одного агрегата, а проведение в зависимости от ее значения коррекции частоты вращения других агрегатовобеспечивает оптимизацию нагрузки между ГПА для заданного выходного давления, Процедура оптимизации заключается в установке таких значений частоты вращения каждого агрегата, при которых суммарная мощность совместно включенных агрегатов минимальна.На фиг,1 показана структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - структурная схема вычислительного устройства; на фиг.З - структурная схема алгоритма управления.В конкретном варианте выполнения (см. фиг.1) способ может быть реализован следующим устройством управления совместно включенными газоперекачивающими агрегатами 1 и 2, включающими соответственно приводы 3, 5 и нагнетатели 4. б. В качестве примера приведен обьект с двумя ГПА, Устройство содержит датчики 7, 8 частоты вращения вала привода, которые через элементы 9, 10 сравнения соединены с регуляторами 11, 12 частоты вращения, подключенными к сервоприводам 13, 14, При этом на выходе нагнетателей 4, б установлен датчик 15 давления, соединенный через элемент 16 сравнения с регулятором 17, выход которого соединен через элемент 10 сравнения и регулятор 12 с сервоприводом 14 агрегата 2 и через сумматор 18, элемент 9 сравнения и регулятор 11 с сервоприводом 13 агрегата 1, При этом датчики 19 и 15 соединены с блоком 20 соотношения. выход которого совместно с датчиком 8 соединен с вычислительным устройством (ВУ) 21. подключенным к сумматору 18,Вычислительное устройство (см, фиг,2) состоит из коммутатора 22, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 23, оперативного 24 и постоянного 25 запоминающих устройств, элемента 26 управления, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 27, которые между собой соединены при помощи канала связи - общей шины 28. Вход ВУ 21 соединен с датчиком 8 и блоком 20 при помощи коммутатора 22 и АЦП 23. а выходпри помощи ЦАП 27 - с сумматором 18.В качестве датчиков и регуляторов могут быть использованы серийно выпускае 5 мые технические средства ГСП (например,датчики давления типа "Сапфир", датчик частоты вращения "Турбина", контроллер регулирующий Ремиконт), а реализацияВУ 21 может быть осуществлена на элемен 10 тах КТС ЛИУС.Устройство управления, реализующеепредлагаемый способ, работает следующимобразом,Регулятор 17 обеспечивает требуемое ,15 выходное давление газа путем подачи своего управляющего сигнала в качестве уставкирегуляторами 11, 12 частоты вращения, выходные сигналы которых поступают на сервоприводы 13, 14, изменяющие расход20 топлива на соответствующие агрегаты, Приэтом сигнал от регулятора 17 на регулятор11 поступает через сумматор 18, На последний тоже поступает корректирующий сигнал Лв от ВУ 21, на котором это значение25 рассчитывается по следующим формулам:М = -37,18+ 0,1510 со --0,210 я в+ 0,4210 е го; (1)Л ш = Ко, + К 11 Й + Кг 1 Й (2)где К - мощность одного агрегата определяется по формуле (1);Ргя = -- сигнал, получаемый на выходеР 1блока 20;Р 1, Рг - входное и выходное давлениягаза;Кц= (=0,1,2, 1=1,2,п) - коэффициенты, полученные на стадии проектированиясистемы управления и учитывающие индивидуальные газодинамические характеристики каждого нагнетателя;и - количество совместно включенныхагрегатов (для рассматриваемого примерап=2);в - частота вращения вала привода,измеряемая датчиком 8;Лв=1,2,п) - корректирующие сигналы по частоте, при которых обеспечивается минимальная суммарная мощность ГПА(оптимальное распределение нагрузки между ГПА) для заданного значения выходногодавления.Алгоритм работы ВУ 21, выполняющегосбор информации от датчика 8 и блока 20 иобработку информации по формулам (1, 2),показан на фиг.З и состоит в следующем:Блок 1. Осуществляется вход в алгоритм,Блок 2. выполняется организация связис переменными Ь яи и),1740731 55 Блок 3. Определение по формуле(1) значения мощности для одного ГПА и по формуле (2) величин изменения частоты вращения Лв для других иГПА,Блок 4. Сравнение с зоной нечувствительности Ь, которая выбирается в пределах 0,1 - 0,5 от вмаксБлок 5. Присвоение Ьв= 0 при условии Лщ ЬБлок 6, Выход из алгоритма, т.е. передача значения сигнала об изменении Лв частоты на сумматоры других агрегатов.Стабилизацией регулятором 17 выходного давления путем изменения частоты вращения ГПА достигается требуемая совместная их производительность в соответствии с величиной запроса потребителей газа. При этом работающие агрегаты развивают мощность И, которая равна сумме М = =К 1+ М 2+ ., + Ип мощности каждого ГПА. Корректировка же частоты вращения Лв агрегатов по значению мощности одного ГПА позволяет минимизировать значение М при одновременном обеспечении заданного выходного давления, т,е. заданной производительности. Это объясняется следующим образом. Как показали проведенные исследования, для ГПА существует индивидуальная (нелинейная) зависимость мощности от расхода газа М = 1(0;), что может быть вызвано как разной степенью износа ГПА, так и включением в совместную работу ГПАс разнотипными нагнетателями. Нелинейность уравнений И = 1(0) является тем условием, используя которое можно определять такие значения нагрузки (мощности) отдельных агрегатов, при которых их сумма минимальна, а их суммарная производительность по расходу газа равна заданной. Для того, чтобы в реальном масштабе времени на ВУ 21 каждый раз при изменении количества потребляемого газа не решать задачу минимизации мощности М, на стадии проектирования системы определена оптимальная траектория изменения нагрузок для иагрегатов в зависимости от мощности одного. Как показали исследования, в качестве такой зависимости достаточно использовать полином второй степени (2), коэффициенты которого уточняются при помощи одного из статических методов по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 501740731 Составитель В. КоновалРедактор Н. Федорова Техред М,Моргентал Корректор Н. Ревская роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Г на,1 аказ 20 бб Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5