Устройство управления подачей ингибитора гидратообразования в газопроводы природного газа

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) А1

a1) 4 Е 21 В 44/00, -(„05 D 27/00 4," -.:... .) J;, i

7еу

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4094572/24-26 (22) 14.07.86 (46) 07.05.88. Бюл. У 17 (71) Специальное проектно-конструкторское бюро Промавтоматика" (72) В..А;Пацюк, А.В.Лихачев и Е.К.Кийко (53) 55.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 367872, кл. G 05 D 7/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 5516!8, кл. G 01 D 11/13, 1975. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ

ИНГИБИТОРА ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ В ГАЗОПРОВОДЫ ПРИРОДНОГО ГАЗА (57) Изобретение относится к устройствам регулирования расхода ингибито. ра гидратообразования, вводимого в поток природного газа, и позволяет уменьшить потери производительности газопроводов за счет повышения надежности контроля гидратообразования.

Устройство содержит соединенные с выходами первых переключателей 44 двухl 39 позиционные клапаны 17-20, установленные ча линиях 13-.!б подачи к точкам 9-12 ввода в газопроводы 4 и 5 ингибитора, соединенные через коллектор 8 с насосом 7, взаимосвязанные датчики 23, 26 перепада давлений и элементы 27, 28 сравнения, вторые входы которых соединены с задатчиками. Входы датчиков 23 и 26 соединены линиями 13 15 и 14„ 16 с газопрово-! дами 4 и 5. Выходы генератора 44 соединены с входами взаимосвязанных с вторыми входами элементов 42 И задат3901 чиков 41 длительности импульсов и первыми входами вторых переключателей 45 элементов 46 памяти и элементов И 42, 47. Выходы последних через элементы ИЛИ 43 соединены с входами первых переключателей 44. Каждый из двух выходов элементов 27 и 28 сравнения соединены с вторыми входами соответствующих вторых переключателей 45, выходы которых соединены с вторыми входами элементов 46 памяти, взаимосвязанных с вторыми входами вторых элементов И 47. 3 ил.

Изобретение относится к устройст" вам регулирования расхода ингибитора гидратообразования, вводимого в поток природного rasa.

Цель изобретения - сокращение по" терь производительности газопроводов за счет повыщения надежности контроля гидратообразования.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого. устройства; на фиг. 2 — схема генератора управляющих импульсов; на фиг. 3— циклограмма работы устройства.

Устройство содержит систему сбора природного газа от ряда скважин, например,,l и 2 к установке 3 комплексной подготовки газа (УКПГ) по газопроводам 4 и 5, соответствующим каждой скважине. На входе.в УКПГ 3 в газопроводах 4 и 5 установлены регу" лирующие клапаны 6.

Для предотвращения образования гидратов при транспорте газа от скважин до УКПГ последняя оснащена централизованным пунктом подачи ингибитора гидратообразовання, например метанола, обеспечивающим подвод его от насосного блока 7 через коллектор

8 к точкам впрыска в газопроводы 4 и 5: на устье скважин 1 и 2 соответственно точки 9 и 10, перед регулирующим клапаном 6 точки ll и 12. Подача метанола к этим точкам осуществляется по индивидуальным линиям 13-16 подачи ингибитора соответственно.

В каждой из этих линий установлены двухпозиционные клапаны 1?-20 соответственно.

Устройство содержит также многоканальный генератор 33 управляющих импульсов и ряд каналов 34-37 управления клапанами 17, 19, 18 и 20 соответственно, При этом к каждому из вы" ходов многоканального генератора 33 подсоединены одновременно два канала

34, 35 и 36, 37 управления клапанами

17, 19 и 18, 20 соответственно одного

30 газопровода.

Каждый канал управления имеет два входа — первый 38 и второй 39, а также соответствующие этим входам две ветви прохождения входных сигналов 5 на выход 40 канала управления. Первая. ветвь от входа 38 оснащена последовательно соединенными задатчиком 41 длительности управляющих импульсов, пер2

К линиям 13 и 15 после клапанов

17 и 19 подсоединены импульсные линии 21 и 22, сообщенные с измерительными камерами датчика 23 разности дав5 лений, например дифманометра. К линиям 14 и 16 после клапанов 18 и 20 подсоединены импульсные линии 24 и

25, сообщенные с измерительными камерами датчика 26 разности давлений.

Выходы датчиков 23 и 26 соединены с первыми входами элементов 27 и 28 сравнения соответственно. Второй вход каждого элемента сравнения связан с задатчиком опорного сигнала. При этом 5 каждый элемент 27 и 28 сравнения имеет два разнополярных выхода 29, 30 и 31, 32 соответствующие положительному и отрицательному рассогласованчям сигналов на входе элементов.

1 с, С1о

3 13939 вым элементом И 42, элементом ИЛИ 43 и переключателем 44.

Вторая ветвь от второго входа 39 содержит последовательно соединенные

5 второй переключатель 45, управляемый элемент 46 памяти, второй элемент И

47. При этом выход последнего соединен с вторьи входом элемента ИЛИ 43, Второй вход второго элемента И 47, à 10 также управляющие входы элемента 45 памяти н переключателя 45 подсоединены к первому входу 38 каналов управления, связанному с IIepBblM выходом многоканального генератора 33 уп- 15 равляющих импульсов.

Вторые входы 39 каналов 34 и 35 управления соединены с разнополярными выходами 29 и 30 элемента 2? cpasнения. 20

Аналогично подсоединена другая пара каналов 36 и 37 управления. Первые входы 38 этих каналов соединены с вторым выходом генератора 33, а вторые входы 39 — соответственно с 25 разнополярными выходами 31 и 32 элемента 28 сравнения. Входы задатчиков

41 соединены с выходами многоканального временного устройства 48.

Генератор 33 управляющих импульсов З0 (фиг. 2) содержит источник 49 питания от сети переменного тока, генератор

50 прямоугольных импульсов, делитель

51 частоты, счетчики младшего разряда

52 и старшего разряда 53, дешифраторы 54 и 55, преобразующие двоичный цифровой код счетчиков 52 и 54 в десятичный, Выходы дешчфраторов 54 и 55 генератора 33 управляющих импульсов соединены с задающими входами (единицы и

40 десятки) задатчика 41 длительности управляющих импульсов каждого канала управления через многоканальное временное устройство 48.

Устройство работает следующим образом.

Природный газ от скважин 1 и 2 по газопроводам 4 и 5 транспортируется к УКПГ 3, где осуществляется осушка 50 газа. Регулирование переменного газопотребления с УКПГ производится пу" тем изменения проходного сечения регулирующего клапана 6, установленного в каждом иэ газопроводов 4 и 5 на входе их в УКПГ. В соответствии с термодинамическими условиями транспорта газа на ряде промыслов гидратообразование возможно в газопроводах

oi

4 и 5 (шлейфах скважин) и в сечениях регулирующих клапанов 6. Поэтому для предотвращения гидратообразования в шлейфах скважин (газопроводах 4 и 5) ингибитор гидратообразования (мета" нол) подается на устье скважин s точки 9 и 10 по линиям 13 и 14, а для защиты от гидратообразования в ре" гулирующих клапанах 6 — в точки

11 и 12 по линиям 15 и 16. Подача метанола ко всем точкам впрыска осуществляется путем нагнетания его с помощью насоса 7, установленного на

УКПГ, в коллектор 8 и далее по линиям. !

3-16..для регулирования расхода метанола по линиям 13-16 в соответст-. вчи с технологической потребностью используют установленные в иих двухпозиционные управляемые запорные клапаны 17-20, которые осуществляют пропускание по каналам объемных порций метанола, пропорциональных времени открытия клапана.

При управлении работой клапанов

17-20 в режиме постоянного ввода ингибитора выполняют следующие операции.

Первоначально но известным теоретичес ким формулам производят расчет потребного расхода метанола по каждой из линий 13, i5 и 14, 16 (q, где i номер линии). На основании этих данных вычисляют требуемую длительность включения клапанов по формуле где q — установленный расход реагента через открытый клапан; — частота следования сигналов включения клапана в единицу времени (настраиваетея генератором 33 импульсов).

Значение f для всех клапанов может иметь постоянную настройку с qeлью удобства расчетов и обслуживания, Период повторения управляющих им1 пульсов (Т= -) определяют геологичесf кими н режимными параметрами конкретной УКПГ промысла и выбирают меньше возможного времени загидрачивания.

Генератор 50 прямоугольных импульсов при питании от источника 49 генерирует электрические импульсы, с заданной частотой поступающие на вход делителя 51 частоты. На выходе последнего посредством последовательного

5 13939 деления формируется последовательность прямоугольных импульсов частотой 1 Гц.

Импульсы этой частоты поступают на вход счетчиков 52 и 53, а с последних на дешифраторы 54 и 55, преобразующие двоичные коды счетчиков 52.и 53 в десятичную последовательность импульсов (дешифратор 54 - единицы, де. шифратор 55 - десятки). С дешифраторов 54 и 55 импульсы через многоканальное временное устройство 48 посту-, пают на входы задатчиков 41 длитель.,1 ности, переключателями которых вруч1 ную набирается двухзначное число, сОответствующее требуемой длительности управляющих импульсов ; (в секундах) по каждому каналу управления.

Временное устройство 48 обеспечи- вает заданную последовательность про- 20 хождения импульсов дешифраторов 54 и

S5 на задатчики 41, которые подключаются к дешифраторам поснедовательно по группам, соответствующим парам каналов управления кпапанами подачи ингибитора в один газопровод: первая группа - эадатчики 41 каналов 34 и .35, вторая группа — задатчики 41 каналов 36 и 37 и т.д. Время включения

-каждой группы каналов смещено относительно последующей на величину

Т/n, n — число групл (на фиг. 1 устройство состоит из двух групп). IIepвоначально импульсы проходят на первую группу в каналы 34 и 35.

При совпадении импульсов на выходе дешифраторов 54 и: 55 с набранными на задатчиках 41 числами на выходе элементов И 42 реализуется дискретный сигнал, который поступает на первый вход элемента ИЛИ 43, а с выхода поЛП следнего - на вход переключателя 44.

При этом переключатели 44 каналов

34 и 35 управления замыкаются и подключают управляющее напряжение к yr..- 45 равляющим входам двухпозиционных запориых клапанов 17 и 19, причем напряжение подается на, последние одновременно а снимается по истечении времени „, заданного для каждого кла- БО пана 17 и 19 эадатчиками 41 соответствующего канала управления (34 или 35) При поступлении сигналов на задорные клапаны 17 и 19 они открываются, обеспечивая подачу ингибитора иэ коллектора 8 по линиям 13 и 15 к точкам 9 и 11 впрыска газопровода 4

/ в течение заданного времени у и, .

01 б

Одновременно с поступлением сигнала от генератора 33 управляющих импульсов на первые входы 38 каналов

34 и 35 управления этот же сигнал в этих каналах поступает и на второй вход вторых элементов И 47, а также на управляющие входы элементов 46 памяти и размыкающих переключателей

45. При этом контакты переключателя

45 размыкаются н отключают раэнололярные выходы 29 и 30 элемента 27 сравнения от вторых входов каналов

34 и 35 управления.

Таким образом, при включении клапанов 17 и 19 первой группы на подачу метанола происходит автоматическое отключение от входов 39 каналов

34 и 35 разнополярных выходов 29 и

30 элемента 27 сравнения, связанного с датчиком 23 измерения перепада давлений в линиях 13 и 15 подачи метанола.

По истечении установпенного времени ь и, дискретные сигналы с вхо« (5 дов замыкающих коммутаторов снимаются, переключатель 44 отключает управляющее напряжение, поступающее на управляющие входы клапанов 17 ы 19, которые при этом закрываются, прекращая подачу метанола по линиям 13 и

15. Однако сигнал на первых входах

38 каналов 34 и 35 от генератора 33 импульсов не снимается цо окончания цикла работы первой группы клапанов, т.е. в течение всего времени Т/r., поэтому в течение этого времени связь выходов 29 и 30 элемента 27 сравнения с вторыми входами 39 каналов 34 и 35 разорвана переключателями 45.

Б укаэанном цикле работы клапанов

17 и 19 другая группа клапанов 18 и

2G закрыта и ннгибитор по линиям 14 и 16 в газопровод 5 не подается. В это время производится контроль газопровода 5 на наличие в нем гидратов с помощью датчика 26 разности давлений, который по импульсным линиям 24 и 25 измеряет сопротивление газопровода

5 на участке между точками 10 и 12 впрыска ингибитора, в условиях отсут=. ствия потока метанола в линиях 14 и

16. При этом управляющие входы размыкающнх переключателей 45 каналов 36 и 37 обесточены, переключатели 45 этих каналов замкнуты, выходы 31 H 32 элемента 28 сравнения соединены с вторыми входами 39 каналов 36 и 37, обеспечивая прохождение сигналов к управ7 13939 ляемым элементам 46 памяти этих каналов.

Выходной сигнал датчика 26, соответствующий измеренному значению сопротивления газопровода 5 при фикси5 рованном положении запорно-регулирующей арматуры 6, поступает на вход элемента 28 сравнения и сравнивается в нем с заданным эталонным значением сигнала.

Если выходной сигнал датчика 26 больше задания, что свидетельствует об увеличении сопротивления газопровода 5 при неизмененном задании по расходу газа и о возможном образовании гидратов в нем между точками 10 и 12, элемент 28 сравнения формирует сигнал, который поступает с выхода 31 на второй вход 39 канала 36, где через замкнутый контакт размыкающего переключателя 45 проходит на вход элемента 46 памяти. Если выходной сигнал датчика 26 меньше заданного, что свидетельствует об уменьшении сопротивления газопровода 5 и возможном образовании гидратов на запорно-регулирующей арматуре б,элемент 28 сравне ния формирует сигнал, поступающий с выхода 32 на второй вход 39 канала 37 и через замкнутый контакт размыкающего переключателя 45 на вход элемента

46 памяти этого канала.

По истечении времени T/ï работы гервой группы каналов 34 и 35 управляющий сигнала с первых входов 38 этих каналов генератором 33 снимается, так как временное устройство 56 подключает к дешифраторам вторую группу задатчиков 41 сигнал подается на перЭ

40 вые входы 38 каналов 36 и 37 управления. Начинается цикл работы второй группы (фиг. 3). В этом цикле управляющий сигнал с генератора 33 проходит в каналах 36 и 37 на задатчики

41 длительности импульсов и далее по- 45 следовательно через элементы И 42 и

ИЛИ 43, замыкая контакты переключателя 44, проходит на выход канала к управляющим входам клапанов 18 и 20, 50, Клапаны при этом открываются, обеспечивая подачу метанола из коллектора по линиям 1-4 и 16 в газопровод 5. управляющий сигнал с входа 38 каналов 36 H 37 одновременно проходит на второй переключатель 45, управляемые элементы 46 памяти и вторые элементы И 47.

О1 8

При этом переключатели 45 разрывают связь вторых входов 39 с разнополярными выходами 31 и 32 элемента 28 сравнения, а элементы 46 памяти переводят записанный в них сигнал на второй вход элементов И 47, освобождая ячейку для записи нового сигнала.

Прн наличии двух сигналов на входах второго элемента И 47 (сигнала с элемента 46 памяти и с входа 38) на выходе элемента И 47 формируется дискретный сигнал, который поступает на второй вход элемента ИЛИ 43. Этот сигнал существует в течение времени

T/n, равного времени прохождения сигнала с входа 38 по второй ветви каналов управления. Элемент ИЛИ 43 обеспечивает прохождение на переключатель

44 либо сигнала с его первого входа от задатчика.41 длительности через элемент И 42, либо с второго входа от элемента 46 памяти через элемент

И 47.

В первом случае контакты коммута= тора замыкаются на время, равное 7.! н заданное задатчиком 41, во второмна время T/n. Это соответствует тому, что при фиксировании ситуации гидратообразования в цикле опроса датчика 26, произведенного в предшествующем цикле первой группы клапанов 17 и !9, клапаны 18 или 20 в зависимости от фиксирования сигнала гидратообразования в каналах 36 или 37 продолжают оставаться открытыми после истечения времени с; в течение всего .цикла T/n работы второй группы. Повы1 шенное время (T/n а; ) подачи.-ингибитода в соответствующую точку 10 или !

2 впрыска ингибитора в газопровод 5 обеспечивает оперативное устранение ситуации гидратообразования в газопроводе.

Одновременно в цикле работы второй группы при отсутствии управляющего сигнаЛа на входах 38 каналов=

34 и 35 управления первой группы переключатели 45 в этих каналах обес" точены и контакты их замыкаются, при этом разнополярные выходы 29 и 30 элемента 2? сравнения соединяются с вторыми входами 39 этих каналов, обеспечивая поступление сигналов через замкнутые контакты с переключателей 45 к входам элементов 46 памятке

Аналогично производится опрос датчика 23 перепада давления с целью контроля наличия гидратов: если выходной

1393901 10

Формула изобретения

9 снгнал датчика 23 больше задания, элемент 27 сравнения формирует сигнал, который поступает с выхода 29 на второй вход 39 канала 34 и далее

5 через переключатель 45 в элемент 46

ПЯМЯТИ ЭТОГО КЯНЯЛЯр Е!СЛИ ВЫКОДНОй сигнал датчика 23 меньше задания, сигнал с выхода 30 элемента 27 сравнения проходит аналогичным образом в элемент 46 памяти канала 35.

Далее циклы работы повторяются: к калы 34 и 35 управления по сигналу генератора 33 импульсов включают в р боту клапаны 17 и 19„ отключая вто- 1 р te входы 39 этих каналов от выходов

2 и 30 элемента 27 сравнения, а в каналах 36 и 37 управления клапаны

18, и 20 подачи метанола отключают, И Производят ОпрОс датчика перепяда 20 давлений путем подключения к вторым взводам 39 каналов 36 и 37 выходов 31

Й 32 элемента 28 cpaBFleíèÿ.

Циклы работы клапанов, при которым производится подача ингибитора, 2б и циклы контроля газопроводов, во speРя которых ингибитор не подается в контролируемый газопровод, непрерывно сменяют один другой, В реальных условиях газопромыслоkm обтвектов количество групп, каналов управления может быть больше (до 4), @ количество пар каналов в одной груп У е - до 8-10, что и обусловливает многоканальность устройства, функционирующего независимо от количества (Д1= упп и количества каналов. Смещение

Циклов работы каналов управления по

rруппам обусловлено целесообразностью уменьшения производительности и энерГоемкости насосов подачи ингибитора

Л утем исключения одновременного включения всех клапанов.

Устройство управления подачей ингибитора гидратообразования в газопроводы природного газа с установленными на них регулирующими клапанами, содержащее соединенные с выходами первых переключателей двухпознционные клапаны, установленные на линиях подачи иргибитора, соединенных через коллектор с насосом, датчики перепада давлений, связанные с первыми вхо- дами элементов сравнения, вторые вхо" ды которых соединены с задатчиками, и генератор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью сокращения потерь производительности газопроводов за счет повышения надежности контроля гидратообразования, оно дополнительно содержит задатчики длительности импульсов, первый и второй элементы И, элементы ИЛИ, элементы памяти, вторые переключатели и вторые линии подачи ингибитора в газопроводы перед регулирующими клапанами, при этом датчики перепада давлений установлены на линиях подачи ингибитора в газопровод, выходы генератора соединены с входами задатчиков длительности импульсов, связанных с вторыми входами первых элементов И и первыми входами вторых переключателей, элементе тов памяти и элементов И, выходы которых через элементы ИЛИ соединены с входами первых переключателей, а каждый из двух выходов элементов сравнения соединен с вторыми входами соответствующих вторых переключателей, выходы которых соединены с вторыми входами элементов памяти, связанных с вторыми входами вторых элементов И.

139390!

1393901

Составитель А.Каретников

Редактор И.Горная Техред N.Õîäàíè÷ Корректор Г. Решетник

Тираж 531

Заказ 1943/29

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4